Por que Spinning Blades parecem estranhos na TV

Um suspeito de roubo está fugindo e o noticiário local está reproduzindo imagens de um helicóptero da polícia examinando as ruas. Você volta toda a sua atenção para a tela, querendo saber mais, quando percebe que algo parece terrivelmente estranho. As pás do helicóptero parecem estar girando... para trás?

Surpreendentemente, o que você está testemunhando não é tão incomum. Objetos que giram rapidamente, como hélices de helicópteros, hélices de aviões, ventiladores de teto e até aros de pneus de veículos, podem parecer estranhos em vídeos e filmes, como explica a apresentadora Lauren Vogelbaum no vídeo BrainStuff acima. Eles podem parecer estar girando para trás, girando muito devagar ou, em casos raros, parados ou dobrados em ângulos estranhos – tudo quando na verdade giram na direção certa em uma velocidade normal.

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Para entender esse efeito, você precisa saber algumas coisas primeiro. O filme e o vídeo capturam uma série de imagens estáticas e as reproduzem em rápida sucessão, que nossos cérebros interpretam como movimento. Quando a ilusão de ótica entra em ação, é mais provável que seja causada pela maneira como os objetos são capturados, ou seja, as configurações da velocidade do obturador e da taxa de quadros.

A velocidade do obturador é uma medida de quanto tempo a câmera coleta luz cada vez que tira uma foto. Quanto mais tempo o filme ou matriz de pixel digital for exposto à luz, mais desfoque de movimento aparecerá na imagem. Digamos que você seja um grande fã de competições de arremesso de facas e queira documentar as ações dos competidores.

Vamos ver isso com um pouco de matemática rápida: se um atirador de facas arremessa uma lâmina a uma velocidade de 10 metros (32 pés e 10 polegadas) por segundo e você filma a uma velocidade do obturador em que o obturador da câmera está aberto por um quarto de um segundo, a faca percorrerá 2,5 metros (8 pés e 2 polegadas) enquanto a câmera estiver expondo cada quadro. O resultado? A faca parecerá um borrão entremeado no vídeo. No entanto, se você disparar a mesma faca na mesma velocidade, mas usar uma velocidade de obturador de um milésimo de segundo, ela percorrerá apenas um centímetro enquanto cada foto é tirada. O resultado final? Imagens nítidas e claras de um atirador de facas (espero) especialista.

Essa mesma analogia de arremesso de facas se aplica a lâminas giratórias, como ventiladores de teto ou pás de helicóptero. Exposições longas fazem com que as pás do helicóptero pareçam embaçadas, enquanto velocidades mais rápidas do obturador criam tudo, desde padrões de aparência normal até a aparência de lâminas individuais.

A taxa de quadros por segundo (FPS) também afeta a maneira como as imagens aparecem no filme e no vídeo. Vamos dar outra olhada nas hélices do helicóptero. Se as lâminas estiverem girando exatamente 24 vezes por segundo e você estiver filmando a 24 quadros por segundo, a captura da imagem final mostrará as lâminas que parecem estar paradas. Isso ocorre porque as lâminas voltam à posição inicial sempre que a câmera captura um quadro.

Se o FPS for definido um pouco mais rápido do que a rotação da lâmina, eles "quase" voltarão à posição inicial em cada quadro, com um resultado final que parecerá que eles estão girando para trás.

As ilusões de ótica também não param por aí. Às vezes, hélices e pás de helicóptero podem parecer fragmentadas ou dobradas, especialmente quando o movimento é capturado digitalmente. Isso é causado pelo método de captura de pixels. A maioria das câmeras digitais não expõe todo o quadro simultaneamente, mas, em vez disso, amostra uma única linha de pixels por vez de maneira progressiva para preencher o quadro. Quando os objetos se movem com extrema rapidez, esse obturador rolante captura formas distorcidas.

Você pode tentar recriar esse efeito gravando um vídeo em seu telefone e movendo rapidamente para frente e para trás. Se os objetos sólidos parecerem dobrados no produto final, a câmera do seu telefone provavelmente usa um obturador rolante.

Por que os olhos das pessoas em algumas pinturas parecem seguir você? Tudo decorre da maneira como uma pintura é criada. Se a sombra, a luz e a perspectiva estiverem corretas, isso equivale a uma ilusão de ótica que dá a sensação de estar sendo observado. Não é mesmo, Mona Lisa?