То же самое происходит с вашими собственными глазами, хотя ваш мозг старается изо всех сил скрыть это. Основная проблема связана с тем, как изображение создается в первую очередь.
Зрение - это интерпретация видимого света, отраженного (обычно; мы можем пока игнорировать активное свечение) от объектов. Чтобы увидеть что-то, оно должно быть освещено и отражать этот свет иначе, чем его окружение. Свет формируется из крошечных безмассовых частиц, называемых фотонами - носителями электромагнитного заряда. Когда фотон попадает в сетчатку глаза (или пленка в камере, или чип в цифровой камере), он откладывает часть своей энергии в какой-то фоточувствительный материал, вызывая изменение, которое можно измерить и интерпретировать , Измеряя реакцию фоточувствительного материала во многих отдельных точках, мозг (или чип) восстанавливает изображение вашего окружения.
Фотон имеет три важных свойства - энергию, положение и направление. Немного геометрии и оптической коррекции, зрение использует направление фотона и место, где он взаимодействует с фоточувствительной поверхностью, чтобы выяснить, откуда пришел фотон - примерно, какая 3D-точка соответствует данной 2D-точке на образ. Энергия определяет цвет конкретного фотона. Идея состоит в том, что свет, исходящий от объекта, который вы видите, идет примерно параллельно, что делает 3D-> 2D-проекцию тривиальным. Вы получаете статическое размытие на фотографии, когда оптическая коррекция недостаточна для компенсации рассеяния фотонов в воздухе - чем больше расстояние до объекта, тем больше рассеянных отраженных фотонов в среднем, и вам нужно больше коррекции, чтобы привести их назад, чтобы быть параллельным.
Но изображения обычно не чисто черно-белые. Есть две вещи, которые важны для человека - цвет и интенсивность. Цвет соответствует энергии фотонов, а интенсивность соответствует количеству фотонов. И вот тут все становится интересным - чтобы получить какое-либо полезное изображение, вам нужно поглотить огромное количество отдельных фотонов - один фотон на самом деле мало что вам говорит. Так что на самом деле происходит то, что вы берете (примерно) среднее количество фотонов, которые достигли вашего датчика за определенный промежуток времени - это дает вам относительную яркость вещей на изображении, а также хорошее представление о цвете объектов.
Человеческий глаз добавляет несколько дополнительных сложностей, поэтому давайте продолжим с пленочной камерой в старом стиле. Пленка изготовлена из материала, который постоянно меняется при воздействии света (подумайте о том, что происходит с бумагой, оставленной на солнце в течение нескольких месяцев - но гораздо быстрее). Для простоты предположим, что исходный материал совершенно черный, а измененный материал - совершенно белый. Каждый отдельный фотон вызывает изменение одной молекулы, но наши глаза не могут видеть цвета отдельных молекул - они усредняют информацию из определенной области. Таким образом, чем больше фотонов попадает в определенную область пленки, тем ярче она будет выглядеть, что соответствует более яркому свету, исходящему из этого конкретного направления в пространстве (и, следовательно, заданному объему пространства, соответствующему, скажем, вашему ярко-красному T- Рубашка). Однако в какой-то моментвсе молекулы в данной области пленки изменяются - дальнейшее освещение не может сделать его ярче. Детали теряются, потому что окружающие области становятся ярче, а насыщенные области - нет. С другой стороны шкалы, если света будет слишком мало, будет слишком мало фотонов, чтобы сформировать приличное изображение - все будет слишком темным, со случайными яркими пятнами.
Таким образом, чтобы получить хорошее изображение, вам нужно сбалансировать время, в течение которого вы выставляете фильм на свет. Слишком длинный, и ваше изображение слишком яркое и теряет контраст. Слишком короткий, и недостаточно данных для усреднения до хорошего изображения. В качестве побочного сведению, это физическое (в отличие от биологической) причин , почему ночное зрение моно-хроматической - если есть слишком мало фотонов , поступающих в, их результаты распределения цвета в (случайном выглядящий) цветового шума , что делает его труднее увидеть. Использование только интенсивности при игнорировании цвета приводит к получению более четкого и яркого изображения.
Итак, давайте представим, что вы на секунду демонстрируете немного фильма 3D-сцене. Более яркие части сцены приводят к большему количеству света, взаимодействующего с соответствующими областями в 2D-изображении. Но теперь представьте, что в точке 0,5 с парень на сцене двигает рукой. Первая половина экспозиции держит свою руку в исходном положении, в то время как вторая половина больше не получает фотоны из исходной позиции, а вместо этого получает их из новой позиции. Общее количество фотонов, отраженных от руки, одинаково, но теперь они распределены по двум различным местам в 2D-изображении; и усредняется с фотонами, которые исходили из фона, когда руки там не было. Если ваша рука движется с постоянной скоростью, соответствующие фотоны будут равномерно распределены по пути, который проходит рукой между началом экспозиции и концом. Вы получаете среднее значение для всех отдельных «изображений», как если бы вы сделали сотню фотографий людей с немного различными позами и усреднили их вместе.
Как вы можете бороться с этим? Если света достаточно, вы можете сократить экспозицию - это означает, что для получения видимого размытия объект должен двигаться быстрее по сравнению с более длительной экспозицией. Если света недостаточно, это приведет к шуму ( отдельные фотоны, которые вы измеряете, довольно случайны - они просто имеют предсказуемое распределение во времени; гораздо больше красных фотонов отражается от красной рубашки, чем зеленые фотоны, например). Если вы хотите сфотографировать один движущийся объект, вы можете попытаться устранить любое относительное движение между камерой и объектом - отслеживать объект. Люди делают это автоматически - вы двигаете глазами и головой, чтобы следовать за движущимся объектом, который хотите исследовать, что дает вам четкую картину движущегося объекта, а все остальное это размытие (которое мозг обычно компенсирует, а камера - нет).
