science >> Wetenschap >  >> Fysica

Waarom draaiende messen er raar uitzien op tv

BrainStuff:hier is waarom helikopterbladen er vreemd uit kunnen zien op video

Een inbraakverdachte is op de vlucht en het lokale nieuws speelt beelden af ​​van een politiehelikopter die de straten scant. Je richt je volle aandacht op het scherm, meer willen weten, wanneer je je realiseert dat iets er vreselijk vreemd uitziet. De helikopterbladen lijken te draaien ... achteruit?

Verrassend genoeg, waar je getuige van bent, is niet zo ongewoon. Snel draaiende objecten zoals helikopterbladen, vliegtuig propellers, plafondventilatoren en zelfs velgen van autobanden, kunnen er allemaal vreemd uitzien op video en film, zoals host Lauren Vogelbaum uitlegt in de BrainStuff-video hierboven. Ze lijken misschien achteruit te draaien, veel te langzaam draaien of, in zeldzame gevallen, stilhouden of buigen in vreemde hoeken - en dat allemaal wanneer ze met een normale snelheid in de goede richting draaien.

Om dit effect te begrijpen, je moet eerst een paar dingen weten. Film en video leggen een reeks stilstaande beelden vast en spelen ze snel achter elkaar af, die onze hersenen interpreteren als beweging. Wanneer optische illusie in het spel komt, het wordt hoogstwaarschijnlijk veroorzaakt door de manier waarop de objecten worden vastgelegd, namelijk de instellingen op de sluitertijd en framerate.

De sluitertijd is een maat voor hoe lang de camera licht opvangt telkens wanneer hij een foto maakt. Hoe langer de film of digitale pixelarray wordt blootgesteld aan licht, hoe meer bewegingsonscherpte er in het beeld verschijnt. Laten we zeggen dat je een grote fan bent van meswerpwedstrijden en dat je de acties van de deelnemers wilt documenteren.

Laten we eens kijken met een beetje snelle wiskunde:als een messenwerper een mes gooit met een snelheid van 10 meter (32 voet 10 inch) per seconde, en je filmt het met een sluitertijd waarbij de sluiter van de camera een kwart seconde open staat, het mes zal 2,5 meter (8 voet 2 inch) reizen terwijl de camera elk frame belicht. Het resultaat? Het mes ziet eruit als een gestreepte waas in de video. Echter, als je datzelfde mes met dezelfde snelheid schiet, maar gebruik een sluitertijd van een duizendste van een seconde, het zal slechts één centimeter reizen terwijl elke foto wordt gemaakt. Het eindresultaat? Scherpe en duidelijke beelden van een (hopelijk) deskundige messenwerper.

vervagen, achterwaartse beweging, kromming ... er gebeuren veel rare dingen wanneer draaiende bladen worden gefilmd. Caroline Vamnes/EyeEm/Getty Images

Dezelfde analogie met het werpen van een mes is van toepassing op draaiende messen, zoals plafondventilatoren of helikopterbladen. Lange sluitertijden maken de helikopterbladen wazig, terwijl snellere sluitertijden alles creëren, van normaal ogende patronen tot het uiterlijk van individuele lamellen.

Framesnelheid per seconde (FPS) is ook van invloed op de manier waarop afbeeldingen op film en video worden weergegeven. Laten we nog eens naar die helikopterbladen kijken. Als de messen precies 24 keer per seconde draaien, en je fotografeert met 24 frames per seconde, de uiteindelijke beeldopname toont bladen die stil lijken te staan. Dat komt omdat de bladen elke keer dat de camera een frame vastlegt, terugkeren naar hun startpositie.

Als de FPS iets sneller is ingesteld dan de bladrotatie, ze zullen "bijna" terugkeren naar de startpositie in elk frame, met een eindresultaat dat eruitziet alsof ze achteruit draaien.

De optische illusies houden daar niet op, of. Soms, propellers en helikopterbladen kunnen er gefragmenteerd of verbogen uitzien, vooral wanneer de beweging digitaal wordt vastgelegd. Dit wordt veroorzaakt door de methode van het vastleggen van pixels. De meeste digitale camera's belichten niet het hele frame tegelijk, maar bemonster in plaats daarvan een enkele regel pixels tegelijk op een progressieve manier om het frame te vullen. Wanneer objecten extreem snel bewegen, dit rolluik legt vervormde vormen vast.

Je kunt dit effect zelf proberen na te bootsen door een video op je telefoon te maken en snel heen en weer te pannen. Als vaste voorwerpen er in het eindproduct verbogen uitzien, de camera van je telefoon gebruikt waarschijnlijk een rolluik.

Dat is nou cool

Waarom lijken de ogen van mensen op sommige schilderijen je te volgen? Het komt allemaal voort uit de manier waarop een schilderij wordt gemaakt. Als de schaduw, licht en perspectief zijn precies goed, het komt neer op een optische illusie die het gevoel geeft bekeken te worden. Is dat niet zo, Mona Lisa?