Оптична ілюзія з рухом ефект. То чому б його просто не додати? Кадри та людське око

16-06-2012, 20:21

Опис

Ще Клавдій Птолемей (II ст. н. е.) у своїй «Оптиці» каже, що якщо коло із забарвленим сектором привести у обертання, то все коло нам здається забарвленим. Очевидно, ще давнім було відомо, що вогонь, що рухається з деякою швидкістю по колу, перетворюється для нас на суцільне вогняне кільце.

Наше око має властивість утримувати протягом часток секунди зорове враженняхоча видимий предмет вже зник з поля зору.

Зорове відчуття світлавимагає деякого часу виникнення. Якщо перед оком, адаптованим на темряву, раптово з'явиться яскраво освітлена поверхня, то візуальне відчуття від неї виникає приблизно через 0,1 сек. При меншій різниці яскравостей поля адаптації і світлої поверхні, що виникає, цей час збільшується до 0,2-0,3 сек, при більшій воно скорочується. При цьому сила зорового відчуття, що виникає, спочатку різко наростає - «спалах» здається яскравішим, ніж насправді, але потім порівняно швидко «приходить» нормальне відчуття яскравості. До цієї інерційності зору додається ще інерційність нервової системи, в якій сигнал від органів зору і сигнал у відповідь руховим органом поширюється хоча і з великою, але не з нескінченною швидкістю. З моменту подачі сигналу середньої сили до моменту руху у відповідь людини проходить в середньому 0,19 сек. В окремих осіб цей час коливається в межах від 0?15 до 0,225 сек. Коли людина сприймає сигнал одним оком, він реагує на цей сигнал повільніше: відставання дорівнює приблизно 0,015 сек.

Тільки першій половині ХІХ ст. почали користуватися цією особливістю зорового сприйняття об'єктів, що рухаються. Так, у 1825 р. у Франції був побудований прилад, так званий тавматроп, що є шматком картону, на одній стороні якого намальована, наприклад, клітина, а на іншій - пташка (рис. 128).

Мал. 128.Цю пташку можна побачити в клітці.

При швидкому обертанні і одночасному спостереженні обох сторін картона пташка здаватиметься сидить у клітці. Можна шматок картону з малюнками по обидва боки зміцнити на осі дзиги. Той же досвід можна зробити з карткою, у якої на одній стороні намальований кінь, що скаче, а на іншій жокеї (рис. 129).

Можливий ряд найрізноманітніших варіантів цієї іграшки: мисливець без дичини та з дичиною, дві окремі частини одного й того ж слова, балерина окремо від партнера тощо.

Між іншим, ілюзія перебування пташки в клітині може бути отримана іншим способом. Слід взяти половину поштової листівки та помістити її вертикально між пташкою та кліткою так, щоб тінь від листівки не падала на рис. 128, потім притулити листівку разом із малюнком до носа і дивитися одним оком на клітину, а іншим на пташку. При цьому виявиться, що пташка зрушила і увійшла до клітки. Ця ілюзія пояснюєтьсязлиттям зображень предмета в правому та лівому оці в нашій свідомості в єдиний зоровий образ (стереоефект).

У 1829 р. бельгійський фізик Ж. Плато збудував прилад, названий ним «Фенакістископ», Що складається (рис. 130)

Мал. 130.

з картонного кола, розділеного на кілька секторів з таким самим числом вікон; у секторах розміщені зображення дровокола у послідовних положеннях при розколюванні поліна сокирою. Якщо стати перед дзеркалом і дивитися при швидкому обертанні кола в віконце, то вийде враження роботи дровокола.

Відома також спіраль Плато, де можна спостерігати послідовний образ руху. Якщо диск зі спіраллю (рис. 131)

Мал. 131.

обертати за годинниковою стрілкою, то після тривалого фіксування її оком у нас виникає враження стягування всіх гілок спіралі до центру; при обертанні спіралі у напрямку ми бачимо розбіжність спіралей від центру до периферії. Якщо після тривалого розгляду спіралі, що рухається, поглянути на нерухомі предмети, ми побачимо їх рух у зворотному напрямку. Так, наприклад, якщо після тривалого спостереження за місцевістю з вікна поїзда, що рухається, або за водою з вікна рухомого пароплава ми переведемо погляд на нерухомі предмети всередині вагона або пароплава, то нам здасться, що вони теж рухаються, але в зворотному напрямку. Ці ілюзії пов'язані з послідовними рухомими образами.

Всім добре знайома ілюзія зору, коли з вікна поїзда, що стоїть, ви бачите, як рушає в дорогу сусідній поїзд. Вам здається, що ваш поїзд повільно відправляється зі станції. Ви вже звикли пов'язувати у свідомості образи, що рухаються зі своїм рухом.

Ви дивитеся у вікно з вагона кур'єрського поїзда, що йде зі швидкістю 60 км/год. На укосах насипу ростуть червоні квіти, і ви хочете дізнатися їх, що це: троянди, маки чи жоржини? Однак квіти миготять і впізнати їх не вдається, хоча потяг просувається лише на 16 м/сек. Відомо, що ластівка літає зі швидкістю близько 90 м/сек і на льоту вистачає крихітних комах, пролітає як стріла через отвори трохи більше за неї саму. Отже, вона бачить всі предмети навколо себе, і зорові враження у неї не зливаються. Людина не може встежити за подробицями більш менш швидких рухів. Тому нам здаються іноді дивними моментальні знімки людини, що йде і т. п. Правильним буде твердження, що реальність речей, як вони сприймаються нашим зором, вірніше передає образотворче мистецтво, ніж миттєва фотографія.

Слідом за «іграшками», подібними до зображених на рис. 128-130, був ряд винаходів, що дозволяють бачити рухомі фігури при обертанні дисків. Всі ці пристрої були попередниками сучасного кінематографа, і по суті їхня дія грунтується на здатності ока зберігати протягом деякого часу вироблений на нього світловий вплив. Око протягом приблизно 0,1 сек ще «бачить» те, що вже зникло. Так, у сучасному кіно при зміні 24-х кадрів в секунду і при перекритті вікна проектора в момент зміни кадру особливим екраном (обтюратором) наше око не помічає цієї зміни і сприймає не рух стрічки, а повільніший рух фігур, що проектуються на екран.

Одночасний контраст яскравості ахроматичних поверхонь можна спостерігати за допомогою диска рис. 132.

Мал. 132.

Якщо цей диск швидко обертати навколо осі, виходить шість кілець різної яскравості, яка поступово змінюється від білого крайнього до чорного в центрі диска.

Об'єктивноці кільця по всій їхній радіальній ширині матимуть однакову яскравість; суб'єктивноа там, де якесь кільце стикається з світлішим, воно здається помітно темнішим; там, де воно стикається з найближчим темнішим, воно видається світлішим.

Гельмгольц пояснює це обманом нашого судження, він каже: «Людина середнього зростання поряд з дуже високою здається маленькою, тому що в цей момент ми ясно бачимо, що існують вищі люди, але не бачимо, що існують також нижчі. Та сама людина середнього зросту, поставлена ​​поруч із низьким, здаватиметься високою». Зрозуміло, що досвід розтушування темної плями по всій поверхні диска при його обертанні пов'язаний із явищем збереження зорового враження. Такий досвід робиться з кольоровим диском для спостереження явища змішування кольорів.

На принципі збереження зорового враження протягом десятих часток секунди засновані застосовувані зараз у техніці стробоскопічні методи вимірювання тривалості періодівшвидко протікають процесів.

Так, наприклад, спостерігач, озброєної швидкодіючим затвором, розглядає крізь нього диск, що обертається, причому спрацьовування затвора відбувається саме в такий момент часу, коли диск займає строго певне положення. При частоті спрацьовування затвора більше 10 разів на секунду деякий сектор диска або радіус, прокреслений на ньому, здаватимуться спостерігачеві нерухомими.

Інший спосіб отримання стробоскопічного ефектуполягає в тому, що досліджувану деталь, що обертається, висвітлюють короткочасними світловими спалахами. Якщо частота повторення спалахів збігається з числом обертів деталі за секунду, а інтервал між спалахами менше 0,1 сек. то в цьому випадку деталь, що обертається, здасться спостерігачеві нерухомою.

Телебачення також використовує закон збереження зорового враження. В цьому випадку на люмінесцентному екрані електронно-променевої трубки приймача електронний промінь з дуже великою швидкістю хіба що «малює» зображення видимої нами картини, рухаючись горизонтальними рядками і від рядка до рядка зміщуючись по вертикалі. Насправді він точно повторює рухи іншого електронного променя, що рухається таким же чином по зображенню, отриманому в передавачі телестудії. Внаслідок великої швидкості переміщення електронного променя від верхньої частини екрана рядками до нижньої його межі, ми помічаємо цього руху, але сприймаємо все зображення загалом. Електроннопроменевий метод розкладання зображення, що передається на далеку відстань, був вперше запропонований в 1907 російським ученим Б. Л. Розінгом.

Дуже цікава ілюзія, пов'язана з появою кольорового забарвлення на чорно-білому диску, що обертається (рис. 133),

Мал. 133.Диск. Бенхем.

спостерігалася ще у минулому столітті Бенхемом і використовується тепер у психофізіологічних дослідах. Обертаючи диск зі швидкістю 6-10 об/сек за годинниковою стрілкою за досить яскравого світла, ми помітимо на диску кольорові кільця. Найбільш віддалене від центру кільце набуває синьо-фіолетового відтінку, потім слідує зеленувате, жовте і червоне кільця. При обертанні диска проти годинникової стрілкипорядок проходження кольорових кілець змінюється на зворотний. На периферичному кільці іншого диска, зображеного на рис. 134,

Мал. 134.

утворюється червоний наліт, а на внутрішній синюватий, звичайно, якщо цей диск привести в обертання. При збільшенні швидкості обертання синюватий наліт зникає, і весь диск здаватиметься червонуватим.

Поява кольорового забарвлення при зміні швидкості чергування чорних і білих смуг привертає увагу дослідників, які працюють над проблемами кольорового телебачення. Однак існуючі пояснення цієї ілюзії не можна вважати повними та вичерпними.

Багато ілюзорні рухи пояснюються як явищем збереження зорового враження, і деякими ще недостатньо з'ясованими фізіологічними явищами, які у процесі зорового сприйняття (рис. 135-138).

Приклади ілюзорних рухів часто зустрічаються нам у звичайних умовах; наведемо ще деякі з них.

Так, з вікна поїзда, що швидко рухається, ми бачимо, що рухаються всі предмети навколишнього поїзда ландшафту. Спостерігаючи місяць у хмарну ніч, бачимо, що він швидко переміщається щодо нерухомих хмар. "Над полями, та над чистими місяць птахом летить ...", - співається в російській народній пісні. Цілком справедливий китайський вислів: «Подивися крізь перила моста, і ти побачиш, як міст пливе нерухомою водою». Спиці велосипеда, що швидко рухається, здаються нам злилися; струна, що коливається, нам представляється розпливлася між нерухомими вузлами, і т. д.

Нашому зоровому апарату властиве явище, зване автокінетичною реакцією, що може виявлятися в такий спосіб. Якщо тривалий час дивитися на нерухому крапку, що світиться, то неминуче починає здаватися, що вона рухається. Це пов'язано з тим, що око не може утримувати зображення на тому самому місці сітківки. Щоб уникнути помилки, потрібно час від часу відводити очі.

У лабораторії експериментальної психології військово-повітряних сил Швеції вивчали обмани зору у військових льотчиків. Виявилося, що 27 з 90 випробовуваних винищувачів, полюючи вночі за мішенню, що літає, втрачали її хвостовий вогонь, приймаючи за нього зірку. Нерідко полювання за зіркою і спроба піднятися вище за неї тривала до десяти хвилин. Винищувачі при переслідуванні боялися втратити ледь помітну світлу крапку, дивилися на неї, не відводячи очей, і, звісно, ​​втрачали. Шведські вчені продовжують вивчати ілюзії зору у льотчиків.

У деяких старих підручниках фізики здатність ока зберігати деякий час зоровий образ розглядалася як один із недоліків нашого органу зору. Однак, маючи на увазі цей «недолік», людина створила такі сильні та загальнодоступні форми мистецтва, якими є кіно та телебачення.

Багато людей цікавляться, як створюється ілюзія руху: особливості сприйняття людини визначають можливість існування цього феномена.

І тут зовсім не потрібно використовувати спеціальні комп'ютерні програми та інструменти графічної обробки для досягнення такого результату, який справді вражає людську уяву.

Ілюзія руху

Рух сам собою для багатьох є загадкою. А що й казати про ті випадки, коли рухається, по суті стаціонарна картинка?

У деяких випадках людям складно помітити рух стаціонарних об'єктів, тому вони заперечують існування подібних ефектів. Інші статичні, здавалося б, малюнки рухаються настільки очевидно, що здається, що тут застосовуються спеціальні технології для досягнення такої динаміки.

Звичайно, зараз у технологій немає жодної межі, що обмежує їх застосування. І деякі малюнки створені насправді з використанням спеціальних програм чи форматів файлів.

Дуже популярні у соціальних мережах картинки, створені у форматі GIF. Це не відео, а й не статичний малюнок. У якихось із них рухаються лише окремі елементи зображення, в інших з'являються рушійні написи, а якісь розгортаються мало не в повноцінні історії зі своїм сюжетом.

Однак набагато цікавішими є ті картинки, які по-справжньому є статичними, але в них помітний якийсь рух і зміна.

Такі ефекти відомі вже досить давно. Наприклад, існує феномен Оучі, який було відкрито ще 1977 року.

На такому малюнку ми бачимо великий квадрат, який складається з маленьких прямокутників. Вони пофарбовані в чорний та білий колір та послідовно чергуються між собою.

У центрі великого квадрата вміщено менше коло, яке також складається з чорних і білих прямокутників. Тільки всередині кола вони розташовані вертикально, у той час як поза ним вони розташовуються горизонтально.

Якщо дивитися на такий малюнок, то здаватиметься, що коло рухається. Що для цього потрібно зробити?

Насамперед, варто сконцентрувати свою увагуна центр малюнку. Подивіться на кулю по центру.

Потім не потрібно протягом деякого часу відривати свою увагу від цієї точки. У той же час варто трохи посунути головою.

Ви чітко побачите, що прямокутники всередині цього кола рухаються. Створиться повне відчуття, ніби коло існує окремо від зовнішнього квадрата.

Такі феномени та особливості сприйняття психіки вивчаються навіть на факультеті психології Московського державного університету. Деякі з них ви можете спостерігати та ознайомитися на його офіційному сайті.

В інтернеті ви зможете знайти і статті, в яких зроблено спробу розповісти широкій аудиторії про причини такого сприйняття.

Для створення таких елементів, що переміщаються, застосовуються наступні можливості:

• поєднання кольорів;
• нахили;
• обертання.

Багато малюнків на вигляд нічим не відрізняються від звичайних. Для того, щоб щось помітити, від людини потрібно докласти певних зусиль: наприклад, сконцентрувати увагу на одній точці або змінити кут зору за допомогою повороту голови.

Крім психології, подібними феноменами серйозно займаються і лікарі-фізіологи. Отже, складно заперечувати їх наявність: існування цілком доведено науковому рівні.

Часто переміщення досягається завдяки використанню численних однакових геометричних фігур. Крім квадратів, кіл та вигнутих ліній можна використовувати й інші елементи.

Наприклад, відомі ілюзії з використанням літер алфавіту. Також можуть використовуватись кавові зерна або шестерні.

Найбільш популярні зображення, що не відрізняються особливою композицією та смисловим навантаженням. Проте трапляються і справжні повноцінні малюнки.

Наприклад, оптична ілюзія має малюнок, на якій зображено людину, що гуляє зі своїм собакою. Прогулянка відбувається на тлі краєвиду. Ми бачимо гору зі сніговою вершиною.

На сумці людини ми можемо помітити ієрогліфи. Але наша увага має бути спрямована трохи на інший бік: на небо.

Небо влаштоване таким чином, що воно, як вирва, закручується до центру, де розташоване сонце. Дивлячись на цей витвір образотворчого мистецтва, ми зможемо помітити, що це небесне світило постійно рухається.

Малюнки, що рухаються

Переміщення зображення - відома забава. Потрібний ефект досягається використанням різних кольорів, цікавих форм, ліній під кутом, а також геометричних елементів різного розміру.

Як правило, якщо ви шукатимете приклади подібної ілюзії в інтернеті, то ви зможете відразу ж прочитати всі необхідні інструкції щодо їх застосування.

Зазвичай такі своєрідні твори образотворчого мистецтва будуть зібрані на спеціалізованих сайтах.

Вони користуються певною популярністю і в соціальних мережах.

Які можуть бути ефекти? Варіантів досить багато:

• обертання елементів;
• зміна напряму;
• ефект пульсації;
• відчуття трясіння.

У мережі ви зможете знайти багато прикладів таких зображень. Деякі з них рухаються відразу, як на них подивишся. А решта потребує певної концентрації.

Деякі люди, навіть дотримуючись інструкцій, не можуть відчути потрібний ефект. Можливо, у такому разі необхідно змінити кут зору або тимчасово відійти від картинки, трохи перепочити і з новими силами взятися за розгадування таких цікавих оптичних загадок.

Як рухаються картинки

Малюнки, створені людиною без використання спеціальних комп'ютерних засобів, зазвичай стаціонарні. Як надати їм динаміки?

Багатьом відомі спеціальні малюнки, що переливаються. Там ефект переміщення окремих елементів або всього зображення загалом заснований на використанні відразу двох зображень.

При зміні кута зору видно одне, інше зображення. При переході від одного до іншого малюнку здається, що вони змінюються: відбувається ілюзія руху.

Проте необов'язково використовувати ефекти світлового сприйняття досягнення таких ефектів. Деякі стаціонарні зображення мають таку структуру, що сприймаються свідомістю звичайної людини, як щось мінливе.

Тут використовуються знання психології. Ефект побудований на особливостях людського сприйняття.

У деяких випадках для того, щоб зрозуміти та побачити якийсь ефект, необхідно сконцентрувати свою увагу на деяких точках.

В інших випадках, потрібно покрутити головою в різних напрямках. Діти дуже люблять розважатися за допомогою таких забав.

Зображення та рух

Рух життя. І багатьом недостатньо статистичних зображень. Динамічні ефекти набагато цікавіші.

І для створення подібних картинок зовсім необов'язково застосовувати технології обробки відеофайлів. Можна вже в одній картинці, в якій не застосовуються жодні спеціальні графічні комп'ютерні засоби та можливості анімації, створити цікаві варіанти, в яких людина відчуватиме певні зміни.

Можна використовувати поєднання кількох картинок. Але мозок людини сприйматиме їх як єдине зображення, яке чомусь рухається.

Наприклад, широко відома така оптична ілюзія як . Вона навіть здобула спеціальну премію у 2005 році.

Іноді такі ілюзії захоплюють, інколи ж навіть лякають чи діють дратівливо. Але всі ілюзії ґрунтуються на психологічних особливостях сприйняття людини.

У прикладі з двотактним видимим рухом людині досить неприємно дивитися на таке зображення. Начебто здається, що картинка пересувається вперед і назад. Здавалося б, що тут такого?

Але ці переміщення відбуваються дуже різко та часто. Нервова система досить швидко втомлюється дивитися таке зображення.

Здається, що ти їдеш в машині чи іншому транспорті нерівною дорогою. Можливо, у деяких глядачів психологічний ефект при зіткненні з таким мистецтвом може дійти до того, що їм навіть стане погано в результаті заколисування.

15.11.2016 16.11.2016 by Vlad

Оптична ілюзія — враження про видимому предметі чи явище, що не відповідає дійсності, тобто. оптичний обман зору. У перекладі з латині слово "ілюзія" означає "помилка, помилка". Це говорить про те, що ілюзії з давніх-давен інтерпретувалися як деякі збої в роботі зорової системи. Вивченням причин їх виникнення займалося багато дослідників. Деякі зорові обмани вже давно мають наукове пояснення, іншим досі не знайшли пояснення.

Не ставтеся серйозно до оптичних ілюзій, намагаючись зрозуміти та розгадати їх, просто так працює наш зір. Так людський мозок обробляє видиме світло відбите від картинок.
Незвичайні форми та поєднання цих картинок дозволяють досягти оманливого сприйняття, в результаті якого здається, що предмет рухається, змінює колір або виникає додаткова картинка.

Оптичних ілюзій безліч, але ми постаралися зібрати для вас найцікавіші, шалені та неймовірні. Будьте обережні: деякі з них можуть викликати сльозогінність, нудоту та дезорієнтацію у просторі.

12 чорних крапок

Для початку, одна з найбільш обговорюваних ілюзій у мережі - 12 чорних крапок. Фішка у тому, що ви не можете побачити їх одночасно. Наукове пояснення цього феномену виявлено німецьким фізіологом Людимаром Германом 1870 року. Людське око перестає бачити повну картину через латеральне гальмування у сітківці.

Неможливі фігури

Свого часу цей жанр графіки набув такого широкого поширення, що навіть отримав власну назву – імпосибілізм. Кожна з таких фігур здається цілком реальною на папері, але існувати у фізичному світі просто не може.

Неможливий тризуб

Класичний бливет– мабуть, найяскравіший представник оптичних малюнків із категорії «неможливі фігури». Як не намагайся визначити, де бере початок середній зубець, не вийде.

Інший яскравий приклад – неможливий трикутник Пенроуза.

Він же у вигляді так званої «нескінченних сходів».

А також "неможливий слон"Роджера Шепарда.

Кімната Еймса

Питання оптичних ілюзій цікавили Адельберта Еймса-молодшого з дитинства. Ставши офтальмологом, він припинив свої дослідження сприйняття глибини, результатом яких і стала знаменита кімната Еймса.

Як працює кімната Еймса

У двох словах ефект кімнати Еймса можна передати так: здається, що у лівому та правому кутку її задньої стіни стоять дві людини – карлик та велетень. Зрозуміло, це оптичний трюк, і насправді ці люди цілком звичайного зросту. Насправді приміщення має витягнуту трапецієподібну форму, але через хибну перспективу воно здається нам прямокутним. Лівий кут сильніше віддалений від погляду відвідувачів, ніж правий, а тому людина, що стоїть там, здається таким маленьким.

Ілюзії руху

Ця категорія оптичних трюків має найбільший інтерес для психологів. Більшість із них заснована на тонкощах поєднання кольорів, яскравості об'єктів та їх повторі. Всі ці хитрощі вводять в оману наш периферичний зір, в результаті чого механізм сприйняття збивається, сітківка фіксує зображення переривчасто, стрибкоподібно, і мозок активує ділянки кори, що відповідають за розпізнавання руху.

Плавуча зірка

Важко повірити, що ця картинка – не анімований gif-формат, а звичайна оптична ілюзія. Малюнок був створений японським художником Кая Нао у 2012 році. Яскраво виражена ілюзія руху досягається завдяки протилежній спрямованості візерунків у центрі та по краях.

Існує досить багато подібних ілюзій руху, тобто статичних зображень, що здаються рухливими. Наприклад, знаменитий коло, що обертається.

стрілки, що рухаються

Промені з центру

Смугасті спіралі

Рухомі фігури

Ці фігури рухаються з однаковою швидкістю, але наш зір говорить нам про інше. На першій гіфці чотири фігури рухаються одночасно, поки вони примикають одна до одної. Після роз'єднання виникає ілюзія, що вони рухаються чорно-білими смужками незалежно один від одного.

Після зникнення зебри на другому малюнку можна переконатися в синхронності переміщення жовтого та синього прямокутників.

Ілюзії-перевертні

Найчисленніший і найвеселіший жанр малюнків-ілюзій будується на зміні напряму погляду на графічний об'єкт. Найпростіші малюнки-перевертачі потрібно просто розгорнути на 180 або 90 градусів.

Кінь чи жаба

Медсестра чи стара

Красуня чи потвора

Симпатичні дівчата?

Переверніть зображення

Дівчина/стара

Одне з найпопулярніших двоїстих зображень було опубліковано в 1915 в карикатурному журналі «Puck». Підпис до малюнка говорив: "Моя дружина і теща".

Літні люди/мексиканці

Літня подружня пара чи співають під гітару мексиканці? Більшість спочатку бачить старих, і лише потім їх брови перетворюються на сомбреро, а очі – на обличчя. Авторство належить мексиканському художнику Октавіо Окампо, який створив чимало картинок-ілюзій подібного характеру.

Закохані/дельфіни

Дивно, але трактування цієї психологічної ілюзії залежить віку людини. Як правило, дельфінів, що веселяться у воді, бачать діти – їхній мозок, ще не знайомий із сексуальними взаєминами та їхніми символами, просто не вичленює в цій композиції двох коханців. Старші люди, навпаки, спочатку бачать пару, а вже потім дельфінів.

Список таких двоїстих картинок можна продовжувати нескінченно:

Цей кіт спускається чи піднімається сходами?

В який бік відчинено вікно?

Ви можете змінити напрямок, просто подумавши про це.

Ілюзії кольору та контрасту

На жаль, людське око недосконале, і у своїх оцінках побаченого ми (самі того не помічаючи) часто спираємося на колірне оточення та яскравість фону об'єкта. Це веде до дуже цікавих оптичних ілюзій.

Сірі квадрати

Оптичні ілюзії кольорів – одні із найпопулярніших видів обману зору. Так-так, квадрати A і B пофарбовані в той самий колір.

Такий прийом можливий завдяки особливостям роботи нашого мозку. На квадрат B падає тінь без різких меж. Завдяки більш темному «оточенню» і плавному градієнту тіні здається, що він значно темніший за квадрат A.

Зелена спіраль

На цій фотографії всього три кольори: рожевий, помаранчевий та зелений.

Не вірите? Ось що вийде, якщо замінити рожевий та помаранчевий на чорний.

Сукня біло-золота або синьо-чорна?

Втім, засновані на сприйнятті кольору ілюзії не рідкість. Взяти приміром хоча б підкорило в 2015 році інтернет біло-золоте або чорно-синє плаття. Якого ж кольору насправді була ця загадкова сукня, і чому різні люди сприймали її по-різному?

Роз'яснення феномена сукні дуже просте: як і у випадку із сірими квадратами, все залежить від недосконалої хроматичної адаптації наших органів зору. Як відомо, сітківка людини складається з двох видів рецепторів: паличок та колбочок. Палички краще фіксують світло, а колбочки – колір. У кожної людини співвідношення колб і паличок різне, тому визначення кольору та форми об'єкта трохи відрізняється залежно від домінування того чи іншого виду рецепторів.

Ті, хто побачив сукню біло-золотистою, звернули увагу на яскраво освітлене заднє тло і вирішили, що сукня знаходиться в тіні, а значить, білий колір повинен бути темнішим за звичайний. Якщо ж сукня здалася вам синьо-чорною, значить, ваше око насамперед звернуло увагу на основний колір сукні, який на цій фотографії дійсно має синій відтінок. Потім ваш мозок розсудив, що золотистий відтінок – чорний, посвітліший через спрямовані на сукню промені сонця та погану якість фото.

Насправді сукня була синя з чорними мереживами.

А ось інша фотографія, що поставила в глухий кут мільйони користувачів, які ніяк не могли вирішити, стіна перед ними або озеро.

Оптичні ілюзії на відео

Балерина

Ця шалена оптична ілюзія вводить в оману: складно визначити, яка нога фігури є опорною і, як наслідок, зрозуміти, в який бік обертається балерина. Навіть якщо вам це вдалося, під час перегляду відео опорна нога може змінюватися і дівчина ніби починає обертатися в інший бік.

Якщо ви легко змогли зафіксувати напрямок руху балерини, це говорить про раціональний, практичний склад вашого розуму. Якщо ж балерина обертається у різні боки, це означає, що у вас бурхлива, не завжди послідовна уява. Всупереч поширеній думці, на верховенство правої або лівої півкулі це ніяк не впливає.

Особи-монстри

Якщо довго дивитися на хрестик у центрі, то периферичний зір лякає обличчя знаменитостей.

Оптичні ілюзії у дизайні

Обман зору може стати ефектною підмогою для тих, хто хоче надати родзинку до свого житла. Дуже часто в дизайні застосовуються "неможливі фігури".

Здавалося, що неможливий трикутник має залишитися лише ілюзією на папері. Але ні – дизайнерська студія з Валенсії увічнила його як ефектну мінімалістичну вазу.

Книжкова полиця, натхненна неможливим тризубом. Автор – норвезький дизайнер Бйорн Блікстад.

А ось стелаж, натхненний однією з найвідоміших оптичних ілюзій – паралельними прямими Йоганна Цельнера. Всі полиці паралельні один одному - інакше який би був толк від такої шафи - але навіть тим, хто давно придбав такий стелаж, складно позбутися враження похилих ліній.

Тим же прикладом надихалися і творці. килимка Цельнера».

Інтерес для любителів незвичайних речей представляє стілець дизайну Кріса Даффі. Здається, що він спирається виключно на передні ніжки. Але, ризикнувши сісти на нього, ви зрозумієте, що тінь, що відкидається стільцем, і є його основною опорою.

" - прим. пров.)

Вступ

Кадри… за секунду?

Ранні часи кіновиробництва

Зйомки голлівудського фільму 1950 року «Юлій Цезар» із Чарлтоном Хестоном

Коли перші кінематографісти почали знімати кіно, багато відкриття робилися не науковим методом, а шляхом спроб і помилок. Перші камери та проектори керувалися вручну, а плівка була дуже дорогою - настільки дорогою, що при зйомці намагалися використовувати найменшу можливу частоту кадрів, аби заощадити плівку. Цей поріг зазвичай був між 16 і 24 FPS.

Коли на фізичну плівку наклали звук (аудіотрек) і відтворювали його одночасно з відео, то відтворення, що керується вручну, стало проблемою. З'ясувалося, що люди сприймають змінний фреймрейт для відео, але не для звуку (коли змінюється і темп, і висота тону), так що кінематографістам довелося вибрати постійну швидкість для того й іншого. Вибрали 24 FPS, і зараз, майже через сто років, він залишається стандартом у кіно. (У телебаченні частоту кадрів довелося трохи змінити через те, як ЕПТ-телевізори синхронізуються з частотою електромережі).

Кадри та людське око

Сприйняття руху - це процес виведення швидкості та спрямування елементів сцени на підставі зорових, вестибулярних та пропріоцептивних відчуттів. Хоча процес здається простим для більшості спостерігачів, він виявився складною проблемою з обчислювальної точки зору і надзвичайно важко пояснити з точки зору нейронної обробки. - Вікіпедія

Око – це не камера. Він сприймає рух як серію кадрів. Він сприймає безперервний потік інформації, а чи не набір окремих картинок. Чому тоді кадри загалом працюють?

Два важливі феномени пояснюють, чому ми бачимо рух, коли дивимося на картинки, що швидко змінюються: інерція зорового сприйняттяі фі-феномен(Стробоскопічна ілюзія безперервного руху - прим. Пров.).

Більшість кінематографістів думають, що єдиною причиною є інерція зорового сприйняття, але це не так; хоч і підтверджена, але не доведена з наукового погляду інерція зорового сприйняття є феноменом, згідно з яким залишкове зображення, ймовірно, зберігається приблизно 40 мілісекунд на сітківці ока. Це пояснює, чому ми не бачимо темне мерехтіння в кінотеатрах або (зазвичай) на ЕПТ.

Фі-феномен у дії. Помітили рух на картинці, хоч на ній нічого не рухається?

З іншого боку, багато хто вважає саме фі-феномен справжньою причиною того, що нам бачиться рух за окремими зображеннями. Це оптична ілюзія сприйняття безперервного руху між окремими об'єктами, якщо їх швидко показують одна одною. Але навіть фі-феномен піддається сумніву, і вчені не дійшли єдиної думки.

Наш мозок дуже добре допомагає підробляти рух – не ідеально, але досить добре. Серія нерухомих кадрів, що імітують рух, створює різні перцептивні артефакти у мозку, залежно від частоти кадрів. Таким чином, частота кадрів ніколи не буде оптимальною, але ми можемо наблизитись до ідеалу.

Стандартні фреймрейти, від поганих до ідеальних

Демо: як виглядає 24 FPS порівняно з 60 FPS?

HFR: перемонтаж мозку за допомогою «Хоббіту»

Мозок більшості людей навчений сприймати 24 повні кадри в секунду як якісне кіно, а 50-60 напівкадрів (черезрядкові телесигнали) нагадують нам телеефір і руйнують «ефект плівки». Такий ефект створюється, якщо активувати інтерполяцію руху на вашому ТБ для матеріалу 24p (прогресивна розгортка). Вона багатьом не подобається (попри те, що сучасні алгоритми досить хороші у рендерингу плавних рухів без артефактів, що є головною причиною, чому критики відкидають цю функцію).

Візуалізація захвату Motion Blur. Via Вікіпедія

То чому б його просто не додати?

Motion blur значно покращує анімацію в іграх та на веб-сайтах навіть на низьких фреймрейтах. На жаль, його впровадження надто дорого коштує. Для створення ідеального motion blur вам знадобилося б зняти вчетверо більше кадрів об'єкта в русі, а потім здійснити тимчасову фільтрацію або згладжування (ось чудове пояснення від Хьюго Еліаша). Якщо для випуску прийнятного матеріалу на 24 FPS вам потрібно робити рендеринг на 96 FPS, то замість цього ви можете просто підняти фреймрейт, так що це часто не варіант для контенту, який рендерується в реальному часі. Винятками є відеоігри, де заздалегідь відома траєкторія руху об'єктів, тому можна розрахувати приблизний motion blur , а також системи декларативної анімації на кшталт CSS Animations і, звичайно, CGI-фільми як у Pixar.

60 Гц! = 60 FPS: частота оновлення і чому вона важлива

Якщо ви ставите питання, чому на вашому ноутбуці так негарно виглядає відтворення дисків Blu-Ray, то часто причина в тому, що фреймрейт нерівномірно ділиться на частоту оновлення екрана (на противагу їм, DVD конвертуються перед передачею). Так, частота оновлення і фреймрейт - не те саме. Відповідно до Вікіпедії, «[..] частота оновлення включає повторне малювання ідентичних кадрів, тоді як фреймрейт вимірює, як часто вихідний відеоматеріал видаватиме повний кадр нових даних на дисплей». Так що фреймрейт відповідає кількості окремих кадрів на екрані, а частота оновлення відповідає числу разів, коли зображення на екрані оновлюється або перемальовується.

В ідеальному випадку частота оновлення та фреймрейт повністю синхронізовані, але в певних ситуаціях є причини використовувати частоту оновлення втричі вище за фреймрейт, залежно від використовуваної проекційної системи.

Нова проблема у кожного дисплея

Затвор кінопроектора у дії. З Вікіпедії.

Однак це не повний опис. Звичайно, в результаті такого процесу ви побачите-таки фільм, але мерехтіння екрану через те, що екран залишається темним 50% часу, зведе вас з розуму. Ці затемнення між кадрами зруйнують ілюзію. Для компенсації проектори насправді закривають затвор двічі чи тричі на кожному кадрі.

Звичайно, це здається нелогічним – чому в результаті додавання додатковихмерехтіння нам здається, що їх стало менше? Завдання в тому, щоб зменшити період затемнення, який непропорційно впливає на зорову систему. Поріг злиття мерехтіння (тісно пов'язаний з інерцією зорового сприйняття) описує ефект цих затемнень. Приблизно на ~45 Гц періоди затемнення повинні становити менше ~60% часу показу кадру, тому ефективний метод подвійного спрацьовування затвора в кіно. Більш ніж на 60 Гц періоди затемнення можуть становити більше 90% часу показу кадру (необхідно для дисплеїв типу ЕПТ). Вся концепція в цілому трохи складніша, але на практиці ось як можна уникнути мерехтіння:

• Використовувати інший тип дисплея, де немає затемнення між кадрами, тобто він постійно відображає кадр на екрані.
• Застосувати постійні, незмінні фази затемнень із тривалістю менше 16 мс

Монітори та телевізори ЕПТ працюють, спрямовуючи електрони на флуоресцентний екран, де міститься люмінофор з низьким часом післясвітлення. Наскільки замало час післясвітлення? Так мало, що ви ніколи не побачите повне зображення! Натомість у процесі електронного сканування люмінофор запалюється і втрачає свою яскравість. менш ніж за 50 мікросекунд - це 0,05 міліскунди! Для порівняння, повний кадр на смартфоні демонструється протягом 16,67 мс.

Тож єдина причина, чому ЕПТ взагалі працює – це інерція зорового сприйняття. Через тривалі темні проміжки між підсвічуванням ЕПТ часто здаються мерехтливими - особливо в системі PAL, яка працює на 50 Гц, на відміну від NTSC, що працює на 60 Гц, де вже входить в дію поріг злиття мерехтіння.

Щоб ще більше ускладнити справу, око не сприймає мерехтіння однаково на кожній ділянці екрану. Насправді периферійний зір, хоч і передає в мозок більш розмите зображення, більш чутливе до яскравості і має значно менший час відгуку. Ймовірно, це було дуже корисно в давні часи для виявлення диких тварин, що стрибають збоку, щоб вас з'їсти, але це завдає незручності при перегляді фільмів з ЕПТ з близької відстані або під дивним кутом.

Розмиті РК-дисплеї

Рідкокристалічні дисплеї (LCD), які класифікуються як пристрої вибірки та зберігання, насправді досить дивні, тому що у них взагалі немає затемнень між кадрами. Поточне зображення постійно демонструється на ньому, поки не надійде нове зображення.

Дозвольте повторити: На РК-дисплеях немає мерехтіння, викликаного оновленням екрана, незалежно від частоти оновлення.

Але тепер ви думаєте: «Стривайте, я нещодавно вибирав телевізор, і кожен виробник рекламував, чорт забирай, вищу частоту оновлення екрану!» І хоча в основному це чистий маркетинг, але РК-дисплеї з вищою частотою оновлення вирішують проблему – просто не ту, про яку ви думаєте.

Зорове розмиття в русі

Виробники РК-дисплеїв все підвищують і підвищують частоту оновлення через екранний або зоровий motion blur. Так і є; не тільки камера здатна записувати розмиття в русі, але ваші очі також можуть! Перш ніж пояснити, як це відбувається, ось дві демки, що зносять дах, які допоможуть вам відчути ефект (натисніть на зображення).

Це явно не те, що нам потрібне. На щастя, є рішення!

Рішення: Vsync

Отже, якщо новий кадр ще не готовий для відображення на наступному оновленні екрана, екран просто візьме попередній кадр і заново відобразить його. На жаль, це призводить до наступної проблеми.

Нова проблема: джиттер

Джиттер відбувається, коли анімація відтворюєтеся інший частоті кадрів проти тієї, де її знімали (чи припускали відтворювати). Часто це означає, що джиттер з'являється, коли частота відтворення нестабільна або змінна, а не фіксована (оскільки більша частина контенту записується з фіксованою частотою). На жаль, саме це відбувається при спробі відобразити, наприклад контент 24 FPS на екрані, який оновлюється 60 разів на секунду. Іноді, оскільки 60 не ділиться на 24 без залишку, доводиться один кадр показувати двічі (якщо не використовувати більш просунуті перетворення), що псує плавні ефекти, такі як панорамування камери.

В іграх та на веб-сайтах з великою кількістю анімації це навіть помітніше. Багато хто не може відтворювати анімацію на постійному фреймрейті, що ділиться без залишку. Натомість частота зміни кадрів у них сильно змінюється з різних причин, таким як незалежна один від одного робота окремих графічних шарів, обробка введення даних і так далі. Вас це може шокувати, але анімація з максимальною частотою 30 FPS виглядає набагато набагато краще, ніж та ж анімація з частотою, яка змінюється від 40 до 50 FPS.

Боротьба з джиттером

При перетворенні: «телекінопроектор»

Прискорення

При перетворенні 24 FPS на сигнал PAL на 25 FPS (наприклад, ТБ або відео у Великій Британії) звичайною практикою вважається просто прискорити оригінальне відео на 1/25 секунди. Тож якщо ви колись гадали, чому «Мисливці за привидами» в Європі на пару хвилин коротші, то ось відповідь. Хоча метод працює напрочуд добре для відео, він жахливо відбивається на звуку. Ви запитаєте, наскільки гірше можна прискорити на 1/25 звук без додаткової зміни висоти тону? Майже на півтону гірше.

Візьмемо реальний приклад великого провалу. Коли Warner випустила в Німеччині розширену Blu-Ray колекцію «Володар кілець», вони використали для німецького дубляжу вже скориговану PAL-версію звукової доріжки, яка була попередньо прискорена на 1/25 з подальшим зниженням тону для виправлення змін. Але оскільки Blu-Ray йде на 24 FPS, їм довелося виконувати зворотне перетворення відео, тому вони знову його сповільнили. Звичайно, з самого початку поганою ідеєю було виконувати таке подвійне перетворення, через втрати, але що ще гірше, після уповільнення відео для відповідності частоті кадрів Blu-Ray вони забули змінити назад тон на звуковій доріжці, так що всі актори у фільмі раптово стали звучати наддепресивно, розмовляючи на півтону нижче. Так, це реальна історія і так, вона дуже образила фанатів, було багато сліз, багато поганих копій та багато втрачених грошей після великого відкликання дисків.

Мораль історії: зміна швидкості – не найкраща ідея.

Pulldown

Перетворити кіноматеріал для NTSC, американського телевізійного стандарту, не вийде простим прискоренням, тому що перетворення 24 FPS на 29,97 FPS відповідає прискоренню на 24,875%. Якщо ви по-справжньому не любите бурундучків, це буде не найкращим варіантом.

Натомість використовується процес під назвою 3:2 pulldown (серед інших), який став найпопулярнішим методом перетворення. В рамках цього процесу беруть 4 оригінальні кадри і перетворять їх у 10 черезрядкових напівкадрів або 5 повних кадрів. Ось ілюстрація, що описує процес.

3:2 Pulldown у дії. З Вікіпедії.

На надрядковому дисплеї (тобто ЕПТ) відеополя посередині відображаються в тандемі, кожен у надрядковому варіанті, тому вони складаються з кожного другого рядка пікселів. Оригінальний кадр A розбивається на два напівкадри, обидва з яких відображаються на екрані. Наступний кадр B також розбивається, але непарне відеополе відображається двічі, тому цей кадр розподіляється по трьох напівкадрах. І, в сумі, ми отримуємо 10 розподілених відеополям напівкадрів з 4 оригінальних повних кадрів.

Це працює досить добре при показі на надрядковому екрані (такому як ЕПТ-телевізор) приблизно з 60 відеополями в секунду (практично напівкадрами), оскільки напівкадри ніколи не показуються разом. Але такий сигнал виглядає жахливо на дисплеях, які не підтримують напівкадри і повинні скласти разом 30 повних кадрів, як у правому стовпці на ілюстрації вгорі. Причина провалу в тому, що кожен третій та четвертий кадри сліплюються з двох різних кадрів оригіналу, що призводить до того, що я називають «Франкенфрейм». Це особливо жахливо виглядає на швидкому русі, коли є значні відмінності між сусідніми кадрами.

Так що pulldown виглядає витончено, але це теж не універсальне рішення. Тоді що? Невже немає ідеального варіанта? Як з'ясовується, він таки є, і рішення оманливо просте!

При показі: G-Sync, Freesync та обмеження максимальної частоти кадрів

На жаль, і G-Sync, і Freesync - відносно нові технології і ще недостатньо широко поширилися, тому якщо ви як веб-розробник робите анімації для веб-сайтів або додатків і не можете собі дозволити використовувати повноцінні 60 FPS, то найкраще буде обмежити максимальний фреймрейт, щоб він без решти ділився на частоту оновлення - практично у всіх випадках найкращим обмеженням буде 30 FPS.

Висновок та наступні дії

Тепер, коли ви розумніші, докладіть всіх зусиль, щоб запустити весь анімований контент зі швидкістю 60 кадрів на секунду.

b) Якщо ви Android-розробник

c) Якщо ви працюєте у кіноіндустрії