MS-500: камера для цветной съёмки в кромешной темноте

Несколько лет назад Canon разработала инновационную фотоматрицу, в основе которой лежит SPAD-технология, позволяющая вести цветную съёмку в полной темноте. Теперь же компания наконец представила миру первый коммерческий продукт, изготовленный с применением данной матрицы – видеокамеру MS-500 со сменными объективами.

Однофотонный лавинный фотодиод (SPAD) – это твердотельный фотодетектор, который лавинообразно увеличивает количество электронов, выбиваемых единственным фотоном. Более детально об этой технологии вы можете почитать здесь. По итогу данная технология позволяет создать фотосенсор с невероятным уровнем светочувствительности, который делает возможной съёмку в условиях минимальной освещённости. Отчасти подобное изделие можно сравнить со счётчиком Гейгера, однако вместо ионизирующих частиц он ведёт подсчёт индивидуальных световых частиц – фотонов.

На этапе экспериментов с новой технологией инженеры Canon разработали опытный образец видеокамеры с разрешением 1 Мп, частотой съёмки до 24000 кадров в секунду и выдержкой в десятки триллионных долей секунды. Насколько это быстро? – достаточно, чтобы «заморозить» сам свет в движении. Например, на видео ниже вы можете лицезреть, как такая камера запечатлела движение индивидуальных импульсов лазера, которые пробиваются сквозь дым и отражаются от зеркал.

SPAD – это вовсе не новая технология. Она пребывает в эксплуатации уже более 50 лет, и за это время она нашла применение во множестве отраслей, включая LiDAR и ToF съёмку, ПЭТ (позитронно-эмиссионную или двухфотонную томографию) и пр. Главным достоинством данной технологии является возможность точной фиксации момента прибытия фотона в каждую исследуемую точку, благодаря чему алгоритм может сгенерировать 3D-модель объектов. Однако Canon впервые применила подобный фотодетектор в коммерческой видеокамере с разрешением свыше 1080p. В основе MS-500 находится SPAD-сенсор размером 13,2 x 9,9 мм с разрешающей способностью 3,2 Мп. Фирменная архитектура обеспечивает исключительную производительность фотоматрицы с точки зрения временного разрешения. MS-500 также отличается низким уровнем цифрового шума и невероятной чувствительностью как в видимом, так и в ближнем инфракрасном спектрах.

Камера MS-500 способна вести съёмку при освещении на уровне 0,001 лк – в безлунную ночь с минимальным светом звёзд, производя результат, сопоставимый по качеству с «невооружённым взглядом на объекты при хорошем освещении». Кроме того, этот аппарат обрабатывает данные за сотню триллионных долей секунды, благодаря чему он фиксирует объекты, двигающиеся на высоких скоростях, включая фотоны. Сама камера представляет собой компактный коробок с «мозгами» и байонетной оправой для установки широкого спектра 2/3-дюймовых объективов. К примеру, при использовании телеобъектива CJ45ex13.6B IASE-V H с 45-кратным зумом и «размахом» 1224 мм MS-500 может вести съёмку с расстояния нескольких десятков километров.

Стоит отметить, что MS-500 определённо не предназначена для любительской съёмки. Предварительная розничная цена самой камеры составляет $25 200, однако за объективы придётся выложить ещё десятки или даже сотни тысяч долларов. Например, один лишь монструозный CJ45ex13.6B IASE-V H стоит в районе $96 000. Canon позиционирует свой новый продукт как оборудование для учреждений с высочайшими стандартами безопасности: аэропортов, морских портов, общественных инфраструктурных объектов, национальных пограничных пунктов и т. п., где есть потребность в системах визуального наблюдения в любое время дня и ночи. Тем временем используемый в MS-500 фотосенсор также может найти применение в сфере медицинской визуализации, VR/AR отраслях, при разработке и производстве автономных транспортных средств, роботов и т. д. К сожалению, пока Canon не продемонстрировала ни одного образца видеосъёмки при помощи этой уникальной камеры, однако она должна появиться в продаже уже в сентябре 2023 года, потому надеемся, что примеры её работы не заставят себя долго ждать.