Sfocatura movimento: Esplorando le dinamiche della visione artificiale: svelato il Motion Blur

Di Fouad Sabry

Cos'è il Motion Blur

Il motion blur è l'apparente striatura di oggetti in movimento in una fotografia o in una sequenza di fotogrammi, come un film o un'animazione. Si verifica quando l'immagine registrata cambia durante la registrazione di una singola esposizione, a causa di un movimento rapido o di una lunga esposizione.

Come trarne vantaggio

( I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Motion blur

Capitolo 2: Frame rate

Capitolo 3: Velocità dell'otturatore

Capitolo 4: Bullet time

Capitolo 5: Vai in movimento

Capitolo 6: Partita in movimento

Capitolo 7: Fotografia ad alta velocità

Capitolo 8: Stabilizzazione dell'immagine

Capitolo 9: Motion blur del display

Capitolo 10: Rolling shutter

(II) Rispondere alle principali domande del pubblico su motion blur.

(III) Esempi reali dell'utilizzo del motion blur in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di Motion Blur.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 4 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Motion blur

Il motion blur è l'apparente striatura di oggetti in movimento in una fotografia, un video o un'animazione. Si verifica quando l'immagine catturata si sposta durante una singola esposizione a causa di un movimento rapido o di un'esposizione prolungata.

Quando una fotocamera acquisisce un'immagine, non cattura un solo istante di tempo. A causa di limitazioni tecnologiche o considerazioni creative, l'immagine può rappresentare la scena nel tempo. Questo tempo di esposizione è in genere abbastanza breve da far sembrare che l'immagine acquisita dalla fotocamera catturi un momento immediato. Tuttavia, questo non è sempre il caso e un oggetto in rapido movimento o un periodo di esposizione più lungo possono causare artefatti di sfocatura che lo rendono evidente. Quando gli oggetti in un'immagine si muovono, un'immagine di quella scena deve rappresentare un'integrazione di tutte le posizioni di tali oggetti, nonché il punto di vista della fotocamera, durante il tempo di esposizione determinato dalla velocità dell'otturatore. Qualsiasi oggetto che si muove rispetto alla fotocamera apparirà sfocato o macchiato lungo la direzione del movimento relativo in un'immagine di questo tipo. Queste sbavature possono verificarsi su un oggetto in movimento o su uno sfondo fermo se la fotocamera è in movimento. Questo appare naturale in uno schermo cinematografico o televisivo perché l'occhio umano si comporta in modo simile.

Poiché l'effetto è generato dal movimento relativo della videocamera, degli oggetti e della scena, è possibile gestire il motion blur spostando la fotocamera in modo da seguire gli oggetti in movimento. In questo caso, anche con lunghi periodi di esposizione, gli oggetti in movimento appariranno più nitidi mentre lo sfondo sarà sfocato, ottenendo un'immagine che trasmette un senso di movimento e velocità.

Questo effetto deve essere replicato nell'animazione al computer perché una telecamera virtuale cattura un istante discreto nel tempo. In genere, questa sfocatura da movimento simulata viene applicata quando la fotocamera o gli oggetti nell'immagine si muovono rapidamente.

Senza questo effetto simulato, ogni immagine ritrarrebbe un istante perfetto nel tempo (simile a una fotocamera con una velocità dell'otturatore infinitamente elevata), senza sfocatura del movimento. Per questo motivo, un videogioco con un frame rate compreso tra 25 e 30 fotogrammi al secondo può apparire a scatti, ma il movimento naturale ripreso allo stesso frame rate apparirà più continuo. Molti videogiochi contemporanei, in particolare i giochi di simulazione automobilistica, contengono motion blur.

I giochi più recenti di Need for Speed, Unreal Tournament III e The Legend of Zelda: Majora's Mask, tra molti altri, utilizzano questa tecnologia. Ci sono due metodi principali utilizzati nei videogiochi per ottenere il motion blur: effetti a schermo intero più economici, che in genere considerano solo il movimento della telecamera (e talvolta la velocità con cui la telecamera si muove nello spazio 3D per creare una sfocatura radiale), e il motion blur più selettivo o per oggetto, che in genere utilizza uno shader per creare un buffer di velocità per contrassegnare l'intensità del movimento a cui applicare un effetto di sfocatura.  o uno shader per eseguire l'estrusione della geometria. Prima delle contemporanee pipeline di ombreggiatura per pixel, i classici effetti di motion blur consistevano spesso nel disegnare fotogrammi successivi uno sopra l'altro con poca trasparenza, che tecnicamente è un feedback video.

Poiché il renderer ha più tempo per creare ogni fotogramma in un'animazione computerizzata pre-renderizzata, come i film CGI, è possibile disegnare una sfocatura realistica del movimento. L'anti-aliasing temporale genera fotogrammi composti da diversi istanti. I fotogrammi non sono momenti discreti, ma piuttosto intervalli di tempo. Se un oggetto viaggia a una velocità lineare lungo un percorso da 0% a 100% in quattro periodi di tempo e se tali periodi di tempo sono considerati fotogrammi, l'oggetto mostrerà strisce di sfocatura da movimento pari al 25% della lunghezza del percorso in ogni fotogramma. Se la velocità dell'otturatore viene ridotta a meno del periodo di un fotogramma ed è possibile che si avvicini al tempo zero di durata, l'animatore del computer deve selezionare quale parte dei percorsi del quarto (nel nostro esempio a 4 fotogrammi) intende visualizzare come momenti di otturatore aperto. Possono eseguire il rendering dell'inizio di ogni fotogramma, nel qual caso non vedranno mai l'oggetto arrivare alla fine della strada, oppure possono eseguire il rendering della fine di ogni fotogramma, nel qual caso non assisteranno mai all'inizio del viaggio. La maggior parte dei sistemi di animazione computerizzata commette il tradizionale errore di recinzione nella gestione del tempo, confondendo i periodi temporali di un'animazione con i momenti istantanei che li separano. Pertanto, la maggior parte dei sistemi di animazione computerizzata posizionerà erroneamente un oggetto in un viaggio di quattro fotogrammi lungo un percorso allo 0%, 0,33%, 0,66% e 1% e, quando verrà chiamato a renderizzare il motion blur, dovrà tagliare uno o più fotogrammi o guardare oltre i confini dell'animazione, compromessi che le telecamere reali non fanno e che le telecamere sintetiche non hanno bisogno di fare.

Nell'animazione cel, le linee di movimento vengono disegnate nella stessa direzione del motion blur e hanno uno scopo simile. Il go motion è un tipo di animazione in stop-motion in cui i modelli vengono spostati durante l'esposizione per produrre un'impressione meno a scatti.

Il motion blur è un filtro estetico che modifica l'immagine digitale/raster per imitare l'effetto della computer grafica 2D. Numerosi software grafici (ad esempio, Adobe Photoshop e GIMP) hanno semplici filtri di sfocatura del movimento. Il filtraggio avanzato del motion blur, comprese le curve e la regolazione non uniforme della velocità, richiede un software specializzato (ad esempio VirtualRig Studio).

Quando l'occhio di un animale è in movimento, l'immagine sarà sfocata, impedendo la risoluzione dei minimi dettagli. Gli esseri umani spesso alternano tra saccadi (movimenti oculari rapidi) e fissazione per affrontare questo problema (concentrarsi su un singolo punto). Il mascheramento saccadico nasconde la sfocatura del movimento durante una saccade. Allo stesso modo, l'inseguimento fluido consente all'occhio di seguire un bersaglio in rapido movimento, rimuovendo la sfocatura del movimento dal bersaglio piuttosto che dalla scena.

Negli sport trasmessi, in cui le telecamere tipiche espongono le immagini 25 o 30 volte al secondo, il motion blur può essere problematico poiché oscura la posizione precisa di un proiettile o di un atleta al rallentatore. Di conseguenza, le fotocamere specializzate vengono spesso impiegate per ridurre la sfocatura del movimento scattando esposizioni rapide dell'ordine di 1 millisecondo e quindi trasmettendole nei successivi 30-40 millisecondi. Sebbene ciò si traduca in replay al rallentatore più chiari, potrebbe essere stridente a velocità normali perché l'occhio si aspetta di vedere immagini sfocate a causa del movimento, ma non viene fornito con esse.

Al contrario, un ulteriore motion blur non intenzionale potrebbe apparire inevitabilmente sui monitor. Alcuni schermi video (in particolare LCD) mostrano una sfocatura del movimento durante i movimenti veloci. Ciò può comportare una maggiore percezione