地铁速度那么快,窗外广告是怎么做的?

互联健谈


图片截取自上海地铁一号线隧道广告


乘坐地铁的朋友很多应该注意过地铁快速行进时,窗外居然有广告,甚至是活动的广告,这究竟是什么原理呢?

要讲清楚,还要从两百年前物理学家的发现说起:

费纳奇镜/Phenakistiscope

在 1832 年的冬天,比利时物理学家尤瑟夫·普拉托(Joseph Plateau) 和奥地利数学家西蒙·史坦弗 (Simon Stampfer) 几乎同时地发明了费纳奇镜 (Phenakistiscope)。



费纳奇镜的画面图案转圈排列在一张圆盘上。圆盘上有一条条窄缝,可以绕中轴旋转。观看动画的人需要手持手柄,对着一面镜子让圆盘旋转起来,并透过圆盘上的窄缝观察圆盘图案的镜像,这样就可以看到画面动起来了。

▲费纳奇镜,透过圆盘上的窄缝,在镜子里,整个圆盘的图案都动起来了

现在大家都知道视觉暂留原理,视觉暂留是由于被观察物体移去后,视神经对物体影像的反应不会立即消失,而是会持续一小段时间。现代电影电视都是利用这个基本原理来实现动态画面的:


1.显示第一幅图

2.遮盖图(准备下一张图),让眼睛看不到任何东西,

但是因为视觉暂留,大脑还会看到原始图

3.显示下一张图


然后大脑会通过复杂的计算,识别出运动的物体,并脑补他们的运动过程。所以你不会看到独立的两个物体出现在不同位置,而是看到一个物体从一个地方移动到另一个位置。


费纳奇镜中的窄缝,就起了关键作用,让眼睛只能间隙的看到处在合适位置的图案,否则,看到的就是糊涂在一起的:


所以一定要在圆盘图案背面通过窄缝,看镜子里的图案。


明白了原理,你其实可以很容易参考上下图,自己做一个费纳奇镜。


另外也有一种费纳奇镜的设计是狭缝和图案分别在两个圆片上, 这样不需要镜子也可以观察。原理留给读者自己思考吧。





下面给大家展示的其实是电脑合成的gif动图,但是很好的模拟了人眼最终看到的费纳奇镜图案。



除了利用窄缝,通过频闪也可以的获得动画。


通过照明的灯光间隙的亮起,可以实现和窄缝类似的结果,比如第一幅图到位后,灯光短暂亮起,然后熄灭,眼睛就看到第一张图,然后转到第二张图时,再亮,眼睛再看到第二张图...

生活中如果在日光灯下看电风扇慢慢停下来,你眼中的风扇会时快时慢,还会倒转。因为传统日光灯直接使用交流电,基本上每秒有100次的明暗变化,如果风扇转速也刚好是100的倍数,那么每次亮时,你就会看到扇叶在同一个位置,好像静止了,如果转速再快一点,每次灯亮时叶片就会多转一点点,最终感觉慢慢正转,如果再慢一点,就会感觉在倒转了。

▲看起来倒着转的风扇


同样道理,如果光源没有频闪,你只会看到一团糊。但是我们通过电视电影手机看电风扇,因为视频记录本身就是间隙的,所以电视里的风扇几乎总是可以看到这种现象。

但是费纳奇镜神奇之处是他很好的解决了同步问题,因为窄缝和图案是一体的。地铁广告则没有这么幸运了。

除了平面,其实也很容易扩展到立体,只要用一个个立体模型代替平面图形即可。

接下来我们就来欣赏一些有趣的

▲人浪 - Lego Figures Doing the Wave


圣诞节 - クリスマスゾートロープ [11]


鱼吃鱼 - Fish Eating Fish


▲跳跃的青蛙 - Jumping Frogs

实际上,还有很多公司利用这种形式的动画来作广告。

▲Airbnb「别样巴黎」视频拍摄现场


看了上面这么多动画,不知道你自己是否能明白地铁里视频的原理了?

估计没那么容易。原理一样,但是形式上确实不同。

地铁里广告一般通过连续安装很多条灯柱即可。

▲地铁中的灯柱

再看下图,你是否明白了?

▲利用 960 fps 高帧率录制下来的地铁运行时图案。图片节选自知乎问题「上海地铁行驶中窗外的广告是如何实现的?」下 Kon Tiki 的回答。

你可以想象,地铁停止着,车窗后有一副图,灯条则是一个窄缝,非灯条的地方是黑色遮挡了后面的图片,当灯条从一侧很快的移动到另一侧时,你就可以依次看到这张完整的图片,因为有视觉暂留,你会看到一副完整的图片。

如果一直如此,你就会看到一副静止的图片。

如果这副图也在不断变换,你就会看到动起来的视频了。

但是这里复杂的是,窗后并没有真的完整的图,是通过窄缝也就是灯柱不断显示不同图案,而灯柱的移动则依靠地铁的移动,所以这里存在一个同步的问题,如果不能很好同步,你看到的图案一定是一塌糊涂的。

这就需要高科技上场了,因为即便地铁每次都匀速通过,也不能保证每次速度完全一样,所以首先这套系统需要能够自动测定地铁速度,然后通过电脑计算,控制每条灯柱依次不断显示不同图案。

剩下就是技术细节问题了,比如如何测量速度越准越快,灯柱如何该亮就亮该灭就灭...


地铁广告的原理,现在你完全明白了吗?


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