地鐵速度那么快，窗外的廣告為何會(huì)跟著地鐵跑？

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圖片截取自上海地鐵一號(hào)線(xiàn)隧道廣告

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當(dāng)你每天穿行在地鐵之中，不知道你有沒(méi)有注意到這么一個(gè)現(xiàn)象。當(dāng)列車(chē)逐漸加速行駛起來(lái)以后，在窗戶(hù)外出現(xiàn)了 不斷變換的畫(huà)面。不知道大家第一次見(jiàn)到的時(shí)候是怎么樣一個(gè)心情，是不是一眼就看穿了這里面的秘密？反正小編第一眼看到的時(shí)候就覺(jué)得這是個(gè)黑科技 見(jiàn)識(shí)短讓大家見(jiàn)笑了……

然而事實(shí)上，這里面的原理，兩百年前的物理學(xué)家就已經(jīng)做出了原型。

費(fèi)納奇鏡

Phenakistiscope

費(fèi)納奇鏡剛發(fā)明之初，人們需要轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)圓盤(pán)來(lái)觀(guān)察動(dòng)畫(huà)

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在 1832 年的冬天，比利時(shí)物理學(xué)家尤瑟夫·普拉托 (Joseph Plateau)和奧地利數(shù)學(xué)家西蒙·史坦弗 (Simon Stampfer)幾乎同時(shí)地發(fā)明了費(fèi)納奇鏡 (Phenakistiscope) 。在最開(kāi)始，費(fèi)納奇鏡中往往把 圖案畫(huà)在圓盤(pán)上，然后將其轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。透過(guò)具有均勻條帶的狹縫裝置，我們就可以觀(guān)察到動(dòng)畫(huà)的效果，這也是人們最早提出來(lái)的動(dòng)畫(huà)的效果，如今看起來(lái)就和一段幾秒長(zhǎng)的 GIF 動(dòng)畫(huà)相類(lèi)似。

尤瑟夫·普拉托在其論文中繪制的示意圖，原圖并不會(huì)動(dòng)，小編給它加了點(diǎn)特效，讓它動(dòng)了起來(lái)

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這背后的原理也很簡(jiǎn)單。如果狹縫和圖案轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相匹配，當(dāng)人們透過(guò)一個(gè)狹縫位置，就可以依次看到后面每一幀的動(dòng)畫(huà)圖樣。利用 視覺(jué)暫留，原本短暫的幀與幀之間的變化被人們通過(guò)「腦補(bǔ)」補(bǔ)上了。

通過(guò)狹縫看到的動(dòng)畫(huà)

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實(shí)際上，人們意識(shí)到存在視覺(jué)暫留效應(yīng)就在這之前沒(méi)多久。1824 年，英國(guó)倫敦大學(xué)教授皮特·馬克·羅葛特 (Peter Mark Roget)在他的研究報(bào)告 《對(duì)通過(guò)垂直狹縫觀(guān)察輪子輻條外觀(guān)變化幻覺(jué)的解釋》 (Explanation of an optical deception in the appearance of the spokes of a wheel when seen through vertical apertures)中最先提出人眼觀(guān)察在這里面起到的作用。雖然這篇文章中的關(guān)于幻覺(jué)形成的論述在現(xiàn)在看起來(lái)顯然已經(jīng)不合時(shí)宜，不過(guò)并不妨礙它在電影史和動(dòng)畫(huà)史上的重要性。

普拉托肖像畫(huà)

現(xiàn)在普遍認(rèn)為，視覺(jué)暫留是由于被觀(guān)察物體移去后， 視神經(jīng)對(duì)物體的印象不會(huì)立即消失，而是會(huì)持續(xù)一小段時(shí)間。普拉托在當(dāng)時(shí)還是個(gè)學(xué)生，而費(fèi)納奇鏡的發(fā)明很可能就受到這篇研究報(bào)告的影響。不過(guò)普拉托后來(lái)因?yàn)槌撩砸曈X(jué)暫留現(xiàn)象的研究付出了慘痛的代價(jià)，他把太陽(yáng)光聚焦到眼睛里長(zhǎng)達(dá) 25s，為此徹底失去了自己的視力。 大家做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一定要規(guī)范操作啊

接下來(lái)就給大家展示一些好看的費(fèi)納奇鏡的圖案吧~

以上圖片節(jié)選自 colossal以及日本岡山縣立大學(xué)視頻制作課程作品集

回到最開(kāi)始的費(fèi)納奇鏡中，當(dāng)狹縫和圖案不相匹配時(shí)，人們看到的圖像將會(huì) 產(chǎn)生漂移。當(dāng)然，在實(shí)際觀(guān)察的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)狹縫引起的圖片的閃爍，變形等都會(huì)對(duì)觀(guān)察的結(jié)果產(chǎn)生影響。我們現(xiàn)在看到，包括上面展示的，大多都是用電腦軟件制作的。

3D 動(dòng)畫(huà)

3D Phenakistiscope

如今，費(fèi)納奇鏡已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于平面上，利用它，人們可以實(shí)現(xiàn) 三維空間中的動(dòng)畫(huà)。原理依舊很相似，但是我們不再使用狹縫，而是使用 頻閃的燈來(lái)代替。其實(shí)這個(gè)原理我們?cè)缭谏�活中，或者電影里就�?jiàn)到過(guò)了。比如《驚天魔盜團(tuán)》里面的控雨神技

《驚天魔盜團(tuán)》電影片段

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當(dāng)?shù)谝淮握樟劣陼r(shí)，你會(huì)看到一個(gè)雨滴，當(dāng)燈關(guān)閉后第二次開(kāi)啟，這時(shí)剛好有另一滴雨在之前你看到的雨附近，你的大腦會(huì)錯(cuò)認(rèn)為這滴雨就是剛才那滴，從而得出雨靜止的錯(cuò)誤結(jié)論。

又比如平時(shí)看到的倒轉(zhuǎn)的風(fēng)扇

看起來(lái)倒著轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，圖片來(lái)自 Giphy

接下來(lái)我們就來(lái)欣賞一些近乎以假亂真的 3D 動(dòng)畫(huà)

人浪 - Lego Figures Doing the Wave

圣誕節(jié) - クリスマスゾートロープ

魚(yú)吃魚(yú) - Fish Eating Fish

跳躍的青蛙 - Jumping Frogs

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實(shí)際上，還有很多公司利用這種形式的動(dòng)畫(huà)來(lái)作廣告。

Airbnb「別樣巴黎」視頻拍攝現(xiàn)場(chǎng)

視頻從哪來(lái)

Video On the Subway

上世紀(jì) 80 年代衍生出來(lái)地鐵廣告的新玩法

看了上面這么多動(dòng)畫(huà)，不知道你有沒(méi)有想出來(lái)地鐵上視頻的原理？

地鐵中的燈柱

現(xiàn)在利用投影和連續(xù)長(zhǎng)屏幕的方式來(lái)進(jìn)行視頻投放的方式并不多見(jiàn)，主要原因還是在于 成本。實(shí)際上在數(shù)百米長(zhǎng)的隧道壁上連續(xù)安裝幾百條燈柱就能達(dá)到同樣的效果。我們只需要在每個(gè)燈柱上設(shè)定好出現(xiàn)的圖片的順序，就能讓畫(huà)面連續(xù)地動(dòng)起來(lái)，就和 老式電視機(jī)中的顯像管一樣，一行一行或者一列一列地不斷掃描形成人眼最終看到的動(dòng)態(tài)的畫(huà)面。

利用 960 fps 高幀率錄制下來(lái)的地鐵運(yùn)行時(shí)圖案。

不止于此

It's Not Enough

上面所說(shuō)的都是怎么呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的畫(huà)面。那反過(guò)來(lái)，怎么把一個(gè)動(dòng)態(tài)的畫(huà)面錄制下來(lái)？?jī)烧咂鋵?shí)都有異曲同工之妙，電影就是這么拍的。現(xiàn)在我們?nèi)绻麃?lái)挑戰(zhàn)一件更有趣的事情，比如 給光的傳播錄個(gè)像。

來(lái)自 MIT 的 Ramesh Raskar 最終實(shí)現(xiàn)了這個(gè)任務(wù)，把光在可樂(lè)瓶中傳播的整個(gè)過(guò)程給錄了下來(lái)。

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實(shí)際上光速真的非常非常非常的快，一束光從一個(gè)可樂(lè)瓶的頭走到可樂(lè)瓶的尾只需要零點(diǎn)幾納秒（1納秒等于0.000000001秒）。而在這個(gè)過(guò)程中可以被外部觀(guān)察到的光子數(shù)量屈指可數(shù)。既然一次看不清，那就 重復(fù)幾百萬(wàn)次。最終，我們就可以看到這樣的一幅圖像。

譬如朝露

所以說(shuō)外科醫(yī)生的工作服不是紅色，而是紅色的補(bǔ)色