Wat is het stroboscopisch effect?
Het stroboscopische effect is een fenomeen van menselijke visuele perceptie waarbij beweging wordt geïnterpreteerd door een brein dat opeenvolgende discrete beelden ontvangt en deze samenvoegt met automatische aliassen voor tijdelijke continuïteit. Kortom, beweging is een artefact. Of het nu met een flitsende lichtbron of door een opening is die opent en sluit, een flitser kan bepalen wat het oog ziet van een bewegend object. Ondanks dat het daadwerkelijk beweegt, zal elk retinabeeld dat van een object in dezelfde exacte positie is, het als stilstaand worden waargenomen. Stroboscopische controle van repetitieve of voorspellende bewegingen, zoals de rotatie van een wiel, kan een optische illusie creëren die volledig tegengesteld is aan de ware beweging.
De eerste stroboscoop was een nieuw stuk speelgoed waarin een lampenkap met opeenvolgende afbeeldingen van iets in beweging, zoals het lopen van een paard, werd gesponnen terwijl een andere buitenste lampenkap met een reeks radiale kijksleuven in de tegenovergestelde richting werd gesponnen, waardoor de illusie ontstond van een bewegend stilstaand beeld. Filmfilm maakt gebruik van hetzelfde principe met een projectorlicht en een lens met een zeer snelle sluiter die afwisselend een lange, draaiende haspel van opeenvolgende stilstaande beelden verlicht en afsluit. Roterende of oscillerende spiegels kunnen ook het stroboscopische effect creëren. Elektronische stroboscooplampen, voor het eerst uitgevonden in 1931, zijn gloeilampen die gassen bevatten die ontladen met een snelheid die wordt aangepast door de frequentie, of cyclisch, van elektrische stroom die de polariteit ervan afwisselt. TL-verlichting is in feite een flitser die aan en uit flitst met een snelheid die te snel is voor mensen om te onderscheiden.
Onderzoekers hadden lang geleden ontdekt dat mensen onwaarneembaar echte beweging waarnemen met 24 frames per seconde - een hogere snelheid biedt geen verbetering in de waarheidsgetrouwheid en een lagere snelheid produceert een herkenbare illusie van beweging. Uit deze observatie is een aantal theorieën voortgekomen. Een daarvan is de discrete frametheorie die ervan uitgaat dat deze snelheid correleert met de fysieke snelheid van neurale impulsen en dat elk signaal een stil, snap-shot netvliesbeeld vormt. Het menselijk brein produceert vervolgens subjectief beweging door de opeenvolgende beelden te verwerken door tijdelijke aliasing, waarbij de lege momenten worden opgevuld met spookbeelden volgens zowel vastgelegde wetten als aangeleerde regels van ruimte en tijd.
Dit theoretische kader is de meest geaccepteerde verklaring voor het stroboscopische effect. Mensen zien geen fysieke beweging; in plaats daarvan interpreteren de hersenen beweging op basis van snelle maar episodische, niettemin retinale informatie. Het effect wordt het duidelijkst aangetoond door repetitieve - inclusief cyclisch bewegende - objecten. Een toepasselijke analogie is dat als een foto van een werkende klok elke 60 seconden wordt genomen, een persoon terecht, hoewel onjuist, kan concluderen dat de tweede hand is gebroken en niet heeft bewogen. Elk object waarvan de beweging stroboscopisch perfect gesynchroniseerd is, lijkt bewegingloos te zijn.
Extrapolerend van dit visuele fenomeen, als een videocamera, die werkt met 24 frames per seconde, een automatisch wiel fotografeert dat 23 keer per seconde draait of het fractionele equivalent daarvan, zal elk opeenvolgend videoframe het wiel vastleggen op een positie die net iets achterblijft bij een volledige revolutie van het voorgaande beeld. Het frame-voor-frame bewijs geeft duidelijk aan dat het wiel achteruit is bewogen, en inderdaad, het menselijk zicht zal het dus waarnemen dat het achteruit is gedraaid met één omwenteling per seconde. De optische illusie, bekend gemaakt door films met door paarden getrokken rijtuigen, wordt het "wagenwieleffect" genoemd en treedt in verschillende mate op bij elke video-opname van een roterend object.
Het stroboscopische effect kan elders worden waargenomen. Populair gemaakt door dansclubs, zal een licht DAT relatief langzaam flitst de dansbewegingen van een persoon in schijnbaar slow motion animeren. Een raceautomotor die draait met 9.000 omwentelingen per minuut kan worden gesynchroniseerd met een stroboscoop om de statische toestand van de motor bij die snelheid te bevriezen en te analyseren. Een waterfontein met een bekend debiet kan worden weergegeven om de zwaartekracht te trotseren door het te verlichten met een tijdelijke offset-stroboscoop. Principes afgeleid van het stroboscopische effect, zoals de bemonsteringssnelheid en aliasing-algoritmen van het ene monster naar het volgende, zijn toegepast op optische apparaten zoals pulserende lasers die een draaiende digitale gegevensschijf lezen.