Spinning Blades가 TV에서 이상하게 보이는 이유

절도 용의자가 도주 중이고 지역 뉴스에서는 경찰 헬리콥터가 거리를 수색하는 장면이 재생되고 있습니다. 더 알고 싶어 화면에 온 신경을 쏟다가 무언가 몹시 이상해 보인다는 사실을 깨달았습니다. 헬리콥터 블레이드가 회전하는 것 같습니다...뒤로?

놀랍게도, 당신이 목격하고 있는 것은 그다지 드문 일이 아닙니다. 진행자 Lauren Vogelbaum이 위의 BrainStuff 비디오에서 설명한 것처럼 헬리콥터 블레이드, 비행기 프로펠러, 천장 팬, 심지어 차량 타이어 테두리와 같이 빠르게 회전하는 물체는 모두 비디오와 영화에서 이상하게 보일 수 있습니다. 뒤로 회전하는 것처럼 보이거나, 너무 느리게 회전하거나, 드물게 가만히 있거나 이상한 각도로 구부러지는 것처럼 보일 수 있습니다. 이 모든 것은 실제로는 정상 속도로 올바른 방향으로 회전합니다.

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이 효과를 이해하려면 먼저 몇 가지 사항을 알아야 합니다. 영화와 비디오는 일련의 정지 이미지를 포착하여 빠르게 연속해서 재생하는데, 우리의 두뇌는 이를 움직임으로 해석합니다. 착시 현상이 발생하는 경우 물체를 캡처하는 방식, 즉 셔터 속도 및 프레임 속도 설정으로 인해 발생할 가능성이 높습니다.

셔터 속도는 카메라가 사진을 촬영할 때마다 빛을 모으는 시간을 나타내는 척도입니다. 필름이나 디지털 픽셀 배열이 빛에 노출되는 시간이 길어질수록 이미지에 더 많은 모션 블러가 나타납니다. 당신이 칼 던지기 대회를 좋아하고 참가자의 행동을 기록하고 싶다고 가정해 보겠습니다.

조금 빠른 수학으로 살펴보겠습니다. 칼을 던지는 사람이 초당 10미터(32피트 10인치)의 속도로 칼날을 던지고 카메라 셔터가 1/4 동안 열려 있는 셔터 속도로 촬영하면 카메라가 각 프레임을 노출하는 동안 칼은 1초 동안 2.5미터(8피트 2인치) 이동합니다. 결과? 비디오에서 칼은 줄무늬처럼 흐릿하게 보일 것입니다. 그러나 동일한 칼을 동일한 속도로 쏘고 1/1000초의 셔터 속도를 사용하면 각 사진을 촬영하는 동안 칼은 1cm만 이동합니다. 최종 결과는? (희망적으로) 전문 칼던지기 선수의 선명하고 명확한 영상.

칼을 던지는 것과 동일한 비유가 천장 선풍기나 헬리콥터 블레이드와 같은 회전하는 블레이드에도 적용됩니다. 장시간 노출을 사용하면 헬리콥터 블레이드가 흐릿하게 보이는 반면, 셔터 속도가 빨라지면 정상적으로 보이는 패턴부터 개별 블레이드 모양까지 모든 것이 만들어집니다.

초당 프레임 속도(FPS)도 영화와 비디오에 이미지가 표시되는 방식에 영향을 미칩니다. 헬리콥터 블레이드를 다시 살펴보겠습니다. 블레이드가 정확히 초당 24회 회전하고 초당 24프레임으로 촬영하는 경우 최종 이미지 캡처에서는 블레이드가 정지된 것처럼 표시됩니다. 이는 카메라가 프레임을 캡처할 때마다 블레이드가 시작 위치로 다시 도착하기 때문입니다.

FPS가 블레이드 회전보다 조금 더 빠르게 설정되면 각 프레임의 시작 위치로 "거의" 돌아가게 되어 최종 결과는 뒤로 회전하는 것처럼 보입니다.

착시 현상은 여기서 끝나지 않습니다. 때로는 프로펠러와 헬리콥터 블레이드가 조각나거나 구부러진 것처럼 보일 수 있습니다. 특히 모션이 디지털로 캡처되는 경우 더욱 그렇습니다. 이는 픽셀 캡처 방법으로 인해 발생합니다. 대부분의 디지털 카메라는 전체 프레임을 동시에 노출하지 않고 대신 프레임을 채우기 위해 점진적인 방식으로 한 번에 한 줄의 픽셀을 샘플링합니다. 물체가 매우 빠르게 움직일 때 이 롤링 셔터는 왜곡된 모양을 포착합니다.

휴대폰으로 동영상을 촬영하고 앞뒤로 빠르게 이동하여 이 효과를 직접 재현해 볼 수 있습니다. 최종 제품에서 단단한 물체가 구부러져 보이는 경우 휴대폰 카메라가 롤링 셔터를 사용하고 있을 가능성이 높습니다.

어떤 그림 속 사람들의 눈은 왜 당신을 따라가는 것처럼 보일까요? 그것은 모두 그림이 만들어지는 방식에서 비롯됩니다. 그림자와 빛, 원근감이 적절하면 마치 누군가가 지켜보는 듯한 느낌을 주는 착시 현상에 해당합니다. 그렇지 않나요, 모나리자?