Warum Spinning Blades im Fernsehen seltsam aussehen

Ein Verdächtiger eines Einbruchs ist auf der Flucht und in den Lokalnachrichten werden Aufnahmen eines Polizeihubschraubers wiedergegeben, der die Straßen absucht. Sie richten Ihre volle Aufmerksamkeit auf den Bildschirm und möchten mehr wissen, als Ihnen klar wird, dass etwas furchtbar seltsam aussieht. Die Rotorblätter des Hubschraubers scheinen sich zu drehen ... rückwärts?

Überraschenderweise ist das, was Sie beobachten, gar nicht so ungewöhnlich. Schnell rotierende Objekte wie Hubschrauberblätter, Flugzeugpropeller, Deckenventilatoren und sogar Fahrzeugreifenfelgen können auf Video und Film seltsam aussehen, wie Moderatorin Lauren Vogelbaum im obigen BrainStuff-Video erklärt. Es scheint, als würden sie sich rückwärts drehen, sich viel zu langsam drehen oder, in seltenen Fällen, stillhalten oder sich in seltsamen Winkeln biegen – und das alles, obwohl sie sich tatsächlich mit normaler Geschwindigkeit in die richtige Richtung drehen.

Um diesen Effekt zu verstehen, muss man zunächst einige Dinge wissen. Film und Video erfassen eine Reihe von Standbildern und spielen sie in schneller Folge ab, die unser Gehirn als Bewegung interpretiert. Wenn optische Täuschungen ins Spiel kommen, liegt dies höchstwahrscheinlich an der Art und Weise, wie die Objekte erfasst werden, insbesondere an den Einstellungen für Verschlusszeit und Bildrate.

Die Verschlusszeit ist ein Maß dafür, wie lange die Kamera bei jeder Aufnahme Licht sammelt. Je länger der Film oder das digitale Pixelarray dem Licht ausgesetzt ist, desto mehr Bewegungsunschärfe tritt im Bild auf. Nehmen wir an, Sie sind ein großer Fan von Messerwurfwettbewerben und möchten die Aktionen der Teilnehmer dokumentieren.

Schauen wir uns das mit einer kurzen Rechnung an: Wenn ein Messerwerfer eine Klinge mit einer Geschwindigkeit von 10 Metern (32 Fuß 10 Zoll) pro Sekunde wirft und Sie sie mit einer Verschlusszeit filmen, bei der der Kameraverschluss ein Viertel lang geöffnet ist In einer Sekunde bewegt sich das Messer 2,5 Meter (8 Fuß 2 Zoll), während die Kamera jedes Bild belichtet. Das Ergebnis? Das Messer wird im Video wie ein streifiger Fleck aussehen. Wenn Sie jedoch dasselbe Messer mit derselben Geschwindigkeit abschießen, aber eine Verschlusszeit von einer Tausendstelsekunde verwenden, bewegt es sich bei jeder Aufnahme nur einen Zentimeter. Das Endergebnis? Gestochen scharfe und klare Aufnahmen eines (hoffentlich) erfahrenen Messerwerfers.

Dieselbe Analogie zum Messerwerfen gilt auch für rotierende Rotorblätter wie Deckenventilatoren oder Hubschrauberblätter. Bei Langzeitbelichtungen wirken die Rotorblätter des Hubschraubers verschwommen, während kürzere Verschlusszeiten alles erzeugen, von normal aussehenden Mustern bis hin zum Erscheinungsbild einzelner Rotorblätter.

Die Bildrate pro Sekunde (FPS) beeinflusst auch die Art und Weise, wie Bilder auf Filmen und Videos angezeigt werden. Werfen wir noch einmal einen Blick auf diese Hubschrauberblätter. Wenn sich die Rotorblätter genau 24 Mal pro Sekunde drehen und Sie mit 24 Bildern pro Sekunde fotografieren, zeigt die endgültige Bildaufnahme scheinbar stillstehende Rotorblätter. Das liegt daran, dass die Lamellen jedes Mal, wenn die Kamera ein Bild aufnimmt, wieder in ihre Ausgangsposition zurückkehren.

Wenn die FPS etwas schneller als die Klingenrotation eingestellt ist, schaffen sie es in jedem Frame „fast“ zurück zur Ausgangsposition, mit einem Endergebnis, das aussieht, als würden sie sich rückwärts drehen.

Auch die optischen Täuschungen hören hier nicht auf. Manchmal sehen Propeller und Hubschrauberblätter fragmentiert oder verbogen aus, insbesondere wenn die Bewegung digital erfasst wird. Dies liegt an der Methode der Pixelerfassung. Die meisten Digitalkameras belichten nicht das gesamte Bild gleichzeitig, sondern tasten schrittweise jeweils eine einzelne Pixelzeile ab, um das Bild zu füllen. Wenn sich Objekte extrem schnell bewegen, erfasst dieser Rolling Shutter verzerrte Formen.

Sie können versuchen, diesen Effekt selbst nachzubilden, indem Sie ein Video mit Ihrem Telefon aufnehmen und schnell hin und her schwenken. Wenn feste Objekte im Endprodukt verbogen aussehen, verwendet die Kamera Ihres Telefons wahrscheinlich einen Rolling Shutter.

Warum scheinen Ihnen die Augen der Menschen auf manchen Gemälden zu folgen? Alles ergibt sich aus der Art und Weise, wie ein Gemälde entsteht. Stimmen Schatten, Licht und Perspektive, kommt es zu einer optischen Täuschung, die das Gefühl vermittelt, beobachtet zu werden. Stimmt das nicht, Mona Lisa?

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