Kas ir stroboskopiskais efekts?

Stroboskopiskais efekts ir cilvēka vizuālās uztveres fenomens, kurā tiek parādīts, ka kustību interpretē smadzenes, kas saņem secīgus diskrētus attēlus un savieno tos ar automātiskiem aizstājvārdiem laika nepārtrauktībai. Īsāk sakot, kustība ir artefakts. Neatkarīgi no tā, vai ar mirgojošu gaismas avotu vai caur atveri un aizverot, stroboskops var kontrolēt to, ko acs redz kustīgam objektam. Neskatoties uz to, ka faktiski kustas, ja katrs tīklenes attēls ir objekta objekts tādā pašā precīzā stāvoklī, tas tiks uztverts kā nekustīgs. Atkārtotas vai paredzamas kustības, piemēram, riteņa griešanās, stroboskopiskā kontrole var radīt optisku ilūziju, kas ir pilnīgi pretēja patiesajai kustībai.

Pirmais stroboskops bija jaunums rotaļlieta, kurā abažūrs ar secīgiem attēliem par kaut ko kustīgu, piemēram, zirga gaitu, tika griezts, bet otrs ārējais abažūrs ar virkni radiālu skata spraugu tika griezts pretējā virzienā, radot ilūziju. kustīga nekustīga attēla. Kinofilmā tiek izmantots tas pats princips ar projektora gaismu un objektīvu ar ātrdarbīgu aizvaru, kas pārmaiņus izgaismo un aizsedz garu, griežamu secīgu nekustīgu attēlu spoli. Rotējoši vai svārstīgi spoguļi var radīt arī stroboskopisku efektu. Elektroniskās zibspuldzes, kas pirmo reizi tika izgudrotas 1931. gadā, ir spuldzes, kas satur gāzes, kas izlādējas ar ātrumu, ko regulē elektriskās strāvas frekvence vai cikliskums, mainot tās polaritāti. Fluorescējošais apgaismojums patiesībā ir stroboskops, kas ieslēdzas un izslēdzas pārāk ātri, lai cilvēki to varētu saskatīt.

Pētnieki jau sen bija atklājuši, ka cilvēki uztver nepamanāmi reālu kustību ar ātrumu 24 kadri sekundē — lielāks ātrums neļauj uzlabot ticamību, un mazāks ātrums rada atpazīstamu kustības ilūziju. No šī novērojuma attīstījās vairākas teorijas. Viena no tām ir diskrētā kadra teorija, kas pieņem, ka šis ātrums korelē ar neironu impulsu fizisko ātrumu un ka katrs signāls veido nekustīgu, momentuzņēmumu tīklenes attēlu. Pēc tam cilvēka smadzenes subjektīvi rada kustību, apstrādājot secīgos attēlus, izmantojot pagaidu aizstājvārdu, tukšos mirkļus aizpildot ar spoku attēliem saskaņā ar stingriem likumiem un apgūtiem telpas un laika noteikumiem.

Šis teorētiskais ietvars ir vispieņemamākais stroboskopiskā efekta skaidrojums. Cilvēki neredz fizisko kustību; drīzāk smadzenes interpretē kustību, pamatojoties uz ātru, bet epizodisku, tomēr tīklenes informāciju. Efektu visskaidrāk parāda atkārtoti, tostarp cikliski kustīgi, objekti. Piemērota līdzība ir tāda, ka, ja ik pēc 60 sekundēm tiek uzņemta darba pulksteņa fotogrāfija, cilvēks var pamatoti, kaut arī nepareizi, secināt, ka sekunžu rādītājs ir salauzts un nav izkustējies. Jebkurš šāds objekts, kura kustība ir stroboskopiski perfekti sinhronizēta, šķiet nekustīgs.

Ekstrapolējot šo vizuālo parādību, ja videokamera, kas darbojas ar ātrumu 24 kadri sekundē, uzņem automātisko riteni, kas griežas 23 reizes sekundē vai tā daļēja ekvivalentu, katrs nākamais video kadrs fiksēs riteni pozīcijā, kas tikai nedaudz atpaliek no pilna. tā iepriekšējā attēla revolūcija. Kadrs pēc kadra pierādījumi skaidri norāda, ka ritenis ir pārvietojies atpakaļ, un patiešām cilvēka redze uztvers, ka tas ir griezies atpakaļ ar vienu apgriezienu sekundē. Optiskā ilūzija, kas pazīstama ar filmām, kurās attēloti zirgu pajūgi, tiek saukta par “vagona riteņa efektu”, un tā rodas dažādās pakāpēs ar jebkuru rotējoša objekta videoierakstu.

Stroboskopisko efektu var redzēt citur. Deju klubu popularizētā gaisma, kas salīdzinoši lēni strobē, atdzīvinās cilvēka deju kustības šķietami lēnā kustībā. Sacīkšu automašīnas dzinēju, kas griežas ar 9,000 apgriezieniem minūtē, var sinhronizēt ar zibspuldzi, lai iesaldētu un analizētu dzinēja statisko stāvokli ar šo ātrumu. Var parādīt ūdens strūklaku ar zināmu plūsmas ātrumu, lai acīmredzami nepakļautu gravitācijai, apgaismojot to ar īslaicīgi nobīdītu stroboskopu. Principi, kas iegūti no stroboskopiskā efekta, piemēram, paraugu ņemšanas ātrums un aliasing algoritmi no viena parauga uz nākamo, ir piemēroti optiskām ierīcēm, piemēram, pulsējošiem lāzeriem, kas nolasa griežamu digitālo datu disku.