问题

为什么在电视、电影里汽车的轮胎是倒着转的?

回答
哈哈,这你可能是看岔了!在绝大多数电视和电影里,汽车轮胎可不是倒着转的。我们看到的汽车,无论是向前开还是向后退,它们的轮胎转动方向都是符合物理规律的。

为什么会有这样的误解呢?

我猜想你可能是看到了某些特殊场景或者镜头,导致产生了这样的印象。这其中可能有几种情况:

1. 倒车场景的视觉效果: 有时候为了强调汽车正在“倒车”,尤其是那种快速、带有压迫感的倒车,摄影师可能会运用一些特殊的拍摄手法。比如,他们可能会故意让画面稍微有点模糊,或者通过剪辑的节奏感来制造一种“反常”的感受。但即使如此,轮胎的转动方向本身通常还是对的。

2. 剪辑失误或技术错误: 虽然不常见,但毕竟是影视制作,也存在一些疏忽或者技术上的小错误。有时候,在复杂的剪辑过程中,画面顺序可能被弄反了,导致本应是正向运动的镜头被倒放。这种情况下,轮胎的转动方向自然也就跟着反了。不过,一旦这种错误被观众发现,通常也会引起不少讨论。

3. 艺术处理和象征意义: 在一些非常艺术化或者概念化的电影片段里,导演为了表达某种特殊的含义,比如“时间倒流”、“混乱”、“反常识”等概念,可能会故意让画面中的一些元素出现不符合常规的运动方式。这种情况下,轮胎倒转可能是作为一种强烈的视觉象征,用来营造一种超现实或者寓言式的氛围。但这绝对不是常态,也不会是大多数观众看到的情景。

4. 视觉惯性和期望的对抗: 有时候,我们大脑会自动对画面中的运动进行“预测”和“解释”。当汽车正在向前开,但镜头却给了轮胎一个特写,而且可能恰好在一个瞬间抓住了轮胎转动的某个特定角度,我们的视觉系统可能会因为一瞬间的解读偏差而产生错觉。

真实的汽车轮胎是如何转动的?

让我来给你讲讲汽车轮胎的正常转动:

向前行驶时: 当你踩下油门,发动机的动力通过传动系统传递到车轮,车轮会沿着顺时针方向(从车身侧面看,如果我们站在车的右侧看左侧轮胎,或者站在车的左侧看右侧轮胎)旋转。这种旋转将轮胎与地面之间的摩擦力向后推动,从而使汽车向前移动。你可以想象一下,轮胎的下半部分是在接触地面往后滚动的,所以整体旋转方向是为了产生向前的推力。

向后行驶时: 当你挂倒挡,动力传递方向会反过来。车轮会沿着逆时针方向旋转(同样从车身侧面看)。轮胎的下半部分这时是在接触地面往前滚动的,从而产生向后的推力,汽车就会向后移动。

为什么在电视电影里看到轮胎倒转是“怪事”?

如果真的在电视电影里看到汽车轮胎倒转,这绝对是一个明显的“反常”信号,通常意味着:

画面被倒放了: 这是最直接的解释。整个场景或者某个片段的画面被技术处理成倒放。
这是一部科幻、奇幻或具有强烈象征意义的电影: 在这些类型的影片中,为了表达独特的艺术理念,导演可能会打破常规。

总结一下:

在你看到的那些“汽车轮胎倒着转”的场景里,绝大多数情况下是因为:

1. 你可能误解了镜头中的运动方式。
2. 那是电影制作方有意为之的特殊艺术处理,比如倒放了画面,或者为了表达特殊的含义。
3. 极少数情况下,可能是剪辑或技术上的小失误。

总而言之,除非有特殊的目的,否则在影视作品中,汽车轮胎的转动方向都是会遵循物理规律,与汽车的实际行进方向相匹配的。下次看到类似的场景,不妨多留意一下是否是整个画面被处理了,或者有其他更深层的艺术表达。

网友意见

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有个词,「Wagon wheel effect」[1],专门指这种现象的,就是电视电影里,尤其是早期的,很容易看到行进中的车的轮速看起似乎是向后转的现象。其实不用通过电影,旋转的车轮被闪烁的光线照在上面,条件符合时也可以看到。

说点题外话,看到这个名词时我的第一反应是「为什么是瓦罐--旅行车这种车的轮子的现象,SUV的车轮行不行,MPV的车轮行不行」。后来一查发现,人家这里的Wagon其实最早是指四轮马车。

大家都知道,电影的帧率(Frame per second)一般都是24 FPS,也就是一秒钟拍摄/播放24帧。
而人眼的特殊的生理结构,经常被生活的真相所蒙蔽。
如果所看的画面的帧率高于10-12 FPS的时候,静止的帧播放起来,人眼就会傻傻分不清,画面就会认为是连贯的动作[1]。
根据Nyquist定理[2],为避免失真,采样频率要大于信号带宽的2倍,所以就有了24FPS这个数。

以上是电视/电影的一些基本常识。

接下来我们看一个车轮,它有八个轮辐条(spoke):


现在我们让它以顺时针每秒转3圈的车速行驶,从电影上看会发生什么事。

每秒转3圈, 每圈转动8个辐条,每秒拍摄24帧,

(知乎的LaTeX公式编辑器虽然好用,单上面式子我依然写了5分钟...)

也就是说连续两帧的差别就是:第一帧的第一个辐条,移到了第一帧第二个辐条的位置。

第三帧同理,红线会移到3点钟的那一个位置。

那么电影里看到是什么景象:把这些帧连续地播放起来,人眼看到的景象是什么呢?

想象一下,上面的车子飞快地转起来,红线会快速地,沿着顺时针方向连续地在每个辐条跳,上面红线是为了标记讲解作用,把它恢复成黑色。


此时:车轮在飞快地转,但电影里看到的是一个静止的轮子

接下来我们换一个速度,让它以2.5圈每秒的速度转好了,比刚才的速度慢一点,那么连续两帧的差别是,第二帧的红线还没有移动到第一帧第二个辐条的位置,大约在第一个辐条与第二个辐条之间83%的位置。(不想列式子了......)


我们把两帧图像放在一起连续地播放,如下图:
看到这样的景象后,大脑对于这样的现象有两种可能的解析:
一是,顺时针移动了83%,二是,逆时针移动了17%。

实际上,大脑会选择此时车轮是逆时针旋转17%的解析![4]

为什么会选择这个,我也不清楚,大概可能大家都有懒癌,它看起来处理起来更简单一点。


同理,可以知道,第三帧与第二帧的差别比较时,大脑依然会选择逆时针转了17%,这样连续播放起来的话,我们会一直处理成逆时针旋转。因此,电影里我们看到的就是车子在前进,实际上轮子是顺时针转的,但看起来却是逆时针转。

问题回答到此完毕。

PS:
通过上面的计算我们可以知道,其实不同轮辐的车轮,出现这种现象的车速是不一样的,出现这种现象时的车速范围可以计算得出来的。

未经许可,禁止转载。

Reference:

[1]wikipedia:Wagon-wheel effect

[2]wikipedia:Frame rate

[3]wikipedia:Nyquist

[4] Aliasing, Bruno A. Olshausen, PSC 129 - Sensory Processes

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