4.2 时间混叠

Posted 2020-11-17 tooyoungtsukasa

　　我们经常使用计算机图形来制作动画序列。当然，动画只不过是一幅又一幅的静态画面。很容易想象，如果每个静止帧都很好，动画也会很好。这在某种程度上是正确的，但事实证明，当一个帧是动画的一部分(而不是一个静态的，如幻灯片)，“非常好的”概念就会改变。的确，新问题的出现正是因为静态图显示在一个动画序列中:这些问题属于时态混叠(时态来自拉丁语tempus，意思是时间)。

　　

 

　　我们举的旋转旋转木马的例子就是这种混叠的例子。另一个经典的时间混叠的例子是一个纺车。你可能在电视上或电影里注意到，随着马车车轮的加速，它似乎越来越快，然后它似乎慢下来，开始倒退!当轮子慢慢转动时，相机就能忠实地记录胶片上的图像样本(通常是每秒24或30个样本)。

　　图15显示了一个车轮，一个轮轴涂成黑色。我们将以每秒6帧的速度对这个轮式车轮进行采样。

　　图16(a)中显示了我们的样品，当轮子以每秒1转的速度旋转时，没问题，看这段视频，我们会看到一个轮子在慢慢旋转。图16(b)显示了相同的轮子以每秒3转的速度旋转:现在我们完全无法判断物体是如何旋转的。最后，图16(c)显示了同样的轮子以每秒5转的速度旋转;观看这段视频，我们会认为轮子是慢慢向后旋转的。这种“缓慢向后运动”是为了使车轮向前运动而进行的混叠。

　　

 

　　这里的关键概念是，事情发生得太快，我们无法准确地记录下来。

　　另一个问题出现在前面提到的小对象上。当一个很小的物体在屏幕上移动时，它有时会被射线击中(因此会出现在图片中)，有时也不会被射线击中。因此，当对象在屏幕上移动时，它就会忽隐忽现。即使是很小的物体，这也会让人分心，尤其是当它们恰好与背景形成强烈的反差时(就像黑色空间中的白色星星)。

　　另一个糟糕的问题是一些边会发生什么。图17显示了在屏幕上缓慢移动的水平边缘。每隔几帧，它就从一排像素上升到下一排像素。这是弹出的另一个方面:平滑移动的边缘似乎以一种非常分散的方式从一行跳到另一行。

　　

 

　　解决时间混叠问题的技术通常会创建静态框架，在事物快速移动的地方看起来很模糊。我们很容易看到，当我们用相机快速移动物体时，就会发生这种情况。尽管快门打开了很短的一段时间，但汽车仍能以足够快的速度在胶片上留下一道光斑或模糊的痕迹。由于帧的这一特性，暂时混叠问题的解决方案有时被称为包括动态模糊的技术。

　　解决时间混叠问题的技术通常会创建静态框架，使事物在快速移动的地方看起来很模糊。很容易看出，这就是当我们用相机拍摄快速移动的物体时所发生的事情。想象一下，当一辆疾驰的赛车飞驰而过时，你正在给它拍照。尽管快门打开了很短的一段时间，但汽车仍能以足够快的速度在胶片上留下一道光斑或模糊的痕迹。由于帧的这种特性，时间混叠问题的解决方法是这种有时被称为包含运动模糊的技术。