Qual è l'effetto stroboscopico?
L'effetto stroboscopico è un fenomeno della percezione visiva umana in cui il movimento è mostrato per essere interpretato da un cervello che riceve successive immagini discrete e le unisce con alias automatici per la continuità temporale. In breve, il movimento è un artefatto. Sia con una sorgente luminosa lampeggiante o attraverso l'apertura e la chiusura di un'apertura, uno strobo può controllare ciò che l'occhio vede di un oggetto in movimento. Nonostante sia effettivamente in movimento, se ogni immagine retinica è quella di un oggetto nella stessa posizione esatta, sarà percepito come fermo. Il controllo stroboscopico di movimenti ripetitivi o predittivi, come la rotazione di una ruota, può creare un'illusione ottica completamente contraria al vero movimento.
Il primo stroboscopio era un giocattolo di novità in cui un paralume con successive immagini di qualcosa in movimento, come l'andatura di un cavallo, veniva fatto ruotare mentre un altro paralume esterno con una serie di fessure di visualizzazione radiali veniva fatto girare nella direzione opposta, creando l'illusione di un'immagine fissa in movimento. La pellicola cinematografica utilizza lo stesso principio con una luce del proiettore e un obiettivo che alloggia un otturatore ad alta velocità che illumina alternativamente e occlude una lunga bobina rotante di immagini fisse successive. Gli specchi rotanti o oscillanti possono anche creare l'effetto stroboscopico. Le luci stroboscopiche elettroniche, inventate per la prima volta nel 1931, sono lampadine contenenti gas che si scaricano a una velocità regolata dalla frequenza, o ciclo, della corrente elettrica che si alterna alla sua polarità. L'illuminazione fluorescente, infatti, è una luce stroboscopica che si accende e si spegne a una velocità troppo elevata per essere percepita dall'uomo.
I ricercatori avevano scoperto da tempo che gli esseri umani percepiscono un movimento indiscernibilmente reale a 24 fotogrammi al secondo - una velocità maggiore non migliora la verosimiglianza e una frequenza minore produce un'illusione riconoscibile del movimento. Numerose teorie si sono evolute da questa osservazione. Una è la teoria del frame discreto che presuppone che questa frequenza sia correlata alla velocità fisica degli impulsi neuronali e che ciascun segnale costituisca un'immagine retinica fissa e istantanea. Il cervello umano quindi produce soggettivamente il movimento elaborando le immagini successive attraverso l'aliasing temporale, riempiendo i momenti vuoti con immagini fantasma secondo entrambe le leggi cablate e le regole apprese dello spazio e del tempo.
Questo quadro teorico è la spiegazione più accettata dell'effetto stroboscopico. Gli umani non vedono il movimento fisico; piuttosto, il cervello interpreta il movimento sulla base di informazioni sulla retina rapide ma episodiche. L'effetto è più chiaramente dimostrato da oggetti ripetitivi, compresi i movimenti ciclici. Un'analogia appropriata è che se una foto di un orologio funzionante viene scattata ogni 60 secondi, una persona può giustamente, anche se in modo errato, concludere che la lancetta dei secondi è rotta e non si è mossa. Qualsiasi oggetto il cui movimento sia perfettamente sincronizzato stroboscopicamente sembrerà immobile.
Estrapolando da questo fenomeno visivo, se una videocamera, che opera a 24 fotogrammi al secondo, scatta una ruota automatica che gira 23 volte al secondo o il suo equivalente frazionario, ogni fotogramma video successivo catturerà la ruota in una posizione leggermente indietro rispetto a un pieno rivoluzione della sua immagine precedente. L'evidenza fotogramma per fotogramma indica chiaramente che la ruota si è spostata all'indietro e, in effetti, la visione umana la percepirà così girare in senso inverso a un giro al secondo. L'illusione ottica, resa familiare dai film che raffigurano carrozze trainate da cavalli, è chiamata "effetto ruota del carro" e si presenta in varia misura con qualsiasi registrazione video di un oggetto rotante.
L'effetto stroboscopico può essere visto altrove. Diventata popolare dalle discoteche, una luce che lampeggia in modo relativamente lento animerà i movimenti di danza di una persona in apparentemente al rallentatore. Un motore di una macchina da corsa che gira a 9.000 giri al minuto può essere sincronizzato con una luce stroboscopica per congelare e analizzare lo stato statico del motore a quella velocità. Una fontana con una portata nota può essere visualizzata per sfidare apparentemente la gravità illuminandola con uno stroboscopio sfalsato nel tempo. I principi derivati dall'effetto stroboscopico, come la frequenza di campionamento e gli algoritmi di aliasing da un campione all'altro, sono stati applicati a dispositivi ottici come i laser a impulsi che leggono un disco di dati digitali in rotazione.