Lo mismo sucede con tus propios ojos, aunque tu cerebro hace todo lo posible para ocultarlo. El problema fundamental tiene que ver con cómo se crea la imagen en primer lugar.
La vista es la interpretación de la luz visible reflejada (generalmente; podemos ignorar el brillo activo por ahora) de los objetos. Para ver algo, debe estar encendido y reflejar esa luz de manera diferente a su entorno. La luz se forma a partir de pequeñas partículas sin masa llamadas fotones, los portadores de la carga electromagnética. Cuando un fotón ingresa a la retina en su ojo (o la película en una cámara, o el chip en una cámara digital), deposita parte de su energía en algún tipo de material fotosensible, causando un cambio que se puede medir e interpretar . Al medir la respuesta del material fotosensible en muchos puntos individuales, el cerebro (o chip) reconstruye una imagen de su entorno.
El fotón tiene tres propiedades importantes: energía, posición y dirección. Con un poco de geometría y corrección óptica, la vista explota la dirección del fotón y el lugar donde interactúa con la superficie fotosensible para descubrir de dónde proviene el fotón, aproximadamente, qué punto 3D corresponde a un punto 2D dado en el imagen. La energía determina el color de un fotón particular. La idea es que la luz proveniente del objeto que está viendo es aproximadamente paralela, lo que hace que la proyección 3D-> 2D sea trivial. Se obtiene un desenfoque estático en una fotografía cuando la corrección óptica es insuficiente para compensar la dispersión de los fotones en el aire: cuanto mayor es la distancia a un objeto, más dispersos están los fotones reflejados en promedio, y necesita más corrección para llevarlos. vuelve a ser paralelo.
Pero las imágenes generalmente no son en blanco y negro. Hay otras dos cosas que son importantes para los humanos: color e intensidad. El color corresponde a la energía de los fotones, mientras que la intensidad corresponde a la cantidad de fotones. Y aquí es donde las cosas se ponen interesantes: para obtener una imagen útil, necesita absorber grandes cantidades de fotones individuales; un solo fotón realmente no le dice mucho. Entonces, lo que realmente sucede es que tomas (aproximadamente) un promedio de fotones que alcanzaron tu sensor durante un período de tiempo determinado; esto te da el brillo relativo de las cosas en la imagen, junto con una buena idea sobre el color de los objetos.
Los ojos humanos agregan algunas complicaciones adicionales, así que sigamos con una cámara de película antigua. La película está hecha de un material que cambia permanentemente cuando se expone a la luz (piense en lo que le sucede a un papel que se deja al sol durante unos meses, pero mucho más rápido). Para simplificar, supongamos que el material original es perfectamente negro, mientras que el material modificado es perfectamente blanco. Cada fotón individual hace que cambie una sola molécula, pero nuestros ojos no pueden ver los colores de las moléculas individuales: promedian la información de un área determinada. Entonces, cuantos más fotones lleguen a un área determinada de la película, más brillante aparecerá, lo que corresponde a una luz más brillante que proviene de esa dirección particular en el espacio (y, por lo tanto, el volumen de espacio dado, correspondiente a, digamos, su T rojo brillante camisa). Sin embargo, en algún momento,todas las moléculas en un área determinada de la película cambian; iluminarla aún más no puede hacerla más brillante. Se pierden detalles, porque a medida que las áreas circundantes se vuelven más brillantes, las áreas saturadas no pueden. En el otro lado de la escala, si hay muy poca luz, habrá muy pocos fotones para formar una imagen decente; todo será demasiado oscuro, con puntos brillantes aleatorios.
Por lo tanto, para obtener una buena imagen, debe equilibrar el tiempo que expone la película a la luz. Demasiado tiempo y tu imagen es demasiado brillante y pierde contraste. Demasiado corto y no hay suficientes datos para promediar una buena imagen. Como nota al margen, esta es la razón física (en oposición a la biológica) por la que la visión nocturna es monocromática: si ingresan muy pocos fotones, su distribución de color produce un ruido de color (de aspecto aleatorio) que lo hace más difícil para ver. Usar solo la intensidad sin tener en cuenta el color da como resultado una imagen más clara y brillante.
Así que imaginemos que expones un poco de película a una escena 3D por un segundo. Las partes más brillantes de la escena darán lugar a una mayor interacción de la luz con las áreas correspondientes en la imagen 2D. Pero ahora imagine que en el punto 0.5s, el tipo en la escena mueve su brazo. La primera mitad de la exposición tiene su brazo en la posición original, mientras que la segunda mitad ya no recibe los fotones de la posición original, y en su lugar lo recibe de la nueva posición. La cantidad total de fotones reflejados de la mano es la misma, pero ahora están distribuidos en dos lugares distintos en la imagen 2D; y promediado con los fotones que vinieron del fondo cuando la mano no estaba allí. Si tu mano se mueve a una velocidad constante, los fotones correspondientes se distribuirán uniformemente sobre el camino que toma la mano entre el comienzo de la exposición y el final. Obtiene el promedio de todas las "imágenes" individuales, como si tomara cien fotos de personas con posturas ligeramente diferentes y las promediara juntas.
¿Cómo puedes combatir esto? Si hay suficiente luz, puede mantener la exposición corta, esto significa que para obtener un desenfoque visible, el objeto debe moverse más rápido en relación con una exposición más larga. Si no hay suficiente luz, esto generará ruido (los fotones individuales que mides son bastante aleatorios; solo tienen una distribución predecible a lo largo del tiempo; hay muchos más fotones rojos que se reflejan en una camisa roja que los fotones verdes, por ejemplo). Si desea fotografiar un solo objeto en movimiento, puede intentar eliminar cualquier movimiento relativo entre la cámara y el objeto: siga el objeto. Los humanos hacen esto automáticamente: mueves los ojos y la cabeza para seguir un objeto en movimiento que deseas examinar, lo que te da una imagen clara del objeto en movimiento, mientras que todo lo demás es un desenfoque (que el cerebro generalmente compensa convenientemente, pero la cámara no).
