Rozmycie w ruchu - Motion blur

Obrót Ziemi powoduje poruszenie w fotografii długi ekspozycji na nocnym niebie . Ten dobowy ruch pozostawia ślady gwiazd na zdjęciach takich jak ta wykonana w Obserwatorium La Silla .

Rozmycie ruchu to widoczne smugi poruszających się obiektów na zdjęciu lub sekwencji klatek, np. w filmie lub animacji . Dzieje się tak, gdy rejestrowany obraz zmienia się podczas rejestracji pojedynczej ekspozycji, ze względu na szybki ruch lub długą ekspozycję .

Zastosowania / Efekty rozmycia ruchu

Fotografia

Przykład rozmycia obrazu przedstawiający londyński autobus mijający budkę telefoniczną w Londynie

Przykład rozmycia ruchu z lat 20. XX wieku

Kiedy kamera tworzy obraz, obraz ten nie reprezentuje pojedynczej chwili. Ze względu na ograniczenia technologiczne lub wymagania artystyczne obraz może przedstawiać scenę przez pewien czas. Najczęściej ten czas ekspozycji jest na tyle krótki, że obraz uchwycony przez aparat wydaje się utrwalać chwilową chwilę, ale nie zawsze tak jest, a szybko poruszający się obiekt lub dłuższy czas ekspozycji może spowodować rozmycie artefaktów, które to uwidaczniają. Gdy obiekty w scenie się poruszają, obraz tej sceny musi przedstawiać integrację wszystkich pozycji tych obiektów, a także punktu widzenia kamery, w okresie naświetlania określonym przez czas otwarcia migawki . Na takim obrazie każdy obiekt poruszający się względem kamery będzie wyglądał na rozmazany lub rozmazany wzdłuż kierunku względnego ruchu. To rozmazanie może wystąpić na poruszającym się obiekcie lub na statycznym tle, jeśli kamera się porusza. Na obrazie filmowym lub telewizyjnym wygląda to naturalnie, ponieważ ludzkie oko zachowuje się w bardzo podobny sposób.

Ponieważ efekt jest spowodowany względnym ruchem między kamerą a obiektami i sceną, rozmyciem ruchu można manipulować, przesuwając kamerę w celu śledzenia poruszających się obiektów. W takim przypadku, nawet przy długich czasach naświetlania, poruszające się obiekty będą ostrzejsze, a tło bardziej rozmyte, a wynikowy obraz oddaje wrażenie ruchu i szybkości.

Animacja

Dwie animacje obracające się wokół postaci, z rozmyciem ruchu (po lewej) i bez

W animacji komputerowej efekt ten musi być symulowany, ponieważ wirtualna kamera faktycznie rejestruje dyskretny moment w czasie. To symulowane rozmycie ruchu jest zwykle stosowane, gdy kamera lub obiekty w scenie poruszają się szybko.

Bez tego symulowanego efektu każda klatka pokazuje idealny moment w czasie (analogicznie do aparatu z nieskończenie szybką migawką), z zerowym rozmyciem ruchu. To dlatego gra wideo z szybkością 25-30 klatek na sekundę będzie wydawać się rozłożona, podczas gdy naturalny ruch nagrany z tą samą szybkością będzie raczej bardziej ciągły. Wiele nowoczesnych gier wideo zawiera rozmycie ruchu, zwłaszcza gry symulacyjne pojazdów .

Niektóre z bardziej znanych gier, które to wykorzystują, to między innymi najnowsze tytuły Need for Speed , Unreal Tournament III , The Legend of Zelda: Majora's Mask . Istnieją dwie główne metody stosowane w grach wideo w celu uzyskania rozmycia ruchu: tańsze efekty pełnoekranowe, które zazwyczaj uwzględniają tylko ruch kamery (a czasami szybkość, z jaką kamera porusza się w przestrzeni 3D, aby utworzyć rozmycie promieniste) oraz bardziej „selektywne” lub „na obiekt” rozmycie ruchu, które zazwyczaj wykorzystuje shader do utworzenia bufora prędkości w celu oznaczenia intensywności ruchu w celu zastosowania efektu rozmycia ruchu lub używa shadera do wyciągnięcia geometrii. Klasyczne efekty „rozmycia ruchu” przed nowoczesnymi potokami cieniowania na piksel często po prostu rysowały kolejne klatki jedna na drugiej z niewielką przezroczystością, co jest ściśle mówiąc formą informacji zwrotnej wideo .

We wstępnie renderowanych animacjach komputerowych, takich jak filmy CGI , można narysować realistyczne rozmycie ruchu, ponieważ renderer ma więcej czasu na narysowanie każdej klatki. Temporal anti-aliasing tworzy ramki będące złożeniem wielu momentów. Ramy nie są punktami w czasie, są okresami. Jeśli obiekt porusza się z prędkością liniową wzdłuż ścieżki od 0% do 100% w czterech przedziałach czasowych i jeśli te przedziały czasowe są uważane za klatki, wówczas obiekt wykazywałby smugi rozmycia ruchu w każdej klatce, które stanowią 25% długość ścieżki. Jeśli czas otwarcia migawki zostanie skrócony do czasu krótszego niż czas trwania klatki, a może być tak skrócony, że zbliża się do zera czasu trwania, wówczas animator komputerowy musi wybrać, którą część ścieżek ćwiartkowych (w naszym przykładzie z 4 klatkami) chce jako czasy „otwartej migawki”. Mogą wybrać renderowanie początków każdej klatki, w którym to przypadku nigdy nie zobaczą przybycia obiektu na końcu ścieżki, lub mogą wybrać renderowanie końców każdej klatki, w którym to przypadku przegapią początek punkt podróży. Większość systemów animacji komputerowych popełnia klasyczny „błąd słupka ogrodzeniowego” w sposobie obsługi czasu, myląc okresy animacji z chwilowymi momentami, które je ograniczają. W związku z tym większość systemów animacji komputerowych nieprawidłowo umieszcza obiekt na czteroklatkowej podróży wzdłuż ścieżki o wartości 0%, 0,33%, 0,66% i 1,0%, a gdy zostanie wezwany do renderowania rozmycia ruchu, będzie musiał skrócić jedną lub więcej klatek lub wyjdź poza granice animacji, kompromisy, których prawdziwe aparaty nie potrafią, a aparaty syntetyczne nie muszą.

Linie ruchu w animacji cel są rysowane w tym samym kierunku, co rozmycie ruchu i wykonują mniej więcej to samo zadanie. Go ruch jest wariantem poklatkowa animacja, która porusza modeli podczas ekspozycji w celu uzyskania efektu mniej schodkowy.

Grafika komputerowa

W grafice komputerowej 2D rozmycie w ruchu to artystyczny filtr, który przekształca obraz cyfrowy / bitmapę / obraz rastrowy w celu symulacji efektu. Wiele programów graficznych (np. Adobe Photoshop lub GIMP ) oferuje proste filtry rozmycia ruchu. Jednak do zaawansowanego filtrowania rozmycia ruchu, w tym krzywych lub niejednolitej regulacji prędkości, potrzebne są specjalistyczne oprogramowanie (np. VirtualRig Studio ).

Biologia

Gdy oko zwierzęcia jest w ruchu, obraz będzie cierpieć z powodu rozmycia ruchu, co spowoduje niemożność rozróżnienia szczegółów. Aby sobie z tym poradzić, ludzie zazwyczaj naprzemiennie wykonują sakady (szybkie ruchy oczu) i fiksację (koncentrację na jednym punkcie). Maskowanie sakkadowe sprawia, że rozmycie ruchu podczas sakkady jest niewidoczne. Podobnie płynny pościg pozwala oku śledzić cel w szybkim ruchu, eliminując rozmycie ruchu tego celu zamiast sceny.

Negatywne efekty rozmycia ruchu

Odjeżdżająca taksówka zamazała na obrazie twarze dziewczynki.

Telewizja

W telewizji sportowej , gdzie konwencjonalne aparaty naświetlają zdjęcia 25 lub 30 razy na sekundę, rozmycie ruchu może być niewygodne, ponieważ zasłania dokładną pozycję pocisku lub sportowca w zwolnionym tempie . Z tego powodu często stosuje się specjalne kamery, które eliminują rozmycie ruchu, wykonując szybkie ekspozycje, rzędu 1 milisekundy, a następnie przesyłając je w ciągu następnych 30 do 40 milisekund. Chociaż daje to ostrzejsze powtórki w zwolnionym tempie, może wyglądać dziwnie przy normalnej prędkości, ponieważ oko spodziewa się zobaczyć rozmyty ruch i nie ma rozmazanych obrazów.

I odwrotnie, dodatkowe rozmycie ruchu może nieuchronnie wystąpić na wyświetlaczach, gdy nie jest to pożądane. Dzieje się tak w przypadku niektórych wyświetlaczy wideo (zwłaszcza LCD ), które wykazują rozmycie ruchu podczas szybkiego ruchu. Może to prowadzić do bardziej postrzeganego rozmycia ruchu, wykraczającego poza istniejące wcześniej rozmycie ruchu w materiale wideo. Zobacz rozmycie ruchu na wyświetlaczu .

Czasami rozmycie ruchu można usunąć z obrazów za pomocą dekonwolucji .

Gry wideo

W grach wideo użycie lub nie rozmycia ruchu jest nieco kontrowersyjne. Niektórzy gracze twierdzą, że rozmycie faktycznie pogarsza grę, ponieważ rozmazuje obrazy, utrudniając rozpoznawanie obiektów (zwłaszcza w szybkich momentach). Staje się to bardziej zauważalne (i bardziej problematyczne) wraz ze zmniejszeniem liczby klatek na sekundę. Ulepszenia jakości wizualnej nowoczesnych shaderów rozmycia ruchu w postprocesie, a także tendencja do zwiększania liczby klatek na sekundę zmniejszyły wizualną szkodę wynikającą z niedopróbkowania efektów rozmycia ruchu.

Turbiny wiatrowe

Ptaki nie widzą prawidłowo wirujących łopat turbin wiatrowych i mogą zostać przez nie śmiertelnie porażone. Niedawno opublikowany raport z Norwegii sugeruje, że pomalowanie jednego z trzech ostrzy czarną końcówką sprawia, że ostrza są bardziej widoczne, a tym samym łatwiejsze do uniknięcia. Zmniejsza to rozmycie ruchu niepomalowanych ostrzy i zmniejsza śmiertelność ptaków nawet o 70 procent.

Mapowanie lotnicze / pomiary

Podczas mapowania lotniczego samolot lub dron służy do wykonywania zdjęć ziemi podczas lotu. Jeśli prędkość lotu jest zbyt wysoka lub jeśli czasy otwarcia migawki są zbyt długie, może to prowadzić do rozmycia ruchu. Rozmycie ruchu obniża jakość obrazów i ma negatywny wpływ na produkty mapujące. Rozmycia ruchu można uniknąć, dostosowując wysokość lotu, prędkość lotu lub czas otwarcia migawki.

Przywrócenie

Przykład przywracania rozmytego obrazu za pomocą dekonwolucji Wienera :

Od lewej: obraz oryginalny, obraz rozmyty i obraz rozmyty. Zwróć uwagę na pewne artefakty na rozmytym obrazie.

Galeria

Rozmycie ruchu jest często stosowane w fotografii sportowej (szczególnie sportów motorowych), aby przekazać poczucie prędkości. Aby osiągnąć ten efekt, konieczne jest użycie długiego czasu naświetlania i przesuwanie obiektywu aparatu w rytm ruchu obiektu
Zabrany na pokład samolotu skręcającego nocą nad San Jose. Światła miasta tworzą koncentryczne pasy.
Ruch na tej ulicy pozostawia wspaniałe smugi ze względu na niski czas otwarcia migawki aparatu i stosunkowo dużą prędkość samochodów.
Strickland Falls na Tasmanii w Australii, wykonane przy użyciu filtra o neutralnej gęstości . Filtry ND redukują równomiernie światło wszystkich kolorów i długości fal, umożliwiając zwiększenie przysłony i skrócenie czasu otwarcia migawki bez prześwietlania obrazu. Aby uzyskać widoczne tutaj rozmycie ruchu, migawka musi być otwarta przez stosunkowo długi czas, co powoduje konieczność zmniejszenia ilości światła wpadającego przez obiektyw.
Fotografia długoczasowa ciem ukazująca przesadny efekt pręcika .

Languages

In other projects