地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系

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舉報(bào) 2019-04-17

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作者：Cloudiiink，來(lái)源：中科院物理所
原標(biāo)題：你現(xiàn)在還不知道的地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
圖片截取自上海地鐵一號(hào)線隧道廣告 [1]

當(dāng)你每天穿行在地鐵之中，不知道你有沒有注意到這么一個(gè)現(xiàn)象。當(dāng)列車逐漸加速行駛起來(lái)以后，在窗戶外出現(xiàn)了不斷變換的畫面。不知道大家第一次見到的時(shí)候是怎么樣一個(gè)心情，是不是一眼就看穿了這里面的秘密？

反正小編第一眼看到的時(shí)候就覺得這是個(gè)黑科技見識(shí)短讓大家見笑了……然而事實(shí)上，這里面的原理，兩百年前的物理學(xué)家就已經(jīng)做出了原型。

費(fèi)納奇鏡 Phenakistiscope

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
費(fèi)納奇鏡剛發(fā)明之初，
人們需要轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)圓盤來(lái)觀察動(dòng)畫

在 1832 年的冬天，比利時(shí)物理學(xué)家尤瑟夫·普拉托(Joseph Plateau) 和奧地利數(shù)學(xué)家西蒙·史坦弗(Simon Stampfer)幾乎同時(shí)地發(fā)明了費(fèi)納奇鏡 (Phenakistiscope) [2]。

在最開始，費(fèi)納奇鏡中往往把圖案畫在圓盤上，然后將其轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。透過(guò)具有均勻條帶的狹縫裝置，我們就可以觀察到動(dòng)畫的效果，這也是人們最早提出來(lái)的動(dòng)畫的效果，如今看起來(lái)就和一段幾秒長(zhǎng)的 GIF 動(dòng)畫相類似。

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
尤瑟夫·普拉托在其論文中繪制的示意圖，原圖并不會(huì)動(dòng)，
小編給它加了點(diǎn)特效，讓它動(dòng)了起來(lái) [3]

這背后的原理也很簡(jiǎn)單。如果狹縫和圖案轉(zhuǎn)動(dòng)頻率相匹配，當(dāng)人們透過(guò)一個(gè)狹縫位置，就可以依次看到后面每一幀的動(dòng)畫圖樣。利用視覺暫留，原本短暫的幀與幀之間的變化被人們通過(guò)「腦補(bǔ)」補(bǔ)上了。

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
通過(guò)狹縫看到的動(dòng)畫

實(shí)際上，人們意識(shí)到存在視覺暫留效應(yīng)就在這之前沒多久。1824 年，英國(guó)倫敦大學(xué)教授皮特·馬克·羅葛特(Peter Mark Roget) 在他的研究報(bào)告《對(duì)通過(guò)垂直狹縫觀察輪子輻條外觀變化幻覺的解釋》 (Explanation of an optical deception in the appearance of the spokes of a wheel when seen through vertical apertures) 中最先提出人眼觀察在這里面起到的作用 [4,5]。

雖然這篇文章中的關(guān)于幻覺形成的論述在現(xiàn)在看起來(lái)顯然已經(jīng)不合時(shí)宜，不過(guò)并不妨礙它在電影史和動(dòng)畫史上的重要性。

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
普拉托肖像畫 [6]

現(xiàn)在普遍認(rèn)為，視覺暫留是由于被觀察物體移去后，視神經(jīng)對(duì)物體的印象不會(huì)立即消失，而是會(huì)持續(xù)一小段時(shí)間。普拉托在當(dāng)時(shí)還是個(gè)學(xué)生，而費(fèi)納奇鏡的發(fā)明很可能就受到這篇研究報(bào)告 [5] 的影響。

不過(guò)普拉托后來(lái)因?yàn)槌撩砸曈X暫留現(xiàn)象的研究付出了慘痛的代價(jià)，他把太陽(yáng)光聚焦到眼睛里長(zhǎng)達(dá) 25s，為此徹底失去了自己的視力。接下來(lái)就給大家展示一些好看的費(fèi)納奇鏡的圖案吧~

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系

以上圖片節(jié)選自 colossal [7] 以及日本岡山縣立大學(xué)視頻制作課程作品集 [8]

回到最開始的費(fèi)納奇鏡中，當(dāng)狹縫和圖案不相匹配時(shí)，人們看到的圖像將會(huì)產(chǎn)生漂移。當(dāng)然，在實(shí)際觀察的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)狹縫引起的圖片的閃爍，變形等都會(huì)對(duì)觀察的結(jié)果產(chǎn)生影響。我們現(xiàn)在看到，包括上面展示的，大多都是用電腦軟件制作的。

3D 動(dòng)畫 3D Phenakistiscope

如今，費(fèi)納奇鏡已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于平面上，利用它，人們可以實(shí)現(xiàn)三維空間中的動(dòng)畫。原理依舊很相似，但是我們不再使用狹縫，而是使用頻閃的燈來(lái)代替。其實(shí)這個(gè)原理我們?cè)缭谏钪校蛘唠娪袄锞鸵姷竭^(guò)了。比如《驚天魔盜團(tuán)》里面的控雨神技

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
《驚天魔盜團(tuán)》電影片段

當(dāng)?shù)谝淮握樟劣陼r(shí)，你會(huì)看到一個(gè)雨滴，當(dāng)燈關(guān)閉后第二次開啟，這時(shí)剛好有另一滴雨在之前你看到的雨附近，你的大腦會(huì)錯(cuò)認(rèn)為這滴雨就是剛才那滴，從而得出雨靜止的錯(cuò)誤結(jié)論。[9] 又比如平時(shí)看到的倒轉(zhuǎn)的風(fēng)扇。

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
看起來(lái)倒著轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，圖片來(lái)自 Giphy

接下來(lái)我們就來(lái)欣賞一些近乎以假亂真的 3D 動(dòng)畫。

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人浪 - Lego Figures Doing the Wave [10]

地鐵上廣告的原理，居然和兩百年前的發(fā)明有關(guān)系
圣誕節(jié) - クリスマスゾートロープ [11]

魚吃魚 - Fish Eating Fish [12]

跳躍的青蛙 - Jumping Frogs [13]

實(shí)際上，還有很多公司利用這種形式的動(dòng)畫來(lái)作廣告。

Airbnb「別樣巴黎」視頻拍攝現(xiàn)場(chǎng) [14]

視頻從哪來(lái) Video On the Subway

上世紀(jì) 80 年代衍生出來(lái)地鐵廣告的新玩法 [15]

看了上面這么多動(dòng)畫，不知道你有沒有想出來(lái)地鐵上視頻的原理？

地鐵中的燈柱

現(xiàn)在利用投影和連續(xù)長(zhǎng)屏幕的方式來(lái)進(jìn)行視頻投放的方式并不多見，主要原因還是在于成本。實(shí)際上在數(shù)百米長(zhǎng)的隧道壁上連續(xù)安裝幾百條燈柱就能達(dá)到同樣的效果。我們只需要在每個(gè)燈柱上設(shè)定好出現(xiàn)的圖片的順序，就能讓畫面連續(xù)地動(dòng)起來(lái)，就和老式電視機(jī)中的顯像管一樣，一行一行或者一列一列地不斷掃描形成人眼最終看到的動(dòng)態(tài)的畫面。

利用 960 fps 高幀率錄制下來(lái)的地鐵運(yùn)行時(shí)圖案
圖片節(jié)選自知乎問(wèn)題「上海地鐵行駛中窗外的廣告是如何實(shí)現(xiàn)的？」下 Kon Tiki 的回答 [16]

不止于此 It's Not Enough

上面所說(shuō)的都是怎么呈現(xiàn)一個(gè)動(dòng)態(tài)的畫面。那反過(guò)來(lái)，怎么把一個(gè)動(dòng)態(tài)的畫面錄制下來(lái)？?jī)烧咂鋵?shí)都有異曲同工之妙，電影就是這么拍的。現(xiàn)在我們?nèi)绻麃?lái)挑戰(zhàn)一件更有趣的事情，比如給光的傳播錄個(gè)像。

來(lái)自 MIT 的 Ramesh Raskar 最終實(shí)現(xiàn)了這個(gè)任務(wù)，
把光在可樂(lè)瓶中傳播的整個(gè)過(guò)程給錄了下來(lái)。
[17] 可口可樂(lè)公司并沒有給贊助費(fèi)

實(shí)際上光速真的非常非常非常的快，一束光從一個(gè)可樂(lè)瓶的頭走到可樂(lè)瓶的尾只需要零點(diǎn)幾納秒（1納秒等于0.000000001秒）。而在這個(gè)過(guò)程中可以被外部觀察到的光子數(shù)量屈指可數(shù)。既然一次看不清，那就重復(fù)幾百萬(wàn)次。最終，我們就可以看到這樣的一幅圖像。