Efecto estroboscópico y aliasing

Todos tenemos el recuerdo de viajar alguna vez en el coche mirando por la ventanilla, y observar que curiosamente, las ruedas del coche de al lado giran hacia atrás. Y siempre nos hacemos la misma pregunta, ¿por qué?

Un vídeo no es más que una secuencia de fotogramas reproducidos consecutivamente y de forma continua. Con esta definición, imaginemos que grabamos el movimiento de una hormiga, tomando un fotograma cada segundo. Si el movimiento es rápido, y dura, por ejemplo, 9 segundos, habremos tomado 9 fotogramas, y el resultado posible sería una hormiga que anda a saltos, ya que las imágenes cambiarían mucho unas de otras. Si en cambio, tomamos 10 fotogramas cada segundo, obtendremos algo más parecido a un vídeo de una hormiga en movimiento.

Ahora, tomemos exactamente fotogramas a la misma velocidad, pero es este caso a un skater que se mueve a mucha más velocidad. En ese caso, el resultado sería como el obtenido con la hormiga la primera vez.

De modo que, cuando plasmamos un movimiento a través de un conjunto de imágenes reproducidas de forma consecutiva lograremos observar diferentes efectos dependiendo de la velocidad con que tomemos los fotogramas, y la velocidad que tenga el movimiento.

El ojo humano recibe luz de forma constante, y por tanto, imágenes o fotogramas. No obstante, para que el cerebro las interprete como un movimiento continuo, simplemente es necesario que se procesen más de 24 fotogramas por segundo (fps). De forma que, aunque la visión, y el cuerpo humano en general, sean algo mucho más complejo que una cámara de vídeo, podemos entender este efecto desde el mismo punto de vista en ambos casos.

Por otro lado, el concepto de aliasing comprende la superposición de varias de las muestras tomadas (en nuestro caso fotogramas). Es decir, es como si tomásemos 10 fotogramas por segundo, pero nuestro sistema de reproducción fuese capaz de representar, únicamente, 7 fotogramas por segundo. En este caso, durante cada segundo, las 10 muestras se solaparían de tal forma que parecerían sólo 7 muestras con aliasing.

Para comprender mejor el concepto de aliasing, imaginemos una figura con forma de senoide en la que tomamos un número de puntos como muestras. Si posteriormente quisiésemos representar la figura obtenida, sólo con unir los puntos, no necesariamente obtendríamos la misma figura.

El efecto estroboscópico no es más que una forma visual de aliasing temporal. Si tomamos fotogramas de algo que tenga un movimiento periódico, como una rueda o unas hélices, el aliasing provocado por las muestras que nuestro cerebro interpreta y las muestras obtenidas debido a la velocidad de la rueda, pueden causar este efecto, que en este caso, se traduce en ver un movimiento contrario o incluso apreciar que no existe movimiento.

En este vídeo, podremos apreciar cómo capta la cámara el despegue de un helicóptero debido al efecto estroboscópico.

Gracias a todo ésto, es posible conseguir efectos ópticos increíbles, y como ejemplo el siguiente vídeo nos muestra cómo, grabar con una cámara a los fps convenientes, nos puede permitir dar forma a un chorro de agua, pararlo o incluso hacer que suba en vez de caer.