- Black Hole Vision est une application éducative gratuite qui place un trou noir dans le champ de la caméra d’un iPhone et déforme la vidéo en direct comme une lentille gravitationnelle, afin de montrer à quoi ressemblerait le monde autour devant un trou noir
- La vidéo en direct est traitée comme la déviation de la lumière des étoiles, et permet d’observer un photon ring, une image fortement lentillée autour du trou noir
- La mesure du photon ring est liée aux objectifs d’observation du futur satellite orbital Black Hole Explorer (BHEX), qui doit capturer les images les plus nettes de l’histoire de l’astronomie
- Le code d’implémentation est publié sur GitHub, accompagné d’une documentation expliquant l’équation de lentille des trous noirs et la manière dont Black Hole Vision est implémenté
- La version 2.1 ajoute la capture de captures d’écran, des explications de fonctionnalités et la possibilité de masquer le flux vidéo picture-in-picture, tandis que la version 2.0 prend en charge les trous noirs de Kerr en rotation et la modification de leur valeur de spin
Effet de lentille d’un trou noir vu par la caméra d’un iPhone
- Black Hole Vision est une application éducative gratuite conçue autour de la caméra de l’iPhone
- L’application place un trou noir dans le champ de vision de la caméra, puis applique un effet de lentille gravitationnelle au flux vidéo en direct
- Cet effet de lentille fonctionne de la même manière que celle dont un trou noir courbe la lumière des étoiles alentour
- La simulation inclut un photon ring, une image fortement lentillée autour du trou noir
Photon ring et Black Hole Explorer
- La mesure du photon ring est liée à un futur objectif d’observation astronomique dans l’espace
- Black Hole Explorer est un satellite orbital destiné à capturer les images les plus nettes de l’histoire de l’astronomie
- Le photon ring visible dans Black Hole Vision peut être vu comme une visualisation pédagogique permettant de comprendre les objectifs d’observation de BHEX
Code open source et documentation d’implémentation
- Le code de Black Hole Vision est publié sur GitHub
- Le dépôt inclut une documentation expliquant l’équation de lentille des trous noirs de base et la manière dont l’application est implémentée
- Le code a été écrit par Trevor Gravely de Vanderbilt University, avec des retours du Dr Roman Berens et du Pr Alex Lupsasca
- Les contributions et commentaires de Dominic Chang figurent également dans les acknowledgments
- Le projet a reçu le soutien du CAREER award PHY-2340457 et de la grant AST-2307888 de la National Science Foundation
Licence et ressources utilisées
- L’application inclut du code portant l’implémentation en Metal des fonctions elliptiques de Jacobi et des intégrales elliptiques issues de la GNU Scientific Library (GSL)
- Ces composants sont distribués sous licence GNU General Public License v3.0 (GPL-3.0)
- Le texte complet de la licence et le code source sont disponibles dans le dépôt GitHub BlackHoleVision
- L’image lentillée de la galaxie spirale Messier 101 a été générée à partir de ressources produites par la NASA et le STScI, dont l’original est disponible sur HubbleSite
Versions, confidentialité et compatibilité
- La version 2.1 a été publiée le 25 novembre 2024 et inclut la capture de captures d’écran, l’ajout d’explications de fonctionnalités et la possibilité de masquer le flux vidéo picture-in-picture
- La version 2.0 a été publiée le 16 novembre 2024 et ajoute les trous noirs de Kerr en rotation ainsi qu’une fonctionnalité permettant à l’utilisateur de modifier la valeur de spin du trou noir en rotation
- La version 1.0 a été publiée le 30 octobre 2024
- Le développeur Alexandru Lupsasca indique que les pratiques de confidentialité de l’application peuvent inclure un traitement de données, et Apple n’a pas vérifié ces informations
- D’après les informations de l’application, sa taille est de 67.1 MB, la langue est l’anglais et la classification par âge est 4+
- Les conditions de compatibilité sont iOS 17.5 ou ultérieur sur iPhone, macOS 14.5 ou ultérieur avec puce Apple M1 ou supérieure sur Mac, et visionOS 1.2 ou ultérieur pour Apple Vision
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Bonjour ! Nous sommes le Dr Roman Berens, le Pr Alex Lupsasca et le doctorant Trevor Gravely, qui travaillons en physique à Vanderbilt University. Nous sommes heureux de publier Black Hole Vision : https://apps.apple.com/us/app/black-hole-vision/id6737292448
Black Hole Vision simule l’effet de lentille gravitationnelle d’un trou noir et l’applique au flux vidéo de la caméra de l’iPhone. Nous avons implémenté les équations de lentille dérivées de la relativité générale afin de produire un effet physiquement exact. Pour plus de détails, voir https://arxiv.org/abs/1910.12881.
L’app peut placer un trou noir devant la caméra principale pour donner l’impression que l’environnement alentour est déformé comme par une lentille sous l’effet du trou noir, ou afficher en mode « selfie » votre propre image avec l’effet de lentille appliqué en plaçant un trou noir devant la caméra frontale.
Il existe deux sous-modes qui modifient le champ de vision simulé : « Realistic FOV » et « Full FOV ». Le mode de champ de vision réaliste reflète le champ de vision limité de la caméra de l’iPhone et crée plusieurs zones sombres ramifiées au centre de l’écran. Cela inclut à la fois la « black hole shadow », c’est-à-dire les rayons lumineux qui tombent dans le trou noir, et des « blind spots », correspondant à des directions qui n’entrent dans le champ de vision ni de la caméra avant ni de la caméra arrière.
Le mode plein champ de vision se comporte comme si la caméra avait un champ de vision infini couvrant tous les angles, et produit une unique ombre circulaire de trou noir au centre de l’écran. Ensuite, en sélectionnant le mode « Kerr black hole », vous pouvez ajouter de la rotation, c’est-à-dire du spin, au trou noir, et ajuster aussi la vitesse de rotation « a », affichée en pourcentage du spin maximal.
Pour un trou noir, je m’attendais à ce qu’il ne se contente pas de modifier l’apparence d’une zone, mais qu’une partie de ce qui se trouvait là semble aussi disparaître.
Très sympa. Je vais sans doute l’utiliser cinq minutes, admirer les maths qu’il y a derrière, puis passer à autre chose, mais ça reste une app vraiment cool.
J’ai quand même une idée pour une v1.1 qui donnerait envie de l’utiliser régulièrement. L’iPhone a-t-il assez de puissance pour combiner ça avec la réalité augmentée ? En d’autres termes, pourrait-on « fixer » la singularité à une position stable dans l’espace et se déplacer autour avec son téléphone ?
Si c’est possible, on pourrait en faire une petite app rentable où les gens placent des singularités, des étoiles à neutrons, etc. dans le monde réel, et les partagent sélectivement avec les passants. Voir par exemple une singularité fixée par quelqu’un à côté du Washington Monument serait assez amusant. Plus généralement, j’aimerais pouvoir jouer en AR avec les effets gravitationnels sur la lumière.
L’idée du commentaire parent, avec partage géographique en réalité augmentée, est aussi vraiment très cool. À ce niveau-là, je paierais volontiers quelques dollars. On pourrait même ajouter des aspects sociaux, comme faire fusionner les trous noirs déposés par les gens à différents endroits du monde réel.
Si vous voulez plus tard mettre en place une infrastructure peu coûteuse pour héberger les données de localisation des trous noirs déposés par les utilisateurs, contactez-moi. Je peux vous aider sur ce point.
Comme je l’ai écrit dans un autre commentaire, ce projet fait partie d’un effort de vulgarisation destiné à susciter l’intérêt du grand public et des étudiants pour la physique des trous noirs, donc le code restera toujours gratuit et open source.
Un trou noir se comporte fondamentalement comme une caméra 360°, capable selon l’angle de montrer n’importe quelle partie de son environnement. Ce n’est pas impossible, mais c’est plus difficile que de « simplement » utiliser un flux de réalité augmentée.
Très bien. Mais ce serait encore mieux si je pouvais vraiment l’essayer ! Même sur un appareil doté d’un GPU haut de gamme, y a-t-il une chance d’un portage Android ?
En attendant, vous pouvez regarder le code réalisé par Dominic Chang, doctorant à Harvard, qui implémente dans le navigateur l’effet de lentille d’un trou noir de Schwarzschild non rotatif :
https://dominic-chang.com/bhi-filter/
Vous devriez probablement utiliser d’autres captures d’écran d’aperçu sur la page de l’App Store. La première, qui est aussi la plus importante, ne montre absolument aucun effet appliqué.
Utiliser une image de galaxie ne correspond pas non plus très bien à l’expérience réelle de l’app.
Ma première pensée a été de viser avec cette app un autre écran affichant une image de ce genre. Je sais bien que ce n’est pas réaliste à cause de l’axe z et du champ de vision, mais c’est assez amusant.
https://esahubble.org/images/heic0609a/
Je viens d’essayer de l’utiliser, mais l’app a planté au premier lancement ; après l’avoir quittée et relancée, elle ne s’ouvrait plus. Je vais la réinstaller et réessayer. iPhone 16 Pro, iOS 18.1.
Petite mise à jour : après ça, elle fonctionne maintenant correctement. Au premier lancement, elle semblait s’être bloquée au moment de demander l’autorisation d’utiliser la caméra.
Téléchargée immédiatement. J’ai un faible pour tout ce qui touche aux trous noirs.
https://www.blackholeexplorer.org/