ゾートロープの発光周期と動画のチカチカ

前回,めでたくアヒルの行列をグルグル回らせることに成功したのだが,今度は動画のちらつきが気になってきた。

現在のしかけは,裏に15個の発光タイミング決定用マークを付けた円盤を1分あたり60回転(=1秒あたり1回転)させるのが基本になっている。つまり,1秒間に15回ストロボが発光しているわけだ。

これは,標準的な動画の撮影コマ数が1秒あたり30コマ(30fps)になっているので,1秒15回の発光なら,動画の1コマおきに明るいコマと暗いコマが規則正しく繰り返されるのでちらつきが少なく感じられるのではないかという予想に基づくものだった。

それが予想外にちらつきが多かった(と感じた)ので,うだうだ考えるよりもまずは実験と,1秒あたり発光回数を様々に変えて動画を撮影してみた。アヒルの群れの真ん中においてある紙に書かれた数字は回転数と発光数で,円盤の回転数を変えることで発光数を変えている。紙を貼り替えているうちに円盤が中心からずれてアヒルが酔っ払って蛇行しているような感じになったが,これはご愛嬌ということで…。

一見したところ,最初の方の7.5回/秒の猛烈なちらつきは別格として,他のちらつき具合にはそれほど差があるように見えない。そこで,動画を見ないで暗くした部屋で動画を再生しながら部屋全体の明るさの変化(ちらつき)を見るという作戦に切り替えて観察したところ,1秒あたり15回が最もちらつきの具合が少ないように感じられた。

そこで,カメラのシャッターが開くタイミングとストロボ発光のタイミングを図に書いて見た(手作業で…)。いや,最初からこれをやれば実験する必要もなかったんだけど…。

図の一番上の方形波がシャッターのタイミングで,1周期が1/30秒,シャッターが開いている期間(Hの区間)はその半分の1/60秒と仮定した。下の各行は,先頭の数字が1秒あたりの発光数で,それに続く縦線がストロボの発光を表している。それぞれ,最初にシャッターが開くのと同時に1発目のストロボが発光するということにして,うまくシャッターが開の区間でストロボが光れば,そのコマは明るいコマになるので緑のマーカーで示しておいた。
チカチカ
これを見ると1秒15回のところは1コマおきに明暗を繰り返しているが,他のところは明暗の繰り返しにムラがある。わかりやすく□と■で明暗を表すと,次のような具合になる。明るいコマの連続の後,暗いコマの連続というようなパターンだとちらつきが強くなって当然だ。

発光数 発光パターン
7.5 □■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■□■■■
11.25 □■■■■□■■□■■■■□■■□■■■■□■■□■■■■□■■□■■■■□■■□■■■■□■■
15 □■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■
18.75 □■■□■■□■□■■□■■□■□■■□■■□■□■■□■■□■□■■□■■□■□■■□■■□■
20 □■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■□■■
22.5 □□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■□□■■
24 □□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■■■□□■
12 □■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■■■□■■

1秒あたりの発光パターンの繰り返し回数が,1秒間の撮影コマ数(=30)から1秒間の発光数を引いた数字になっている。そうか,これはうなりと同じなんだな。と,ここへ来てやっと気付いたりする。

ということで,やはり1秒あたり15回の発光数が動画撮影には都合がいいようだ。肉眼で見る分には発光数が増えれば増えるほど,ちらつきが少なくてきれいに見えるけど,あまり早く円盤を回しすぎると遠心力でアヒルが飛び出しかねないから,やはり15回くらいが現実的な線だろうか。

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