Hva er den stroboskopiske effekten?

Den stroboskopiske effekten er et fenomen med menneskelig visuell oppfatning der bevegelse viser seg å bli tolket av en hjerne som får suksessive diskrete bilder og sy dem sammen med automatiske aliaser for tidsmessig kontinuitet. Kort sagt, bevegelse er en gjenstand. Enten med en blinkende lyskilde eller gjennom en åpning og lukking av en blenderåpning, kan en strobe kontrollere hva øyet ser på et bevegelig objekt. Til tross for at den faktisk beveger seg, hvis hvert retinalbilde er det av et objekt i samme nøyaktige posisjon, vil det oppleves som stasjonært. Stroboskopisk kontroll av repeterende eller forutsigbar bevegelse, for eksempel rotasjon av et hjul, kan skape en optisk illusjon som er helt i strid med den virkelige bevegelsen.

Det første stroboskopet var et nyhetsleketøy der en lampeskjerm med påfølgende bilder av noe i bevegelse, for eksempel ganghesten, ble spunnet, mens en annen ytre lampeskjerm med en serie radielle synspor ble spunnet i motsatt retning, noe som skapte illusjonen av et bevegelig stillbilde. Film som bruker det samme prinsippet, med et projektorlys og en linse som inneholder en høyhastighetslukker som vekselvis lyser og lokker en lang, snurrende rulle med suksessive stillbilder. Roterende eller svingende speil kan også skape den stroboskopiske effekten. Elektroniske strobelys, oppfunnet første gang i 1931, er pærer som inneholder gasser som slipper ut med en hastighet justert av frekvensen eller syklingen av elektrisk strøm som veksler polariteten. Fluorescerende belysning er faktisk en strobe som blinker av og på i en hastighet som er for rask til at mennesker kan skille seg fra.

Forskere hadde for lengst oppdaget at mennesker oppfatter umerkelig real bevegelse med 24 bilder per sekund - en hastighet som er større gir ingen forbedring i verisimilitude, og en mindre hastighet gir en gjenkjennelig illusjon av bevegelse. En rekke teorier utviklet seg fra denne observasjonen. Den ene er den diskrete rammeteorien som antar at denne frekvensen korrelerer med den fysiske hastigheten til nevrale impulser og at hvert signal utgjør et stillbilde med et øyeblikksbild med snap-shot netthinn. Den menneskelige hjerne produserer deretter subjektivt bevegelse ved å behandle de påfølgende bildene gjennom tidsmessig aliasing, fylle ut de blanke øyeblikkene med spøkelsesbilder i henhold til både fastkablete lover og innlærte regler for rom og tid.

Dette teoretiske rammeverket er den mest aksepterte forklaringen på den stroboskopiske effekten. Mennesker ser ikke fysisk bevegelse; snarere tolker hjernen bevegelse basert på rask, men episodisk, ikke desto mindre netthinninformasjon. Effekten demonstreres tydeligest av repeterende - inkludert syklisk bevegelige - objekter. En passende analogi er at hvis et bilde av en arbeidsklokke tas hvert 60. sekund, kan en person med rette, men feilaktig, konkludere med at den andre hånden er ødelagt og ikke har beveget seg. Et slikt objekt hvis bevegelse er perfekt synkronisert stroboskopisk vil se ut til å være bevegelsesfri.

Ekstrapolering fra dette visuelle fenomenet, hvis et videokamera, som opererer med 24 bilder per sekund, skyter et autohjul som roterer 23 ganger per sekund eller dets brøkdel, tilsvarer hver suksessive videoramme hjulet i en posisjon som bare henger litt bak revolusjon av det foregående bildet. Bevisene fra ramme for ramme indikerer tydelig at hjulet har beveget seg bakover, og faktisk vil menneskesynet oppfatte at det har snurret bakover med en revolusjon per sekund. Den optiske illusjonen, kjent av filmer som viser hestevogner, kalles "vogn-hjul-effekten", og opptrer i ulik grad med videoopptak av et roterende objekt.

Den stroboskopiske effekten kan sees på andre steder. Populært av danseklubber, vil et lett STREP relativt sakte animere en persons dansebevegelser i tilsynelatende sakte film. En racermotor som dreier med 9000 omdreininger i minuttet, kan synkroniseres med et lyslys for å fryse og analysere motorens statiske tilstand med den hastigheten. En vann fontene med en kjent strømningshastighet kan vises for å tilsynelatende trosse tyngdekraften ved å belyse den med en midlertidig forskjøvet strobe. Prinsipper hentet fra den stroboskopiske effekten, så som samplingshastighet og aliaseringsalgoritmer fra en prøve til den neste, har blitt brukt på optiske enheter som pulserende lasere som leser en spinnende digital dataskive.