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几个世纪以来，摄影师一直致力于以高速捕捉瞬时场景，这可以追溯到 1878 年迈布里奇拍摄的马匹运动照片和 1887 年马赫拍摄的超音速子弹。然而，直到 20 世纪末，超高速成像（>10 万）才取得突破。特别是，电荷耦合器件 (CCD) 和互补金属氧化物半导体 (CMOS) 等电子成像传感器的引入彻底改变了高速摄影，使采集率高达数百万 fps。尽管这些传感器影响深远，但使用 CCD 或 CMOS 进一步提高帧速率从根本上受到其片上存储和电子读出速度的限制。在这里，我们展示了一种二维 (2D) 动态成像技术，即压缩超快摄影 (CUP)，它可以以高达 1000 亿 fps 的速度捕捉非重复的时间演变事件。与现有的超快成像技术相比，CUP 的显著优势在于只需一次相机快照即可测量 x、y、t（x、y 为空间坐标；t 为时间）场景，从而可以观察在几十皮秒的时间尺度上发生的瞬态事件。此外，与传统摄影类似，CUP 是仅接收的，避免了其他单次超快成像仪所需的专门主动照明。因此，CUP 可以对各种发光物体（如荧光或生物发光物体）进行成像。使用 CUP，我们仅用单次激光发射就能可视化四种基本物理现象：激光脉冲反射、折射、两种介质中的光子竞速以及非信息的超光速传播。鉴于 CUP 的能力，我们预计它将在基础科学和应用科学（包括生物医学研究）中得到广泛应用。
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