Бачити невидимі рухи, чути безшумні звуки. Класно? Моторошно? Ми й самі не знаємо
-
0:01 - 0:09За останні декілька століть
мікроскопи змінили наш світ. -
0:09 - 0:14Вони відкрили нам крихітний світ
предметів, життів та структур, -
0:14 - 0:17яких ми досі не могли побачити неозброєним
оком через їхній малий розмір. -
0:17 - 0:20Вони зробили величезний внесок
у науку й технологію. -
0:20 - 0:23Сьогодні я б хотів представити
новий вид мікроскопа. -
0:23 - 0:26Мікроскоп для спостереження
за змінами. -
0:26 - 0:29В ньому немає лінз,
як у звичайному мікроскопі, -
0:29 - 0:31які б збільшували предмети,
-
0:31 - 0:35але в нього є відеокамера та
система для обробки зображень, -
0:35 - 0:41які виявляють найменші рухи та
зміни кольору предметів та людей, -
0:41 - 0:44зміни, що неможливо побачити
неозброєним оком. -
0:44 - 0:48Він дає нам змогу поглянути на світ
у зовсім інший спосіб. -
0:48 - 0:50Що ж я маю на увазі під
змінами кольору? -
0:50 - 0:53Наприклад, наша шкіра
поступово змінює колір, -
0:53 - 0:55коли кров тече під нею.
-
0:55 - 0:58Ці зміни ледь помітні,
-
0:58 - 1:00і ось чому, коли ви
дивитесь на людину, -
1:00 - 1:02що сидить поряд з вами,
-
1:02 - 1:06ви не помічаєте, як
її шкіра змінює колір. -
1:06 - 1:10Коли ми дивимось на відео Стіва,
нам здається, що він не рухається, -
1:10 - 1:14але якщо ми поглянемо на це відео
через наш спеціальний мікроскоп, -
1:14 - 1:16раптово з'явиться зовсім
інша картинка. -
1:16 - 1:20Все, що ми тут бачимо - це маленькі
зміни в кольорі шкіри Стіва -
1:20 - 1:25збільшені в 100 разів,
аби бути помітнішими. -
1:25 - 1:28Ми навіть можемо розгледіти пульс людини.
-
1:28 - 1:31А також як швидко б'ється серце Стіва,
-
1:31 - 1:37як кров приливає
до шкіри його обличчя. -
1:37 - 1:39Ми можемо зробити це не лише
для того, аби уявити собі пульс, -
1:39 - 1:43а щоб відновити нормальний
серцевий ритм -
1:43 - 1:44та виміряти його.
-
1:44 - 1:49Ми можемо зробити це за допомогою
звичайної камери, не торкаючись пацієнта. -
1:49 - 1:55Зараз ви бачите пульс та серцевий ритм,
який ми виміряли у новонародженого -
1:55 - 1:57за допомогою відео, знятого
на звичайний дзеркальний фотоапарат. -
1:57 - 1:59Отримані показники точно
співпадають з тими, -
1:59 - 2:04що ми могли б одержати
зі звичайного монітора в лікарні. -
2:04 - 2:07Для цього нам навіть
не потрібно знімати відео. -
2:07 - 2:10Фактично, ми можемо зробити
це і з інших відео. -
2:10 - 2:14Зараз я покажу вам короткий уривок з
фільму "Бетмен: початок", -
2:14 - 2:15щоб ви побачили пульс Крістіана Бейла.
-
2:15 - 2:17(Сміх)
-
2:17 - 2:19Напевно, у нього багато гриму,
-
2:19 - 2:21та й освітлення заважає.
-
2:21 - 2:24Але все рівно, з цього відео
ми змогли дізнатись його пульс -
2:24 - 2:26і показати його вам.
-
2:26 - 2:28Так от, як нам це все вдається?
-
2:28 - 2:33Загалом ми аналізуємо зміни
світла, що записується, -
2:33 - 2:35у кожному пікселі відеозапису
за певний відрізок часу, -
2:35 - 2:37а потім збільшуємо ці зміни.
-
2:37 - 2:39Ми збільшуємо їх настільки,
щоб ми могли їх бачити. -
2:39 - 2:41Проблема в тому, що ті сигнали,
-
2:41 - 2:44ті зміни, які ми намагаємось розгледіти,
є ледь помітними, -
2:44 - 2:47тому потрібно бути вкрай обережним,
коли намагаєшся відокремити їх -
2:47 - 2:51від шуму, що завжди є на відео.
-
2:51 - 2:54Ми використовуємо розумні
технології обробки відео, -
2:54 - 2:58щоб отримати найточніші дані
про колір у кожному пікселі, -
2:58 - 3:00і про те, як він змінюється
за період часу, -
3:00 - 3:03а потім ми посилюємо ці зміни.
-
3:03 - 3:07Ми їх збільшуємо, щоб створити такий вид
покращеного, або просунутого відео, -
3:07 - 3:09що зображає ці зміни.
-
3:09 - 3:13Виявляється, ми можемо показати не лише
найменші зміни кольору, -
3:13 - 3:16а й непомітні рухи,
-
3:16 - 3:19тому що колір, записаний на камеру,
-
3:19 - 3:22зміниться не лише,
якщо предмет змінює колір, -
3:22 - 3:24а й якщо він рухається.
-
3:24 - 3:28Це моя дочка у віці приблизно 2 місяці.
-
3:28 - 3:31Це відео я записав роки три тому.
-
3:31 - 3:34Як усі молоді батьки, ми хотіли одного -
бути впевненими, що наші діти здорові, -
3:34 - 3:37що вони дихають, і звісно,
що вони - живі. -
3:37 - 3:39Я купив радіоняню,
-
3:39 - 3:41аби спостерігати за донькою,
коли вона спить. -
3:41 - 3:45За допомогою звичайної радіоняні
ми побачимо доволі багато. -
3:45 - 3:48Ви можете спостерігати,
як спить дитина, -
3:48 - 3:50але цього замало.
-
3:50 - 3:53Чи не було б краще чи інформативніше,
або корисніше, -
3:53 - 3:56якби ми могли дивитись на щось отаке.
-
3:56 - 4:02На цьому відео я зняв рухи,
які я потім збільшив у 30 разів, -
4:02 - 4:06після чого я зміг переконатись,
що моя донька дійсно жива та дихає. -
4:06 - 4:08(Сміх)
-
4:08 - 4:10Тут ми бачимо наочне порівняння.
-
4:10 - 4:13І знову ж таки, на оригінальному відео
-
4:13 - 4:14ми майже нічого не помічаємо,
-
4:14 - 4:18але якщо збільшити рухи,
дихання видно набагато краще. -
4:18 - 4:20Насправді існує багато явищ,
-
4:20 - 4:24які можна виявити та збільшити
за допомогою цього мікроскопа. -
4:24 - 4:28Можна побачити, як вени та артерії
пульсують у нашому тілі. -
4:28 - 4:31Можна побачити, як наші очі
-
4:31 - 4:33постійно коливаються.
-
4:33 - 4:34А ось і моє око,
-
4:34 - 4:37це відео я зняв одразу ж
після народження доньки. -
4:37 - 4:42Як бачите, я спав не дуже багато.
(Сміх) -
4:42 - 4:44Навіть коли людина сидить нерухомо,
-
4:44 - 4:46ми можемо отримати багато даних
про її спосіб дихання, -
4:46 - 4:50дрібні порухи обличчя.
-
4:50 - 4:52Можливо, ми навіть можемо
використати ці дані, -
4:52 - 4:55аби прочитати думки чи емоції.
-
4:55 - 4:58Ми також можемо збільшити
механічні рухи, -
4:58 - 5:00такі як вібрації двигуна,
-
5:00 - 5:03що може допомогти механікам знайти
та визначити проблеми, -
5:03 - 5:08або як будинки та споруди хитаються
від вітру, та як на них діють сили. -
5:08 - 5:13Людство знає безліч способів,
як виміряти всі ці речі, -
5:13 - 5:15але виміряти ці рухи - це одне,
-
5:15 - 5:17а спостерігати за ними -
-
5:17 - 5:20зовсім інше.
-
5:20 - 5:23З моменту, коли ми винайшли
цю нову технологію, -
5:23 - 5:27ми виклали програму онлайн, щоб інші могли
користуватись нею і експериментувати. -
5:27 - 5:29Вона дуже проста для користування.
-
5:29 - 5:31Вона працює з вашими власними відео.
-
5:31 - 5:34Наші колеги з Quanta Research
навіть розробити чудовий сайт, -
5:34 - 5:37де ви можете завантажити власне відео
та обробити його онлайн, -
5:37 - 5:40навіть якщо у вас немає досвіду
в інформатиці або програмуванні, -
5:40 - 5:43ви легко зможете поекспериментувати
з новим мікроскопом. -
5:43 - 5:46Зараз я покажу вам пару прикладів,
-
5:46 - 5:48як ним користувались інші.
-
5:48 - 5:54Це відео створив
користувач YouTube - Tamez85. -
5:54 - 5:55Мені невідомо, хто він,
-
5:55 - 5:58але він чи вона використали нашу програму,
-
5:58 - 6:01щоб збільшити крихітні рухи живота
під час вагітності. -
6:01 - 6:03Трохи моторошно.
-
6:03 - 6:05(Сміх)
-
6:05 - 6:09Люди використовували цю програму,
щоб збільшувати пульсування вен на руках. -
6:09 - 6:13І що ж це буде за наука
без тестування на морських свинках? -
6:13 - 6:17Ось цю звати Тіффані.
-
6:17 - 6:20Цей користувач YouTube стверджує,
що це перший гризун на Землі, -
6:20 - 6:22чиї рухи було збільшено.
-
6:22 - 6:24Разом з цією програмою
ви можете навіть творити. -
6:24 - 6:28Це відео надіслала мені студентка
факультету дизайну Уельського університету. -
6:28 - 6:30Вона хотіла поглянути,
чи є різниця в тому, -
6:30 - 6:31як рухаються її одногрупники.
-
6:31 - 6:35Вона попросила їх не рухатись,
і потім збільшила їхні рухи. -
6:35 - 6:39Виглядає начебто оживають картинки.
-
6:39 - 6:41Найприємніше в тих прикладах те,
-
6:41 - 6:43що нам нічого не потрібно
робити для цього. -
6:43 - 6:47Ми створили цей інструмент,
спосіб по-новому поглянути на світ, -
6:47 - 6:52а люди знайшли інші цікаві,
новаторські способи користування ним. -
6:52 - 6:54Ми не зупинились на цьому.
-
6:54 - 6:57Цей інструмент дає нам змогу
не лише поглянути на світ по-новому, -
6:57 - 7:00а й переосмислити наші можливості
-
7:00 - 7:03та розширити межі використання наших камер.
-
7:03 - 7:05Як науковці, ми почали розмірковувати,
-
7:05 - 7:09які ще фізичні явища
створюють крихітні рухи, -
7:09 - 7:12що їх ми тепер можемо виміряти
за допомогою нової камери? -
7:12 - 7:16І один такий феномен, на якому
ми зосередилися недавно, - це звук. -
7:16 - 7:18Звук, як ми всі знаємо, - це здебільшого зміни
-
7:18 - 7:20тиску повітря, що рухаються по повітрю.
-
7:20 - 7:24Ці хвилі тиску вдаряють об'єкти,
і ті створюють незначні коливання, -
7:24 - 7:26що є тим, що ми чуємо,
і як записуємо звук. -
7:26 - 7:30Але виявляється, що звук
також виробляє візуальні рухи. -
7:30 - 7:33Ті рухи, що є непомітними для нас,
-
7:33 - 7:36але помітні на камері
з правильною обробкою. -
7:36 - 7:37Ось два приклади.
-
7:37 - 7:40Це я демонструю свої чудові
здібності до співу. -
7:41 - 7:43(Спів)
-
7:43 - 7:43(Сміх)
-
7:43 - 7:44Я зняв високошвидкісне відео
свого горла, коли я наспівував. -
7:44 - 7:47Знову ж таки, якщо ви
дивитеся на це відео, -
7:47 - 7:49не надто багато
ви зможете побачити, -
7:49 - 7:51але як тільки ми збільшили рухи в 100 разів,
ми бачимо всі рухи й пульсацію -
7:51 - 7:55в області шиї, які беруть участь
у виробленні звуку. -
7:55 - 7:59Цей сигнал є в цьому відео.
-
7:59 - 8:01Ми також знаємо, що співаки
можуть розбити келих вина, -
8:01 - 8:04якщо потраплять у правильну ноту.
-
8:04 - 8:05Так от, ми збираємося зіграти ноту,
-
8:05 - 8:07яка є в резонансі
частоти цього скла -
8:07 - 8:10через гучномовець,
що поруч із ним. -
8:10 - 8:12Після того ми граємо цю ноту
і збільшуємо рухи в 250 разів - -
8:12 - 8:16дуже чітко бачимо, як скло вібрує
-
8:16 - 8:19і резонує у відповідь на звук.
-
8:19 - 8:22Таке не побачиш щодня.
-
8:22 - 8:25Але це змусило нас задуматися.
Це наштовхнуло нас на божевільну ідею. -
8:25 - 8:28Чи можемо ми повернути цей процес
навспак і відновити звук з відео, -
8:28 - 8:34аналізуючи найдрібніші вібрації,
що їх звукові хвилі створюють в об'єктах, -
8:34 - 8:38і перетворити їх назад
у ті звуки, що їх ми виробляємо? -
8:38 - 8:42Таким чином, ми зможемо перетворити
предмети побуту в мікрофони. -
8:42 - 8:47Саме це ми й зробили.
-
8:47 - 8:49Ось порожній пакетик з-під чіпсів,
що лежав на столі, -
8:49 - 8:52і ми збираємося перетворити
той пакетик чіпсів у мікрофон, -
8:52 - 8:55знімаючи його відеокамерою
-
8:55 - 8:56та аналізуючи крихітні рухи,
що звукові хвилі створюють в ньому. -
8:56 - 9:00Ось звук, який ми грали в кімнаті.
-
9:00 - 9:02(Музика: "У Мері було маленьке ягнятко")
-
9:02 - 9:07І це високошвидкісне відео
ми записали з цього пакетика чіпсів. -
9:10 - 9:13Знову грає.
-
9:13 - 9:14Ви ніяк не зможете побачити,
що відбувається на цьому відео, -
9:14 - 9:18просто глянувши на нього,
-
9:18 - 9:19але ось звук, який ми змогли
відновити, просто проаналізувавши -
9:19 - 9:22крихітні рухи в цьому відео.
-
9:22 - 9:24(Музика: "У Мері було маленьке ягнятко")
-
9:24 - 9:27Я називаю це ... - Дякую.
-
9:41 - 9:42(Оплески)
-
9:42 - 9:48Я називаю це візуальний мікрофон.
-
9:50 - 9:52Ми вирізали аудіосигнали
із відеосигналів. -
9:52 - 9:56Щоб ви розуміли, про який
масштаб рухів тут йдеться: -
9:56 - 9:59досить гучний звук змусить пакет чіпсів
порухатися не більше, ніж на мікрометр. -
9:59 - 10:04Це одна тисячна міліметра.
-
10:04 - 10:07Ось якими крихітні є рухи,
що ми тепер в змозі виявити, -
10:07 - 10:10просто спостерігаючи, як світло
відбивається від об'єктів -
10:10 - 10:14і записується нашими камерами.
-
10:14 - 10:16Ми можемо відновити звук
із інших об'єктів, як-от рослин. -
10:16 - 10:19(Музика: "У Мері було маленьке ягнятко")
-
10:19 - 10:25Окрім того, ми можемо відновити мову.
-
10:27 - 10:29До прикладу, голос людини в кімнаті.
-
10:29 - 10:32Голос: "У Мері було маленьке ягнятко,
чия шерсть була біла, як сніг, -
10:32 - 10:36скрізь, куди Мері ходить,
ягня упевнено йде за нею". -
10:36 - 10:40Майкл Рубінштейн: А ось та ж
мова, відновлена -
10:40 - 10:43з цього відео,
з того ж таки пакетика чіпсів. -
10:43 - 10:46Голос: "У Мері було маленьке ягнятко,
чия шерсть була біла, як сніг, -
10:46 - 10:51скрізь, куди що Мері ходить,
ягня упевнено йде за нею". -
10:51 - 10:56МР: Ми використали пісню
"У Мері було маленьке ягнятко", -
10:56 - 10:58тому що вважається,
що це були перші слова, -
10:58 - 11:00що їх Томас Едісон сказав
у фонограф в 1877 році. -
11:00 - 11:05Це був один із перших звукозаписувальних
пристроїв в історії. -
11:05 - 11:08Він спрямовував звуки на діафрагму,
-
11:08 - 11:11що змушувала вібрувати голку, і та
вигравіювала звук на фользі, -
11:11 - 11:15якою було обгорнуто циліндр.
-
11:15 - 11:17Ось демонстрація запису і
відтворення звуку з фонографа Едісона. -
11:17 - 11:23(Відео) Голос: Тестування,
перевірка. Один, два, три. -
11:23 - 11:26У Мері було маленьке ягнятко,
чия шерсть була біла, як сніг, -
11:26 - 11:30скрізь, куди Мері ходила,
ягня впевнено йшло за нею. -
11:30 - 11:34Тестування, перевірка.
Один, два, три. -
11:34 - 11:36У Мері було маленьке ягнятко
чия шерсть була біла, як сніг, -
11:36 - 11:40скрізь, куди Мері ходила,
ягня упевнено йшло за нею. -
11:40 - 11:46МР: І тепер, через 137 років,
-
11:46 - 11:50ми в змозі отримати звук
аналогічної якості, -
11:50 - 11:54всього лишень спостерігаючи через камеру,
як предмети вібрують від звуку, -
11:54 - 11:58і ми можемо зробити це,
навіть якщо камера -
11:58 - 12:00віддалена від об'єкта майже на 5 метрів,
і розташована за звуконепроникним склом. -
12:00 - 12:04Це звук, який ми відновили
в цьому випадку. -
12:04 - 12:07Голос: У Мері було маленьке ягнятко,
чия шерсть була біла, як сніг, -
12:07 - 12:13скрізь, куди Мері ходила,
ягня упевнено йшло за нею. -
12:13 - 12:17МР: Звичайно, найперше на думку спадає
використати цей винахід для стеження. -
12:17 - 12:21(Сміх)
-
12:21 - 12:24Але ним можна скористатися і з іншою метою.
-
12:24 - 12:28Можливо, в майбутньому ми зможемо
використовувати це, наприклад, -
12:28 - 12:31щоб відновлювати звук в космосі,
-
12:31 - 12:33бо звук не поширюється
в космосі, на відміну від світла. -
12:33 - 12:37Ми тільки почали вивчати
-
12:37 - 12:39інші можливі способи застосування
цієї нової технології. -
12:39 - 12:42Вона дає нам змогу бачити фізичні процеси,
про які ми знаємо, -
12:42 - 12:45але яких ми досі не могли
побачити на власні очі. -
12:45 - 12:49Це наша команда.
-
12:49 - 12:50Все, що я показав вам сьогодні -
це результат співпраці -
12:50 - 12:53з цією великою групою
людей, яких ви бачите тут. -
12:53 - 12:55Я закликаю вас і запрошую
ознайомитися з нашим сайтом, -
12:55 - 12:58заходьте на нього
-
12:58 - 12:59і приєднуйтесь до нас у вивченні
світу крихітних рухів. -
12:59 - 13:02Дякую.
-
13:02 - 13:04(Оплески)
- Title:
- Бачити невидимі рухи, чути безшумні звуки. Класно? Моторошно? Ми й самі не знаємо
- Speaker:
- Майкл Рубінштейн
- Description:
-
Зустрічайте "мікроскоп руху" - інструмент для обробки відео, здатний відтворити крихітні зміни в русі та кольорі, які неможливо побачити неозброєним оком. Дослідник Майкл Рубінштейн демонструє нам один за одним приголомшливі кліпи, показуючи, як нові технології відстежують пульс і серцебиття всього лиш із короткого відеозапису. Подивіться, як йому вдається відтворити розмову, підсилюючи рухи звукових хвиль, що відбиваються від пакетика чіпсів. Щоб повірити в це, ви мусите побачити неймовірно-натхненні й зловісні способи застосування цієї технології.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:18
Hanna Leliv edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Hanna Leliv edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Hanna Leliv edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Hanna Leliv approved Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Hanna Leliv accepted Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Mariya Udud edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Mariya Udud edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide | ||
Mariya Udud edited Ukrainian subtitles for See invisible motion, hear silent sounds. Cool? Creepy? We can't decide |