Uthållighet i synen

Den här artikeln handlar om den optiska illusionen. För annan användning, se Synens ihållande (disambiguation) .

Ihållande syn hänvisar traditionellt till den optiska illusion som uppstår när den visuella perceptionen av ett objekt inte upphör under en tid efter att ljusstrålarna som kommer från det har upphört att komma in i ögat. Illusionen har också beskrivits som "retinal persistens", "persistens of impressions", helt enkelt "persistens" och andra variationer. Ett mycket vanligt förekommande exempel på fenomenet är det uppenbara eldiga spåret av ett glödande kol eller en brinnande pinne medan den virvlas runt i mörkret.

Många förklaringar av illusionen verkar faktiskt beskriva antingen positiva efterbilder eller rörelseoskärpa .

"Synbeständighet" kan också förstås som detsamma som " flimmerfusion ", effekten att synen tycks kvarstå kontinuerligt när ljuset som kommer in i ögonen avbryts med korta och regelbundna intervaller. När frekvensen är för hög för att det visuella systemet ska kunna urskilja skillnader mellan ögonblick, smälter ljusa och mörka intryck samman till ett kontinuerligt intryck av scenen med mellanliggande ljusstyrka.

Sedan introduktionen har termen "synens uthållighet" trotts vara förklaringen till rörelseuppfattning i optiska leksaker som fenakistiskopet och zoetropen , och senare på bio. Denna teori har dock varit omtvistad redan innan kinematografins genombrott 1895. Om "synens persistens" förklaras som "flimmerfusion" kan det betraktas som orsaken till att de mörka intervallen inte avbryter det kontinuerliga intrycket av en avbildad scen. Illusionen av rörelse som ett resultat av snabba intermittenta presentationer av sekventiella bilder är en stroboskopisk effekt , enligt uppfinnaren Simon Stampfer .

Tidiga beskrivningar av illusionen tillskrev ofta effekten rent till ögats fysiologi , särskilt näthinnan . Nerver och delar av hjärnan blev senare accepterade som viktiga faktorer.

Sensoriskt minne har angetts som en orsak.

Naturliga händelser och tillämpningar

Vissa naturfenomen och principerna för vissa optiska leksaker har tillskrivits den ihållande syneffekten. Patrick d'Arcy kände igen effekten i "den lysande ringen som vi ser genom att vrida en ficklampa snabbt, eldhjulen i fyrverkeriet, den tillplattade spindelformen vi ser i en vibrerande lina, den kontinuerliga cirkeln vi ser i ett kugghjul som vrids med fart". I princip allt som liknar rörelseoskärpa som ses i objekt som rör sig snabbt kan betraktas som "beständig syn".

Sparklers spåreffekt

Den skenbara ljuslinjen bakom ett snabbt rörligt lysande föremål är känd som "sparkler's trail effect", eftersom det är allmänt känt från användningen av tomtebloss .

Effekten har ibland tillämpats inom konsten genom att skriva eller rita med en ljuskälla inspelad av en kamera med lång exponeringstid.

Färg-topp / Newtonskiva

Huvudartikel: Newtonskiva

Färger på snurrande toppar eller roterande hjul blandas om rörelsen är för snabb för att registrera detaljerna. En färgad prick visas då som en cirkel och en linje kan få hela ytan att visas i en enhetlig nyans.

Newtonskivan blandar optiskt kilar av Isaac Newtons primära färger till en (ben-)vit yta när den snurrar snabbt.

Thaumatrope

publicerades den första Thaumatropen av W. Phillips (i anonymt samarbete med John Ayrton Paris ). Det faktum att bilderna på vardera sidan av den snurrande skivan tycks smälta samman till en bild har ofta använts för att illustrera begreppet ihållande syn.

Kalejdoskopisk färg-topp

I april 1858 patenterade John Gorham sin kalejdoskopiska färgtopp . Det här är en topp som två små skivor placeras på, oftast en med färger och en svart med utskurna mönster. När skivorna snurrar och den översta skivan fördröjs till regelbundna ryckiga rörelser uppvisar leksaken "vackra former som liknar kalejdoskopets" med multipla färger. Gorham beskrev hur färgerna verkar blandade på snurran "från varaktigheten av successiva avtryck på näthinnan". Gorham grundade principen på "det välkända experimentet att virvla en pinne, antänd i ena änden" (aka tomteblossens spåreffekt).

Gummi penna trick

En penna eller en annan stel rak linje kan se ut som att den böjs och blir gummiaktig när den vickas tillräckligt snabbt mellan fingrarna eller på annat sätt genomgår stela rörelser.

Ihållande syn har förkastats som den enda orsaken till illusionen. Man tror att observatörens ögonrörelser misslyckas med att spåra rörelserna hos objektets egenskaper.

Denna effekt är allmänt känd som ett underhållande "magiskt" trick för barn.

LED POV-displayer

A spinning LED display.
Snurrande (rotor) LED-display.

Termen "visuell visning" eller "POV-visning" har använts för LED- displayenheter som komponerar bilder genom att visa en rumslig del åt gången i snabb följd (till exempel en kolumn med pixlar med några millisekunder). En tvådimensionell POV-display åstadkoms ofta med hjälp av att snabbt flytta en enda rad av lysdioder längs en linjär eller cirkulär bana. [ citat behövs ] Effekten är att bilden uppfattas som en helhet av betraktaren så länge som hela vägen är fullbordad under det mänskliga ögats visuella uthållighetstid. En ytterligare effekt är ofta att ge illusionen av att bilden svävar i luften. En tredimensionell POV-display är ofta konstruerad med hjälp av ett 2D-rutnät av lysdioder som svepas eller roteras genom en volym. POV-displayenheter kan användas i kombination med långa kameraexponeringar för att producera ljusskrivning .

Ett vanligt exempel på detta kan ses i användningen av cykelhjulsljus som producerar mönster.

Historia

Fenomen relaterade till flimmerfusion och rörelseoskärpa har beskrivits sedan antiken. Filmhistoriker har ofta förväxlat flimmerfusion med efterbilder som uppstår efter att ha stirrat på ett föremål, samtidigt som de mest ignorerar betydelsen av den stroboskopiska effekten i sina förklaringar av rörelseuppfattning i film.

Historiska referenser till efterbilder

Aristoteles (384–322 f.Kr.) noterade att bilden av solen fanns kvar i hans syn efter att han slutat titta på den.

Upptäckten av ihållande syn tillskrivs ibland den romerske poeten Lucretius (ca. 15 oktober 99 f.Kr. – ca. 55 f.Kr.), även om han bara nämner något liknande i samband med bilder som ses i en dröm.

Omkring 165 e.Kr. beskrev Ptolemaios i sin bok Optik ett roterande krukmakarhjul med olika färger på. Han noterade hur de olika färgerna på sektorer blandas ihop till en färg och hur prickar uppträdde som cirklar när hjulet snurrade väldigt snabbt. När linjer dras över skivans axel får hela ytan att se ut att ha en enhetlig färg. "Det visuella intrycket som skapas i det första varvet följs undantagslöst av upprepade tillfällen som sedan ger ett identiskt intryck. Detta händer även i fallet med stjärnfall, vars ljus verkar utvidgat på grund av deras rörelsehastighet, allt enligt mängden märkbar distans den passerar tillsammans med det förnuftiga intrycket som uppstår i den visuella förmågan."

Porfyrius (cirka 243–305) beskriver i sin kommentar till Ptolemaios övertoner hur sinnena inte är stabila utan förvirrade och inexakta. Vissa intervall mellan upprepade visningar upptäcks inte. En vit eller svart fläck på en snurrande kon (eller topp) visas som en cirkel av den färgen och en linje på toppen gör att hela ytan visas i den färgen. "På grund av rörelsens snabbhet får vi intrycket av linjen på varje del av konen när linjen rör sig."

På 1000-talet beskrev Ibn al-Haytham , som var bekant med Ptolemaios skrifter, hur färgade linjer på en snurrande topp inte kunde urskiljas som olika färger utan framstod som en ny färg sammansatt av alla linjernas färger. Han drog av att synen behöver lite tid för att urskilja en färg. al-Haytam noterade också att toppen verkade orörlig när den snurrades extremt snabbt "för ingen av dess punkter förblir fixerad på samma plats under någon märkbar tid".

Leonardo da Vinci skrev i en anteckningsbok: "Varje kropp som rör sig snabbt tycks färga sin väg med intrycket av sin nyans. Sanningen i detta påstående ses av erfarenhet; alltså när blixten rör sig bland mörka moln hastigheten för dess slingrande flygning får hela dess förlopp att likna en lysande orm. Så på samma sätt, om du viftar med ett upplyst märke, kommer hela dess förlopp att verka som en ring av lågor. Detta beror på att perceptionsorganet verkar snabbare än bedömningen."

I sin bok Opticks från 1704 beskrev Isaac Newton (1642–1726/27) en maskin med prismor, en lins och en stor rörlig kam med tänder som gör att växlande färger projiceras successivt. Om detta gjordes tillräckligt snabbt kunde de växlande färgerna inte längre uppfattas separat utan sågs som vita. Newton jämförde dess princip med tomteblossets spåreffekt: ett gungerande brinnande kol kunde framstå som en eldcirkel eftersom "känslan av kolet på flera platser i den cirkeln förblir imponerad på sensorium, tills kolet återvänder till samma plats."

År 1768 rapporterade Patrick d'Arcy (1725-1779) hur han hade mätt en varaktighet på 0,13 sekunder för en hel rotation av ett brinnande kol medan det sågs som en hel cirkel av ljus. Han registrerade flera rotationer med en specialbyggd maskin i sin trädgård och i samarbete med en observatör som hade överlägsen syn (D'Arcys egen syn hade skadats i en olycka). D'Arcy misstänkte att varaktigheten kan skilja sig åt mellan olika observatörer, ljusintensiteter hos snurrande föremål, färger och betraktningsavstånd. Han planerade ytterligare experiment för att fastställa sådana möjliga skillnader, men inga resultat verkar ha publicerats.

1820–1866: Roterande hjul

Träskuren illustration av An Optical Deception (1821)
Illustrationsplatta för Peter Mark Rogets förklaring av ett optiskt bedrägeri i utseendet på ekrarna på ett hjul sett genom vertikala öppningar ( 1825)
Illustrationer av Michael Faradays experiment med roterande hjul med kuggar eller ekrar (1831)

År 1821 publicerade Quarterly Journal of Science, Literature, and The Arts ett "brev till redaktören" med titeln Account of an Optical Deception. Den daterades den 1 december 1820 och tillskrevs "JM", möjligen utgivaren/redaktören John Murray själv. Författaren noterade att ekrarna på ett roterande hjul sett genom stängslets lameller uppträdde med märkliga krökningar (se bild). Brevet avslutade: "De allmänna principerna som detta bedrägeri bygger på kommer omedelbart att uppstå för dina matematiska läsare, men en perfekt demonstration kommer förmodligen att visa sig vara mindre lätt än den verkar vid första anblicken". Fyra år senare Peter Mark Roget en förklaring när han läste på Royal Society den 9 december 1824. Han tillade: "Det är också att märka att, hur snabbt hjulet roterar, varje enskild eker, under det ögonblick som den betraktas, verkar vara i vila." Roget hävdade att illusionen beror på det faktum "att ett intryck som gjorts av en penna av strålar på näthinnan, om det är tillräckligt levande, kommer att finnas kvar en viss tid efter att orsaken har upphört." Han gav också matematiska detaljer om de uppträdande krökningarna.

Som universitetsstudent märkte Joseph Plateau i några av sina tidiga experiment att när man tittade på ett litet avstånd på två koncentriska kugghjul som svängde snabbt i motsatta riktningar, producerade det den optiska illusionen av ett orörligt hjul. Han läste senare Peter Mark Rogets artikel från 1824 och bestämde sig för att undersöka fenomenet ytterligare. Han publicerade sina resultat i Correspondance Mathématique et Physique 1828 och 1830. 1829 presenterade Plateau sitt då namnlösa anortoskop i sin doktorsavhandling Sur quelques propriétés des impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue . Anortoskopet var en skiva med en anamorf bild som kunde ses som en tydlig orörlig bild när skivan roterades och sågs genom de fyra radiella slitsarna på en motroterande skiva. Skivorna kan också vara genomskinliga och tända bakifrån genom slitsarna på den motroterande skivan.

Den 10 december 1830 skrev vetenskapsmannen Michael Faraday en artikel för Journal of the Royal Institution of Great Britain , med titeln On a Peculiar Class of Optical Deceptions . Två fall av roterande hjul som verkade stå stilla hade pekats ut för honom och han hade läst om den något liknande palissadillusionen i Rogets artikel. Faraday började experimentera med rotationer av tandade kartonghjul. Flera effekter hade redan beskrivits av Plateau, men Faraday förenklade också experimentet genom att titta på en spegel genom mellanrummen mellan tänderna i kartongskivans omkrets. Den 21 januari 1831 presenterade Faraday tidningen vid Royal Institution, med några nya experiment. Han hade kapat koncentriska serier av öppningar närmare mitten av en skiva (som representerar mindre kugghjul) med små skillnader i mängden "kuggar" per "hjul". När man tittade på spegeln genom hålen på ett av hjulen i den roterande skivan, verkade det hjulet stå stilla medan de andra såg ut att röra sig med olika hastigheter eller motsatt riktning.

Plateau inspirerades av Faradays ytterligare experiment och fortsatte forskningen. I juli 1832 skickade Plateau ett brev till Faraday och lade till en experimentell cirkel med till synes abstrakta figurer som gav en "fullständigt orörlig bild av en liten, helt vanlig häst" när den roterades framför en spegel. Efter flera försök och många svårigheter lyckades Plateau animera figurerna mellan slitsarna i en skiva när han i november eller december 1832 konstruerade den första effektiva modellen av phénakisticope . Plateau publicerade sin då namnlösa uppfinning i ett brev den 20 januari 1833 till Correspondance Mathématique et Physique .

Simon Stampfer påstod sig självständigt och nästan samtidigt ha uppfunnit sin mycket liknande Stroboscopischen Scheiben oder optischen Zauberscheiben (stroboskopiska skivor eller optiska magiska skivor) strax efter att han läst om Faradays fynd i december 1832.

Stampfer nämnde också flera möjliga varianter av sin stroboskopiska uppfinning, inklusive en cylinder (liknande den senare zoetropen ) samt en lång, öglad remsa av papper eller duk sträckt runt två parallella rullar (något liknande film) och en teaterliknande ram (ungefär som det senare praxinoskopet ). I januari 1834 William George Horner också en cylindrisk variant av Plateaus phénakisticope, men han lyckades inte publicera en fungerande version. William Ensign Lincoln uppfann den definitiva zoetropen med utbytbara animationsremsor 1865 och lät publicera den av Milton Bradley and Co. i december 1866.

Andra teorier för rörelseuppfattning i film

I sitt patent från 1833 och sin förklarande broschyr för sina stroboskopiska skivor betonade Simon Stampfer vikten av avbrotten av ljusstrålarna som reflekteras av ritningarna, samtidigt som en mekanism skulle transportera bilderna förbi ögonen med lämplig hastighet. Bilderna måste konstrueras enligt vissa fysik- och matematiklagar, inklusive den systematiska uppdelningen av en rörelse i separata moment. Han beskrev idén om att se ihärdighet endast som effekten som gjorde att avbrotten gick obemärkt förbi.

Tanken att rörelseeffekterna i så kallade "optiska leksaker", som phénakisticope och zoetrope, kan orsakas av bilder som dröjer sig kvar på näthinnan ifrågasattes i en artikel från 1868 av William Benjamin Carpenter . Han föreslog att illusionen var "snarare ett mentalt än ett näthinnefenomen ".

Tidiga teorier om ihållande syn var centrerade på näthinnan, medan senare teorier föredrog eller lade till idéer om kognitiva (hjärncentrerade) delar av rörelseuppfattning . Många psykologiska koncept för den grundläggande principen för animation antydde att tomrummen mellan bilderna fylldes i av sinnet. [ citat behövs ]

Max Wertheimer bevisade 1912 att försökspersoner inte såg något mellan de två olika positionerna där en figur projicerades av ett tachistokop med den hastighet som var idealisk för illusionen att det bara var en figur som rörde sig från en position till nästa. Han använde den grekiska bokstaven φ (phi) för att beteckna illusioner av rörelse. Vid högre hastigheter, när försökspersoner trodde se båda positionerna mer eller mindre samtidigt, sågs ett rörligt objektlöst fenomen mellan och runt de projicerade figurerna. Wertheimer antog att detta "rena phi-fenomen " var en mer direkt sensorisk upplevelse av rörelse. Den ideala animationsillusionen av rörelse över intervallet mellan figurerna kallades senare " betarörelse ".

En visuell form av minne som kallas ikoniskt minne har beskrivits som orsaken till ihållande syn. Vissa forskare betraktar nuförtiden hela teorin om ikoniskt minne som en myt. [ citat behövs ]

När man kontrasterar teorin om synens ihållande med den om phi-fenomen, uppstår en förståelse att ögat inte är en kamera och inte ser i bilder per sekund. Med andra ord är syn inte så enkelt som att ljus registreras på ett medium eftersom hjärnan måste förstå de visuella data som ögat ger och konstruera en sammanhängande bild av verkligheten. [ citat behövs ]

Även om psykologer och fysiologer har förkastat relevansen av teorin om filmtittande av retinal persistens, har filmakademiker och teoretiker i allmänhet inte gjort det, och den finns kvar i citat i många klassiska och moderna filmteoretiska texter.

Joseph och Barbara Anderson hävdar att phi-fenomenen privilegierar ett mer konstruktionistiskt förhållningssätt till filmen ( David Bordwell , Noël Carroll , Kirstin Thompson ) medan visionens uthållighet privilegierar ett realistiskt förhållningssätt ( André Bazin , Christian Metz , Jean-Louis Baudry).

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Persistence_of_vision&oldid=1141551688 "