科普小课堂|走马灯与影像世界

  走进武汉科技馆光展厅,有一个名叫“走马灯”的展品。当人们启动开关之后,原先静止的模型小人开始旋转,在我们眼中那些小人仿佛有了生命般活动起来。最近武汉科技馆还举办了一个特别有趣的展览,叫做VR虚拟现实互动展,其中有一个名叫“笼中鸟”的装置,一面是一只鸟的模型,另一面是一个空笼子,当展品旋转时,鸟仿佛被关在笼子里。

走马灯展品

    为什么会有这样的错觉?其实这两样展品的背后都体现了“视觉暂留”的原理。1824年,英国伦敦大学教授皮特·马克·罗葛特在他的研究报告中首次提出了“视觉暂留”理论。人眼在观察景物时,光信号传入大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,会停留0.1秒到0.4秒的时间,这种残留的视觉称为“后像”,这一现象则被称为“视觉暂留”。

    中国古代人早就发现了这种现象,并将它运用在娱乐生活中:宋朝节庆时就会制作一种花灯,将绘好的比如武将的图案粘贴其上,燃灯以后,热气上升,纸轮辐转,灯屏上即出现人马追逐,物换景异的影像。这就是最早的“走马灯”或者叫“马骑灯”。

中国古代的走马灯

    1828年,法国人保罗·罗盖发明了留影盘,它其实就是简化版的“笼中鸟”。当圆盘旋转时,鸟仿佛被关在笼子里,这证明了当眼睛看到一系列图像时,它会短暂保留前一个图像。

    1832年,比利时人约瑟夫·普拉陶和奥地利人西蒙·冯施坦普费尔利用视觉暂留理论发明了费纳奇镜。这是一种简易的循环动画放映装置,画帧呈辐射状排列在圆盘上,每一幅图的边缘都有一道窄缝。通过窄缝观察旋转的圆盘,可以看到上面的画面动起来。

    尽管费纳奇镜画面少,一次还只能供一个人观看,但它是当时非常时髦的一种娱乐形式,也勾起了人们对影像世界的无限向往,被认为是早期电影的雏形。很难想象,就是这么简陋的一个圆盘,推动了电影的诞生。

费纳奇镜

    很多人认为,电影的拍摄和放映是视觉暂留最显著的应用。其实在生活中视觉暂留无处不在。比如我们长时间注视某个东西,如花纹,眼睛移到别处之后一段时间还会出现这个花纹的影子。再比如我们日常使用的日光灯,每秒大约熄灭100余次,但我们基本感觉不到日光灯的闪动。这都是因为视觉暂留的作用。

    不妨想想看,如果我们的眼睛没有视觉暂留效应,那么这个世界呈现在我们眼中的将会是什么一个样子?

    (长江日报记者施政)


(作者:施政)

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