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看到無法看見的動作，聽見無法聽到的聲音。酷炫？詭異？我們尚不能定論

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    幾世紀以來，
    顯微鏡對世界產生革命性的影響
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    它為我們揭開了微小世界的
    物體、生命和結構
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    那些因為太過微小而沒有辦法用肉眼觀察
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    對於科學和科技是個巨大的貢獻
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    今天我想介紹大家一種新的顯微鏡
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    一種觀察變化的顯微鏡
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    不像一般顯微鏡使用光線
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    放大微小的物體
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    而是使用攝影機和圖像處理
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    來讓我們看見
    人與物的微小運動和顏色變化
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    那些變化是我們沒有辦法用肉眼觀察的
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    讓我們以全新的方式去看世界
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    而我所說的顏色變化到底是甚麼?
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    舉例來說:皮膚
    我們的皮膚會產生極細微的顏色變化
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    當我們的血液流過
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    這個變化是極度細微的
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    這也是為什麼當大家看向別人時
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    當你看著坐在你身旁的人
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    你不會看到他臉部皮膚的顏色變化
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    當我們看到影片中的史蒂夫，
    顯示出的是一張靜態的圖片
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    但當我們以新的、特殊的顯微鏡
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    突然間看見一個全然不同的影像
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    這裡你們看見的是
    史蒂夫臉部皮膚的微小顏色變化
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    放大一百倍後
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    變得肉眼可見
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    我們可以真的看見
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    人類的脈搏
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    我們可以看見史蒂夫的心跳
    是多麼的快速
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    而且我們也看見
    血液實際上如何流過他的臉部
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    而且我們不只是將脈搏變得可見
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    還能夠真的獲取我們的心跳
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    和測量我們的心跳速率
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    並且我們可以使用普通的鏡頭
    而不需要觸碰病人
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    因此在這裡你們可以看見
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    得自新生嬰兒的脈搏和心跳速率
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    透過我們攝自普通的數位單眼相機
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    我們測量出心跳速率
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    是與醫院中標準監測設備一樣準確的
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    而且甚至不需要使用我們拍攝的影片
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    我們可以實質上使用在其他人拍攝的影片
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    因此我擷取了
    "蝙蝠俠：開戰時刻"裡的一個片段
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    來顯示克里斯汀·貝爾的脈搏
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    (大笑)
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    而你們知道，他大概有化妝
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    這樣的明暗變化有點挑戰性
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    但還是一樣，在這個影片
    我們仍能夠取得他的脈搏
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    而且還蠻明顯的
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    然而我們到底是怎麼做到的?
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    基本上，我們分析記錄到的光線變化
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    每一個畫面中的像素
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    然後我們處理這些變化
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    我們放大這些變化讓它們可以被看見
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    其中最難處理的是那些訊號
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    那些我們想要尋找的變化，
    是非常細微的
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    所以當我們分離出變化時必須非常細心
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    因為干擾會一直出現在影像中
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    因此我們使用巧妙的圖像處理技巧
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    自影像裡每個像素取得
    非常精確的顏色辨識
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    和隨著時間產生的顏色變化
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    然後我們放大這些變化
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    我們讓變化增大制出改進的影像
    或是放大的影像
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    而確實地向我們顯示出變化來
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    [運動顯微鏡]
    但後來我們不僅能展示微小的顏色變化
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    還能表現出細微的動作
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    那是因為我們鏡頭紀錄的光線
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    不只有物體顏色上的變化
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    還有物體的運動
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    這是我女兒，當時兩個月大
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    這是我三年前拍攝的影片
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    而且像所有的新手父母親一樣，
    我希望我們的小孩健康
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    他們有沒有呼吸，還活著，想當然
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    所以我也買了嬰兒監視器
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    讓我能夠在我女兒睡覺時看見她
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    一般嬰兒監視器拍到的
    差不多就像這樣
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    你知道的，你可以看到嬰兒的睡眠
    但資訊顯現的不多
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    我們能看見的不多
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    如果換成這種觀看的視角
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    更多的訊息、更有幫助會好很多
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    所以我拍攝了這些動作並且放大30倍
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    然後我可以清楚看見我的女兒
    的確活著而且有呼吸
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    (大笑)
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    這裡並列的是比較圖
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    在原始的影像裡
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    並沒有太多可以觀察的
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    而一旦經過我們放大動作，
    呼吸變得更容易觀察
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    而這表示，許多現象的出現
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    透過新式運動顯微鏡我們可以找且放大
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    我們可以觀察我們的動脈和靜脈
    如何在我們身體裡脈動
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    可以看見我們的眼睛是不斷的移動
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    不穩定的擺動
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    並且那實際上是我的眼睛
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    再次，這個影片拍攝就在我女兒出生之後
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    所以你看得出我那時候沒甚麼睡
    (大笑)
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    就算一個人坐著
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    還是有許多的訊息我們能夠獲取
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    他們呼吸的模式、細微的臉部表情
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    說不定我們可以運用這些運動
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    從而得知我們的想法或情緒
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    我們可以放大細微的機械運動
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    像是引擎的顫動
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    這可以幫助工程師檢測和診斷出機械問題
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    或是我們的大樓和建築物
    在風吹、地震影響下的晃動
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    在這個社會中知道
    各種不同測量物體的方式
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    但這種測量是另一回事
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    真的看見這些運動的發生
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    是完全不同的事情
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    自我們發現這個新科技後
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    我們就將編碼放在網路上
    讓其他人能夠使用並測試它
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    它是非常容易上手的
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    它能夠運用在你的影片上
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    我們量子研究的合作人
    還架設了一個很好的網站
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    可以讓你上傳影片和在網路上進行處理
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    所以即使你沒有任何電腦科學
    和寫軟體的經驗
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    還是很容易就能測試新式顯微鏡
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    並且在這裡我很樂意秀幾個例子給你們
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    其他人如何去使用它
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    而這是 YouTube 使用者
    Tamez85 所做的影片
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    我並不知道使用者是誰
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    但他或她，使用了編碼
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    放大懷孕中腹部的細微運動
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    是有點詭異
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    (大笑)
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    有人使用它去放大手部的靜脈脈博
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    你們也知道只有用天竺鼠測試過
    才叫真的科學
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    這隻天竺鼠叫做蒂芬妮
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    這位YouTube使用者表示
    這是世界上第一隻囓齒動物
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    使用動作放大化
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    你還可以加入藝術
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    這個影片是一位
    耶魯大學設計系的學生寄給我的
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    她想要看到
    她同學的移動方式是否有所差異
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    她讓同學們都站直不動
    然後放大他們的動作
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    像把靜止的相片變得有生命
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    而這些不錯的例子
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    完全不是我們做出的
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    我們只提供新工具，
    一種新的方式去觀察世界
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    然後有人發現一些
    有趣、有創意的新方式去使用
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    而我們沒有就停在這裡
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    這個工具並非只讓我們用新的方式看世界
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    它還重新定義我們能夠做的
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    並且將相機的使用推向極限
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    所以身為科學家，我們開始想
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    有哪些物理現象會產生細微的運動
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    可以讓我們用相機去測量
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    最近我們專注於聲音這個現象
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    聲音就我們所知是一種
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    大氣壓力的變化通過空氣
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    壓力波動打在物體上使其產生微小的顫動
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    而我們透過它聽見和紀錄聲音
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    結果我們還發現聲音會產生可見的運動
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    那些不能用肉眼觀察
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    但相機可以看見且處理的
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    而這裡是兩個例子
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    這裡展示著我厲害的歌唱能力
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    (唱歌)
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    (大笑)
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    而我拍攝了一段當我在唱歌時
    我喉嚨的高速影片
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    再次，如果你注意這個影片
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    並沒有太多東西你能看到的
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    但一旦以 100 倍放大那些動作
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    我們可以看見運動和波紋
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    在脖子裡面，參與聲音的製造
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    這個聲音訊息就在這部影片中
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    我們還知道歌手可以唱破酒杯
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    假設他們抓到了對的音
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    所以這裡我們要來播放一個音
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    在玻璃的共振頻率範圍內
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    透過旁邊的擴音器
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    一旦我們放出並且放大動作 250 倍
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    可以清晰地看到玻璃是如何顫動
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    和與聲音的共振
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    這並非我們平日能夠所見
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    但這讓我們思考。
    給我們一個瘋狂的想法
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    我們能夠反過來處理
    並恢復影像中的聲音嗎?
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    透過分析這些由聲音
    影響物體產生的微小顫動
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    然後實際上還原出源頭的聲音
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    透過這個方式，我們可以
    讓所有東西都變成麥克風
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    而這裡是我們實際做的
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    一個空的洋芋片包裝放在桌上
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    然後我們要將那包洋芋片
    藉由拍攝將它變成我們的麥克風
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    並且分析它因為聲音影響
    而生的細微運動
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    這是我們在房間裡撥放的聲音
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    (音樂：Mary Had a Little Lamb)
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    這裡是我們拍攝包裝袋的高速影像
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    聲音在撥放
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    若只是用看的
    你無法看見影片中發生甚麼事
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    但這裡我們能還原聲音
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    就只依靠分析影片中的細微運動
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    (音樂：Mary Had a Little Lamb)
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    我稱呼它 -- 謝謝
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    (掌聲)
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    我稱呼它為視覺麥克風
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    我們真的從影像訊號中擷取聲音訊號
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    而這裡給你了解運動的規模
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    響亮的聲音只會讓
    洋芋片包裝袋移動不到一微米
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    那是一千分之一毫米
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    這就是我們現在找出的動作，如此細微
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    只透過反射自物體的光線
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    並且用我們的相機記錄
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    我們可以從物體上還原聲音，像植物
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    (音樂：Mary Had a Little Lamb)
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    還可以還原言語
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    使用喇叭，這是一個人在房間裡講話
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    聲音：瑪莉有一隻小羊，
    牠的毛和雪一樣白
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    而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊
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    麥可·魯賓斯坦：
    這裡是那段話被再次還原
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    正是從這影片中同樣的洋芋片包裝袋
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    聲音：瑪莉有一隻小羊，
    牠的毛和雪一樣白
  • 10:51 - 10:56
    而不論瑪莉去哪裡，都會帶著小羊
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    我們使用
    "Mary Had a Little Lamb"
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    是因為這據說是愛迪生
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    在 1877 年，第一次對他的留聲機所留
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    這是歷史上第一個聲音紀錄裝置
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    它基本上在一個隔膜上接受聲音
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    而隔膜震動了針而雕刻錫板
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    錫板是包裹在圓柱體上
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    此處展示的是愛迪生的留聲機
    如何錄入和重放
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    (影片)聲音：測試，測試，一二三
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    瑪莉有隻小羊
    羊毛像雪一般白
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    而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊
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    測試，測試，一二三
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    瑪莉有隻小羊
    羊毛像雪一般白
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    而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊
  • 11:46 - 11:50
    而現在，137 年後的現在
  • 11:50 - 11:54
    我們能夠擷取聲音到非常相似的程度
  • 11:54 - 11:58
    卻只是藉由相機觀察物體對聲音的顫動
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    我們還能做到這件事在相機
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    離物體 15 英呎
  • 12:02 - 12:04
    在隔音玻璃外
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    而這是我們在這個情況下得到的聲音
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    聲音：瑪莉有隻小羊
    羊毛像雪一般白
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    而且瑪莉到哪裡，都會帶著小羊
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    想當然，監控裝置
    是第一個被想到的應用方式
  • 12:21 - 12:24
    （大笑）
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    但這可能真的對其他事情很有用
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    可能在未來我們能夠使用它，舉例來說
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    在外太空還原聲音
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    因為聲音不能在太空中傳播而光線可以
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    我們才剛開始探索
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    這個裝置其他的運用可能
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    它讓看見我們實際知道存在的物理運作
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    但直到現在我們才能用肉眼觀察
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    這是我的團隊
  • 12:50 - 12:53
    每一個在今天展示出的東西是團隊成果
  • 12:53 - 12:55
    和你在這裡看到的一群偉大的人
  • 12:55 - 12:58
    而我鼓勵各位並且
    歡迎各位看看我們的網站
  • 12:58 - 12:59
    自己試試看
  • 12:59 - 13:02
    並且加入我們一起探索世界中的微小運動
  • 13:02 - 13:04
    謝謝大家
  • 13:04 - 13:05
    （掌聲）
Title:
看到無法看見的動作，聽見無法聽到的聲音。酷炫？詭異？我們尚不能定論
Speaker:
麥可·魯賓斯坦
Description:

「動作觀察顯微鏡」是一種影像處理工具，能放大肉眼無法觀察的聲音、顏色變化讓我們看見。影像研究者麥可·魯賓斯坦令人瞠目結舌的影片中，展示透過簡單的鏡頭如何能夠紀錄脈搏和心跳。觀看他如何透過放大洋芋片包裝袋因聲波產生的震動來還原一段對話。一個驚世、邪異之作你必須眼見為憑。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
13:18

Chinese, Traditional subtitles

Revisions

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