O mesmo acontece com seus próprios olhos, embora seu cérebro tente mais escondê-lo. O problema fundamental tem a ver com a maneira como a imagem é criada.
Vista é a interpretação da luz visível refletida (geralmente; podemos ignorar o brilho ativo por enquanto) dos objetos. Para ver alguma coisa, ela deve estar acesa e refletir essa luz de maneira diferente da envolvente. A luz é formada por pequenas partículas sem massa chamadas fótons - os portadores da carga eletromagnética. Quando um fóton entra na retina em seu olho (ou o filme em uma câmera ou o chip em uma câmera digital), ele deposita parte de sua energia em algum tipo de material fotossensível, causando uma mudança que pode ser medida e interpretada . Medindo a resposta do material fotossensível em muitos pontos individuais, o cérebro (ou chip) reconstrói uma imagem do ambiente.
O fóton tem três propriedades importantes - energia, posição e direção. Com um pouco de geometria e correção óptica, a visão explora a direção do fóton e o local em que ele interage com a superfície fotossensível para descobrir de onde o fóton veio - aproximadamente, qual ponto 3D corresponde a um dado ponto 2D no imagem. A energia determina a cor de um fóton em particular. A idéia é que a luz proveniente do objeto que você está vendo fique aproximadamente paralela, o que torna a projeção 3D-> 2D trivial. Você obtém desfoque estático em uma fotografia quando a correção ótica é insuficiente para compensar a dispersão dos fótons no ar - quanto maior a distância de um objeto, mais dispersos os fótons refletidos são, em média, e você precisa de mais correção para trazê-los de volta para ser paralelo.
Mas as imagens geralmente não são puro preto e branco. Há duas outras coisas que são importantes para os seres humanos - cor e intensidade. A cor corresponde à energia dos fótons, enquanto a intensidade corresponde à quantidade de fótons. E é aqui que as coisas ficam interessantes - para obter qualquer imagem útil, você precisa absorver grandes quantidades de fótons individuais - um único fóton não conta muito. Então, o que realmente acontece é que você captura (aproximadamente) uma média de fótons que atingiram seu sensor por um determinado período de tempo - isso fornece o brilho relativo das coisas na imagem, juntamente com uma boa idéia sobre a cor dos objetos.
Os olhos humanos acrescentam algumas complicações extras, então vamos seguir com uma câmera de filme antigo. O filme é feito de um material que muda permanentemente quando exposto à luz (pense no que acontece com um papel deixado ao sol por alguns meses - mas muito mais rápido). Para simplificar, vamos supor que o material original seja perfeitamente preto, enquanto o material alterado seja perfeitamente branco. Cada fóton individual faz com que uma única molécula mude, mas nossos olhos não conseguem ver as cores das moléculas individuais - eles calculam a média das informações de uma determinada área. Assim, quanto mais fótons chegarem a uma determinada área do filme, mais brilhante ele aparecerá, correspondendo à luz mais brilhante proveniente dessa direção específica no espaço (e, portanto, ao volume de espaço fornecido, correspondendo, digamos, ao seu T vermelho brilhante). camisa). No entanto, em algum momento,todas as moléculas em uma determinada área do filme são alteradas - iluminando-o ainda mais não pode torná-lo mais brilhante. Os detalhes são perdidos porque, à medida que as áreas circundantes ficam mais brilhantes, as áreas saturadas não podem. Do outro lado da escala, se houver pouca luz, haverá muito poucos fótons para formar uma imagem decente - tudo ficará muito escuro, com pontos brilhantes aleatórios.
Portanto, para obter uma boa imagem, você precisa equilibrar o tempo em que expõe o filme à luz. Muito tempo e sua imagem é muito clara e perde contraste. Muito curto e não há dados suficientes para obter uma boa imagem. Como observação, esta é a razão física (por oposição à biológica) pela qual a visão noturna é monocromática - se houver muito poucos fótons chegando, sua distribuição de cores resultará em um ruído de cor (de aparência aleatória) que torna mais difícil ver. Usar apenas a intensidade e desconsiderar as cores resulta em uma imagem mais clara e nítida.
Então, vamos imaginar que você exponha um pouco de filme a uma cena 3D por um segundo. As partes mais brilhantes da cena resultam em mais luz interagindo com as áreas correspondentes na imagem 2D. Mas agora imagine que no ponto 0.5s, o cara na cena move o braço. A primeira metade da exposição tem o braço na posição original, enquanto a segunda metade não recebe mais os fótons da posição original e, em vez disso, recebe-os da nova posição. A quantidade total de fótons refletidos pela mão é a mesma, mas agora estão espalhados por dois lugares distintos na imagem 2D; e calculou a média dos fótons que vieram do fundo quando a mão não estava lá. Se sua mão se move a uma velocidade constante, os fótons correspondentes serão distribuídos uniformemente pelo caminho percorrido pela mão entre o início da exposição e o fim. Você obtém a média de todas as "imagens" individuais, como se você tivesse tirado uma centena de fotos de pessoas com posturas ligeiramente diferentes e calculado a média delas.
Como você pode combater isso? Se houver luz suficiente, você pode manter a exposição curta - isso significa que, para obter um desfoque visível, o objeto deve estar se movendo mais rapidamente em relação a uma exposição mais longa. Se não houver luz suficiente, isso resultará em ruído (os fótons individuais que você mede são aleatórios - eles apenas têm uma distribuição previsível ao longo do tempo; há muito mais fótons vermelhos refletindo de uma camisa vermelha do que os fótons verdes, por exemplo). Se você deseja fotografar um único objeto em movimento, pode tentar eliminar qualquer movimento relativo entre a câmera e o objeto - acompanhe o objeto. Os humanos fazem isso automaticamente - você move os olhos e a cabeça para seguir um objeto em movimento que deseja examinar, o que fornece uma imagem clara do objeto em movimento, enquanto todo o resto é um borrão (que o cérebro normalmente compensa convenientemente, mas a câmera não).
