Bewegungsunschärfe

Erdrotation verursacht Bewegung verschwommen in Langzeitfotos des Nachthimmel. Dies Tagesbewegung Laub Sternspuren in solchen Expositionen aufgenommen bei La Silla Observatory.^[1]

Bewegungsunschärfe ist das scheinbare Streifen von sich bewegenden Objekten in a Foto oder eine Abfolge von Frames wie a Film oder Animation. Es entsteht, wenn das Bild wird während der Aufzeichnung einer einzelnen Belichtung aufgrund der schnellen Bewegung ändert oder Langzeitbelichtung.

Verwendungen / Auswirkungen von Bewegung Unschärfe

Fotografie

Ein Beispiel für Bewegungsunschärfe zeigt a London Bus eine Telefonkiste eingeben London

Beispiele für Bewegung Unschärfe der 1920er Jahre

Wenn ein Kamera Erstellt ein Bild, dieses Bild repräsentiert keinen einzigen Zeitpunkt. Aufgrund technologischer Einschränkungen oder künstlerischer Anforderungen kann das Bild die Szene über einen bestimmten Zeitraum darstellen. Meistens ist diese Belichtungszeit kurz genug, dass das von der Kamera erfasste Bild einen sofortigen Moment erfasst, aber dies ist nicht immer so, und ein sich schnell bewegendes Objekt oder eine längere Belichtungszeit kann zu verwischenden Artefakten führen, die dies offensichtlich machen. Als Objekte in einer Szene muss ein Bild dieser Szene eine darstellen Integration von allen Positionen dieser Objekte sowie des Standpunkts der Kamera über den Zeitraum von Exposition bestimmt durch die Verschlusszeit. In einem solchen Bild sieht jedes Objekt, das sich in Bezug auf die Kamera bewegt, verschwommen oder entlang der Richtung der relativen Bewegung verschmiert. Dieses Verschmieren kann bei einem Objekt, das sich bewegt, oder auf einem statischen Hintergrund auftreten, wenn sich die Kamera bewegt. In einem Film oder Fernsehen Bild, das sieht natürlich aus, weil sich das menschliche Auge auf die gleiche Weise verhält.

Da der Effekt durch die relative Bewegung zwischen der Kamera und den Objekten und der Szene verursacht wird, kann die Bewegung verschwommen durch manipuliert werden Schwenk Die Kamera, um diese sich bewegenden Objekte zu verfolgen. In diesem Fall erscheinen die sich bewegenden Objekte auch bei Langzeitbelichtungszeiten schärfer, während der Hintergrund unschwerer wird, wobei das resultierende Bild ein Gefühl von Bewegung und Geschwindigkeit vermittelt.^[2]

Animation

Zwei Animationen, die sich um eine Figur drehen, mit Bewegung Unschärfe (links) und ohne

Bei Computeranimation muss dieser Effekt simuliert werden, da eine virtuelle Kamera tatsächlich einen diskreten Zeitpunkt erfasst. Diese simulierte Bewegungsunschärfe wird normalerweise angewendet, wenn sich entweder die Kamera oder Objekte in der Szene schnell bewegen.

Ohne diesen simulierten Effekt zeigt jeder Rahmen einen perfekten Zeitpunkt (analog zu einer Kamera mit einem unendlich schnellen Verschluss), ohne Bewegungsunschärfe. Deshalb ein Videospiel mit einer Bildrate von 25-30 Bilder pro Sekunde wird gestaffelt, während natürliche Bewegung, die mit der gleichen Bildrate gedreht wurde, eher kontinuierlicher erscheint. Viele moderne Videospiele bieten Motion Unschärfe, insbesondere Fahrzeugsimulationsspiele.

Einige der bekannteren Spiele, die dies nutzen, sind die jüngsten Geschwindigkeitsbedürfnis Titel, Unreales Turnier III, Die Legende von Zelda: Majoras Maske, unter vielen anderen. In Videospielen werden zwei Hauptmethoden verwendet, um Bewegungsunschärfe zu erzielen: billigere Vollbild-Effekte, die normalerweise nur Kamerabewegungen (und manchmal, wie schnell die Kamera im 3-D-Raum bewegt, um eine radiale Unschärfe zu erzeugen) und in den Sinn Bewegungsunschärfe "selektiver" oder "pro Objekt", die typischerweise a verwendet Shader Um einen Geschwindigkeitspuffer zu erstellen, um die Bewegungsintensität zu markieren, damit ein bewegungsverschwenderischer Effekt auf die Geometrie -Extrusion angewendet wird oder einen Shader durchführt. Klassische "Motion Blur" -Effekte vor modernen Pixelschattierungspipelines zeichneten oft aufeinanderfolgende Rahmen aufeinander mit leichter Transparenz, was streng genommen eine Form von ist Video -Feedback.

In vorgezogenen Computeranimation, wie z. CGI Filme, realistische Bewegungsunschärfe können gezogen werden, da der Renderer mehr Zeit hat, um jeden Rahmen zu zeichnen. Temporale Anti-Aliasing Erzeugt Frames als Komposit aus vielen Augenbläschen. Frames sind keine Zeitpunkte, sie sind Zeiträume. Wenn ein Objekt in vier Zeiträumen mit einer linearen Geschwindigkeit entlang eines Pfades von 0% bis 100% eine Reise unternimmt und diese Zeiträume als Rahmen betrachtet werden, würde das Objekt in jedem Rahmen bewegungsunschwimmende Streifen aufweisen, die 25% der 25% der sind Pfadlänge. Wenn die Verschlusszeit auf weniger als die Dauer eines Rahmens verkürzt wird und sie möglicherweise so verkürzt werden kann, dass sie sich in der Dauer der Null -Zeit nähert als "Open Shutter" -Zeiten zu bieten. Sie können sich dafür entscheiden, die Anfänge jedes Rahmens zu rendern. In diesem Fall werden sie niemals die Ankunft des Objekts am Ende des Pfades sehen, oder sie können die Enden jedes Rahmens rendern. In diesem Fall vermissen sie das Start Punkt der Reise. Die meisten Computeranimationssysteme machen den klassischen "Zaun-Post-Fehler" in der Art und Weise, wie sie mit der Zeit umgehen, und verwechseln die Zeiträume einer Animation mit den sofortigen Momenten, die sie abgrenzen. So platziert die meisten Computeranimationssysteme ein Objekt fälschlicherweise auf eine Fahrt mit vier Frame entlang eines Pfades bei 0%, 0,33%, 0,66%und 1,0%und müssen bei der Aufforderung zur Rendern von Bewegungsunschärfen einen oder mehrere Frames kurz oder mehrere Frames reduzieren oder reduzieren oder kurz oder mehr Schauen Sie über die Grenzen der Animation hinaus, Kompromisse, die echte Kameras nicht tun und synthetische Kameras nicht tun.

Bewegungslinien in Cel -Animation werden in die gleiche Richtung wie Bewegung gezeichnet und erfüllen die gleiche Pflicht.Bewegung gehen ist eine Variante von Bewegung stoppen Animation, die die Modelle während der Exposition bewegt, um einen weniger gestaffelten Effekt zu erzielen.

Computergrafik

Im 2D -Computergrafik, Motion Blur ist ein künstlerischer Filter, der die konvertiert digitales Bild^[3]/Bitmap^[4]/Rasterbild um zu simulieren der Effekt. Viele grafische Softwareprodukte (z. Adobe Photoshop oder Gimp) Bieten Sie einfache Bewegungsunschärfenfilter an. Für eine fortschrittliche Filterung des Bewegungsunschärfers einschließlich Kurven oder ungleichmäßiger Geschwindigkeitsanpassung sind jedoch spezielle Softwareprodukte (z. B. VirtualRig Studio) erforderlich.^[5]

Biologie

Wenn das Auge eines Tieres in Bewegung ist, leidet das Bild unter Bewegungsunschärfe, was zu einer Unfähigkeit führt, Details zu lösen. Um damit fertig zu werden, wechseln Menschen im Allgemeinen zwischen sich zwischen Sakkaden (schnelle Augenbewegungen) und Fixierung (Konzentration auf einen einzelnen Punkt). Sakkadische Maskierung macht Bewegung während einer Sakkade unsichtbar. Ähnlich, reibungslose Verfolgung Ermöglicht dem Auge das Ziel, ein Ziel in schneller Bewegung zu verfolgen und die Bewegungsunschärfe dieses Ziels anstelle der Szene zu beseitigen.

Negative Auswirkungen der Bewegung Unschärfe

Ein Taxi, das anfing, die Gesichter der Mädchen im Bild zu vertreiben.

Fernsehen

Im Fernsehen Sport, wenn herkömmliche Kameras Bilder 25 oder 30 Mal pro Sekunde enthüllen, kann Bewegungsunschärfe unpraktisch sein, da sie die genaue Position eines Projektils oder Athleten in verdeckt Zeitlupe. Aus diesem Grund werden häufig spezielle Kameras verwendet, wodurch die Bewegung durch schnelle Exposition in der Größenordnung von 1 Millisekunde entschlossen ist und sie dann im Verlauf der nächsten 30 bis 40 Millisekunden übertragen wird. Obwohl dies schärfere Zeitlupe -Wiederholungen gibt, kann es bei normalen Geschwindigkeiten seltsam aussehen, da das Auge erwartet, dass Bewegung verschwommen ist und nicht mit verschwommenen Bildern versehen ist.

Umgekehrt kann zusätzliche Bewegung Unschärfe unvermeidlich auf Displays auftreten, wenn sie nicht erwünscht sind. Dies geschieht bei einigen Videoanzeigen (insbesondere bei LCD) Das zeigt eine Bewegung unscharf bei schneller Bewegung. Dies kann zu einer mehr wahrgenommenen Bewegung führen, die über die bereits bestehende Bewegung im Videomaterial verschwommen ist. Sehen Anzeigebewegung Unschärfe.

Manchmal kann Bewegungsunschärfe mit Hilfe von Bildern entfernt werden Entfaltung.

Videospiele

In Videospielen ist die Verwendung oder nicht von Bewegung Unschärfe etwas umstritten.^[6] Einige Spieler behaupten, dass die Unschärfe das Spiel tatsächlich schlimmer macht, da es Bilder verschwindet, was es schwieriger macht, Objekte zu erkennen (insbesondere in schneller Momente). Dies wird mit einer Verringerung der Framerate auffällig (und problematischer). Verbesserungen in der visuellen Qualität der modernen Post-Prozess-Bewegungsschwankungen Shaders^[7] sowie eine Tendenz zu höher Bildraten haben den visuellen Nachteil der Unschärfeeffekte der unterer Saste -Bewegung verringert.

Windräder

Vögel können die wirbelnden Klingen von Windkraftanlagen nicht richtig sehen und können von ihnen tödlich getroffen werden. Ein neu veröffentlichter Bericht aus Norwegen legt nahe, dass das Gemälde eines der drei Klingen mit einer schwarzen Spitze die Klingen sichtbarer und daher vermeidbarer macht. Dies reduziert die Bewegung der unbemalten Klingen und senkt die Todesfälle von Vogel um bis zu 70 Prozent.^[8]

Luftkartierung/Vermessung

Während der Luftkartierung wird ein Flugzeug oder eine Drohne während des Fluges Fotos vom Boden aufgenommen. Wenn die Fluggeschwindigkeit zu hoch ist oder wenn Verschlusszeiten zu lang sind, kann dies zu einer Bewegung verschwinden. Motion Blur reduziert die Qualität der Bilder und wirkt sich negativ auf die Mapping -Produkte aus. Die Bewegungsunschärfe kann vermieden werden, indem die Flughöhe, die Fluggeschwindigkeit oder die Verschlusszeit eingestellt werden. ^[9]

Wiederherstellung

Ein Beispiel für die Wiederherstellung von Bild mit verschwommenem Bild mit Wiener Dekonvolution:

Von links: Originalbild, verschwommenes Bild und de-blurter Bild. Beachten Sie einige Artefakte im entlarzenen Bild.

Galerie

Bewegungsunschärfe wird häufig in verwendet Sportfotografie (insbesondere motorischer Sport), um ein Gefühl der Geschwindigkeit zu vermitteln. Um diesen Effekt zu erzielen
Ein Flugzeug, das sich nachts über San Jose dreht. Die Stadtlichter bilden konzentrische Streifen.
Der Verkehr auf dieser Straße lässt aufgrund der geringen Verschlusszeit der Kamera und der relativ schnellen Geschwindigkeit der Autos brillante Streifen.
Strickland fällt in Tasmanien, Australien, mit a neutraler Dichtefilter. ND -Filter reduzieren das Licht aller Farben oder Wellenlängen gleichermaßen, wodurch eine Erhöhung der Apertur und eine Abnahme der Verschlusszeiten ohne Überbelichtung des Bildes ermöglicht wird. Um die hier gesehene Bewegung zu erzeugen, muss der Verschluss für relativ lange offen gehalten werden, sodass es erforderlich ist, die Lichtmenge zu verringern, die durch die Linse kommt.
Langzeitbelichtungsfoto von Motten, die übertrieben zeigen Stabeffekt.