Co je to stroboskopický efekt?

Stroboskopický efekt je jev lidského vizuálního vnímání, u kterého se ukazuje, že pohyb je interpretován mozkem, který přijímá následné diskrétní obrazy a spojuje je spolu s automatickými aliasy pro časovou kontinuitu. Stručně řečeno, pohyb je artefakt. Ať už s blikajícím světelným zdrojem nebo otvorem a zavřením clony, může blesk ovládat to, co oko vidí u pohybujícího se objektu. Navzdory skutečnému pohybu, pokud je každý obraz sítnice objektem ve stejné přesné poloze, bude vnímán jako stacionární. Stroboskopická kontrola opakovaného nebo prediktivního pohybu, jako je rotace kola, může vytvořit optickou iluzi, která je zcela v rozporu se skutečným pohybem.

Prvním stroboskopem byla nová hračka, ve které se stínil lampa s následnými obrazy něčeho v pohybu, jako je chůze z koně, zatímco další vnější stínítko se řadou radiálních pozorovacích štěrbin se točilo v opačném směru a vytvářelo iluzi pohyblivého statického obrazu. Filmový film používá stejný princip s projektorovým světlem a objektivem, ve kterém je umístěna vysokorychlostní závěrka, která střídavě osvětluje a uzavírá dlouhý, točivý kotouč po sobě jdoucích statických snímků. Stroboskopický efekt může také vytvořit rotující nebo oscilační zrcátka. Elektronická záblesková světla, poprvé vynalezená v roce 1931, jsou žárovky obsahující plyny, které se vypouštějí rychlostí upravenou frekvencí nebo cyklem elektrického proudu měnícího jeho polaritu. Fluorescenční osvětlení je ve skutečnosti záblesk, který bliká zapínáním a vypínáním rychlostí, která je příliš vysoká na to, aby ji lidé rozeznali.

Vědci již dávno zjistili, že lidé vnímají nerozeznatelně skutečný pohyb rychlostí 24 snímků za sekundu - rychlost, která je větší, nezlepšuje verisimilitude a nižší rychlost vyvolává rozpoznatelnou iluzi pohybu. Z tohoto pozorování vyvinulo řadu teorií. Jednou z nich je diskrétní teorie rámců, která předpokládá, že tato rychlost koreluje s fyzickou rychlostí nervových impulsů a že každý signál představuje nehybný snímek sítnice. Lidský mozek pak subjektivně vyrábí pohyb zpracováním po sobě jdoucích obrazů prostřednictvím dočasného aliasingu, vyplněním prázdných okamžiků duchovými snímky podle tvrdých zákonů a naučených pravidel prostoru a času.

Tento teoretický rámec je nejvíce přijímaným vysvětlením stroboskopického jevu. Lidé nevidí fyzický pohyb; mozek spíše interpretuje pohyb založený na rychlých, ale epizodických, nicméně, retinálních informacích. Tento efekt je nejzřetelněji demonstrován opakovanými - včetně cyklicky se pohybujícími - objekty. Příhodná analogie je taková, že pokud je fotografie pracovních hodin pořizována každých 60 sekund, může osoba oprávněně, i když nesprávně, dojít k závěru, že druhá ruka je zlomená a nepohybovala se. Jakýkoli takový objekt, jehož pohyb je dokonale synchronizován stroboskopicky, bude vypadat jako nehybný.

Extrapolace z tohoto vizuálního jevu, pokud videokamera, která pracuje při 24 snímcích za sekundu, střílí automatické kolo otáčející se 23krát za sekundu nebo jeho zlomkový ekvivalent, každý následující videosnímek zachytí kolo v poloze jen trochu zaostávající za plným revoluce předchozího obrazu. Důkaz snímek po snímku jasně ukazuje, že se kolo posunulo dozadu, a lidská vize tedy bude vnímat, že se otáčel vzad při jedné otáčce za sekundu. Optická iluze, kterou seznamují filmy zobrazující koňské povozy, se nazývá „efekt vozového kola“ a vyskytuje se v různé míře s jakýmkoli videozáznamem rotujícího objektu.

Stroboskopický efekt může být svědkem jinde. Světlo, které je popularizováno tanečními kluby, relativně pomalu bije, oživí taneční pohyby člověka zdánlivě zpomaleným pohybem. Motor závodního automobilu, který otáčí rychlostí 9 000 otáček za minutu, může být synchronizován se zábleskovým světlem, aby zmrazil a analyzoval statický stav motoru při této rychlosti. Vodní fontána se známým průtokem může být zobrazena tak, aby zjevně vzdorovala gravitaci osvětlením dočasně posunutým zábleskem. Principy odvozené od stroboskopického jevu, jako je vzorkovací frekvence a algoritmy aliasingu od jednoho vzorku k druhému, byly aplikovány na optická zařízení, jako jsou pulzní lasery, které čtou rotující digitální datový disk.