Bewegungsunschärfe - Motion blur
Bewegungsunschärfe ist die scheinbare Streifenbildung von sich bewegenden Objekten in einem Foto oder einer Folge von Bildern, beispielsweise einem Film oder einer Animation . Sie entsteht, wenn sich das aufgenommene Bild während der Aufnahme einer Einzelaufnahme aufgrund schneller Bewegung oder langer Belichtung ändert .
Verwendungen / Auswirkungen von Bewegungsunschärfe
Fotografie
Wenn eine Kamera ein Bild erstellt, repräsentiert dieses Bild 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 aufgenommene Bild einen Momentaufnahme zu erfassen scheint. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, und ein sich schnell bewegendes Objekt oder eine längere Belichtungszeit können zu Unschärfeartefakten führen, die dies sichtbar machen. Wenn sich Objekte in einer Szene bewegen, muss ein Bild dieser Szene eine Integration aller Positionen dieser Objekte sowie des Blickwinkels der Kamera über die durch die Verschlusszeit bestimmte Belichtungszeit darstellen . In einem solchen Bild sieht jedes Objekt, das sich in Bezug auf die Kamera bewegt, entlang der Richtung der Relativbewegung verschwommen oder verschmiert aus. Dieses Verschmieren kann auf einem sich bewegenden Objekt oder auf einem statischen Hintergrund auftreten, wenn sich die Kamera bewegt. In einem Film- oder Fernsehbild sieht dies natürlich aus, weil sich das menschliche Auge ähnlich verhält.
Da der Effekt durch die relative Bewegung zwischen der Kamera und den Objekten und der Szene verursacht wird, kann die Bewegungsunschärfe manipuliert werden, indem die Kamera geschwenkt wird , um diese sich bewegenden Objekte zu verfolgen. In diesem Fall erscheinen selbst bei langen Belichtungszeiten die bewegten Objekte schärfer, während der Hintergrund unscharf wird und das resultierende Bild ein Gefühl von Bewegung und Geschwindigkeit vermittelt.
Animation
In der Computeranimation muss dieser Effekt simuliert werden, da eine virtuelle Kamera tatsächlich einen diskreten Moment einfängt. Diese simulierte Bewegungsunschärfe wird normalerweise angewendet, wenn sich entweder die Kamera oder Objekte in der Szene schnell bewegen.
Ohne diesen simulierten Effekt zeigt jedes Bild einen perfekten Zeitpunkt (analog zu einer Kamera mit unendlich kurzer Verschlusszeit), ohne Bewegungsunschärfe. Aus diesem Grund erscheint ein Videospiel mit einer Bildrate von 25-30 Bildern pro Sekunde gestaffelt, während natürliche Bewegungen, die mit derselben Bildrate gefilmt wurden, eher kontinuierlich erscheinen. Viele moderne Videospiele verfügen über Bewegungsunschärfe, insbesondere Fahrzeugsimulationsspiele .
Einige der bekannteren Spiele, die dies verwenden, sind unter anderem die jüngsten Need for Speed- Titel, Unreal Tournament III , The Legend of Zelda: Majora's Mask . Es gibt zwei Hauptmethoden, die in Videospielen verwendet werden, um Bewegungsunschärfe zu erzielen: billigere Vollbildeffekte, die normalerweise nur die Kamerabewegung (und manchmal die Geschwindigkeit der Kamera, die sich im 3D-Raum bewegt, um eine radiale Unschärfe zu erzeugen) berücksichtigen, und "selektivere" oder "pro-Objekt"-Bewegungsunschärfe, die normalerweise einen Shader verwendet , um einen Geschwindigkeitspuffer zu erstellen, um die Bewegungsintensität für einen Bewegungsunschärfeeffekt zu markieren, auf den angewendet werden soll, oder einen Shader verwendet, um eine Geometrieextrusion durchzuführen. Klassische "Motion Blur"-Effekte vor modernen Per-Pixel-Shading-Pipelines zeichneten oft einfach aufeinanderfolgende Frames mit leichter Transparenz übereinander, was genau genommen eine Form von Video-Feedback ist .
In vorgerenderten Computeranimationen wie CGI- Filmen kann realistische Bewegungsunschärfe gezeichnet werden, da der Renderer mehr Zeit zum Zeichnen jedes Frames hat. Zeitliches Anti-Aliasing erzeugt Frames als eine Zusammensetzung aus vielen Momenten. Frames sind keine Zeitpunkte, sondern Zeiträume. Wenn ein Objekt in vier Zeiträumen mit linearer Geschwindigkeit entlang eines Pfads von 0 % bis 100 % wandert und diese Zeiträume als Frames betrachtet werden, weist das Objekt in jedem Frame Bewegungsunschärfestreifen auf, die 25 % der Weglänge. Wenn die Verschlusszeit auf weniger als die Dauer eines Frames verkürzt wird, und sie kann so verkürzt werden, dass sie sich der Dauer null nähert, muss der Computeranimator auswählen, welchen Teil der Viertelpfade (in unserem Beispiel mit 4 Frames) er wünscht als "offener Verschluss"-Zeiten zu kennzeichnen. Sie können die Anfänge jedes Frames rendern, in diesem Fall werden sie die Ankunft des Objekts am Ende des Pfads nie sehen, oder sie können die Enden jedes Frames rendern, in diesem Fall verpassen sie den Start Punkt der Reise. Die meisten Computeranimationssysteme machen den klassischen "Zaunpfostenfehler" im Umgang mit der Zeit, indem sie die Zeiträume einer Animation mit den augenblicklichen Momenten verwechseln, die sie begrenzen. Daher platzieren die meisten Computeranimationssysteme ein Objekt fälschlicherweise auf einer Fahrt mit vier Frames entlang eines Pfads bei 0 %, 0,33 %, 0,66 % und 1,0 % und müssen, wenn sie zum Rendern von Bewegungsunschärfe aufgefordert werden, einen oder mehrere Frames verkürzen, oder über die Grenzen der Animation hinausschauen, Kompromisse, die echte Kameras nicht eingehen und synthetische Kameras nicht eingehen müssen.
Bewegungslinien in der Cel-Animation werden in die gleiche Richtung wie die Bewegungsunschärfe gezeichnet und erfüllen im Wesentlichen die gleiche Aufgabe. Go Motion ist eine Variante der Stop-Motion- Animation, die die Modelle während der Belichtung bewegt, um einen weniger gestaffelten Effekt zu erzielen.
Computergrafik
In der 2D-Computergrafik ist Bewegungsunschärfe ein künstlerischer Filter, der das digitale Bild / Bitmap / Rasterbild umwandelt , um den Effekt zu simulieren . Viele grafische Softwareprodukte (zB Adobe Photoshop oder GIMP ) bieten einfache Bewegungsunschärfefilter. Für erweiterte Bewegungsunschärfefilterung einschließlich Kurven oder ungleichmäßige Geschwindigkeitsanpassung sind jedoch spezielle Softwareprodukte (zB VirtualRig Studio ) erforderlich.
Biologie
Wenn sich das Auge eines Tieres bewegt, leidet das Bild unter Bewegungsunschärfe, was dazu führt, dass Details nicht aufgelöst werden können. Um dies zu bewältigen, wechselt der Mensch in der Regel zwischen Sakkaden (schnelle Augenbewegungen) und Fixierung (Fokussierung auf einen einzigen Punkt). Sakkadenmaskierung macht Bewegungsunschärfe während einer Sakkade unsichtbar. In ähnlicher Weise ermöglicht die gleichmäßige Verfolgung dem Auge, ein Ziel in schneller Bewegung zu verfolgen, wodurch Bewegungsunschärfe dieses Ziels anstelle der Szene beseitigt wird.
Negative Auswirkungen von Bewegungsunschärfe
Fernsehen
Bei Sportübertragungen im Fernsehen , bei denen herkömmliche Kameras 25- oder 30-mal pro Sekunde Bilder belichten, kann Bewegungsunschärfe unangenehm sein, da sie die genaue Position eines Projektils oder Sportlers in Zeitlupe verdeckt . Aus diesem Grund werden oft spezielle Kameras verwendet, die Bewegungsunschärfen dadurch eliminieren, dass sie schnelle Aufnahmen in der Größenordnung von 1 Millisekunde machen und diese dann innerhalb der nächsten 30 bis 40 Millisekunden übertragen. Dies führt zwar zu schärferen Zeitlupenwiedergaben, kann jedoch bei normalen Geschwindigkeiten seltsam aussehen, da das Auge Bewegungsunschärfe erwartet und keine verschwommenen Bilder erhält.
Umgekehrt kann auf Displays unvermeidlich zusätzliche Bewegungsunschärfe auftreten, wenn dies nicht erwünscht ist. Dies tritt bei einigen Videodisplays (insbesondere LCD ) auf, die bei schnellen Bewegungen Bewegungsunschärfe aufweisen. Dies kann zu einer stärker wahrgenommenen Bewegungsunschärfe führen, die über die bereits vorhandene Bewegungsunschärfe im Videomaterial hinausgeht. Siehe Bewegungsunschärfe anzeigen .
Manchmal kann Bewegungsunschärfe mithilfe von Dekonvolution aus Bildern entfernt werden .
Videospiele
In Videospielen ist die Verwendung oder Nichtverwendung von Bewegungsunschärfe etwas umstritten. Einige Spieler behaupten, dass die Unschärfe das Spiel tatsächlich verschlechtert, da sie Bilder unscharf macht, was die Erkennung von Objekten erschwert (insbesondere in schnellen Momenten). Dies wird mit einer Reduzierung der Framerate deutlicher (und problematischer). Verbesserungen der visuellen Qualität moderner Post-Process-Bewegungsunschärfe-Shader sowie eine Tendenz zu höheren Frameraten haben den visuellen Nachteil von unterabgetasteten Bewegungsunschärfe-Effekten verringert.
Windräder
Vögel können die wirbelnden Rotorblätter von Windkraftanlagen nicht richtig sehen und können von ihnen tödlich getroffen werden. Ein neu veröffentlichter Bericht aus Norwegen legt nahe, dass das Lackieren einer der drei Klingen mit einer schwarzen Spitze die Klingen sichtbarer und damit vermeidbarer macht. Dies reduziert die Bewegungsunschärfe der unlackierten Klingen und reduziert das Vogelsterben um bis zu 70 Prozent.
Luftbildkartierung/-vermessung
Bei der Luftbildkartierung wird ein Flugzeug oder eine Drohne verwendet, um während des Fluges Bilder vom Boden zu machen. Bei zu hoher Fluggeschwindigkeit oder zu langen Verschlusszeiten kann dies zu Bewegungsunschärfe führen. Bewegungsunschärfe mindert die Qualität der Bilder und wirkt sich negativ auf die Mapping-Produkte aus. Bewegungsunschärfe kann durch Anpassen der Flughöhe, Fluggeschwindigkeit oder Verschlusszeit vermieden werden.
Wiederherstellung
Ein Beispiel für eine unscharfe Bildwiederherstellung mit Wiener Dekonvolution :
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Galerie
Bewegungsunschärfe wird häufig in der Sportfotografie (insbesondere im Motorsport) verwendet, um ein Gefühl von Geschwindigkeit zu vermitteln. Um diesen Effekt zu erzielen, ist es notwendig, eine lange Verschlusszeit zu verwenden und das Objektiv der Kamera im Takt der Bewegung des Objekts zu schwenken
Aufgenommen an Bord eines Flugzeugs, das nachts über San Jose dreht. Die Lichter der Stadt bilden konzentrische Streifen.
Der Verkehr auf dieser Straße hinterlässt aufgrund der geringen Verschlusszeit der Kamera und der relativ schnellen Geschwindigkeit der Autos brillante Streifen.
Strickland Falls in Tasmanien, Australien, aufgenommen mit einem Neutralfilter . ND-Filter reduzieren Licht aller Farben oder Wellenlängen gleichermaßen und ermöglichen eine Vergrößerung der Blende und eine Verkürzung der Verschlusszeit, ohne das Bild zu überbelichten. Um die hier zu sehende Bewegungsunschärfe zu erzeugen, muss der Verschluss relativ lange offen gehalten werden, was es erforderlich macht, den Lichteinfall durch das Objektiv zu reduzieren.
Langzeitbelichtung Fotografie von Motten übertrieben zeigt Stab Wirkung .
Siehe auch
- Bewegungslinien , eine Technik aus Comics, die ein Gefühl von Bewegung vermittelt
- Rolling-Shutter-Effekt
Verweise
Externe Links
Mosso creativo , Kreative Bewegungsunschärfe