Pourquoi les lames tournantes ont l'air bizarre à la télé

Un suspect de cambriolage est en fuite et les informations locales rediffusent des images d'un hélicoptère de la police balayant les rues. Vous tournez toute votre attention vers l'écran, voulant en savoir plus, lorsque vous réalisez que quelque chose semble terriblement étrange. Les pales de l'hélicoptère semblent tourner... vers l'arrière ?

Étonnamment, ce dont vous êtes témoin n'est pas si rare. Les objets à rotation rapide comme les pales d'hélicoptère, les hélices d'avion, les ventilateurs de plafond et même les jantes de pneus de véhicule peuvent tous sembler étranges sur la vidéo et le film, comme l'explique l'animatrice Lauren Vogelbaum dans la vidéo BrainStuff ci-dessus. Ils peuvent sembler tourner en arrière, tourner trop lentement ou, dans de rares cas, rester immobiles ou se plier à des angles étranges – tout cela lorsqu'ils tournent dans la bonne direction à une vitesse normale.

Pour comprendre cet effet, vous devez d'abord connaître quelques petites choses. Le film et la vidéo capturent une série d'images fixes et les lisent en succession rapide, ce que notre cerveau interprète comme un mouvement. Lorsque l'illusion d'optique entre en jeu, elle est probablement causée par la façon dont les objets sont capturés, à savoir les réglages de la vitesse d'obturation et de la fréquence d'images.

La vitesse d'obturation est une mesure de la durée pendant laquelle l'appareil photo collecte la lumière chaque fois qu'il prend une photo. Plus le film ou la matrice de pixels numériques est exposé longtemps à la lumière, plus le flou de mouvement apparaîtra dans l'image. Disons que vous êtes un grand fan des compétitions de lancer de couteaux et que vous souhaitez documenter les actions des concurrents.

Regardons cela avec un petit calcul rapide : si un lanceur de couteau lance une lame à une vitesse de 10 mètres (32 pieds 10 pouces) par seconde, et que vous le filmez à une vitesse d'obturation où l'obturateur de l'appareil photo est ouvert pendant un quart de seconde, le couteau parcourra 2,5 mètres (8 pieds 2 pouces) pendant que l'appareil photo expose chaque image. Le résultat? Le couteau ressemblera à un flou strié dans la vidéo. Cependant, si vous photographiez ce même couteau à la même vitesse, mais que vous utilisez une vitesse d'obturation d'un millième de seconde, il ne parcourra qu'un centimètre pendant la prise de chaque photo. Le résultat final ? Des images nettes et claires d'un lanceur de couteaux (espérons-le) expert.

Cette même analogie avec le lancer de couteau s'applique aux pales en rotation, comme les ventilateurs de plafond ou les pales d'hélicoptère. Les longues expositions rendent les pales de l'hélicoptère floues, tandis que des vitesses d'obturation plus rapides créeront tout, des motifs d'apparence normale à l'apparence des pales individuelles.

La fréquence d'images par seconde (FPS) affecte également la façon dont les images apparaissent sur les films et les vidéos. Jetons un autre regard sur ces pales d'hélicoptère. Si les lames tournent exactement 24 fois par seconde et que vous photographiez à 24 images par seconde, la capture d'image finale représentera des lames qui semblent être à l'arrêt. En effet, les lames reviennent à leur position de départ chaque fois que la caméra capture une image.

Si le FPS est réglé un peu plus vite que la rotation de la lame, ils reviendront "presque" à la position de départ dans chaque image, avec un résultat final qui donne l'impression qu'ils tournent en arrière.

Les illusions d'optique ne s'arrêtent pas là non plus. Parfois, les hélices et les pales d'hélicoptère peuvent sembler fragmentées ou pliées, en particulier lorsque le mouvement est capturé numériquement. Cela est dû à la méthode de capture de pixels. La plupart des appareils photo numériques n'exposent pas l'image entière simultanément, mais échantillonnent à la place une seule ligne de pixels à la fois de manière progressive pour remplir l'image. Lorsque les objets se déplacent extrêmement rapidement, ce volet roulant capture des formes déformées.

Vous pouvez essayer de recréer cet effet vous-même en prenant une vidéo sur votre téléphone et en effectuant un panoramique rapide d'avant en arrière. Si des objets solides semblent pliés dans le produit final, l'appareil photo de votre téléphone utilise probablement un volet roulant.

Pourquoi le regard des gens dans certains tableaux semble-t-il vous suivre ? Tout découle de la façon dont une peinture est créée. Si l'ombre, la lumière et la perspective sont justes, cela équivaut à une illusion d'optique qui donne l'impression d'être observé. N'est-ce pas, Mona Lisa ?

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