Consulta: Barrido, paralaje por movimiento y percepción

Hago fotografía desde vehículos en movimiento. En mis fotografías el primer término es un barrido a mucha velocidad y el horizonte aparece estático. Esto es exactamente lo que veo con mis ojos: Paralaje de movimiento. Mi pregunta es ¿cómo capta la cámara ese movimiento que es irreal, que es un mecanismo de percepción?.

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Hago fotografía desde vehículos en movimiento.

En mis fotografías el primer término es un barrido a mucha velocidad y el horizonte aparece estático.

Esto es exactamente lo que veo con mis ojos: Paralaje de movimiento.

Mi pregunta es ¿cómo capta la cámara ese movimiento que es irreal, que es un mecanismo de percepción?.

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Contexto

Esta consulta tiene relación con este artículo sobre percepción de la profundidad e interpretación de la perspectiva:

Perspectiva, percepción visual humana y fotografía

Respuesta

Hola …,

Es una pregunta muy interesante.

La cámara (y tus ojos, de una manera similar) sólo recogen la imagen de la escena, y la ‘congelan’ en función de sus parámetros de exposición.

Por ejemplo, si configuras en cámara una velocidad de obturación muy alta, 1/8000s o superior si lo permite tu cámara, la escena aparecerá estática en la imagen final, al menos la mayoría de los elementos. Y con una velocidad de obturación muy lenta prácticamante todo aparecerá movido.

Todo eso es un fenómeno físico. Si un punto de la escena se mueve lo suficiente (una distancia mayor al tamaño de un pixel en el caso de sensores) durante el tiempo que dura la exposición, aparecerá movido (trazo en lugar de punto) en la imagen, porque su imagen (sus fotones) ha recorrido una trayectoria a lo largo del sensor o la película, y se suma y mezcla con otros puntos que ocupan esas posiciones en la proyección.

Los ojos funcionan de una forma ligeramente diferente, pero puedes imaginar que en lugar de un barrido en fotografía haces un barrido en vídeo. La información que entregan los ojos al cerebro se parecería más a vídeo (secuencia de estímulos) que a una foto.

Hasta ahí no habría nada interpretable, sería todo físico.

Mecanismos de interpretación de profundidad

La cámara no interpreta esa imagen que ha capturado, ni puede extraer información de profundidad. Simplemente congela la imagen que ha proyectado la parte óptica.

El cerebro sí interpreta la información: tanto la información de la escena directa a través de los ojos, como la información de una imagen plana (foto, pantalla, etc.)

Entre otras cosas, el cerebro realiza básicamente reconocimiento de formas (objetos del entorno) y estimación de profundidad (intentar reconstruir el mundo 3D a partir de imágenes 2D que proporcionan los ojos).

El mecanismo de paralaje por movimiento es un mecanismo de interpretación de la profundidad: la estimación que hace el cerebro, a partir del movimiento relativo de los elementos de la escena, de la distancia a la que se encuentra cada elemento (o más que la distancia, si un elemento se encuentra más cerca o más lejos de nosotros, porque es un mecanismo cualitativo).

Este mecanismo actúa sobre todo a partir de los movimientos de cabeza y ojos, para elementos relativamente cercanos. El caso del coche en movimiento sería similar, aunque ahí se mezclan otros efectos.

Cuando ves la escena en movimiento desde el coche, con tus ojos, tu cerebro percibe el movimiento de los elementos. Pero eso no es todavía paralaje por movimiento.

A partir de esos movimientos relativos sí puede hacerse una idea de la profundidad de la escena: el horizonte se mueve mucho menos, entendemos que está más lejos que el árbol que vemos pasar en primer plano.

Ésa sería la percepción de profundidad por paralaje de movimiento.

Pero en esa misma escena están operando otros muchos mecanismos de percepción de profundidad, sobre todo los de oclusión y comparación de tamaños relativos. Por ejemplo, los árboles de primer plano o plano medio tapan (oclusión) a los elementos que están más lejos, más hacia el horizonte.

Profundidad a partir de una imagen estática

Cuando contemplas la foto, en esa imagen estática no hay movimiento de elementos, cada punto está fijo en una posición de la imagen (y además la imagen es un plano, un objeto 2D). En ese caso no intervienen los mecanismos de paralaje por movimiento del cerebro.

Percibes de forma indirecta el movimiento (por experiencia previa de ver muchas imágenes sabemos que si la imagen aparece movida, puntos formando trazos, se debe a que algo se movía, la cámara o la escena o determinados elementos) pero la sensación de profundidad al interpretar esa imagen viene probablemente de otros mecanismos.

Si en lugar de una foto, haces un barrido en vídeo: contemplar ese vídeo sí activa los mecanismos de paralaje por movimiento, porque hay un movimiento real, relativo, entre elementos cercanos y lejanos de la escena, aunque esa escena se muestra en 2 dimensiones. El vídeo aporta más información sobre profundidad.

Por ejemplo, si enseñas esa foto a alguien que nunca ha visto un barrido (cosa imposible en la actualidad), es posible que le cueste un poco interpretarla inicialmente.

Para ti, que estabas en la escena mientras hacías la foto y tienes el recuerdo de lo que percibiste, cuando contemplas la foto probablemente tendrás una sensación similar y en parte la interpretas a partir de tu experiencia previa en esas situaciones.

Pero si pruebas a configurar parámetros diferentes en la cámara (velocidad de obturación más alta por ejemplo), verás que lo que percibes al ver la foto ya no casa bien con lo que percibes en la situación real cuando estás en el coche.

Entonces, por resumir, la cámara (y los ojos) sólo captan una imagen proyectada de la realidad, es sólo Óptica y Física.

El efecto de ‘barrido’ que hace que los puntos se transformen en trazas y se mezclen con otros puntos (falta de nitidez, imagen borrosa para esos elementos en movimiento) sólo tiene que ver con el tiempo de exposición. Los ojos no tienen un tiempo de exposición como tal, pero el efecto conjunto del ojo y la percepción sería similar (lo que antes se conocía como persistencia retiniana).

Al interpretar una imagen estática (una foto por ejemplo) no tenemos movimientos relativos reales de los elementos de la escena. En ese caso no ‘emerge’ o actúa el mecanismo de paralaje por movimiento.

Al contemplar esa foto interpretamos el movimiento de forma indirecta (trazas) y la profundidad a partir de otros mecanismos: oclusión, comparación de tamaños, etc.

Un saludo!
Felipe

Consulta

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Pero de qué mecanismo dispone la cámara para reproducir, también ella, el mismo mecanismo de adaptación para ayudar a interpretar la profundidad o las distancias ?

Por qué en las fotografías, exactamente igual que en el ojo, aparece el primer término bajo la apariencia de elevada velocidad mientras el fondo está tan estático que permite ( con suerte) incluso enfocar algo?

Cómo reproduce la cámara en el momento de hacer la foto lo mismo que el ojo ve ( diferentes signos de velocidad en función de las diferentes distancias al observador? )

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Respuesta

Entiendo lo que comentas.

Pero ten en cuenta que la cámara no interpreta nada, ni interviene ningún mecanismo de percepción. La cámara simplemente capta ‘lo que pasa por delante’.

El efecto que comentas, en la imagen tal cual, sin tener en cuenta la interpretación posterior del observador, es debido a la perspectiva.

Perspectiva

Se puede ver más fácilmente con este esquema simplificado:

Cambio de perspectiva por movimiento del observador

Imagina que hay 3 objetos a diferentes distancias de tu cámara, que ahí están representados por los círculos de color: negro (un poste junto a la carretera), verde (un árbol a media distancia), naranja (un objeto más lejano). T

Para simplificar, el plano del cuadro (que sería el sensor o la película o la retina) lo he puesto delante del punto de vista, que es como se suele trabajar en dibujo (dibujo artístico y dibujo técnico).

En una cámara y en el ojo, la imagen se proyecta por detrás del punto de vista, invertida (arriba-abajo / izquierda-derecha), pero eso no cambia el resultado final y complica mucho el esquema.

El punto de vista es la cámara o la persona que van dentro del coche.

Y en la parte de abajo he dibujado cómo quedaría la proyección de cada objeto en el sensor.

A la izquierda aparece la representación en un momento determinado, justo cuando comienza la exposición de esa foto.

Cuando te mueves con el coche estás cambiando el punto de vista. La imagen resultante es una combinación de diferentes perspectivas, cada una ligeramente distinta de la anterior.

En cada una de esas perspectivas, cada punto de la escena se proyecta en diferentes posiciones del plano del cuadro (del sensor), a medida que cambia el punto de vista.

Desde el momento que pulsas el disparador (se abre el obturador) hasta que se cierra el obturador, el sensor recoge la información de las proyecciones de todos los puntos de la escena según la perspectiva que corresponda en cada instante. En este caso la perspectiva no es fija, el sensor o la película integra (mezcla) todas esas perspectivas en una única imagen.

Pero fíjate que los puntos más cercanos al punto de vista se desplazan mucho más en la proyección, con respecto a los puntos más alejados.

En el esquema no están representadas a escala las distancias típicas que ves desde el coche. El fondo estaría mucho más alejado y dejaría una traza muy pequeña. Lo puedes pensar también como que cuanto más alejado esté un objeto, menos va a cambiar su ángulo relativo.

Como el punto de vista está en movimiento, todos los puntos de la escena dejan una traza en el sensor.

Lo que ocurre es que los puntos que están muy alejados dejan una traza muy pequeña, que puede caer por ejemplo dentro del tamaño físico de un pixel, y en ese caso aparecerían perfectamente nítidos.

Pero para que eso ocurra se tienen que dar una serie de condiciones que dependen del tiempo de exposición y la velocidad del coche y del movimiento de la cámara (trepidación, botes del coche, vibraciones…).

Pero si nos quedamos sólo con el efecto de la perspectiva:

Los puntos muy cercanos al punto de vista harán una traza muy grande.
Además, la ‘luz’ de cada punto se reparte por toda la traza (como si fuera un pigmento que se diluye y se reparte por una superficie mayor). Los puntos que dejan traza muy grande aparecen como disueltos y mezclados, y el efecto es similar al de un desenfoque o una imagen ‘fantasma’. Los objetos más lejanos, que dejan una traza menor, aparecen más nítidos y más ‘sólidos’.
Si disparas con una velocidad de obturación muy alta, congelas el movimiento del coche: el punto de vista inicial y el punto de vista final están muy próximos entre sí, y todo se ve nítido y sin trazas.

Para tener una referencia, si el coche va a 120km/h y disparamos a 1/4000s, el punto de vista sólo se mueve unos 10 milímetros.

Pero si disparamos a 1/10s el punto de vista se mueve unos 3-4 metros durante la exposición.

Si disparas con una velocidad de obturación muy lenta, por ejemplo de 1s, el punto de vista se mueve unos 30 metros: los puntos muy próximos al punto de vista (p.e. un poste junto a la carretera) dejan una traza tan diluida que posiblemente ni se aprecien en la imagen final. Y los objetos un poco más alejados dejarán también algo de traza.

Tus ojos actúan de forma similar. Podríamos decir que tienen programado un tiempo de exposición concreto. Y lo que ves, sin entrar todavía en la parte de percepción, se parece mucho a lo que capta la cámara (dentro de un rango de tiempos de exposición)

Pero por ejemplo si pruebas con diferentes distancias focales (p.e. con un tele) y con diferentes tiempos de exposición, los resultados que obtiene la cámara ya no casarán con lo que recogen tus ojos en esa situación.

Todo eso serían efectos debidos a la perspectiva y a fenómenos físicos, y no tienen relación con los mecanismos de percepción visual.

No he querido incluir hasta ahora el término parajale para no liar, pero la paralaje sería básicamente esa diferencia entre los ángulos de cada objeto según cambiamos el punto de vista y según su distancia. El paralaje o la paralaje es un concepto geométrico, físico.

Interpretación, percepción

La parte de interpretación, de percepción visual, sólo tiene lugar en el cerebro, a partir de la información que proporcionan los ojos.

Y efectivamente, el cerebro aprovecha esos fenómenos físicos / geométricos para extraer información.

El mecanismo de percepción que interpreta esa paralaje geométrica es el que se conoce como ‘paralaje por movimiento’, y para que se active tiene que haber en principio una escena con movimiento (escena real o vídeo) que permita al cerebro comparar imágenes con diferentes puntos de vista, como cuando movemos o giramos la cabeza (o cuando vamos en un vehículo en movimiento).

Por su parte, la cámara capta la paralaje geométrica y el efecto son las trazas en la imagen final (motion blur). Es un efecto físico. No interviene ningún mecanismo de interpretación.

Cuando contemplamos una foto que contiene uno de esos barridos: en ese caso tampoco interviene el mecanismo de paralaje por movimiento, porque el contenido de la foto es estático (no se mueven los píxeles ni hay nada que active ese mecanismo del cerebro).

Cuando contemplamos la foto intervienen otros muchos mecanismos de interpretación de la profundidad. Percibimos perfectamente la profundidad en la imagen (en el contenido) de la foto.

Las trazas en la foto nos dan idea de movimiento, porque por experiencia sabemos que ocurre eso al hacer fotos de cosas en movimiento y en cierta forma lo percibimos también en la realidad (aunque los ojos funcionan más bien como vídeo, no como foto estática). Pero al contemplar una foto, esa sensación de movimiento, sensación de velocidad, no es lo que se conoce como mecanismo de paralaje por movimiento, son mecanismos de percepción independientes.

Un saludo!
Felipe

Información complementaria

Para aprender sobre perspectiva y sus implicaciones en fotografía (y sobre los mitos y malentenidos relacionados con la perspectiva), recomiendo leer la serie sobre perspectiva en quecamarareflex.com