В то время как камеры, расположенные на морском дне, отлично подходят для таких задач, как наблюдение за дикой природой, их питание и получение их фотографий может быть сложной задачей. Вот тут-то и появляется новая камера, разработанная Массачусетским технологическим институтом, поскольку она не требует батареи, а также передает свои фотографии по беспроводной сети через воду.
Вместо батареи или очень длинного шнура питания камера включает в себя ряд преобразователей, расположенных вокруг ее внешней части.
Когда звуковые волны от таких источников, как животные или плавсредства, достигают одного из преобразователей, давление, создаваемое этими волнами, вызывает вибрацию специальных материалов внутри преобразователя. Поскольку эти материалы являются пьезоэлектрическими, они производят электрический ток в ответ на вибрационное воздействие. Как только таким образом будет произведено достаточно энергии и сохранено в суперконденсаторе, он используется для фотографирования.
Чтобы максимально снизить энергопотребление для этой задачи, используются датчики изображения со сверхмалым энергопотреблением. К сожалению, эти датчики фиксируют только изображения в градациях серого.
Чтобы обойти это ограничение, каждая фотография фактически состоит из трех отдельных экспозиций: одна делается с использованием красных светодиодов для освещения, одна — с использованием зеленых светодиодов, а третья — с использованием синих. Хотя каждая экспозиция кажется черно-белой, она показывает, как объект отражает свет с длиной волны красного, зеленого или синего цвета. В результате, когда все три изображения последовательно анализируются и объединяются, получается одна составная цветная фотография.
Для беспроводного приема этой цифровой фотографии, закодированной двоичным кодом в форме 1 и 0, расположенный на поверхности приемопередатчик передает быстрые сигналы звуковых волн вниз через воду к камере. Модуль в камере отвечает либо отражением сигнала обратно к приемопередатчику, что указывает на 1, либо поглощением сигнала, что указывает на 0. Таким образом, отслеживая, какие сигналы отражаются обратно на приемопередатчик, а какие нет, компьютер наверху может записать комбинацию из 1 и 0, представляющую фотографию.
Доцент Фадель Адиб (слева) и научный сотрудник Валид Акбар (справа) с камерой, разработанной их командой. Фото: Adam Glanzman.
На данный момент технология имеет максимальную подводную дальность 40 метров и успешно используется для таких задач, как документирование роста подводного растения в течение одной недели. Команда Массачусетского технологического института теперь надеется увеличить дальность и объем памяти камеры до такой степени, что она сможет в конечном итоге передавать изображения в режиме реального времени и даже записывать полноценное видео.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Nature Communications. Снимки, сделанные камерой, можно увидеть в следующем видео.
Источник: MIT.