Қозғалмалы объектілердегі фотосуреттік эффектілер

Кіріспе

Қозғалыстағы нысандардың фотосуретте туындайтын артефактісі.

Қозғалыс бұлдыруы – фотосуретте немесе кадрлар тізбегінде, мысалы фильмде немесе анимацияда қозғалатын нысандардың созылып көрінуі. Бұл бір кадр түсіріліп жатқанда нысанның жылдам қозғалуы немесе ұзақ экспозиция салдарынан суреттің өзгеруінен туындайды.

Фотография

Камера сурет түсіргенде, ол сурет бір сәттен тұрмайды. Техникалық шектеулер немесе көркемдік талаптарға байланысты сурет белгілі бір уақыт аралығында сахнаны көрсетуі мүмкін. Көбінесе бұл экспозиция уақыты осылай қысқа болады, сол себепті камера түсірген сурет бірден түсірілгендей көрінеді, бірақ бұл әрқашан солай бола бермейді. Жылдам қозғалатын объекті немесе ұзақ экспозиция уақыты бұл эффектіні анық көрсететін бұрмалауларға әкелуі мүмкін. Сахнадағы объектілер қозғалғанда, сол сахнаның суреті олардың барлық қозғалыс жағдайларын, сондай-ақ камераның көзқарасын, жапқыш жылдамдығымен анықталатын экспозиция уақыты ішінде біріктіріп көрсетуі керек. Мұндай суретте камераға қатысты қозғалатын кез келген нысан, салыстырмалы қозғалыс бағыты бойынша бүркеленген немесе созылған сияқты көрінеді. Бұл эффект қозғалатын объектіде немесе камера қозғалған жағдайда тұрақты фонға да қатысты болуы мүмкін. Фильмде немесе теледидарда мұндай эффект табиғи көрінеді, себебі адам көзі де осылай жұмыс істейді. Бұл эффект камера мен объектілер және сахна арасындағы салыстырмалы қозғалыс нәтижесінде туғандықтан, қозғалыс бұрмалауын камераны қозғалатын объектілерді қадағалап итеру арқылы басқаруға болады. Осы жағдайда, тіпті ұзақ экспозиция уақытында да, қозғалатын объектілер анық көрінеді, ал фон бұрмаланып, сурет қозғалыс және жылдамдық сезімін береді.

Анимация

Компьютерлік анимацияда бұл эффектті симуляциялау қажет, себебі виртуалды камера нақты уақыт аралығында дискретті сәтті түсіреді. Бұл симуляцияланған қозғалыс бұлыңғырлығы әдетте камера немесе сахнадағы объектілер тез қозғалған кезде қолданылады. Бұл симуляциялық эффектсіз әрбір кадр уақыттың нақты бір сәтін көрсетеді (шексіз жылдамдықты камера сияқты), қозғалыс бұлыңғырлығы жоқ. Сондықтан секундына 25-30 кадр жылдамдығы бар бейнеойындар шашыраңқы көрінеді, ал дәл сол кадр жылдамдығымен түсірілген нақты қозғалыс біркелкірек көрінеді. Көптеген қазіргі заманғы бейнеойындарда, әсіресе көлік симуляторларында, қозғалыс бұлыңғырлығы бар. Мұны пайдаланатын ең танымал ойындар – Need for Speed, Unreal Tournament III, The Legend of Zelda: Majora's Mask және тағы да басқалары. Бейнеойындарда қозғалыс бұлыңғырлығын қамтамасыз ету үшін екі негізгі әдіс қолданылады: арзан толық экрандық эффекттер, олар әдетте камера қозғалысын ғана ескереді (ал кейде камераның 3D кеңістікте қаншалықты жылдам қозғалатынын радиалды бұлыңғырлық жасау үшін ескереді) және көбірек "таңдамалы" немесе "объекті бойынша" қозғалыс бұлыңғырлығы, бұл әдетте қозғалыс қарқындылығын белгілеу үшін жылдамдық буферін жасау үшін шейдерді пайдаланады немесе геометрияны кеңейту үшін шейдерді қолданады. Қазіргі заманғы пикселдік көлеңкелеу құбырларына дейінгі классикалық "қозғалыс бұлыңғырлығы" эффектілері көбінесе бірінен кейін бірі кадрларды аздап мөлдірлікпен бір-бірінің үстіне салады, бұл нақты айтқанда бейне кері байланыс түрі. Алдын ала көрсетілген компьютерлік анимацияда, мысалы CGI фильмдерінде, шынайы қозғалыс бұлыңғырлығын жасауға болады, өйткені рендерлеушінің әрбір кадрды салуға көбірек уақыты бар. Уақытша антиалиасинг кадрларды көптеген сәттердің жиынтығы ретінде жасайды. Кадрлар – уақыттың нүктелері емес, олар – уақыт кезеңдері. Егер объект төрт уақыт кезеңінде 0-ден 100%-ға дейінгі жолмен сызықтық жылдамдықпен сапар жасаса және егер бұл уақыт кезеңдері кадрлар болып саналса, онда объект әрбір кадрда жол ұзындығының 25%-ын құрайтын қозғалыс бұлыңғырлығы жолақтарын көрсетеді. Егер сақина жылдамдығы кадр ұзақтығынан кем болса, және ол ұзақтығы бойынша нөлге жуық уақытқа дейін қысқартылуы мүмкін, онда компьютерлік аниматор (біздің 4 кадрлық мысалымызда) төртінші жолдың қай бөлігін "ашық сақина" ретінде көрсетуді қалайтынын таңдауы керек. Олар әр кадрдың басын көрсетуді таңдауы мүмкін, бұл жағдайда олар жолдың соңында объектінің келуін ешқашан көрмейді, немесе олар әр кадрдың соңын көрсетуді таңдауы мүмкін, бұл жағдайда олар саяхаттың бастапқы нүктесін жіберіп алады. Көптеген компьютерлік анимация жүйелері уақытты басқаруда классикалық "қоршау тірегі қатесін" жасайды, анимацияның уақыт кезеңдерін оларды шектейтін бірден-бір сәттермен шатастырады. Осылайша, көптеген компьютерлік анимация жүйелері объектіні 0%, 0,33%, 0,66% және 1,0% орналасқан жолмен төрт кадрлық сапарға дұрыс орналастырмайды және қозғалыс бұлыңғырлығын көрсету үшін шақырылған кезде бір немесе бірнеше кадрды қысқартуға тура келеді немесе анимация шекарасынан тысқары қарауға тура келеді, бұл нақты камералар жасамайды және синтетикалық камераларға қажет емес. Клеткалық анимациядағы қозғалыс сызықтары қозғалыс бұлыңғырлығымен бірдей бағытта салынған және бірдей міндетті атқарады. Go motion – экспозиция кезінде модельдерді жылжыту арқылы аздап шашыраңқы әсер тудыратын тоқтату анимациясының түрі.

In computer animation this effect must be simulated as a virtual camera actually does capture a discrete moment in time. This simulated motion blur is typically applied when either the camera or objects in the scene move rapidly. Without this simulated effect each frame shows a perfect instant in time (analogous to a camera with an infinitely fast shutter), with zero motion blur. This is why a video game with a frame rate of 25 30 frames per second will seem staggered, while natural motion filmed at the same frame rate appears rather more continuous. Many modern video games feature motion blur, especially vehicle simulation games. Some of the better known games that utilise this are the recent Need for Speed titles, Unreal Tournament III, The Legend of Zelda: Majora's Mask, among many others. There are two main methods used in video games to achieve motion blur: cheaper full screen effects, which typically only take camera movement (and sometimes how fast the camera is moving in 3 D Space to create a radial blur) into mind, and more "selective" or "per object" motion blur, which typically uses a shader to create a velocity buffer to mark motion intensity for a motion blurring effect to be applied to or uses a shader to perform geometry extrusion. Classic "motion blur" effects prior to modern per pixel shading pipelines often simply drew successive frames on top of each other with slight transparency, which is strictly speaking a form of video feedback. In pre rendered computer animation, such as CGI movies, realistic motion blur can be drawn because the renderer has more time to draw each frame. Temporal anti aliasing produces frames as a composite of many instants. Frames are not points in time, they are periods of time. If an object makes a trip at a linear speed along a path from 0% to 100% in four time periods, and if those time periods are considered frames, then the object would exhibit motion blur streaks in each frame that are 25% of the path length. If the shutter speed is shortened to less than the duration of a frame, and it may be so shortened as to approach zero time in duration, then the computer animator must choose which portion of the quarter paths (in our 4 frame example) they wish to feature as "open shutter" times. They may choose to render the beginnings of each frame, in which case they will never see the arrival of the object at the end of the path, or they may choose to render the ends of each frame, in which case they will miss the starting point of the trip. Most computer animations systems make the classic "fence post error" in the way they handle time, confusing the periods of time of an animation with the instantaneous moments that delimit them. Thus most computer animation systems will incorrectly place an object on a four frame trip along a path at 0%, 0.33%, 0.66%, and 1.0% and when called upon to render motion blur will have to cut one or more frames short, or look beyond the boundaries of the animation, compromises that real cameras don't do and synthetic cameras needn't do. Motion lines in cel animation are drawn in the same direction as motion blur and perform much the same duty. Go motion is a variant of stop motion animation that moves the models during the exposure to create a less staggered effect.

Компьютерлік графика

2D компьютерлік графикада қозғалыс бұлдыруы – эффектіні имитациялау үшін цифрлық кескінді / биттік картаны / растрлық кескінді өзгертетін көркемдік сүзгі. Көптеген графикалық бағдарламалық қамтамалар (мысалы, Adobe Photoshop немесе GIMP) қарапайым қозғалыс бұлдыру сүзгілерін ұсынады. Дегенмен, қисықтарды немесе біркелкі емес жылдамдықтарды реттеуді қамтитын, күрделі қозғалыс бұлдыру сүзгілеу үшін арнайы бағдарламалық өнімдер (мысалы, VirtualRig Studio) қажет.

Биология

Жануардың көзі қозғалғанда, кескін қыбырлап, бөлшектерінің ажыратылуы қиын болады. Осы мәселені шешу үшін адамдар көбінесе саккадтар (көздің жылдам қозғалысы) мен фиксация (бір нүктеге шоғырлану) арасында алмасады. Саккадалық маскалау саккада кезіндегі қыбырлауды көрінбейтін етеді. Сол сияқты, тегіс іздеу көзге жылдам қозғалатын нысананы қадағалауға мүмкіндік береді, осылайша нысананың қыбырлауын жойып, бүкіл көріністің емес, тек нысананың қозғалысын анықтайды.

Теледидар

Телевизиондық спортта, дәстүрлі камералар секундына 25-30 рет сурет түсіретін жағдайда, қозғалыс бұлыңғырлығы қолайсыз болуы мүмкін, себебі ол снарядтың немесе баяу қозғалыстағы спортшының нақты орнын жасырады. Осы себепті, көбінесе қозғалыс бұлыңғырлығын жою үшін 1 миллисекундтік жылдам экспозиция жасайтын және содан кейін оларды келесі 30-40 миллисекунд ішінде жіберетін арнайы камералар қолданылады. Бұл баяу қозғалысты қайта ойнатуда суретті анық көрсетеді, бірақ қалыпты жылдамдықпен қарағанда әдеттен тыс көрінуі мүмкін, себебі көз қозғалыс бұлыңғырлығын күтеді және бұлыңғыр суреттермен қамтамасыз етілмейді. Керісінше, қажет емес кезде дисплейлерде қосымша қозғалыс бұлыңғырлығы пайда болуы мүмкін. Бұл кейбір бейне дисплейлерінде (әсіресе LCD) жылдам қозғалыс кезінде қозғалыс бұрмалануына себеп болады. Бұл бейнематериалдағы бұрыннан бар қозғалыс бұлыңғырлығынан асып, одан да көп қозғалыс бұлыңғырлығын тудыруы мүмкін. Дисплейдегі қозғалыс бұлыңғырлығын қараңыз. Кейде, деконволюция көмегімен суреттерден қозғалыс бұлыңғырлығын жоюға болады.

Бейне ойындар

Видеоойындарда қозғалыс бұлыңғырлығын қолдану немесе қолданбау тақырыбы біршама даулы. Кейбір ойыншылар бұл эффект ойынды нашарлатады дейді, себебі ол бейнелерді бұлыңғыртады, нысандарды анықтауды қиындатады (әсіресе қарқынды ойын кезеңдерінде). Бұл мәселе кадр жиілігі төмендегенде одан да айқын болады (және көбірек мазалайды). Заманауи пост-процессинг қозғалыс бұлыңғырлығы шейдерлерінің графикалық сапасының жақсаруы және кадр жиілігінің жоғарылау тенденциясы, жеткіліксіз үлгіленген қозғалыс бұлыңғырлығы эффектілерінің көрініс әсерін азайтуға көмектесті.

Аэропорт картасын жасау/суреттеу

Аэрокарталау кезінде ұшақ немесе дро́н ұшу барысында жердің суретін түсіру үшін қолданылады. Егер ұшу жылдамдығы тым жоғары болса немесе жапқыш жылдамдығы тым баяу болса, бұл қозғалысқа байланысты бұлыңғырлыққа алып келуі мүмкін. Қозғалысқа байланысты бұлыңғырлық суреттердің сапасын төмендетеді және карта жасау өнімдеріне жағымсыз әсер етеді. Ұшу биіктігін, ұшу жылдамдығын немесе жапқыш жылдамдығын реттеу арқылы қозғалысқа байланысты бұлыңғырлықтан сақтануға болады.