Quel est l'effet stroboscopique?
L'effet stroboscopique est un phénomène de perception visuelle humaine dans lequel le mouvement est interprété comme étant interprété par un cerveau qui reçoit des images discrètes successives et les assemble avec des alias automatiques de continuité temporelle. En bref, le mouvement est un artefact. Que ce soit avec une source de lumière clignotante ou via une ouverture s'ouvrant et se fermant, un stroboscope peut contrôler ce que l'oeil voit d'un objet en mouvement. En dépit du déplacement réel, si chaque image rétinienne est celle d'un objet se trouvant exactement au même endroit, elle sera perçue comme étant immobile. Le contrôle stroboscopique du mouvement répétitif ou prédictif, tel que la rotation d'une roue, peut créer une illusion d'optique totalement contraire au mouvement réel.
Le premier stroboscope était un jouet de fantaisie dans lequel un abat-jour avec des images successives de quelque chose en mouvement, comme l'allure d'un cheval, était filé, tandis qu'un autre abat-jour extérieur avec une série de fentes de vision radiales était tourné dans la direction opposée, créant l'illusion. d'une image fixe en mouvement. Les films cinématographiques utilisent le même principe avec une lumière de projecteur et un objectif renfermant un obturateur à haute vitesse qui éclaire et obstrue en alternance une longue bobine d’images fixes successives. Les miroirs rotatifs ou oscillants peuvent également créer un effet stroboscopique. Les lumières stroboscopiques électroniques, inventées pour la première fois en 1931, sont des ampoules contenant des gaz qui se déchargent à une vitesse ajustée en fonction de la fréquence ou du cycle du courant électrique en alternance avec sa polarité. L'éclairage fluorescent, en fait, est un stroboscope qui clignote à une vitesse trop rapide pour être discernable par les humains.
Les chercheurs ont découvert depuis longtemps que les humains perçoivent un mouvement indiscernablement réel à 24 images par seconde: un taux supérieur ne permet aucune amélioration de la vraisemblance, et un taux inférieur génère une illusion de mouvement reconnaissable. Un certain nombre de théories ont découlé de cette observation. L'une est la théorie de trame discrète qui suppose que ce taux est en corrélation avec la vitesse physique des impulsions neurales et que chaque signal constitue une image rétinienne immobile et instantanée. Le cerveau humain fabrique alors subjectivement le mouvement en traitant les images successives par un repliement temporel, remplissant les moments vides avec une imagerie fantôme selon des lois câblées et des règles apprises de l'espace et du temps.
Ce cadre théorique est l'explication la plus acceptée de l'effet stroboscopique. Les humains ne voient pas le mouvement physique; le cerveau interprète plutôt le mouvement en se basant sur des informations rétiniennes rapides mais épisodiques. L'effet est le plus clairement démontré par des objets répétitifs, y compris en mouvement cyclique. Une analogie appropriée est que si une photo d'une horloge de travail est prise toutes les 60 secondes, une personne peut à juste titre, bien que de manière erronée, conclure que la trotteuse est cassée et qu'elle ne s'est pas déplacée. Tout objet dont le mouvement est parfaitement synchronisé stroboscopiquement apparaîtra immobile.
En extrapolant à partir de ce phénomène visuel, si une caméra vidéo fonctionnant à 24 images par seconde tire une molette automatique tournant 23 fois par seconde ou son équivalent, les images vidéo successives captureront la molette à une position légèrement en arrière révolution de son image précédente. Les preuves image par image indiquent clairement que la roue a reculé et, de fait, la vision humaine la percevra ainsi comme ayant tourné à l'envers à un tour par seconde. L'illusion d'optique, familière avec les films sur des chariots tirés par des chevaux, est appelée «effet de roue de chariot» et se produit à des degrés divers avec tout enregistrement vidéo d'un objet en rotation.
L'effet stroboscopique peut être observé ailleurs. Popularisée par les clubs de danse, une lumière stroboscopique qui émet une lumière relativement lente animera les mouvements de danse d'une personne apparemment au ralenti. Un moteur de voiture de course tournant à 9 000 tours par minute peut être synchronisé avec une lumière stroboscopique pour geler et analyser l'état statique du moteur à cette vitesse. Une fontaine d'eau avec un débit connu peut être affichée pour apparemment défier la gravité en l'éclairant avec un stroboscope décalé dans le temps. Les principes dérivés de l'effet stroboscopique, tels que le taux d'échantillonnage et les algorithmes de repliement d'un échantillon à l'autre, ont été appliqués aux dispositifs optiques tels que les lasers à impulsions lisant un disque de données numériques en rotation.