ほとんどのカメラで写真を撮るとき、動いているオブジェクトの写真を撮ると、オブジェクトがぼやけて見えます。なぜこれが正確に起こるのですか？
回答:
最初に、カメラの通常の動作について説明し、次にモーションがこの操作にどのように影響するかについて説明します。
画像が鮮明でピントが合うようにするには、撮影対象の物体の1点から来るすべての光がフィルムまたはセンサーの1点に当たる必要があります。顔の写真を撮る場合、左目で反射するすべての光がイメージセンサーの1つの部分に当たって、鼻で反射するすべての光が別の部分に当たるようにします。写真の焦点が合っていない場合、顔の異なる部分からの光がセンサーの同じビットに当たる可能性があり、顔の同じ部分からの光が他の部分全体に広がる可能性があります。これにより、顔のすべての部分が他の部分と混ざり合った写真になります。これをぼやけた画像と呼びます。
被写体が動いている場合、カメラのシャッターが一定時間開いているため、同様のブレが発生します。あなたが人の写真を撮っていて、その人が手を動かすと想像してみてください。シャッターが最初に開くと、カメラは人の光をイメージセンサーの特定の部分に向けます。ただし、手が動いているため、手の新しい位置からの光は、カメラによってセンサーの別の部分に向けられます。そのため、シャッターが開いている間、カメラは手のすべての位置から光を受け取ります。異なる手の位置からの光は、センサーの異なる部分に到達します。これにより、動きの経路をたどる手の汚れた画像のようになります。
これは、露出が行われている間、被写体がカメラフレームに対して相対的に移動し、シャッタースピードがフリーズするほど速くないために発生します。
詳細に入る：
シャッター速度または露出時間は、カメラの内部にあるフィルムまたはデジタルセンサーが光にさらされている時間であり、写真を撮るときにカメラのシャッターが開いている時間です。フィルムまたはイメージセンサーに到達する光の量は、曝露時間。例：1/500秒は、1/250の半分の量の光を与えます。シャッタースピードが遅い場合（つまり、1/60秒未満）、比較的遅いモーションでも写真に表示されます。簡単に言えば、速いシャッタースピードは、撮影しているシーンの動きを凍結する効果があり、逆に遅いシャッタースピードは、シーンの動きをぼかします。
下のグラフは、走っている人を撮影している場合に、異なるシャッター速度がモーションの感覚にどのように影響するかを示しています。シャッター速度が速いと動きが止まります。シャッター速度が遅いほど、走っている人の写真がぼやけます。
シャッター速度が遅いのは、通常、光量不足が原因です。そのため、晴れた日の屋外ではモーションブラーの問題がほとんど発生しません。
ソリューション：
解決策は、シャッター速度を上げることです。多くの場合、それを行う唯一の方法は、光を追加することです。そのための明らかな方法の1つは、フラッシュを使用することです。昼間は外に出ればいいですよ。絞りを絞る（広げる）ことでシャッタースピードを上げることもできます。口径が広いほど、より多くの光を取り込むことができ、シャッター速度が速くなります。絞りが最も広くても十分な速度が得られない場合は、「高速」レンズ（最大絞り値が大きい、つまり最小F値が小さいレンズ）を試してみてください。F/ストップのあるガラス2.8以上。
より高速なISO設定を試すこともできます。
自分の目でも同じことが起こりますが、あなたの脳はそのとんでもないことを隠そうとします。根本的な問題は、そもそも画像がどのように作成されるかに関係しています。
視力とは、オブジェクトから反射された可視光の解釈です（通常、アクティブなグローは無視できます）。何かを見るためには、それは照らされ、その光を周囲とは異なって反射する必要があります。光は、光子と呼ばれる質量のない小さな粒子から形成されます。これは、電磁電荷のキャリアです。フォトンが目の網膜（またはカメラのフィルム、またはデジタルカメラのチップ）に入ると、エネルギーの一部をある種の感光性材料に蓄積し、測定および解釈可能な変化を引き起こします。多くの個々のポイントで感光性材料の応答を測定することにより、脳（またはチップ）は周囲の画像を再構成します。
光子には、エネルギー、位置、方向という3つの重要な特性があります。少しの幾何学と光学補正により、視覚は光子の方向とそれが感光性表面と相互作用する場所を利用して、光子がどこから来たのかを見つけます-おおまかに言って、3Dポイントは上の特定の2Dポイントに対応します画像。エネルギーは特定の光子の色を決定します。考えているのは、表示しているオブジェクトからの光がほぼ平行になるため、3D-> 2Dの投影が簡単になります。光学補正が空気中のフォトンの散乱を補正するのに不十分である場合、写真に静的なぼやけが発生します。オブジェクトまでの距離が大きいほど、平均して反射フォトンの分散が多くなり、それらをもたらすにはさらに補正が必要です。平行に戻ります。
しかし、画像は通常、純粋な白黒ではありません。人間にとって重要なことは他にも2つあります-色と強度です。色は光子のエネルギーに対応し、強度は光子の量に対応します。そして、これは物事が面白くなるところです-有用な画像を取得するには、大量の個々の光子を吸収する必要があります-単一の光子は実際にはあまりわかりません。つまり、実際に起こるのは、一定の時間内にセンサーに到達したフォトンの平均を（おおよそ）取得することです。これにより、オブジェクトの色についての良いアイデアとともに、画像内の相対的な明るさがわかります。
人間の目はいくつかの複雑な問題を追加するので、代わりに古いスタイルのフィルムカメラを使用してみましょう。このフィルムは、光にさらされると永久に変化する材料で作られています（数か月間太陽の下に置かれなかった紙に何が起こるかを考えてください。簡単にするために、元のマテリアルは完全に黒で、変更されたマテリアルは完全に白であると仮定します。個々の光子は単一の分子を変化させますが、私たちの目は個々の分子の色を見ることができません。それらは特定の領域からの情報を平均化します。したがって、フィルムの特定の領域に到達するフォトンが多いほど、明るく表示されます。これは、空間の特定の方向からの明るい光に対応します（したがって、たとえば、明るい赤のT-シャツ）。しかし、ある時点で、フィルムの特定の領域にあるすべての分子が変化します。それをさらに照らすと、もはや明るくすることはできません。周囲の領域が明るくなると飽和領域は明るくならないため、詳細は失われます。スケールの反対側では、光が少なすぎると、フォトンが少なすぎてまともなイメージを形成できません。すべてが非常に暗くなり、ランダムな明るいスポットができます。
したがって、良好な画像を得るには、フィルムを露光する時間のバランスをとる必要があります。長すぎると、画像が明るすぎてコントラストが失われます。短すぎて、良い画像に平均化するのに十分なデータがありません。補足として、これは夜景が単色である物理的（生物学的ではない）理由です-入射する光子が少なすぎる場合、それらの色分布は（ランダムに見える）色ノイズになり、困難になります見る。色を無視して強度のみを使用すると、より鮮明で明るい画像になります。
それでは、少しのフィルムを3Dシーンに1秒間公開するとします。シーンの明るい部分は、2D画像の対応する領域と相互作用する光が多くなります。しかし、今度は0.5秒の時点で、シーン内の男が腕を動かすと想像してみてください。露光の前半では腕が元の位置にあり、後半では元の位置からフォトンを受信せず、代わりに新しい位置からフォトンを受信します。手から反射されるフォトンの総量は同じですが、2D画像の2つの異なる場所に分散されます。そして、手がなかったときに背景から来た光子で平均化されました。手が一定の速度で動く場合、対応するフォトンは、露光の開始から終了までの間に手がたどる経路に均等に広がります。わずかに異なる姿勢で100人の写真を撮り、それらを一緒に平均したかのように、すべての個々の「画像」の平均を取得します。
どうやってこれと戦うことができますか？十分な光がある場合は、露出を短く保つことができます。つまり、目に見えるぼやけを得るには、オブジェクトが長い露出に比べて速く動く必要があります。十分な光がない場合、これによりノイズが発生します（測定する個々のフォトンはかなりランダムです-経時的に予測可能な分布があります。たとえば、緑のフォトンよりも赤いシャツから反射する赤いフォトンの方が多いです）。1つの動くオブジェクトを撮影したい場合は、カメラとオブジェクト間の相対的な動きを排除して、オブジェクトを追跡することができます。人間はこれを自動的に行います。目と頭を動かして、調べたい移動オブジェクトを追跡します。これにより、移動オブジェクトの鮮明な画像が得られますが、他のすべては ぼかしです（通常、脳は都合よく補正しますが、カメラは補正しません）。
カメラのレンズは、センサーのセットでカメラが向けているものの画像（通常は上下逆さま）を慎重に生成します。
これらのセンサーは、それらを照らす光を合計します。次に、「どれくらいの光が見えましたか？」と尋ねることができます。そしてリセット。
通常、これらのセンサーは短時間しか公開されません。その短期間に特定の方向から来る光は、特定のセンサーが拾う光の量になります。
その後、センサーは画像上のピクセルにマッピングされます。
センサーが露出している時間に対してオブジェクトが高速で移動している場合、移動しているオブジェクトの端にあるセンサーは、最初に「ここにオブジェクトなし」、次に「ああ、ここにオブジェクトがあります」を取得します。「オブジェクト」と「オブジェクトなし」の量は、オブジェクトのエッジにどれだけ近いか、およびオブジェクトがどれだけ速く移動しているかの関数です。
オブジェクトが無地の色のブロックであり、背景が別の色である場合、これにより、移動方向に沿ったオブジェクトのエッジで、背景からオブジェクトの色へと滑らかなグラデーションが生じます。これを「モーションブラー」と解釈します。
ほとんどの場合、オブジェクトと背景は十分に異なっており、色が均一でなくても見つけることができます。
カメラの光量に応じて、カメラが「開いている」時間の長さが異なるため、これは時々しかわかりません。光が少ないほど、開いたままになる時間が長くなるほど、モーションブラーが強くなります。同様に、オブジェクトが高速であるほど、一定の「開いたまま」の時間でぼやけが大きくなります。
現代のコンピューターサイエンスは実際にこの問題を軽減しています。1つ目は、センサーを光に対してより敏感にすること、2つ目は後処理です。多くのカメラは、均一なモーションブラーを検出し（手が動いているため）、画像がキャプチャされた後に反転します。理論的には、これはシーン内の単一の移動オブジェクトに対しても実行できますが、ここでオブジェクトとそうでないものを決定することは困難です。私はこれを自動的に行うカメラを知りません。
シャッターボタンを押すと、外界の画像がイメージセンサー（またはフィルム）に瞬く間に映し出されます。このアクションは「露出」と呼ばれます。質問に答えるには、露光中、投影された画像が記録されていることを知る必要があります。重要な点は、イメージセンサー（またはフィルム）が時間の経過とともに光エネルギーを蓄積していることです。露光中に画像が何らかの形で変化した場合、記録された画像はおそらくこれをぼやけとして示します。このファズを回避するために、できるだけカメラを動かさないようにしています。さらに、超高速のシャッタースピードを選択してみます。このようにして、私たちの画像は時間とともに凍結された瞬間です。
写真のぼかしには、主に2種類あります（まあ、3つですが、カメラをきれいに保つと仮定します）。フォーカスブラーとモーションブラーです。
フォーカスブラーは、写真の被写体の焦点がぼやけている場合に発生します。これに対する解決策は、オートフォーカスがオンになっていることを確認し、再試行することです。ピントが合っていない場合は、再度ピントを合わせて撮影してください。かなり簡単です。ポイントアンドシュートカメラでは、焦点が合っていない最も可能性の高い理由は、被写体が動いたか、スマートフォーカスシステムがそれほどスマートではなく、間違ったオブジェクトに焦点を合わせていたためです。
一方、被写体の焦点が合っていないため、モーションブラーは発生しません。これは、露出が行われている間、被写体がカメラフレームに対して相対的に移動し、シャッタースピードがフリーズするほど速くないために発生します。これら2つの側面に個別に取り組みましょう。
したがって、解決策はシャッター速度を上げることです。多くの場合、それを行う唯一の方法は、光を追加することです。そのための明らかな方法の1つは、フラッシュを使用することです。昼間は外に出ればいいですよ。時々日陰と太陽の違いはあなたが必要とするすべての余分な光です。