Оптическая иллюзия: как поле зрения влияет на восприятие скорости

Японский профессор, очевидно, просто идиот, и ему нечем заняться.
Но главное - ученый из него никакой, если он не понимает простых вещей.
До "профессора" при этих фокусах с камерой не доходит, что он делает.
Он ведь меняет не поле зрения, а точку зрения.
Поле зрения - это угол, указывающий, насколько широко мы видим, т.е. сколько захватывает наш глаз от центральной точки.
Ну и где меняется это поле зрения у "профессора"?
Поле зрения осталось неизменным - поменялась точка зрения, т.е. то место, от которого мы видим.
При зуме камеры точка зрения камеры как бы переместилась вперед и теперь она снимает так, как будто прикреплена впереди поезда.
В этом случае дело не в восприятии человека - это чушь.
Давайте проверим.
По заверениям профессора получается, что скорость объектов в кадре относительно поезда и в том, и в другом случае одинакова, а замедление их движения объясняется, мол, искажением нашего восприятия.
Но это не так, и это очень легко доказать.
Если объекты движутся одинаково, а замедляются только в нашем сознании, то можно элементарно взять любой одинаковый отрезок видео, например, длительностью одну секунду и замерить, насколько увеличился один и тот же объект на экране в процентах. И вы будете удивлены - результаты будут разными, хотя, по уверению профессора, они должны быть одинаковыми при замере - ведь поезд идет с одинаковой скоростью, - и разными, когда мы смотрим на экран - ведь это мы якобы искажаем реальность!
На самом деле все просто: да, нахождение в кадре статичных и движущихся объектов действительно сбивает сознание человека с толку и заставляет его думать, что он движется быстрее, но не искажает реальность - человеку просто кажется, что скорость несколько больше, чем на самом деле из-за того, что есть с чем сравнивать.
А вот эффект, показанный "профессором", никакого отношения сюда не имеет. Ведь фактически наш псевдоученый указывает на то, что якобы снятое видео идет с нормальной скоростью - т.е. объекты движутся быстро, а это мы воспринимаем их как движущиеся медленно из-за какого-то изменившегося поля зрения.
Что же происходит на самом деле? Вы еще не догадались?
"Профессор" (очевидно, слесарь-недоучка) путается в оптике и психологии почти также хорошо, как и во всем прочем, и смешивает их в одну кучу.
Что он нам показывает? Изменение поля зрения? Нет! Поле зрения остается таким же и вы легко можете это заметить - если бы поле зрения сузилось, то в кадр попала бы меньшая по размеру картинка. Это хорошо заметно по фотоаппаратам и видеокамерам со сменными объективами. При установке широкоугольного объектива в кадр попадает больше окружающих предметов - вот это и есть изменение поля зрения.
Иллюстрация 1 приложена внизу. Т.е. поле зрения - это то, сколько окружающего мира мы можем охватить взглядом (или объективом). Внимательно посмотрите на приложенную картинку. С одной и той же точки зрения (с места, где расположен наблюдатель) при изменении фокусного положения объектива (зуммировании) мы видим объекты все ближе и крупнее (если делаем фокусное расстояние больше), но в кадр попадает все меньше окружающих предметов, либо видим все больше окружающего мира вокруг, но отдаленно, как будто отстраняемся и отходим назад от объекта съемки. При этом поле зрения и точка зрения - это совершенно разные вещи. Поле зрения - это то, что попадает в кадр, а точка зрения - то, откуда мы снимаем.
На второй иллюстрации показано, как меняется поле зрения и точка зрения при разном фокусном расстоянии. Вы можете увидеть, что они взаимосвязаны. Когда мы зуммируем - то есть меняем фокусное расстояние, мы одновременно меняем и поле зрения, и точку зрения. При увеличении мы как бы переносим точку зрения "вперед", как будто мы подошли к объекту ближе. Вы можете убедиться в этом, сделав зум объективом на приближение - при взгляде через видоискатель у вас будет ощущение, что вы подошли ближе. Например, если вы снимали на фокусном расстоянии 50 мм, а зуммировали на 100 мм - вы будете видеть картинку так, как будто прошли половину расстояния до нее и стоите от нее не в 1000 метрах, а в 500 метрах. И наоборот - если вы смотрели в видоискатель с фокусным расстоянием 50 мм, а затем убавили его до 25 мм, то у вас будет ощущение, что вы смотрите на объект с расстояния уже не 1 км, а 2 км - как будто вы отошли подальше.
При этом, разумеется, меняется и поле зрения - у широкоугольных объективов оно шире, а у теле-объективов оно уже. Это отлично показано на иллюстрации 2. Широкоугольный объектив дает широкое поле зрения, а его точка зрения (фокус) как бы смещена назад, позволяя оптически "отступить" от объектов съемки и тем самым захватить в кадр как можно больше. Обычные объективы формируют картинку с точки зрения человека и обладают средним полем зрения (а эталон, фактически, это 50 мм - именно этот объектив передает картинку так, как ее видит человек, с его точки зрения). А телеобъективы позволяют "вынести" точку зрения вперед и приблизить картинку, но их поле зрения резко сужается - чем дальше позволяет "заглянуть" объектив, тем поле зрения такого объектива уже.
Но главное, что смещается сама точка зрения - то, что называется в объективе фокусным расстоянием. Оптическая система объектива позволяет перемещать эту точку в пределах объектива на очень небольшие расстояния, что приводит к перемещению этой точки за пределами объектива на совершенно другие величины. Эти величины рассчитываются от объекта, на который направлен фотоаппарат или видеокамера.
Например, вы снимаете гору на удалении 10 км от вас. Вы сделали зум с 50 мм на 100 мм. Относительно горы ваша точка зрения переместилась на 5 км - ровно половину расстояния до нее. Можете проверить - пройдите эти 5 км и сделайте съемку на фокусном расстоянии 50 мм - вы получите снимок горы такого же размера, как и с 10 км на фокусном расстоянии 100 мм.
Понимаете, о чем я?
Смещение точки зрения происходит в зависимости от объекта в кадре. Для примера сравним: гора в 10 км от вас, и при зуммировании в два раза - с 50 мм до 100 мм фокусного расстояния, - она приближается так, как будто ваша точка зрения сместилась на 5 км - сократив дистанцию до горы в два раза. Церковь в 1 км от вас, и при зуммировании в два раза - с 50 мм до 100 мм фокусного расстояния, - она приближается так, как будто ваша точка зрения сместилась на 500 м - сократив дистанцию до церкви в два раза. Но поскольку до нее не 10 км, а 1 км, то и точка зрения приближается именно к этому объекту не на 5 км, а на 500 м. Цветок в 10 метрах от вас, и при зуммировании в два раза - с 50 мм до 100 мм фокусного расстояния, - он приближается так, как будто ваша точка зрения сместилась на 5 м - сократив дистанцию до цветка в два раза.
То есть приближение точки зрения для наблюдателя зависит от того, к какому объекту она приближается. Одинаковое приближение в два раза даст разный результат - для горы в 10 км от вас это будет приближение на 5 км, для церкви в 1 км от вас - приближение на 500 метров, а для цветка в 10 метрах от вас - приближение на 5 метров.
Но что это значит на практике? В частности, в данном случае?
А то, что в случае приближения точки зрения к предметам вдали, до которых расстояние значительно больше, чем до предметов вблизи, если ваша скорость перемещения все время одинакова, то при съемке видео предметы будут двигаться к вам с разной скоростью - и двигаться они будут замедленно не в вашем воображении, и не потому, что у вас искаженное восприятие и ваша психика чего-то там путает, по утверждению некоторых "профессоров" - нет, они и правда будут двигаться на видео медленнее.
Вы можете легко убедиться на примере с горой, церковью и цветком.
Итак, у вас есть видеокамера. Вы едете с постоянной скоростью 10 метров в секунду и снимаете три объекта, одновременно попадающие в кадр: гору, церковь и цветок. Гора в 10 км от вас, церковь в 1 км, цветок в 10 м.
Что произойдет? Если вы снимаете с обычной точки зрения человека (50 мм фокусного расстояния), то каждый объект в кадре будет приближаться к вам с одинаковой скоростью в целом (со скоростью вашего перемещения 10 м/сек), но с разной скоростью, если учитывать разные расстояния до каждого объекта.
Т.е. цветок от вас в 10 метрах и со скоростью 10 м/сек вы достигнете его через 1 сек. Он будет двигаться в кадре быстро. Церковь в 1 км от вас и вы достигнете ее через 100 секунд - она будет двигаться в кадре медленно. А гора в 10 км от вас и вы достигнете ее через 1000 секунд - она будет двигаться в кадре незаметно.
Почему? Да потому что при вашей одинаковой скорости вам нужно доехать до всех объектов разное расстояние. До цветка 10 метров и вы доезжаете за 1 сек все расстояние до цветка. До церкви 1 км и за ту же секунду вы проезжаете всего 1/100 расстояния до церкви. А до горы 10 км и за ту же секунду вы проезжаете всего 1/1000 расстояния до горы. С этой же скоростью объекты двигаются и увеличиваются в кадре: цветок приближается и увеличивается мгновенно, церковь медленно, гора почти незаметно. Напомню, мы движемся к объектам с фокусным расстоянием 50 мм - это точка зрения человека.
Что же произойдет, если мы вместо 50 мм выставим 100 мм? Мы приблизим свою точку зрения к объектам в два раза. Т.е. теперь мы смотрим на гору как бы с расстояния 5 км, на церковь - с 500 метров, а на цветок - с 5 метров. Мы ЗАРАНЕЕ увеличили объекты, не приближаясь к ним на самом деле. Т.е. мы пробежали это "расстояние" зуммированием объектива, а не ногами. И что же получилось? Поскольку наша точка зрения теперь вынесена "вперед", то и наше движение приближает нас к цели в кадре медленнее. Ведь мы уже "как будто" приближены к ней! Например, возьмем церковь в 1 км от нас. Мы увеличили зум в два раза, теперь смотрим на церковь как будто с 500 метров. В реальности мы приближаемся к ней с расстояния 1 км со скоростью 10 м/сек, но в кадре, поскольку мы сократили расстояние до нее за счет вынесения точки зрения вперед, мы двигаемся медленнее, иначе через 500 метров кадр уже уперся бы в церковь. Но нет - через 500 метров, очевидно, наша точка зрения будет не прямо на церкви, а за 250 метров от нее. Т.е., сократив виртуальное расстояние до церкви в два раза, мы получаем в кадре пропорциональное уменьшение скорости движения к ней - тоже в два раза. Ведь мы проходим в секунду 1/100 расстояния до церкви (1 км до церкви, наша скорость 10 метров в сек). В кадре наше расстояние - 500 метров. А значит, за одну секунду в кадре мы проходим 1/100 расстояния до церкви - 5 метров. Т.е. в реальности мы едем со скоростью 10 метров в сек и достигаем церкви за 100 секунд. А в кадре мы уже перескочили за 500 метров вперед и сокращаем ту же дистанцию в тех же пропорциях, но с иной скоростью - 5 м/сек, достигая церкви за те же 100 сек. И чем больше вы сделаете зум "вперед", тем медленнее будет приближаться объект - потому что вы уже "забрали" часть его приближения движением зума и изменением фокусного расстояния. Церковь в 1 км от вас, вы повернули зум, приблизили ее в два раза - и получается, за 1 секунду вынесли свою точку зрения в два раза вперед, т.е. как бы проехали до церкви разом 500 метров. Оставшиеся 500 метров вы едете с обычной скоростью и получается, что "отыгрываете" заранее пройденные с помощью зума 500 метров тем, что объект в кадре теперь увеличивается медленнее - ведь он и так был увеличен в два раза ЗАРАНЕЕ, при увеличении с помощью зума. И когда вы подойдете к церкви, то объект в кадре так и будет увеличен в два раза, потому что вы его увеличили ЗАРАНЕЕ. Таким образом, процесс приближения к объекту в реальности и процесс приближения объекта в кадре - два разных процесса. В реальности вы двигаетесь к объекту с реальной скоростью, и достигнете его ровно за то время, сколько потребуется, чтобы преодолеть расстояние до него. Например, при движении со скоростью 10 метров/сек до церкви в 1 км от вас вы доедете за 100 секунд. Но при смещении точки зрения вперед в два раза вы "пролетаете" 500 м за мгновение! Т.е. вы "виртуально" приблизились к церкви со скоростью 500 метров/сек и "виртуально" пролетели половину расстояния до нее, хотя в реальности вы еще только проехали 10 метров и преодолели 1/100 расстояния.
Но что происходит с объектами, когда вы делаете такое приближение?
"Профессор" уверяет нас, что наше сознание чего-то такое искажает и заставляет думать, что объекты движутся медленнее, хотя на самом деле они движутся также быстро. Нет!
Обратите внимание на снятое псевдоученым видео.
Профессор меняет вовсе не поле зрения. Если бы он это делал, мы видели бы искажения при зуммировании объектива - когда он возвращался бы в кабину, ближе к краям все ровные линии искривлялись бы.
Посмотрите иллюстрации 3, 4.
Видите, как искажается по краям изображение при изменении поля зрения?
А на видео ничего такого нет. Т.е. поле зрения меняется незначительно и не в нем дело, и не в восприятии человека.
Что же делает наш псевдоученый? Как уже говорилось - он смещает точку зрения и больше ничего. Что происходит? Сначала точка зрения находится в кабине поезда и соответствует точке зрения человека. Затем она смещается вперед, ближе к стеклу. Потом за стекло. И в конце концов она как будто летит перед поездом.
А как же это влияет на скорость приближения предметов в кадре? Самым прямым образом - и наше восприятие не при чем. И стойки кабины поезда тоже не при чем. Они усиливают восприятие скорости за счет контраста неподвижных и подвижных объектов, но и только.
А вот замедление скорости при изменении точки зрения и правда есть, но не имеет к человеку никакого отношения - это выдумки японца.
То есть не наш с вами мозг якобы замедляет картинку - она действительно замедляется в кадре. Бред, который несет японец, легко разоблачается. Сейчас вы все поймете.
Итак, японец делает зум и "выносит" точку зрения видеокамеры вперед. Что он тем самым делает? Приближает дальние объекты и исключает из кадра ближние. Мы сейчас имеем в виду именно движущиеся объекты - очевидно, что стойки кабины не движутся относительно камеры, как и весь ее интерьер. Но дело в том, что все вокруг движется относительно камеры неодинаково. Реально скорость поезда, например, 100 км/час. И в реальности он движется с этой скоростью, но объекты вокруг него двигаются по отношению к поезду совершенно по-разному. Т.е. гора в 100 км от поезда будет достигнута им через час, а гора в 10 км - через 6 минут. Это значит, что за одинаковую единицу времени поезд пройдет одинаковое расстояние в принципе - за 6 минут 10 км, но разную часть расстояния до разных объектов - до горы в 10 км все 100% пути, а до горы в 100 км - только 10% пути.
Как только вы переносите точку зрения вперед, вы исключаете из кадра все объекты, которые уже приблизились к поезду - т.е. рельсы и столбы РЯДОМ с ним, которые приближаются к поезду БЫСТРО. Почему быстро? Потому что до них осталось малое расстояние. Посудите сами: поезд едет вдоль столбов, пусть они стоят через равные промежутки, каждые 20 метров. Скорость поезда - 20 м/сек. Первый столб приближается к нему за секунду, второй за 2 сек, третий за 3 сек и так далее. Десятый столб по сравнению с первым приближается к поезду в десять раз медленнее. Но чем ближе он к поезду, тем быстрее с точки зрения наблюдателя он движется и в конце концов становится девятым, восьмым, седьмым и так далее, двигаясь с точки зрения наблюдателя все быстрее. Причем неважно, человек наблюдает или камера - никакой разницы нет. Итак, если мы делаем зум вперед, что происходит? Мы отсекаем объекты, которые находятся близко к поезду и движутся относительно точки зрения наблюдателя максимально быстро. Мы перенесли свою точку зрения вперед и теперь в кадр попадают объекты, находящиеся чуть дальше - и с точки зрения наблюдателя, они движутся чуть медленнее, потому что до них больше расстояние и поезду еще предстоит пройти его. Т.е. до столба в 40 метрах - вдвое больше, чем до столба в 20 метрах и теперь нам виден только он - ведь столбы за 20 метров мы уже не видим, наша точка зрения вынесена вперед и когда столб приближается, он просто исчезает для нас. Затем мы выносим точку зрения еще больше вперед. Пропадают предметы на расстоянии 40 метров. Затем еще больше вперед - и пропадает все больше объектов вблизи поезда, а остаются только дальние. Но эти дальние объекты движутся к поезду совсем с иной скоростью ОТНОСИТЕЛЬНО поезда, чем ближние!
Столб в 20 метрах при скорости поезда 20 метров/сек через одну секунду будет достигнут поездом и мы увидим его максимально близко, после чего проедем и он останется позади. Столб в 100 метрах через одну секунду приблизится к поезду на 1/5 пути до него и увеличится для наблюдателя на 1/5 своего максимального размера в наших глазах и в объективе камеры. В пять раз медленнее!
Отсюда простой вывод: перенося свою точку зрения (с помощью изменения фокусного расстояния объектива) вперед, мы начинаем видеть только дальние объекты, которые действительно движутся относительно поезда для человека или камеры МЕДЛЕННЕЕ, и перестаем видеть близкие объекты, которые движутся относительно поезда для человека или камеры БЫСТРЕЕ.
Таким образом, нет никакой иллюзии и человек не искажает восприятие картинки в камере: он на самом деле видит, что объекты в кадре при вынесении точки зрения вперед движутся МЕДЛЕННЕЕ. Точка зрения, вынесенная вперед, отсекает близкие объекты, и чем дальше она будет вынесена от изначальной точки зрения человека, и чем дальше будут объекты, на которые она будет направлена, тем медленнее будет скорость приближения объектов к наблюдателю.
Как это проверить? Все просто. Для начала проделайте мысленный эксперимент: направьте ту же самую камеру на очень далекий объект. Например, мы едем на машине к горам и делаем максимальный зум на очень далекую гору. Так вот: неважно, делаете вы зум или нет, гора все равно почти не приближается к вам, потому что ваша скорость в сравнении с расстоянием до горы крайне мала и заметить ваше движение к ней очень сложно. Он двигается к вам медленно, и неважно, что мелькает по обочине - гора-то далеко и ехать до нее долго. Приближаете вы ее или нет - она так и стоит на месте. Вы не видите ее движения к вам, как бы не старались. Почему? Да потому что все упирается в скорость вашего передвижения, расстояние до объекта и вашу точку зрения.
Чем больше расстояние до объекта, тем больше времени вам требуется для его достижения, и тем медленнее он к вам приближается. То есть скорость приближения объекта к вам упирается в то, как он далеко и с какой скоростью движетесь вы. Очевидно, что к объекту за 10 км со скоростью 1 км в час вы будете приближаться 10 часов. А к объекту в 100 км со скоростью 10 км в час? Те же 10 часов. Таким образом, скорость приближения к объекту - не одно и то же, что ваша скорость. Чем дальше объект, тем дольше вы будете его достигать или с тем большей скоростью должны двигаться, чтобы достичь его быстрее. Ту же гору в 10 км пешком со скоростью 10 км/час вы достигнете за час, на машине со скоростью 100 км час - за 6 минут, а на самолете со скоростью 1000 км/час - за 6 секунд.
Таким образом, скорость приближения объекта к вам относительна: с какой бы скоростью вы не перемещались, все упирается в то, какое расстояние до объекта вам предстоит преодолеть.
Теперь вернемся к нашему поезду. Японец тупо берет камеру и зуммирует вперед, смещая нашу точку зрения (и камеры, и человека, смотрящего в камеру) сначала ближе к стеклу, потом за него, а потом перед поездом. При этом близкие объекты уже не попадают к кадр и с каждым смещением точки зрения в кадре остаются объекты, которые движутся относительно поезда медленнее с точки зрения расстояния до них. Ведь мы говорим именно о кадре и скорости в кадре, а не о математической абстрактной задаче. Абстрактно - поезд двигается с одинаковой скоростью. Но объекты в кадре двигаются к нему по-разному, увеличиваясь все быстрее по мере того, как расстояние до них сокращается.
Таким образом, двигая точку зрения все дальше вперед, мы легко найдем положение, когда точка зрения будет вынесена так далеко вперед, что будет казаться, что объекты не движутся вообще или движутся невероятно медленно. Так и есть, никакого обмана - они и правда движутся медленно, потому что расстояние до них очень велико. И поскольку точка зрения двигается вместе с поездом, эти объекты никогда не станут ближе и быстрее, потому что при приближении к поезду они будут просто исчезать за границами точки зрения, не позволяя увидеть их вблизи.
Хотите убедиться, что "профессор" олух? Сделайте просто: в первом фрагменте видео, где еще нет зума, просто наложите на экран прорезанное в листе бумаги квадратное отверстие, так, чтобы остался только фрагмент видео с центральной частью - без стоек кабины и близких деталей. Вы увидите, что вопреки заявлениям "профессора" видео в ваших глазах не замедлится, хотя никаких стоек кабины и ее интерьера в кадре не будет - вы увидите, что скорость приближения осталась та же. А ведь нет никаких близких объектов, которые, типа, и заставляют нас замедлять видео в голове, хотя на самом деле поезд едет быстро! Нет, друзья мои, все проще: мы реально воспринимаем скорость поезда и близкие объекты здесь не при чем. Если мы видим только дальние объекты, то они и вправду двигаются к поезду МЕДЛЕННО - просто потому, что до них еще далеко и надо доехать за какое-то время, которое намного больше, чем время достижения близких объектов. Поэтому скорость движения близких и дальних объектов на наблюдателя - ОТЛИЧАЮТСЯ в разы, и никак не связаны с восприятием человека.
А замедление скорости приближения объектов напрямую связано с перемещением точки зрения наблюдателя вперед и исключением быстрых объектов из кадра. В кадре остаются только дальние объекты, которым действительно нужно в несколько раз больше времени, чтобы достичь поезда, чем ближним - что мы и наблюдаем. Они движутся в кадре МЕДЛЕННЕЕ к поезду, потому что до них БОЛЬШЕ расстояние. Столб в 20 метрах откажется около вас через секунду, столб в 100 метрах - через 5 секунд. Соответственно, он движется В КАДРЕ в пять раз медленнее. Да, если бы он приблизился к вашей точке зрения, то стал бы двигаться быстрее, но ведь мы исключили близкие объекты, помните? И столб, который двигался в 100 метрах от нас медленно, при приближении просто исчезнет - мы уже не увидим его в 20 метрах, потому что точка зрения вынесена вперед и близкие объекты просто не попадают в нее. И чем больше расстояние до объекта, тем больше он будет приближаться к поезду В КАДРЕ - т.е. он и правда будет двигаться медленнее В КАДРЕ или для человеческого зрения. Это никакой не обман зрения и не иллюзия мозга: на картинке в камере в глазу человека эти объекты будут медленнее тех, что расположены ближе.
Вот и вся премудрость.
А профессор занимается ерундой.
Иллюстрации внизу.

Ты видишь человека на путях? Вот и я не вижу, а он там есть!

Объяснения глупые, непонятные и главное - неправильные. ))) Тупой еплан решил заняться наукой и .... облажался по мокрому )))) а народ кивает головой - угу мол )))
Смотрите что это тупой пишет -
"находятся в поле зрения, большое число других отвлекающих факторов выпадают из поля зрения." или "сужается область съёмки, отчего кажется"... Ну возьмите видеоредактор и отрежте половину или 3/4 - поле зрения изменится, а "скорость" - нет. Причем тут область и поле зрения? ))) В данном случае это всего лишь побочный эфект, который проявляется свого то из-за ограничений его камеры. Никаких экспериментов не надо, объяснение простое, никаких илюзий.
Если нет зума - то расстояние между ближайшими к вам объектами и вами сокращается от 100% до нуля за секунды. И мозг это вам подтверждает.
А когда вы смотрите на далекую гору , то расстояние между вами со 100% до нуля займет минуты или часы. И мозг вам это втолковывает - ехать до той точки (гора) на которую вы смотрите - долго. И поле зрения не причем, смотри хоть в замочную щель.