「スローモーション」はどのように機能しますか?

ハイスピード カメラを使用してスロー モーションを実現します。ビデオのキャプチャ フレーム レートが再生フレーム レートよりも高い場合、ビデオの速度が低下します。撮影フレーム レートが高いほど、ビデオは遅くなります。

The Matrix のロビーの戦闘シーンを見ながら、座って口を大きく開けたことがありますか? またはX-Menのクイックシルバーのキッチンシーン 、一体どうやってあの超スローシーンを撮影したのだろう？または、重要な試合中にお気に入りのクリケット選手の改札を救ってくれた非常に遅いレビューに感謝したことがありますか?

スローモーションは世界の視覚文化に革命をもたらし、科学、映画、スポーツに不可欠なツールになりました。このテクノロジーは、一見平凡なビジュアルを、夢のような身近な瞬間に変えます。ミリ秒が勝敗を分けるスポーツでは、スローモーション リプレイが非常に役立ちます。同様に、「スローモーション」も多くの科学的進歩と発見への道を開きました。

今日、私たちのスマートフォンでさえ、スローモーションで撮影することができます.この技術が 1 世紀以上も前から存在していたとしても、私たちのほとんどはスローモーションがどのように機能するかについてまだ無知です。そのため、それが正確に何であり、どのようにそれを作成するかを調べてみましょう.

私たちは「動き」をどのように認識していますか?

フリップブックは、動きに対する私たちの認識の完璧な例です。これらの本には一連の一連の写真が含まれています。ゆっくりと各ページをめくると個々の画像が見えますが、ページをめくる速度を上げると、絵が動いているように見えます.

動きの速い画像は、私たちを騙して動きを見させます

私たちの目は、私たちが「見る」それぞれの画像を拾い上げ、それを脳の視覚野に送り、そこで脳が画像を処理します。ただし、画像が脳の処理速度よりも速い速度で変化する場合、私たちの脳は画像を統合し、それを動きとして認識します。

要するに、動画は、高速で表示される複数の画像で構成されており、私たちの脳をだまして動きを認識させます。

フレーム レートは重要です!

個々の画像からモーションを作成するには、脳が画像を処理する速度を知る必要があります。これを決定するために、興味深い方法を使用できます。ちらつきのある光源を撮影し、目の前で点滅する頻度を徐々に上げていきます。特定の周波数で、ちらつきのある光は、私たちの目には安定した光線として見えます。これは、クリティカル フリッカー フュージョン周波数 (CFF) です。

人間の場合、平均 CFF は 60 Hz です . (通常は 50Hz から 90Hz の範囲です)

この結果は、ビデオ撮影にも適用できます。これは、連続したビデオを実現するために 1 秒間に表示する必要がある画像またはフレームの数を示しているからです。したがって、1 秒あたり 60 フレーム (fps) は、詳細で鮮明な動きの感覚のための理想的なフレーム レートと見なされます。

フレームレート (写真提供:Creative Touches/Shutterstock)

60 fps が最もリアルなモーションを提供しますが、約 24 fps のレートから滑らかな動きを認識できます。 .これが、映画館の標準フレーム レートが 24 fps である理由です。生産コストを低く抑えながら、滑らかな動きを知覚することができます。

テクノロジーの進歩に伴い、ディスプレイのフレーム レートが向上しました。ビデオ ゲームのフレーム レートは 30 ～ 60 fps です。ハイエンドのゲーム用 PC では、フレーム レートは 120 または 240 fps に達します!

スローモーションはどのように可能ですか?

スローモーションは、各フレームが変化する速度を単に遅くするだけでは実現できません。フレーム レートが低すぎると、ビデオではなく、スライド ショーのような一連の画像が表示されます。

スローモーションは、ビデオを高いフレーム レートで撮影し、それを低いフレーム レートで再生することによって実現されます。 推奨される最低のフレーム レートは 24 fps です。これが標準であり、これより低いと途切れたように見えますが、ビデオを最終的にどれだけ遅くしたいかによって、より高いフレーム レートが選択されます。

60 fps で 1 秒間撮影されたビデオを考えてみましょう (1 秒間に 60 枚の画像がキャプチャされます)。

では、これを 30fps で再生してみましょう。ここでは、キャプチャされた 60 フレームのうち、最初の 30 フレームが最初の 1 秒間に再生され、次の 30 フレームが次の 1 秒間に再生されます。つまり、1 秒のビデオを再生すると、再生に 2 秒かかります。したがって、イベントは引き伸ばされ、ビデオは 2 倍遅くなります。これがスローモーションのしくみです。

スローモーション

減速率

さて、これで、イベントを「遅くする」ことができることがわかりましたが、どの程度ですか?

減速率 =キャプチャ フレーム レート / 再生フレーム レート

たとえば、ビデオが 240 fps で撮影され、30 fps で再生される場合、ビデオは 8 倍 (240/30) 遅くなります。したがって、キャプチャ フレーム レートを変更することで、スロー モーションのレートを制御できます。

さまざまなフレーム レートで 1 秒間ビデオをキャプチャし、どれだけ遅くできるかを確認してみましょう:

したがって、最も遅い動きを捉える最速のカメラです!

現在、数兆 fps のキャプチャ速度を持つカメラが存在します。これらの超高速カメラは、光の伝播を遅く見せることさえできます。

スローモーションを実現するテクニック

「スローモーション」は、リアルタイムで、または通常のビデオを編集することで実現できます。

フィルム カメラ (オーバー クランキング)

古いフィルム カメラは、ビデオを撮影するために機械的に回転する「フィルム ロール」を使用していました。これらのカメラでは、スローモーションが必要な場所でフィルムをより速く回転させることで、スローモーションが実現されました。これにより、短時間でより多くのフレームをキャプチャすることができました。最後に、フィルムが投影されると、クランクアップ部分が遅く表示されます。この方法では、カメラのレバーを物理的にクランキングする必要があるため、オーバー クランキングと呼ばれます。 .

フレーム レートを上げるための手動クランク付きの古いフィルム カメラ (写真提供者 :Uliana Igonina/Shutterstock)

デジタル カメラ

今日では、デジタル カメラのおかげで、より高いフレーム レートでの撮影がより簡単になりました。さまざまなフレーム レートのプリセット オプションがあるため、ボタンを押すだけでスロー モーション効果を利用できます。いつものように、通常の速度を維持する領域は 24 または 30 fps の標準レートで撮影され、スロー モーションが必要な領域はより高い fps で撮影されます。その結果、再生中に fps の高い領域が遅くなるように見えます。

偽のスローモーション

低いフレーム レートで撮影されたビデオはどうなりますか? 24 または 30 fps で撮影したビデオをスローモーションに変換できますか?ええ、技術的にはそうです。

このような場合、各フレームの間に黒いフレームを挿入して、合計フレーム レートを上げます。したがって、再生中は、fps が高いためにビデオの速度が低下します。ただし、このようなビデオは、黒いフレームが交互に表示されるため、途切れ途切れで不自然に見える可能性があります。

追加の課題

優れたスローモーション ビデオを作成するには、フレーム レートを変更するだけではありません。

1 秒間に多数の画像を撮影する場合、カメラのシャッターは非常に速く開いたり閉じたりします。その結果、一度にカメラに入る光はほとんどないため、適切な設定を行わないと、スローダウンしたビデオは暗くノイズが多いように見える場合があります。

これは次の方法で解決できます:

• カメラのシャッター速度を調整する
• レンズの絞りを大きくして、より多くの光を取り込む
• ISO 設定を調整し、光感度を上げる
• 明るく安定した光源を使用する

結論

スローモーションは、キャプチャに高いフレーム レートを使用し、再生に低いフレーム レートを使用して作成されます。スロー モーションを使用すると、1 秒を 1 時間に延長できます。一連の画像で何ができるかは、単純に魅力的です。 1 つの画像は単なる画像です。しかし、それらの束を取り、速度を試してみてください。できあがり! 時間をワープして、私たちの肉眼では理解できないものを見ることができます。そのことを念頭に置いて、携帯電話のスローモーション モードで遊んで、他の方法では気づかなかったであろう小さなことに感謝してください。