2018-10-15 地铁动态广告

视觉暂留原理


视觉暂留现象即视觉暂停现象(Persistence of vision,Visual staying phenomenon,duration of vision)又称“余晖效应”,1824年由英国伦敦大学教授皮特.马克.罗葛特在他的研究报告《移动物体的视觉暂留现象》中最先提出

视觉暂留(Persistence of vision)现象是光对视网膜所产生的视觉在光停止作用后,仍保留一段时间的现象,一般是0.1-0.4秒,原因是由视神经反应速度造成的。视觉实际上是靠眼睛的晶状体成像,感光细胞感光,并且将光信号转换为神经电流,传回大脑引起人体视觉。感光细胞的感光是靠一些感光色素,感光色素的形成是需要一定时间的,这就形成了视觉暂停的机理。

视觉暂留原理的具体应用是电影的拍摄和放映。是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据。

地铁隧道动态广告是采用了人眼的视觉暂留原理。类似于电影院里播放电影一样,每一格的电影胶片上的每一帧图像是不同的,当放映机以合适的帧频播放时,观众眼前就产生了清晰稳定的动态电影效果。电影一般每秒钟24帧。

地铁动态广告示例

地铁内的动态广告分两种:按显示媒介分为静态LED显示屏和LED阵列光柱。


静态LED显示屏


在200-800米的隧道墙壁上连续安装400到800个显示屏,通过限制安装在隧道壁上的每幅单张画面的角度,在列车高速运动的时候,使安装在隧道壁上的画面在与乘客相对固定的位置上逐一快速闪过,从而使乘客感受到动画效果。而人的眼睛会把24帧/秒的画面看成是连续的,这个原理和你在影院看到的电影类似。

只不过电影和动画片是人眼不动,图象在变换;而隧道广告的画面固定,而人随着车厢在高速移动。

这种广告为了画面稳定,通常需要先实际测算下地铁列车的站间运行速度,只有在速度稳定的区域(一般为基本匀速行驶的区域),比如两站中间段投放才不会有快进或拖尾的问题。

静态LED显示屏


LED阵列光柱


在隧道内壁上安装的一条条垂直的光柱,光柱高度近1米,上面分布着近600个LED作为一列像素,两个光柱之间间隔约1.2米。

这种“动画”要设置在地铁车速较为稳定的一段区间,当列车静止时,只能看到每根光柱上各种颜色的光点,当列车快速运动起来的时候,利用“视觉暂留”的原理(1/24秒)可以形成动态的画面。就形成了和电视类似的帧扫描的效果。如果速度稍快或者稍慢,在列车上的人就会觉得画面在向前或者向后缓缓移动。

当然有的人就会问到那隧道里的这些灯是一直都亮着的么?并不是的。车辆是携带信息运行的,列车运行到广告区间前,列车运行的状态会反馈到广告开关电路的触发开关。

LED阵列光柱

这种LED灯柱来显示广告要比用LED屏显示更加的节省成本,还能省不少的电费,维护起来也是很方便的。所以很多地铁隧道里都会用到这种方法。

现在LED阵列光柱不是只适用于投放在列车匀速行驶区域,它可以投放在地铁隧道的任意位置。它是利用同步感应器来实时感应列车的行驶速度,列车通过时,同步感应器相应驱动LED阵列光柱的发光频率。列车速度越慢,发光的频率就越高,列车速度越快,则发光频率越低。就这样通过频闪微有区别的画面,彩色活动广告画面就呈现在乘客面前了。


原理解析


乘客透过窗户,看到一根一根的灯柱扫过车窗,与此同时,灯柱不断变换显示阵列。以列车的左侧车窗为例,灯柱从车窗右边进入乘客视野,向车窗左边扫去。

当灯柱以预设的发光阵列在车窗前扫过一小段距离后,它便在车窗的最右侧留下了一列图案(这个图案的宽为画面的最小单位,即一个像素)。随后,灯柱变换到第二列像素;以此类推,逐列显示。

举个例子:假设,我们希望乘客能看见这幅图案:

在刚进入视线时,灯柱显示为

那么在灯柱的第一个变换周期内,乘客能看见:

随后,灯柱移动到右起第二列时,改变阵列,则乘客能看见:

每个瞬间,画面中的16列图案中,灯柱只「印刷」一列图案。但只要在人眼的视觉残留消失之前,让下一根灯柱从右向左重复一遍之前的阵列,就能让乘客眼中的「整个屏幕都是亮的」

在列车行进时,每过0.05秒左右,就有一根灯柱,从右往左,逐列刷新车窗外的图像。两根led灯柱一般相隔1~1.2米 ,跟列车时速及预期的帧率有关。

于是车窗内的乘客会看见完整的图像

基于这个原理,如果分辨率再高一些:

所以,即使用的是柱状的灯管,只要预设的程序合理,仍可以在乘客眼前呈现出一帧帧完整的画面。值得一提的是,你看到动态广告时,基本在列车匀速行驶的路段,因为只有这样,才能保持图像稳定。

我们不难想象,如果车开慢了,某根光柱还没进车窗就开始变换阵列,  它就会超前于之前那根光柱,造成画面整体右移。同理,车开快了,画面会整体左移;因为地铁速度并不是绝对的匀速,所以你会发现画面在左右摇摆。

旋转LED点阵屏显示屏


旋转LED点阵屏显示屏 例1

旋转LED点阵屏显示屏 例1


旋转LED点阵屏显示屏 例2


旋转LED点阵屏显示屏 例3



带旋转LED点阵屏显示屏的风扇


问&答


1. 视觉暂留原理是哪年,谁最先提出的?

答:1824年 英国 皮特.马克.罗葛特

2. 地铁内的动态广告主要有哪两种?

答:LED显示屏,LED阵列光柱

3. 电影一般是每秒多少帧?

答:24帧

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