Vad är den stroboskopiska effekten?

Den stroboskopiska effekten är ett fenomen av mänsklig visuell uppfattning där rörelse visas att tolkas av en hjärna som får på varandra följande diskreta bilder och sömmar dem tillsammans med automatiska alias för temporär kontinuitet. Kort sagt, rörelse är en artefakt. Oavsett om det är med en blinkande ljuskälla eller genom en öppningsöppning och stängning, kan en strobe kontrollera vad ögat ser av ett rörligt föremål. Trots att det faktiskt rör sig, om varje näthinnor är den för ett objekt i samma exakta position, kommer den att uppfattas vara stationär. Stroboskopisk kontroll av repetitiv eller prediktiv rörelse, såsom rotation av ett hjul, kan skapa en optisk illusion som strider mot den verkliga rörelsen.

Det första stroboskopet var en nyhetsleksak där en lampskärm med successiva bilder av något i rörelse, till exempel en hästs gång, spunnades medan en annan yttre lampskärm medEn serie radiella betraktningsslits spinnades i motsatt riktning, vilket skapade illusionen av en rörlig stillbild. Filmfilm använder samma princip med ett projektorljus och en lins som har en höghastighetslucka som växelvis lyser upp och ockluderar en lång, snurrande rulle av successiva stillbilder. Roterande eller oscillerande speglar kan också skapa den stroboskopiska effekten. Elektroniska strobel -lampor, som först uppfanns 1931, är glödlampor som innehåller gaser som släpps ut med en hastighet justerad med frekvensen eller cykeln av elektrisk ström som växlar dess polaritet. Fluorescerande belysning är faktiskt en strobe som blinkar av och på med en hastighet för snabbt för att människor ska urskilja.

Forskare hade för länge sedan upptäckt att människor uppfattar oskäligt verklig rörelse med 24 bilder per sekund - en hastighet som är större ger ingen förbättring av verisimilitude, och en mindre hastighet ger en igenkännlig illusion av rörelse. Ett antal teorier utvecklades från denna observation.Den ena är den diskreta ramteorin som antar att denna hastighet korrelerar med den fysiska hastigheten för neurala impulser och att varje signal utgör en still, snap-shot retinal bild. Den mänskliga hjärnan tillverkar sedan subjektivt rörelse genom att bearbeta de successiva bilderna genom temporär aliasing, fylla i de tomma stunderna med spökebilder enligt både hårdbundna lagar och lärda regler för rymd och tid.

Detta teoretiska ramverk är den mest accepterade förklaringen av den stroboskopiska effekten. Människor ser inte fysisk rörelse; Snarare tolkar hjärnan rörelse baserad på snabba men episodiska, retinal information. Effekten visas tydligast av repetitiva - inklusive cykliskt rörliga föremål. En lämplig analogi är att om ett foto av en fungerande klocka tas var 60: e sekund, kan en person rättvist, men felaktigt, dra slutsatsen att den andra handen är trasig och inte har flyttat. Alla sådana objekt vars rörelse är perfekt synkroniserad STRoboskopiskt verkar vara rörlig.

Extrapolering från detta visuella fenomen, om en videokamera, som arbetar med 24 bilder per sekund, skjuter ett automatiskt hjul som roterar 23 gånger per sekund eller dess fraktionella ekvivalent, kommer varje successiv videoram att fånga hjulet på ett läge bara lite som ligger bakom en full revolution av sin föregående bild. Beviset för ram-för-ram indikerar tydligt att hjulet har rört sig bakåt, och faktiskt kommer mänsklig syn på så sätt att uppfatta att det har snurrat omvänt vid en revolution per sekund. Den optiska illusionen, som är bekant av filmer som visar hästdragna vagnar, kallas "vagnshjuleffekt" och förekommer i varierande grad med någon videoinspelning av ett roterande objekt.

Den stroboskopiska effekten kan bevittnas någon annanstans. Populariserad av dansklubbar, ett ljus som strobes relativt långsamt kommer att animera en persons dansrörelser i till synes långsam rörelse. En racerbilmotor som vänder till 9 000 varv per minut kan varaSynkroniserad med ett strobel -ljus för att frysa och analysera motorns statiska tillstånd med den hastigheten. En vattenbrunn med en känd flödeshastighet kan visas för att uppenbarligen trotsa tyngdkraften genom att belysa den med en tillfälligt offset strobe. Principer härrörande från den stroboskopiska effekten, såsom provtagningshastigheten och aliasalgoritmer från ett prov till nästa, har applicerats på optiska enheter som pulserande lasrar som läser en snurrande digital dataskiva.