Veja movimentos invisíveis, escute sons silenciosos. Legal? Estranho? Não sabemos
-
0:01 - 0:09Ao longo dos últimos séculos,
microscópios revolucionaram nosso mundo. -
0:09 - 0:14Eles nos revelaram um mundo minúsculo
de objetos, vida e estruturas -
0:14 - 0:17que são pequenos demais
para vermos a olho nu. -
0:17 - 0:20Eles são uma enorme contribuição
para a ciência e tecnologia. -
0:20 - 0:23Hoje eu gostaria de apresentá-los
à um novo tipo de microscópio, -
0:23 - 0:26um microscópio que amplifica mudanças.
-
0:26 - 0:28Ele não usa ótica,
como um microscópio comum, -
0:28 - 0:31para aumentar pequenos objetos,
-
0:31 - 0:35mas em vez disso, usa uma câmera de vídeo
e processamento de imagem -
0:35 - 0:41para nos revelar os movimentos ínfimos
e mudanças de cor em objetos e pessoas, -
0:41 - 0:44mudanças que são impossíveis
de serem vistas a olhos nus. -
0:44 - 0:48E isso permite-nos olhar o nosso mundo
de uma forma totalmente nova. -
0:48 - 0:51Então, o que quero dizer
com alterações de cor? -
0:51 - 0:53Nossa pele, por exemplo,
muda de cor muito ligeiramente -
0:53 - 0:55quando o sangue flui sob ela.
-
0:55 - 0:58Essa mudança é incrivelmente sutil,
-
0:58 - 1:00por isso quando você vê outras pessoas,
-
1:00 - 1:02quando olha para a pessoa
sentada ao seu lado, -
1:02 - 1:06você não vê sua pele
ou seu rosto mudando de cor. -
1:06 - 1:10Quando vemos este vídeo do Steve aqui,
a aparência é de uma imagem estática, -
1:10 - 1:13mas quando vemos o vídeo através
do nosso novo e especial microscópio, -
1:13 - 1:16de repente, vemos uma imagem
completamente distinta. -
1:16 - 1:20O que veem aqui são pequenas mudanças
na cor da pele do Steve, -
1:20 - 1:24ampliadas 100 vezes,
de modo que se tornam visíveis. -
1:24 - 1:27Na verdade, podemos ver um pulso humano.
-
1:27 - 1:31Podemos ver o quão rápido
o coração de Steve está batendo, -
1:31 - 1:37mas também podemos ver a forma real
com que o sangue flui em seu rosto. -
1:37 - 1:39E podemos fazer isso não só
para visualizar o pulso, -
1:39 - 1:44mas também para efetivamente
extrair e medir a frequência cardíaca, -
1:44 - 1:49E podemos fazer isso com câmeras comuns
e sem tocar nos pacientes. -
1:49 - 1:54Aqui vemos o pulso e frequência cardíaca
que extraímos de um bebê recém-nascido -
1:54 - 1:57a partir um vídeo feito
com uma câmera DSLR comum, -
1:57 - 1:59e a frequência cardíaca que obtemos
-
1:59 - 2:04é tão precisa quanto aquela
de um monitor padrão de hospital. -
2:04 - 2:06E nem precisa ser um vídeo que gravamos.
-
2:06 - 2:10Podemos essencialmente fazê-lo
com outros vídeos também. -
2:10 - 2:13Então, peguei um pequeno clipe
de "Batman Begins" aqui, -
2:13 - 2:15só para mostrar o pulso de Christian Bale.
-
2:15 - 2:17(Risos)
-
2:17 - 2:19E presumivelmente,
ele está usando maquiagem, -
2:19 - 2:21iluminação aqui
é um pouco desafiadora, -
2:21 - 2:24mesmo assim, a partir do vídeo,
podemos extrair seu pulso -
2:24 - 2:26e mostrá-lo muito bem.
-
2:26 - 2:28Então, como fazemos isso?
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2:28 - 2:32Basicamente analisamos
as mudanças na luz que é gravada -
2:32 - 2:35em cada pixel do vídeo, ao longo do tempo,
-
2:35 - 2:37e depois aumentamos essas mudanças.
-
2:37 - 2:39Tornamos elas maiores
para que possamos vê-las. -
2:39 - 2:41A parte complicada é que esses sinais,
-
2:41 - 2:44essas mudanças que queremos ver,
são extremamente sutis, -
2:44 - 2:47por isso temos que ter muito cuidado
ao separá-las do ruído -
2:47 - 2:50que sempre existe em vídeos.
-
2:50 - 2:54Então, usamos algumas técnicas
inteligentes de processamento de imagem -
2:54 - 2:58para obter uma medida muito precisa
da cor de cada pixel no vídeo, -
2:58 - 3:00e em seguida, a forma
como a cor muda ao longo do tempo, -
3:00 - 3:03e então amplificamos essas mudanças.
-
3:03 - 3:07Tornamo-as maiores para criar esses tipos
de vídeos melhorados, ou ampliados, -
3:07 - 3:09que realmente nos mostram essas mudanças.
-
3:09 - 3:13Acontece que podemos fazer isso não apenas
para mostrar pequenas mudanças de cor, -
3:13 - 3:16mas também pequenos movimentos,
-
3:16 - 3:19e isso é porque a luz
que fica gravada em nossas câmeras -
3:19 - 3:22muda não somente com a cor do objeto,
-
3:22 - 3:24mas também quando o objeto se move.
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3:24 - 3:28Então, esta é a minha filha
quando tinha cerca de dois meses de idade. -
3:28 - 3:31É um vídeo que gravei
há cerca de três anos atrás. -
3:31 - 3:34E como pais iniciantes, todos queremos
que nossos bebês estejam saudáveis, -
3:34 - 3:36respirando, e que estejam vivos, é claro.
-
3:36 - 3:39Então, eu também tinha
um desses monitores de bebê -
3:39 - 3:41para ver minha filha
enquanto estava dormindo. -
3:41 - 3:45E isso é o que você verá
com um monitor de bebê padrão. -
3:45 - 3:48Vocês podem ver o bebê dormindo,
mas não há muita informação aí. -
3:48 - 3:50Não há muito que podemos ver.
-
3:50 - 3:53Não seria melhor,
ou mais informativo, ou mais útil, -
3:53 - 3:56se em vez disso pudéssemos
observar a cena assim. -
3:56 - 4:02Aqui eu ampliei os movimentos em 30 vezes,
-
4:02 - 4:06então pude ver claramente que minha filha
estava realmente viva e respirando. -
4:06 - 4:08(Risos)
-
4:08 - 4:10Aqui está uma comparação lado-a-lado.
-
4:10 - 4:13Novamente, no vídeo de origem,
no vídeo original, -
4:13 - 4:14Não há muito que podemos ver,
-
4:14 - 4:18mas uma vez que aumentamos os movimentos,
a respiração torna-se muito mais visível. -
4:18 - 4:20E acontece que,
há muitos fenômenos -
4:20 - 4:24que podemos revelar e ampliar
com o nosso novo microscópio de movimento. -
4:24 - 4:28Podemos ver como nossas veias e artérias
estão pulsando em nossos corpos. -
4:28 - 4:31Podemos ver que nossos olhos
estão em constante movimento -
4:31 - 4:33nesse padrão cambaleante.
-
4:33 - 4:34Isso é na verdade o meu olho,
-
4:34 - 4:37e esse vídeo foi feito
logo depois que minha filha nasceu, -
4:37 - 4:42então vocês podem ver que eu não
estava dormindo muito. (Risos) -
4:42 - 4:44Até mesmo quando uma pessoa está parada,
-
4:44 - 4:46há muita informação
que podemos extrair -
4:46 - 4:50dos seus padrões de respiração
e pequenas expressões faciais. -
4:50 - 4:52Talvez pudéssemos usar esses movimentos
-
4:52 - 4:55para nos dizer algo sobre
nossos pensamentos ou emoções. -
4:55 - 4:58Também podemos ampliar
pequenos movimentos mecânicos, -
4:58 - 4:59como vibrações em motores,
-
4:59 - 5:03que podem ajudar engenheiros a detectar
e diagnosticar problemas em máquinas, -
5:03 - 5:08ou ver como nossos edifícios e estruturas
balançam ao vento e reagem às forças. -
5:08 - 5:12Essas são coisas que a nossa sociedade
sabe como medir de várias maneiras, -
5:12 - 5:15mas medir esses movimentos é uma coisa,
-
5:15 - 5:17e ver esses movimentos
enquanto eles acontecem -
5:17 - 5:20é algo totalmente diferente.
-
5:20 - 5:23E desde que descobrimos
essa nova tecnologia, -
5:23 - 5:27divulgamos o nosso código online para que
outros pudessem usar e experimentar. -
5:27 - 5:29É muito simples de usar.
-
5:29 - 5:31Pode funcionar em seus próprios vídeos.
-
5:31 - 5:34Nossos colaboradores na Quantum Research
criaram este belo site -
5:34 - 5:37onde vocês podem fazer o upload
de vídeos e processá-los online, -
5:37 - 5:40e mesmo que não tenham experiência
em ciência da computação ou programação, -
5:40 - 5:43ainda podem facilmente
experimentar esse novo microscópio. -
5:43 - 5:46E eu gostaria de mostrar-lhes
alguns exemplos -
5:46 - 5:48do que as pessoas fizeram com ele.
-
5:48 - 5:54Este vídeo foi feito por
um usuário do YouTube chamado Tamez85. -
5:54 - 5:55Eu não sei quem é esse usuário,
-
5:55 - 5:58mas ele, ou ela, usou o nosso código
-
5:58 - 6:01para ampliar pequenos movimentos
da barriga durante a gravidez. -
6:01 - 6:03É meio assustador.
-
6:03 - 6:05(Risos)
-
6:05 - 6:09Pessoas ampliaram as veias em suas mãos.
-
6:09 - 6:13E sabemos que não é ciência de verdade
a menos que se use cobaias, -
6:13 - 6:17e, aparentemente, esta cobaia
se chama Tiffany, -
6:17 - 6:20e esse usuário do YouTube
diz que ela é o primeiro roedor na Terra -
6:20 - 6:22a ter os movimentos ampliados.
-
6:22 - 6:24Você também pode fazer arte.
-
6:24 - 6:27Este vídeo me foi enviado por uma
estudante de design em Yale. -
6:27 - 6:29Ela queria ver se há alguma diferença
-
6:29 - 6:32na forma como seus
colegas de classe se movem. -
6:32 - 6:35Ela fez com que todos ficassem parados,
então ampliou seus movimentos. -
6:35 - 6:39É como ver fotografias ganharem vida.
-
6:39 - 6:41E a coisa legal nesses exemplos
-
6:41 - 6:43é que não tivemos nada a ver com eles.
-
6:43 - 6:47Nós apenas provemos essa nova ferramenta,
uma nova maneira de olhar o mundo, -
6:47 - 6:52e então as pessoas acham outras formas
interessantes e criativas de usá-la. -
6:52 - 6:54Mas não paramos por aí.
-
6:54 - 6:57Esta ferramenta não só nos permite
ver o mundo de uma nova maneira, -
6:57 - 7:01ela também redefine e expande
os limites do que podemos fazer -
7:01 - 7:03
com nossas câmeras. -
7:03 - 7:05Então, como cientistas,
começamos a nos perguntar, -
7:05 - 7:09quais outros tipos de fenômenos físicos
produzem pequenos movimentos -
7:09 - 7:12que podemos usar
nossas câmeras para medir? -
7:12 - 7:16Um desses fenômenos no qual recentemente
nos concentramos é o som. -
7:16 - 7:18O som, como sabemos,
é basicamente mudanças -
7:18 - 7:20de pressão se propagam no ar.
-
7:20 - 7:24Essas ondas de pressão batem em objetos
e criam pequenas vibrações neles, -
7:24 - 7:26é assim que ouvimos e gravamos o som.
-
7:26 - 7:30Mas acontece que o som
também produz movimentos visuais. -
7:30 - 7:33Esses movimentos
não são visíveis para nós, -
7:33 - 7:36mas são visíveis para uma câmera
com o tratamento correto. -
7:36 - 7:37Então, aqui estão dois exemplos.
-
7:37 - 7:41Esse sou eu demonstrando
minhas grandes habilidades de canto. -
7:41 - 7:43(Cantando)
-
7:43 - 7:44(Risos)
-
7:44 - 7:47Fiz um vídeo em câmera lenta da minha
garganta enquanto cantava. -
7:47 - 7:49Novamente, se vocês olharem para o vídeo,
-
7:49 - 7:51não há muito que conseguirão ver,
-
7:51 - 7:55mas ao ampliarmos os movimentos 100 vezes,
vemos todos os movimentos e ondulações -
7:55 - 7:59do pescoço que estão envolvidos
na produção do som. -
7:59 - 8:01Esse sinal está alí naquele vídeo.
-
8:01 - 8:04Também sabemos que cantores
podem quebrar uma taça -
8:04 - 8:05se atingirem a nota correta.
-
8:05 - 8:07Aqui, vamos tocar uma nota
-
8:07 - 8:10que está em ressonância
com a frequência da taça -
8:10 - 8:12através de um alto-falante
que está ao lado dela. -
8:12 - 8:16Uma vez que tocamos essa nota
e ampliamos os movimentos 250 vezes, -
8:16 - 8:19podemos ver muito claramente
como o vidro vibra -
8:19 - 8:22e ressoa em resposta ao som.
-
8:22 - 8:24Não é algo que vemos todos os dias.
-
8:24 - 8:28Mas isso nos fez pensar.
Isso nos deu uma ideia maluca. -
8:28 - 8:34Será que podemos inverter este processo
e recuperar o som a partir do vídeo -
8:34 - 8:38através da análise de minúsculas vibrações
que as ondas sonoras criam em objetos, -
8:38 - 8:42e, essencialmente, convertê-las
de volta para os sons que as produziram? -
8:42 - 8:47Desta forma, podemos transformar
objetos do cotidiano em microfones. -
8:47 - 8:49Então, isso é exatamente o que fizemos.
-
8:49 - 8:52Aqui está um saco de batatas vazio
que estava em uma mesa, -
8:52 - 8:55e vamos transformar esse saco
de batatas em um microfone -
8:55 - 8:56filmando-o com uma câmera de vídeo
-
8:56 - 9:00e analisando os mínimos movimentos
que as ondas sonoras criam nele. -
9:00 - 9:02Aqui está o som que tocamos no quarto.
-
9:02 - 9:10(Música: "Mary Had a Little Lamb")
-
9:10 - 9:13E este é um vídeo em alta velocidade
desse saco de batatas fritas. -
9:13 - 9:15A música está tocando.
-
9:15 - 9:17Não há como vocês verem
nada acontecendo nesse vídeo -
9:17 - 9:18somente olhando para ele,
-
9:18 - 9:22mas aqui está o som que conseguimos
recuperar apenas por meio da análise -
9:22 - 9:24dos minúsculos movimentos no vídeo.
-
9:24 - 9:30(Música: "Mary Had a Little Lamb")
-
9:40 - 9:42Eu chamo isso de... Obrigado.
-
9:42 - 9:48(Aplausos)
-
9:49 - 9:52Eu chamo isso de microfone visual.
-
9:52 - 9:55Nós realmente extraímos sinais de áudio
a partir de sinais de vídeo. -
9:55 - 9:59E só para dar-lhes um sentido
da escala dos movimentos aqui, -
9:59 - 10:04um som bem alto fará com que o saco
de batatas se mova menos de um micrômetro. -
10:04 - 10:07Isso é um milésimo de um milímetro.
-
10:07 - 10:10Esses são os movimentos minúsculos
que agora somos capazes de obter -
10:10 - 10:14apenas observando como a luz
rebate em objetos -
10:14 - 10:16e é gravada por nossas câmeras.
-
10:16 - 10:19Podemos recuperar sons a partir
de outros objetos, tais como plantas. -
10:19 - 10:25(Música: "Mary Had a Little Lamb")
-
10:27 - 10:29E podemos recuperar falas também.
-
10:29 - 10:32Então aqui está uma pessoa
falando em um quarto. -
10:32 - 10:36Voz (em inglês): Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
10:36 - 10:40and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go. -
10:40 - 10:43Michael Rubinstein: E aqui está
a fala recuperada -
10:43 - 10:46a partir desse mesmo vídeo
do batatas fritas. -
10:46 - 10:51Voz (em inglês): Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
10:51 - 10:56and everywhere that Mary went,
that lamb was sure to go. -
10:56 - 10:58MR: Usamos "Mary Had a Little Lamb"
-
10:58 - 11:01porque acredita-se que foram
as primeiras palavras -
11:01 - 11:05que Thomas Edison falou
em seu fonógrafo em 1877. -
11:05 - 11:08Ele foi um dos primeiros
gravadores de som na história. -
11:08 - 11:11Ele basicamente direcionava o som
para um diafragma -
11:11 - 11:15que vibrava uma agulha que, basicamente,
gravava o som em papel alumínio -
11:15 - 11:17enrolado em torno de um cilindro.
-
11:17 - 11:23Aqui está uma demonstração de gravação e
reprodução de som no fonógrafo de Edison: -
11:23 - 11:26(Video) Voz: Testando,
testando, um, dois, três. -
11:26 - 11:30Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
11:30 - 11:34and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
11:34 - 11:36Testando, testando, um, dois, três.
-
11:36 - 11:40Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
11:40 - 11:46and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
11:46 - 11:50MR: E agora, 137 anos depois,
-
11:50 - 11:54somos capazes de obter som
praticamente com a mesma qualidade -
11:54 - 11:58apenas observando objetos
vibrando ao som com câmeras, -
11:58 - 12:00e podemos fazer isso mesmo com a câmera
-
12:00 - 12:04a 4,5 metros de distância do objeto,
e atrás de um vidro à prova de som. -
12:04 - 12:07Este é o som que conseguimos
recuperar nesse caso. -
12:07 - 12:13Voz: Mary had a little lamb
whose fleece was white as snow, -
12:13 - 12:17and everywhere that Mary went,
the lamb was sure to go. -
12:17 - 12:21MR: E, claro, vigilância é a primeira
aplicação que vem em mente. -
12:21 - 12:24(Risos)
-
12:24 - 12:28Mas isso pode ser realmente útil
para outras coisas também. -
12:28 - 12:31Talvez no futuro, sejamos capazes
para usá-lo, por exemplo, -
12:31 - 12:33para recuperar som através do espaço,
-
12:33 - 12:37porque o som não pode viajar
no espaço, mas a luz pode. -
12:37 - 12:39Nós apenas começamos a explorar
-
12:39 - 12:42outros usos possíveis
para esta nova tecnologia. -
12:42 - 12:45Ela nos permite ver processos físicos
que sabemos que estão lá -
12:45 - 12:49mas que nunca pudemos ver
com nossos próprios olhos até agora. -
12:49 - 12:50Esta é a nossa equipe.
-
12:50 - 12:53Tudo o que eu mostrei hoje
é o resultado de uma colaboração -
12:53 - 12:55com este incrível grupo
de pessoas que vocês veem aqui, -
12:55 - 12:58e encorajo e convido vocês
a conhecerem nosso site, -
12:58 - 12:59experimentá-lo vocês mesmos,
-
12:59 - 13:03e se juntarem a nós na exploração
desse mundo de pequenos movimentos. -
13:03 - 13:04Obrigado.
-
13:04 - 13:05(Aplausos)
- Title:
- Veja movimentos invisíveis, escute sons silenciosos. Legal? Estranho? Não sabemos
- Speaker:
- Michael Rubinstein
- Description:
-
Conheça o "microscópio de movimento", uma ferramenta de processamento que aumenta mudanças minúsculas no movimento e cor que são impossíveis de ver a olho nu. O pesquisador de vídeo Michael Rubinstein mostra vídeos incríveis detalhando como essa tecnologia pode detectar o pulso e batida do coração de um indivíduo apenas com um pedaço de um vídeo. Veja-o recriar uma conversa pela amplificação dos movimentos de ondas sonoras se refletindo em um saco de batatas fritas. Só mesmo vendo para acreditar nas aplicações fantásticas e sinistras desta tecnologia.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:18