Mengapa objek bergerak di foto tampak buram?

Saat mengambil foto di sebagian besar kamera, jika Anda memotret objek bergerak, objek tersebut tampak buram. Mengapa ini terjadi persis?

Pertama, saya akan berbicara tentang apa yang kamera lakukan secara normal, lalu tentang bagaimana gerakan memengaruhi operasi ini.

Agar gambar menjadi tajam dan fokus, semua cahaya yang berasal dari satu titik pada objek yang sedang dipotret harus jatuh pada satu titik pada film atau sensor. Jika Anda mengambil gambar wajah, Anda ingin semua cahaya memantulkan jatuh mata kiri pada satu bagian dari sensor gambar dan semua cahaya yang memantulkan jatuh hidung pada bagian yang berbeda. Jika gambar tidak fokus, cahaya dari bagian wajah yang berbeda dapat mengenai bagian sensor yang sama, dan cahaya dari bagian wajah yang sama dapat tersebar ke seluruh bagian lainnya. Ini menghasilkan gambar di mana setiap bagian wajah bercampur dengan bagian lainnya. Ini disebut gambar buram.

Jika subjek bergerak, kekaburan serupa terjadi karena rana kamera terbuka untuk rentang waktu tertentu. Bayangkan Anda mengambil foto seseorang, dan orang itu menggerakkan tangan mereka. Ketika rana pertama kali dibuka, kamera mengarahkan cahaya dari orang tersebut ke bagian tertentu dari sensor gambar. Namun, karena tangan bergerak, cahaya dari posisi baru tangan akan diarahkan oleh kamera ke bagian sensor yang berbeda. Jadi, kamera akan menerima cahaya dari semua posisi tangan saat rana terbuka. Cahaya dari posisi tangan yang berbeda akan berakhir pada bagian sensor yang berbeda. Ini menghasilkan apa yang tampak seperti gambar berlumur tangan yang menelusuri jalur gerak.

Ini terjadi karena subjek Anda bergerak relatif ke bingkai kamera saat eksposur dibuat DAN kecepatan rana tidak cukup cepat untuk membekukannya.

Pergi ke detail:

Kecepatan rana atau waktu pencahayaan adalah lamanya waktu ketika film atau sensor digital di dalam kamera terkena cahaya, ketika rana kamera terbuka saat mengambil foto. Jumlah cahaya yang mencapai film atau sensor gambar sebanding dengan waktu paparan. Sebagai contoh: 1/500 detik akan membiarkan setengah cahaya sebanyak 1/250. Ketika kecepatan rana lambat (yaitu, di bawah 1/60 detik), bahkan gerakan yang relatif lambat muncul di foto. Singkatnya, kecepatan rana cepat memiliki efek gerakan pembekuan dalam adegan yang Anda potret dan sebaliknya, kecepatan rana lambat akan mengaburkan gerakan dalam sebuah pemandangan.

Bagan di bawah ini menunjukkan bagaimana kecepatan rana yang berbeda akan memengaruhi indera gerak jika Anda memotret seseorang yang sedang berlari. Kecepatan rana yang cepat akan membekukan gerakan. Semakin lambat kecepatan rana, semakin kabur orang yang berlari menjadi dalam foto.

Dan kecepatan rana lambat biasanya disebabkan oleh kurangnya cahaya. Itu sebabnya Anda jarang melihat masalah gerakan kabur di luar ruangan pada hari-hari yang cerah.

Solusinya:

Solusinya adalah meningkatkan kecepatan rana Anda. Dan seringkali satu-satunya cara untuk melakukan itu adalah menambahkan lebih banyak cahaya. Salah satu cara yang jelas untuk melakukannya adalah dengan menggunakan flash Anda. Jika Anda berada di dalam di siang hari, Anda juga bisa keluar rumah saja. Anda juga dapat meningkatkan kecepatan rana dengan mengurangi (memperlebar) apertur Anda. Bukaan yang lebih lebar memungkinkan lebih banyak cahaya memberi Anda kecepatan rana yang lebih cepat. Jika Anda berada di aperture terluas dan Anda masih tidak mendapatkan kecepatan yang cukup, Anda dapat mencoba mendapatkan lensa "cepat" (Lensa dengan aperture maksimum yang lebih besar, yaitu, f-number minimum yang lebih kecil): kaca dengan f / stop 2,8 atau lebih luas.

Anda juga dapat mencoba pengaturan ISO yang lebih cepat.

Hal yang sama terjadi dengan mata Anda sendiri, meskipun otak Anda mencoba untuk menyembunyikannya. Masalah mendasar berkaitan dengan bagaimana gambar dibuat di tempat pertama.

Sight adalah interpretasi dari cahaya tampak yang dipantulkan (biasanya; kita dapat mengabaikan cahaya aktif untuk saat ini) dari objek. Untuk melihat sesuatu, itu harus menyala, dan memantulkan cahaya itu berbeda dari sekitarnya. Cahaya terbentuk dari partikel kecil tanpa massa yang disebut foton - pembawa muatan elektromagnetik. Ketika sebuah foton memasuki retina di mata Anda (atau film di kamera, atau chip di kamera digital), ia menyimpan sebagian energinya dalam beberapa jenis bahan yang peka terhadap foto, menyebabkan perubahan yang dapat diukur dan ditafsirkan. . Dengan mengukur respons bahan yang peka-foto di banyak titik individual, otak (atau keping) merekonstruksi gambar di sekitar Anda.

Foton memiliki tiga sifat penting - energi, posisi dan arah. Dengan sedikit koreksi geometri dan optik, penglihatan mengeksploitasi arah foton dan tempat di mana ia berinteraksi dengan permukaan peka-foto untuk mengetahui dari mana asal foton - kira-kira, titik 3D mana yang sesuai dengan titik 2D yang diberikan pada gambar. Energi menentukan warna foton tertentu. Idenya adalah bahwa cahaya yang datang dari objek yang Anda lihat kira-kira sejajar, yang membuat proyeksi 3D-> 2D sepele. Anda mendapatkan buram statis dalam foto ketika koreksi optik tidak cukup untuk mengimbangi hamburan foton di udara - semakin besar jarak ke objek, semakin rata foton yang dipantulkan rata-rata, dan Anda perlu lebih banyak koreksi untuk membawanya kembali sejajar.

Tetapi gambar biasanya tidak murni hitam dan putih. Ada dua hal lain yang penting bagi manusia - warna dan intensitas. Warna sesuai dengan energi foton, sedangkan intensitas sesuai dengan jumlah foton. Dan di sinilah segalanya menjadi menarik - untuk mendapatkan gambar yang bermanfaat, Anda perlu menyerap sejumlah besar foton individu - satu foton tidak benar-benar memberi tahu Anda banyak. Jadi yang sebenarnya terjadi adalah Anda mengambil (kira-kira) rata-rata foton yang mencapai sensor Anda dalam jangka waktu tertentu - ini memberi Anda kecerahan relatif dari hal-hal dalam gambar, bersama dengan ide bagus tentang warna objek.

Mata manusia menambahkan beberapa komplikasi tambahan, jadi mari kita ikuti dengan kamera film gaya lama sebagai gantinya. Film ini terbuat dari bahan yang berubah secara permanen ketika terkena cahaya (pikirkan tentang apa yang terjadi pada kertas yang tertinggal di bawah sinar matahari selama beberapa bulan - tetapi jauh lebih cepat). Untuk kesederhanaan, mari kita asumsikan bahwa bahan aslinya hitam sempurna, sedangkan bahan yang diubah benar-benar putih. Setiap foton individu menyebabkan satu molekul berubah, tetapi mata kita tidak dapat melihat warna-warna molekul individu - mereka rata-rata informasi dari area tertentu. Jadi semakin banyak foton tiba di area tertentu film, semakin terang akan muncul, sesuai dengan cahaya yang lebih cerah yang datang dari arah tertentu di ruang (dan dengan demikian, volume ruang yang diberikan, sesuai dengan, katakanlah, T- merah cerah Anda) kemeja). Namun, pada titik tertentu,semua molekul di area film tertentu diubah - menerangi lebih jauh tidak bisa membuatnya lebih cerah lagi. Detail hilang, karena ketika area sekitarnya menjadi lebih cerah, area jenuh tidak bisa. Di sisi lain skala, jika ada terlalu sedikit cahaya, akan ada terlalu sedikit foton untuk membentuk gambar yang layak - semuanya akan menjadi terlalu gelap, dengan bintik-bintik cerah acak.

Jadi untuk mendapatkan gambar yang bagus, Anda harus menyeimbangkan waktu Anda mengekspos film ke cahaya. Terlalu lama, dan gambar Anda terlalu terang dan kehilangan kontras. Terlalu pendek, dan tidak ada data yang cukup untuk rata-rata untuk gambar yang baik. Sebagai catatan tambahan, ini adalah alasan fisik (yang bertentangan dengan biologis) mengapa penglihatan malam adalah mono-kromatik - jika ada terlalu sedikit foton yang masuk, distribusi warnanya menghasilkan kebisingan warna (tampak acak) yang membuatnya lebih sulit untuk melihat. Hanya menggunakan intensitas sambil mengabaikan warna menghasilkan gambar yang lebih jelas dan lebih cerah.

Jadi mari kita bayangkan bahwa Anda mengekspos sedikit film ke adegan 3D sebentar. Bagian yang lebih terang dari pemandangan akan menghasilkan lebih banyak cahaya yang berinteraksi dengan area yang sesuai dalam gambar 2D. Tapi sekarang bayangkan bahwa pada titik 0.5s, pria di tempat kejadian menggerakkan tangannya. Paruh pertama eksposur memiliki lengannya di posisi semula, sedangkan paruh kedua tidak lagi menerima foton dari posisi semula, dan sebaliknya menerimanya dari posisi baru. Jumlah total foton yang dipantulkan dari tangan adalah sama, tetapi mereka sekarang tersebar di dua tempat berbeda dalam gambar 2D; dan rata-rata dengan foton yang berasal dari latar belakang ketika tangan itu tidak ada. Jika tangan Anda bergerak dengan kecepatan konstan, foton yang sesuai akan tersebar secara merata di atas jalur yang diambil tangan antara awal paparan dan akhir. Anda mendapatkan rata-rata semua "gambar" individual, sama seperti jika Anda mengambil seratus foto orang dengan postur yang sedikit berbeda dan rata-rata menyatukannya.

Bagaimana Anda bisa melawan ini? Jika ada cukup cahaya, Anda bisa menjaga pencahayaan tetap pendek - ini artinya untuk membuat buram terlihat, objek harus bergerak lebih cepat relatif terhadap pencahayaan yang lebih lama. Jika tidak ada cukup cahaya, ini akan menghasilkan noise ( foton individu yang Anda ukur agak acak - mereka hanya memiliki distribusi yang dapat diprediksi dari waktu ke waktu; ada lebih banyak foton merah yang dipantulkan dari baju merah daripada foton hijau, misalnya). Jika Anda ingin memotret satu objek bergerak, Anda dapat mencoba menghilangkan gerakan relatif apa pun antara kamera dan objek - lacak objek tersebut. Manusia melakukan ini secara otomatis - Anda menggerakkan mata dan kepala Anda untuk mengikuti objek bergerak yang ingin Anda periksa, yang memberi Anda gambaran yang jelas tentang objek bergerak, sementara yang lainnya blur (yang biasanya dikompensasi oleh otak, tetapi kamera tidak).

Lensa-lensa kamera dengan hati-hati menghasilkan gambar (biasanya terbalik) dari apa yang Anda arahkan kamera pada serangkaian sensor.

Sensor-sensor ini menambah cahaya yang menyinari mereka. Kemudian mereka dapat ditanya "berapa banyak cahaya yang Anda lihat?" dan mengatur ulang.

Biasanya, kami hanya mengekspos sensor-sensor itu untuk waktu yang singkat. Cahaya yang datang dari arah tertentu selama periode waktu yang singkat itu berakhir menjadi jumlah cahaya yang diambil oleh sensor tertentu.

Sensor kemudian dipetakan ke piksel pada suatu gambar.

Ketika objek bergerak cepat relatif terhadap jumlah waktu kita mengekspos sensor, sensor di tepi objek bergerak pertama-tama mengambil "tidak ada objek di sini", kemudian kemudian "oh ada objek di sini". Jumlah "objek" vs "tidak ada objek" adalah fungsi seberapa dekat Anda dengan tepi objek dan seberapa cepat ia bergerak.

Jika objek adalah blok warna solid, dan latar belakang warna yang berbeda, ini menghasilkan gradien halus dari latar belakang ke warna objek di tepi objek di sepanjang arah gerakan. Kami menafsirkan ini sebagai "blur".

Untuk sebagian besar, objek dan latar belakang cukup berbeda sehingga kita dapat melihatnya meskipun warnanya tidak seragam.

Kami hanya melihat ini kadang-kadang karena kamera bervariasi berapa lama mereka "tetap terbuka" tergantung pada seberapa banyak cahaya yang ada. Semakin sedikit cahaya, semakin lama mereka tetap terbuka, gerakan kabur akan menjadi lebih kuat. Demikian pula, semakin cepat objek, semakin akan kabur untuk waktu tetap "tetap terbuka" yang diberikan.

Ilmu komputer modern sebenarnya telah mengurangi masalah ini; pertama, dengan membuat sensor lebih sensitif terhadap cahaya, dan kedua dengan pemrosesan pasca. Banyak kamera akan mendeteksi kekaburan gerakan yang seragam (disebabkan oleh gerakan tangan Anda) dan membalikkannya setelah gambar ditangkap. Secara teori, ini bahkan dapat dilakukan untuk objek bergerak tunggal dalam sebuah adegan, tetapi menentukan apa yang objek dan apa yang tidak sulit di sini. Saya tidak mengetahui adanya kamera yang melakukan ini secara otomatis.

Saat tombol rana ditekan, gambar dunia luar dengan cepat diproyeksikan ke sensor gambar (atau film). Tindakan ini disebut "paparan". Untuk menjawab pertanyaan Anda, Anda perlu tahu bahwa selama eksposur, gambar yang diproyeksikan sedang direkam. Kuncinya adalah, sensor gambar (atau film) mengumpulkan energi cahaya dari waktu ke waktu. Jika gambar berubah dengan cara apa pun selama eksposur, gambar yang direkam kemungkinan akan menunjukkan ini sebagai ketidakjelasan. Kami berusaha menjaga kamera agar tetap sebisa mungkin untuk menghindari kekaburan ini. Selain itu, kami mencoba dan memilih kecepatan rana yang super cepat. Dengan cara ini gambar kita adalah momen yang dibekukan dalam waktu.

Ada dua jenis blur utama dalam foto (well, tiga, tapi saya anggap Anda menjaga kamera Anda cukup bersih): blur fokus dan blur gerak.

Kekaburan fokus terjadi ketika subjek foto Anda tidak fokus. Solusi untuk itu adalah memastikan autofocus Anda menyala dan coba lagi. Jika tidak fokus, fokus kembali dan potret lagi. Cukup mudah. Pada kamera point and shoot, alasan yang paling mungkin Anda tidak fokus adalah karena subjek bergerak atau sistem fokus pintar tidak begitu pintar dan fokus pada objek yang salah.

Keburaman gerak, di sisi lain, tidak terjadi karena subjek Anda tidak fokus. Ini terjadi karena subjek Anda bergerak relatif ke bingkai kamera saat eksposur dibuat DAN kecepatan rana tidak cukup cepat untuk membekukannya. Mari kita bahas kedua aspek itu secara terpisah.

Jadi, solusinya adalah meningkatkan kecepatan rana Anda. Dan seringkali satu-satunya cara untuk melakukan itu adalah menambahkan lebih banyak cahaya. Salah satu cara yang jelas untuk melakukannya adalah dengan menggunakan flash Anda. Jika Anda berada di dalam di siang hari, Anda juga bisa keluar rumah saja. Terkadang perbedaan antara naungan dan matahari adalah semua cahaya ekstra yang Anda butuhkan.