Co to jest efekt stroboskopowy?
Efekt stroboskopowy jest zjawiskiem ludzkiej percepcji wzrokowej, w którym ruch jest interpretowany przez mózg, który odbiera kolejne dyskretne obrazy i łączy je z automatycznymi aliasami zapewniającymi ciągłość czasową. Krótko mówiąc, ruch jest artefaktem. Bez względu na to, czy jest to źródło światła migającego, czy też otwór otwierający się i zamykający, stroboskop może kontrolować to, co oko widzi ruchomego obiektu. Pomimo faktycznego ruchu, jeśli każdy obraz siatkówki jest obrazem obiektu w tej samej dokładnej pozycji, będzie postrzegany jako nieruchomy. Stroboskopowa kontrola powtarzalnego lub predykcyjnego ruchu, takiego jak obrót koła, może stworzyć złudzenie optyczne całkowicie sprzeczne z rzeczywistym ruchem.
Pierwszy stroboskop był nowatorską zabawką, w której klosz z kolejnymi obrazami czegoś w ruchu, na przykład chodu konia, został odwrócony, podczas gdy inny klosz zewnętrzny z serią promieniowych szczelin widokowych został odwrócony w przeciwnym kierunku, tworząc iluzję ruchomego obrazu. W filmie zastosowano tę samą zasadę w przypadku światła projektora i obiektywu wyposażonego w szybką migawkę, która naprzemiennie oświetla i zamyka długą, obracającą się szpulę kolejnych zdjęć. Obrotowe lub oscylujące lusterka mogą również powodować efekt stroboskopowy. Elektroniczne światła stroboskopowe, po raz pierwszy wynalezione w 1931 r., To żarówki zawierające gazy, które wyładowują się w tempie dostosowanym do częstotliwości lub cykli prądu elektrycznego zmieniającego biegunowość. W rzeczywistości oświetlenie fluorescencyjne jest stroboskopem, który błyska i gaśnie z prędkością zbyt dużą, aby ludzie mogli go rozpoznać.
Badacze już dawno odkryli, że ludzie postrzegają nierozerwalnie rzeczywisty ruch z prędkością 24 klatek na sekundę - szybkość, która jest większa, nie poprawia widzialności, a mniejsza szybkość powoduje rozpoznawalne złudzenie ruchu. Szereg teorii wyewoluowało z tej obserwacji. Jedną z nich jest dyskretna teoria ramek, która zakłada, że szybkość ta koreluje z fizyczną prędkością impulsów neuronowych i że każdy sygnał stanowi nieruchomy, migawkowy obraz siatkówki. Ludzki mózg następnie subiektywnie wytwarza ruch, przetwarzając kolejne obrazy poprzez aliasing skroniowy, wypełniając puste chwile obrazami duchów zgodnie zarówno z ustalonymi prawami, jak i wyuczonymi regułami przestrzeni i czasu.
Te ramy teoretyczne są najbardziej akceptowanym wyjaśnieniem efektu stroboskopowego. Ludzie nie widzą ruchu fizycznego; mózg interpretuje ruch raczej na podstawie szybkiej, ale epizodycznej, niemniej informacji siatkówki. Efekt ten najlepiej widać w powtarzalnych - w tym cyklicznie poruszających się - obiektach. Odpowiednia analogia jest taka, że jeśli zdjęcie działającego zegara jest robione co 60 sekund, osoba może słusznie, choć niepoprawnie, dojść do wniosku, że sekundnik jest zepsuty i nie poruszył się. Każdy taki obiekt, którego ruch jest idealnie zsynchronizowany stroboskopowo, będzie wyglądał na nieruchomy.
Ekstrapolując z tego zjawiska wizualnego, jeśli kamera wideo, działająca z prędkością 24 klatek na sekundę, strzela automatycznym kołem obracającym się 23 razy na sekundę lub jego ułamkowym odpowiednikiem, każda kolejna klatka wideo uchwyci koło w pozycji nieco opóźnionej w stosunku do pełnego rewolucja poprzedniego obrazu. Dowody klatka po klatce wyraźnie wskazują, że koło przesunęło się do tyłu, a zatem ludzka wizja w ten sposób zobaczy, że obraca się ono do tyłu z prędkością jednego obrotu na sekundę. Złudzenie optyczne, znane z filmów przedstawiających powozy konne, nazywa się „efektem koła wozu” i występuje w różnym stopniu przy każdym nagraniu wideo obracającego się obiektu.
Efekt stroboskopowy można zaobserwować gdzie indziej. Spopularyzowane przez kluby taneczne światło, KTÓRE miga stosunkowo wolno, ożywi ruchy taneczne osoby w pozornie zwolnionym tempie. Silnik samochodu wyścigowego obracający się z prędkością 9 000 obrotów na minutę można zsynchronizować ze światłem stroboskopowym, aby zamrozić i przeanalizować stan statyczny silnika przy tej prędkości. Fontanna wodna o znanym natężeniu przepływu może zostać wyświetlona, aby pozornie przeciwdziałać grawitacji, oświetlając ją czasowo przesuniętym stroboskopem. Zasady wyprowadzone z efektu stroboskopowego, takie jak częstotliwość próbkowania i algorytmy aliasingu od jednej próbki do drugiej, zostały zastosowane w urządzeniach optycznych, takich jak pulsujące lasery, które odczytują wirujący dysk z danymi cyfrowymi.