Για την ανθρώπινη οπτική και τις συμβατικές κάμερες, η κίνηση ενός φωτονίου είναι πρακτικά αόρατη: σε χρόνο που μετριέται σε νανοδευτερόλεπτα ή πικοδευτερόλεπτα, η ακτίνα διανύει αποστάσεις που υπερβαίνουν κατά πολύ τις τυπικές χωρικές διαστάσεις ενός στούντιο ή ενός εργαστηρίου.

Συμβατικές κάμερες γραφής κινηματογραφούν συνήθως στα 24 έως 60 καρέ το δευτερόλεπτο, κάποιες συσκευές υψηλών ταχυτήτων φτάνουν σε χιλιάδες ή εκατομμύρια καρέ, αλλά η καταγραφή σε επίπεδο δισεκατομμυρίων καρέ το δευτερόλεπτο απαιτεί εντελώς διαφορετική προσέγγιση στον σχεδιασμό αισθητήρα, φωτισμού και συγχρονισμού. Γι’ αυτούς τους λόγους, η απευθείας καταγραφή της διάδοσης ενός φωτεινού παλμού απαιτεί εξοπλισμό με χρόνο λήψης κατά παραγγελία της τάξης των δισεκατομμυρίων καρέ το δευτερόλεπτο.

Ο Brian Haidet, YouTuber και κάτοχος PhD (διδακτορικός τίτλος σπουδών) στα Υλικά, παρουσίασε βίντεο που προέρχονται από κάμερα τη δικής του σχεδίασης η οποία καταγράφει σε 2 δισεκατομμύρια καρέ το δευτερόλεπτο και σε HD. Στο υλικό φαίνονται παλμοί φωτός να διαδίδονται μέσα από οπτικά στοιχεία, αστραπιαίες ανακλάσεις σε επιφάνειες και αλλαγές στην ένταση που εξελίσσονται μετρήσιμα ανά κάδρο.

Το κάθε καρέ αντιστοιχεί σε χρονικό διάστημα περίπου 0,5 νανοδευτερολέπτου (500 πικοδευτερόλεπτα), οπότε, με βάση την ταχύτητα 299.792.458 μέτρα το δευτερόλεπτο, η κίνηση που αποτυπώνεται μεταξύ διαδοχικών καρέ είναι της τάξης των ≈0,15 μέτρου, δηλαδή περίπου 15 εκατοστών. Στον ρυθμό αυτό, λεπτομέρειες όπως μέτωπα κυμάτων και μικρές μεταβολές στη γωνία ανάκλασης μετακινούνται ορατά από καρέ σε καρέ, γεγονός που επιτρέπει τεκμηριωμένη παρατήρηση φαινομένων που μέχρι πρότινος απαιτούσαν έμμεσες τεχνικές μέτρησης.

Η τεχνολογία που απαιτείται για τέτοιες λήψεις συνήθως περιλαμβάνει ειδικούς αισθητήρες με εξαιρετικά γρήγορη ανάγνωση, λέιζερ συγχρονισμού, ισχυρούς παλμούς φωτισμού και μεθόδους συμπίεσης ή εκτροπής χρονικών σημάτων ώστε να προσαρμοστεί το αποτέλεσμα σε μορφή HD και να μειωθεί ο όγκος των δεδομένων. Για κάμερα που δουλεύει στα 2 δισεκατομμύρια καρέ το δευτερόλεπτο, ο ρυθμός δημιουργίας πρώτων δεδομένων ξεπερνά τα όρια των συμβατικών αποθηκευτικών μέσων, επομένως απαιτούνται λύσεις άμεσης εγγραφής, παραλληλισμένης επεξεργασίας και ειδικά πρωτόκολλα μεταφοράς.

Σε ερευνητικά εργαστήρια, αντίστοιχες τεχνικές χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό μεταβατικών φαινομένων σε οπτικά υλικά, στην ανάλυση υπερβραχείας φασματοσκοπίας, σε δοκιμές συστημάτων επικοινωνίας και στην επαλήθευση μοντέλων διάδοσης. Η δημοσιοποίηση βίντεο με απευθείας οπτική απεικόνιση ταχείας διάδοσης φωτός αυξάνει τη διαθεσιμότητα του υλικού για εκπαιδευτικούς σκοπούς, επιτρέπει σε μη ειδικούς να δουν φαινόμενα που μέχρι πρόσφατα ήταν προσβάσιμα κυρίως μέσω θεωρίας ή έμμεσων μεθόδων και παρέχει νέα δεδομένα για πρακτικές εφαρμογές όπως έλεγχος ποιότητας σε οπτικά εξαρτήματα, ανάπτυξη συστημάτων επικοινωνίας και βασική έρευνα στα υλικά.

Οι προκλήσεις περιλαμβάνουν κόστη και εξειδίκευση, αλλά και νομικές/ασφαλείας απαιτήσεις όταν χρησιμοποιούνται ισχυρά λέιζερ. Παρά ταύτα, η δυνατότητα άμεσης απεικόνισης ανοίγει πεδία συνεργασίας μεταξύ πανεπιστημίων, βιομηχανίας και εκπαιδευτικών οργανισμών, ενώ το ίδιο υλικό μπορεί να τεθεί υπό επεξεργασία με αλγορίθμους μηχανικής όρασης για ποσοτική ανάλυση.