人眼视觉暂留
新春伊始,张老师的趣味物理小课堂,再次为你开启。记得猴年最后一堂课发布后,有两个小朋友给我发来的音频留言,那充满童真的X的感谢,让我充满了成就感。希望鸡年张老师继续能够为大家更好地服务,也希望有更多的小朋友能够从中受益,并且最终能够喜欢上物理。
今天要说的话题是关于视觉暂留的那些事。
大家都看过电影吧?在电影院,我们关心的主题是剧情、演员、音响等艺术方面的内容。但是,你有没有想过,电影的动态效果是怎么呈现的吗?
电影胶片是一些连续拍摄的照片(底片),这些一张一张不连续的照片,在放映机上放映的时候,在银幕上却出现的物体(人、物、景)连续运动的效果,实在有点不可思议啊!
按惯例,大家先来看一段小视频吧:
上面的实验中,一块装有LED灯的条状线路板,在旋转以后,居然变成了在平面上的一组红色文字。这是怎么回事呢?
在这个实验中,首先,它肯定有一个电路,在旋转以后,触发了开关开启,从而点亮了LED灯。
但是,问题的关键还不在于此,而在于原来的一排直线分布的LED怎么会变成稳定的红色的文字了呢?这才是张老师今天要重点跟大家分析的内容——视觉暂留的原理和应用。
原来,人眼看东西有个很复杂的过程。人眼观看物体时,由眼球中的晶状体成像于视网膜上,感光细胞感光,并且将光信号转换为神经电流,传回大脑引起人体视觉,让我们感觉到物体的存在。
当物体在快速运动时, 在人眼所看到的影像消失后,视神经对物体的印象不会立即消失,人眼仍能继续保留其影像0.1-0.4秒左右的图像,这种现象被称为视觉暂留现象。这是人眼所具有的一种特殊的性质。
视觉暂留现象是动画、电影等视觉媒体形成和传播的根据,电影的拍摄和放映便是其重要的一个应用。原因是由视神经的反应速度造成的。
咱们中国人啊,是在世界上最早运用视觉暂留现象的。走马灯便是据历史记载中最早的视觉暂留的运用。宋时已有走马灯 ,当时称 “马骑灯 ” 。随后法国人保罗·罗盖在1828年发明了留影盘,它是一个被绳子在两面穿过的圆盘。盘的一个面画了一只鸟,另一面画了一个空笼子。当圆盘旋转时,鸟在笼子里出现了,这证明了当眼睛看到一系列图像时,它一次保留一个重叠的图像。他要比中国的运用,至少晚了600年。
现在再说说电影的原理。当每秒24张电影胶片通过高速旋转的放映机时,屏幕上就会出现快速出现的画面(0.04秒)。由于人的视觉暂留有0.1~0.4秒,远大于画面停留的时间,也就是说,前一张画面还没有消失,第二张就已经进来了。所以,人脑中就感觉是一些连续动态的画面了。顺便说一下,电视的播放速度略大于电影,是25张(术语叫帧)/秒。所以,一部2小时长的电影,在电视中看的时候,只需要1小时55分多一点就可看完了。
最后,张老师再给大家一个余兴节目,请大家盯住下图中的红色圆点(不要看整幅画面)15~30秒,然后把眼睛转向白色的墙壁,眨几下眼睛,会有奇妙的现象出现哦。
祝你好运!