圖片截取自上海地鐵一號線隧道廣告

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，這是個(gè)黑科技嗎,？

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)納奇鏡剛發(fā)明之初,，人們需要轉(zhuǎn)動兩個(gè)圓盤來觀察動畫

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),。

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)動起來,。透過具有均勻條帶的狹縫裝置,，我們就可以觀察到動畫的效果，這也是人們最早提出來的動畫的效果,，如今看起來就和一段幾秒長的 GIF 動畫相類似,。

尤瑟夫·普拉托在其論文中繪制的示意圖

這背后的原理也很簡單。如果狹縫和圖案轉(zhuǎn)動頻率相匹配,，當(dāng)人們透過一個(gè)狹縫位置,，就可以依次看到后面每一幀的動畫圖樣。

利用視覺暫留,，原本短暫的幀與幀之間的變化被人們通過「腦補(bǔ)」補(bǔ)上了,。

通過狹縫看到的動畫

實(shí)際上，就在這之前沒多久人們才意識到視覺暫留效應(yīng)的存在,。

1824 年,，英國倫敦大學(xué)教授皮特·馬克·羅葛特(Peter Mark Roget)在他的研究報(bào)告《對通過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。

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

普拉托

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)對物體影像的反應(yīng)不會立即消失,，而是會持續(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)告的影響,。

不過普拉托后來因?yàn)槌撩砸曈X暫留現(xiàn)象的研究付出了慘痛的代價(jià)，他把太陽光聚焦到眼睛里長達(dá) 25秒,，為此徹底失去了自己的視力,。大家做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一定要規(guī)范操作?。?/span>

接下來就給大家展示一些好看的費(fèi)納奇鏡的圖案吧~

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產(chǎn)生漂移。

當(dāng)然,，在實(shí)際觀察的過程中,，旋轉(zhuǎn)狹縫引起的圖片的閃爍，變形等都會對觀察的結(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,。

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代替,。

其實(shí)這個(gè)原理我們早在生活中，或者電影里就見到過了,。比如《驚天魔盜團(tuán)》里面的控雨神技：

《驚天魔盜團(tuán)》電影片段

當(dāng)?shù)谝淮握樟劣陼r(shí),，你會看到一個(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,，你的大腦會錯認(rèn)為這滴雨就是剛才那滴，從而得出雨靜止的錯誤結(jié)論,。

又比如平時(shí)看到的倒轉(zhuǎn)的風(fēng)扇：

看起來倒著轉(zhuǎn)的風(fēng)扇

接下來我們就來欣賞一些近乎以假亂真的 3D 動畫：

人浪 - Lego Figures Doing the Wave

圣誕節(jié) - クリスマスゾートロープ 

魚吃魚 - Fish Eating Fish 

跳躍的青蛙 - Jumping Frogs

實(shí)際上，還有很多公司利用這種形式的動畫來作廣告,。

Airbnb「別樣巴黎」視頻拍攝現(xiàn)場

上世紀(jì) 80 年代衍生出來地鐵廣告的新玩法

看了上面這么多動畫,，不知道你有沒有想出來地鐵上視頻的原理？

地鐵中的燈柱

現(xiàn)在利用投影和連續(xù)長屏幕的方式來進(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。

每個(gè)燈柱就像顯示器上的一個(gè)像素一樣,，是需要出現(xiàn)的圖案的一部分,。你可以這樣想象：把一幅圖切成許多豎條，按照先后順序分別粘在一系列燈柱上,。這樣在列車行駛的時(shí)候,，對于車內(nèi)乘客來說,，這些快速移動的燈柱上的圖案就可以拼湊成一副動畫。

利用 960 fps 高幀率錄制下來的地鐵運(yùn)行時(shí)圖案,。圖片節(jié)選自知乎問題「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。

上面所說的都是怎么呈現(xiàn)一個(gè)動態(tài)的畫面,。那反過來,，怎么把一個(gè)動態(tài)的畫面錄制下來？

兩者其實(shí)都有異曲同工之妙,，電影就是這么拍的?，F(xiàn)在我們?nèi)绻麃硖魬?zhàn)一件更有趣的事情，比如給光的傳播錄個(gè)像,。（點(diǎn)我看詳細(xì)介紹）

來自 MIT 的 Ramesh Raskar 最終實(shí)現(xiàn)了這個(gè)任務(wù),，把光在可樂瓶中傳播的整個(gè)過程給錄了下來。

實(shí)際上光速真的非常非常非常的快,，一束光從一個(gè)可樂瓶的頭走到可樂瓶的尾只需要零點(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)幾百萬次,。最終，我們就可以看到這樣的一幅圖像,。