Постоянство зрения - Persistence of vision

Эта статья про оптическую иллюзию. Для использования в других целях см. Постоянство зрения (значения).
"Постоянство экспозиции" как форма визуального искусства, массив огней, колеблющийся взад и вперед в пространстве, причем светом управляет носимый компьютер[1]

Постоянство зрения Традиционно относится к оптической иллюзии, которая возникает, когда зрительное восприятие объекта не прекращается в течение некоторого времени после того, как лучи света, исходящие от него, перестают попадать в глаз.[2] Иллюзия также описывается как «стойкость сетчатки»,[3] «стойкость впечатлений»,[4] просто «настойчивость» и другие вариации. Согласно этому определению, иллюзия будет такой же или очень похожей на положительные остаточные изображения.[5]

«Постоянство зрения» также может означать то же, что и «мерцание слияния",[6] эффект, заключающийся в том, что зрение кажется постоянным, когда свет, попадающий в глаза, прерывается с короткими и регулярными интервалами.

С момента своего появления термин «постоянство зрения» считался объяснением восприятие движения в оптических игрушках, таких как фенакистископ и зоотроп, а позже и в кино. Однако эта теория оспаривалась еще до появления кино в 1895 году. Если «постоянство зрения» объяснить как «слияние мерцания», его можно рассматривать как фактор иллюзии движущихся изображений в кино и связанных с ним. оптические игрушки, но не как ее единственный принцип.

Ранние описания иллюзии часто приписывали эффект исключительно несовершенству глаза, особенно сетчатка. Позже нервы и части мозга стали частью объяснения.

Сенсорная память был назван причиной.[7]

Природные явления и приложения

Некоторые природные явления и принципы работы некоторых оптических игрушек были приписаны постоянству эффекта зрения. Патрик д'Арси распознал эффект в «светящемся кольце, которое мы видим, быстро поворачивая факел, в огненных колесах фейерверков, в плоской форме веретена, которую мы видим в вибрирующем шнуре, в непрерывном круге, который мы видим в зубчатом колесе, которое вращается с скорость".[8] В основном все, что напоминает Размытость наблюдаемое в быстро движущихся объектах можно рассматривать как «постоянство зрения».

Эффект следа Спарклера

Тот факт, что светящийся уголь выглядит как линия света при быстром перемещении, часто использовался для иллюстрации идеи постоянства зрения.[2]Он известен как «эффект следа бенгальского огня», названный в честь следа, который появляется, когда бенгальский огонь перемещается быстро.

Эффект применялся в искусстве путем письма или рисования с использованием источника света, записанного камерой с большой выдержкой.

Цветной верх / диск Ньютона

Основная статья: Диск Ньютона

Цвета на волчках или вращающихся колесах смешиваются, если движение слишком быстрое, чтобы передать детали. Цветная точка затем появляется в виде круга, а одна линия может придать всей поверхности однородный оттенок.

Диск Ньютона оптически смешивает клинья Исаак Ньютон основные цвета превращаются в одну (не совсем) белую поверхность при быстром вращении.

Тауматроп

В апреле 1825 г. Тауматроп был опубликован W. Phillips (в анонимной ассоциации с Джон Айртон Пэрис ).[9] Тот факт, что изображения по обе стороны от вращающегося диска кажутся сливающимися в одно изображение, часто использовался для иллюстрации концепции постоянства зрения.

Калейдоскопический цветной топ

В апреле 1858 года Джон Горэм запатентовал свой Калейдоскопический цветной топ.[10] Это верх на котором помещены два маленьких диска, обычно один с цветными и черный с вырезанными узорами. Когда диски вращаются, а верхний диск замедляется в регулярных резких движениях, игрушка приобретает «красивые формы, похожие на формы игрушки. калейдоскоп «с умноженными цветами. Горхэм описал, как цвета кажутся смешанными на волчке« из-за продолжительности последовательных отпечатков на сетчатке ». Горхэм основал этот принцип на« хорошо известном эксперименте по вращению палки, воспламененной на одном конце »( он же эффект следа бенгальского огня).[11]

Уловка с резиновым карандашом

Карандаш или другая жесткая прямая линия может выглядеть как изгибающаяся и становящаяся эластичной, когда он достаточно быстро перемещается между пальцами или иным образом совершает жесткое движение.

Постоянство зрения было отвергнуто как единственная причина иллюзии. Считается, что движения глаз наблюдателя не могут отследить движения деталей объекта.[12]

Этот эффект известен как занимательный «волшебный» трюк для детей.[13]

Светодиодные дисплеи POV

Термин «постоянное изображение» или «POV-дисплей» использовался для ВЕЛ устройства отображения, которые составляют изображения, отображая одну пространственную часть за раз в быстрой последовательности (например, один столбец пикселей каждые несколько миллисекунд)[нужна цитата ]. Двумерное отображение POV часто достигается путем быстрого перемещения одного ряда светодиодов по линейному или круговому пути.[нужна цитата ] Эффект заключается в том, что изображение воспринимается зрителем как единое целое, пока весь путь пройден в течение времени визуальной устойчивости человеческого глаза.[нужна цитата ] Дополнительным эффектом часто является создание иллюзии парящего в воздухе изображения.[нужна цитата ] Трехмерный POV-дисплей часто строится с использованием двухмерной сетки светодиодов, которая перемещается или вращается в объеме.[нужна цитата ] Устройства отображения POV могут использоваться в сочетании с длительными выдержками камеры для производства легкое письмо.[нужна цитата ]

Типичный пример этого можно увидеть в использовании фонарей для велосипедных колес, которые создают узоры.[нужна цитата ]

История

Хотя теории сохранения зрения как (основная) причина мы видим фильм, как движение было опровергнуто с 1912 года, историки кино сохраняются в ссылаясь на теории со многими историческими справками и подобными остаточным изображения иллюзий. Следующие события имеют отношение к этой истории.

Исторические ссылки на остаточные изображения

Аристотель (384–322 до н. Э.) Заметил, что изображение солнца осталось в его видении после того, как он перестал на него смотреть.

Открытие стойкости зрения иногда приписывают римскому поэту. Лукреций (ок. 15 октября 99 г. до н. э. - ок. 55 г. до н. э.), хотя он упоминает нечто подобное только в связи с изображениями, увиденными во сне.[14]

Около 165 г. н.э. Птолемей описанный в его книге Оптика вращающийся гончарный круг с разными цветами на нем. Он заметил, как разные цвета секторов смешивались в один цвет и как точки выглядели как круги, когда колесо вращалось очень быстро. Когда линии проводятся поперек оси диска, вся поверхность кажется однородной. "Визуальное впечатление, которое создается при первом обороте, неизменно сопровождается повторением случаев, которые впоследствии производят идентичное впечатление. Это также происходит в случае падающих звезд, свет которых кажется растянутым из-за их скорости движения, и все в соответствии с количество ощутимого расстояния, которое он проходит вместе с чувственным впечатлением, которое возникает в зрительной способности ".[15][16]

Порфирий (около 243–305 гг.) в своем комментарии к книге Птолемея Гармоники описывает, как чувства не стабильны, а запутаны и неточны. Определенные интервалы между повторными впечатлениями не обнаруживаются. Белое или черное пятно на вращающемся конусе (или вершине) появляется как круг этого цвета, а линия на вершине делает всю поверхность того же цвета. «Из-за скорости движения мы получаем впечатление линии на каждой части конуса, когда линия движется».[17]

В 11 веке Ибн аль-Хайсам, который был знаком с писаниями Птолемея, описал, как цветные линии на волчке нельзя было различить как разные цвета, а появлялись как один новый цвет, состоящий из всех цветов линий. Он пришел к выводу, что зрению требуется некоторое время, чтобы различить цвет. аль-Хайтам также отметил, что вершина казалась неподвижной при очень быстром вращении, «поскольку ни одна из ее точек не остается неподвижной на одном месте в течение любого заметного времени».[18]

Леонардо да Винчи написал в записной книжке: «Кажется, что каждое быстро движущееся тело окрашивает свой путь своим оттенком. Истинность этого утверждения видна из опыта; таким образом, когда молния движется среди темных облаков, скорость ее извилистого полета делает ее целым Конечно, напоминают светящуюся змею. Точно так же, если вы взмахнете освещенным клеймом, весь его курс будет казаться кольцом пламени. Это потому, что орган восприятия действует быстрее, чем суждение ».[19]

Исаак Ньютон (1642–1726 / 27) якобы продемонстрировали, как белый свет представляет собой комбинацию разных цветов с вращающимся диском с цветными сегментами.[нужна цитата ] При быстром вращении кажется, что цвета смешиваются и выглядят как белые (или, скорее, не совсем белый светлый оттенок). В своей книге 1704 года Opticks он описал машину с призмами, линзами и большой подвижной гребенкой с зубцами, которые последовательно проецировали чередующиеся цвета. Если бы это было сделано достаточно быстро, чередующиеся цвета больше не могли бы восприниматься отдельно, а были бы белыми. Ньютон сравнил его принцип с эффектом следа бенгальского огня: вращающийся горящий уголь мог появиться в виде огненного круга, потому что «ощущение угля в нескольких местах этого круга остается на сенсорном уровне до тех пор, пока уголь снова не вернется в пространство. то же место."[20]

В 1768 г. Патрик д'Арси (1725-1779) сообщил, что он измерил продолжительность 0,13 секунды для одного полного оборота горящего угля, когда он был виден как полный круг света. Он зарегистрировал несколько оборотов с помощью специальной машины в своем саду и в сотрудничестве с наблюдателем, у которого было лучшее зрение. Д'Арси подозревал, что продолжительность может различаться для разных наблюдателей, интенсивности света вращающихся объектов, цвета и расстояния просмотра. Он запланировал дальнейшие эксперименты, чтобы определить такие возможные различия,[8] но результаты, похоже, не были опубликованы.

1820–1866: Вращающееся колесо

ксилография иллюстрация Оптический обман (1821)
Пластина для иллюстраций Питера Марка Роже Объяснение оптического обмана в появлении спиц колеса при взгляде через вертикальные отверстия (1825)
Иллюстрации экспериментов Майкла Фарадея с вращающимися колесами с зубьями или спицами (1831 г.)

В 1821 г. Ежеквартальный журнал науки, литературы и искусства опубликовал «письмо в редакцию» с заголовком Отчет об оптическом обмане. Он был датирован 1 декабря 1820 года и приписан "Дж. М.", возможно, самому издателю / редактору Джону Мюррею.[21] Автор отметил, что спицы вращающегося колеса, просматриваемые сквозь планки забора, имеют своеобразную кривизну (см. Рисунок). В письме заканчивалось: «Общие принципы, на которых основан этот обман, сразу же придут в голову вашим читателям-математикам, но совершенная демонстрация, вероятно, окажется менее легкой, чем кажется на первый взгляд».[22] Четыре года спустя Питер Марк Роже предложил объяснение при чтении на Королевское общество 9 декабря 1824 года. Он добавил: «Следует также отметить, что, как бы быстро ни вращалось колесо, каждая отдельная спица в тот момент, когда на нее смотрят, кажется неподвижной». Роже утверждал, что иллюзия возникает из-за того, что «отпечаток, производимый пучком лучей на сетчатке, если он достаточно яркий, останется в течение определенного времени после того, как причина исчезнет». Он также предоставил математические данные о появлении искривлений.[23]

Как студент университета Плато Джозеф В некоторых из своих ранних экспериментов заметил, что, глядя с небольшого расстояния на два концентрических зубчатых колеса, которые быстро вращались в противоположных направлениях, создавалась оптическая иллюзия неподвижного колеса. Позже он прочитал Питер Марк Роже 1824 и решил исследовать явление дальше. Он опубликовал свои выводы в Соответствие Mathématique et Physique в 1828 г.[24] и 1830 г.[25] В 1829 году Плато представил свою тогда еще неназванную анортоскоп в его докторской диссертации Sur quelques propriétés des Impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue.[26] Анортоскоп представлял собой диск с анаморфным изображением, которое можно было рассматривать как четкое неподвижное изображение, когда диск вращался, и просматривался через четыре радиальных прорези диска, вращающегося в противоположных направлениях. Диски также могли быть полупрозрачными и освещаться сзади через прорези диска, вращающегося в противоположных направлениях.

10 декабря 1830 г. учёный Майкл Фарадей написал статью для Журнал Королевский институт Великобритании, озаглавленный Об особом классе оптических обманов. Ему указали на два случая вращающихся колес, которые, казалось, остановились, и он читал о несколько похожей иллюзии частокола в статье Роже. Фарадей начал экспериментировать с вращением зубчатых картонных колес. Некоторые эффекты уже были описаны Плато, но Фарадей также упростил эксперимент, глядя в зеркало через промежутки между зубьями по окружности картонного диска.[27] 21 января 1831 года Фарадей представил в Королевском институте работу с некоторыми новыми экспериментами. Он вырезал концентрические серии отверстий ближе к центру диска (представляющих меньшие зубчатые колеса) с небольшими различиями в количестве «зубцов» на «колесо». Глядя в зеркало через отверстия одного из колес во вращающемся диске, казалось, что это колесо стоит на месте, в то время как другие, казалось, движутся с другой скоростью или в противоположном направлении.[28]

Плато был вдохновлен дополнительными экспериментами Фарадея и продолжил исследования. В июле 1832 года Плато послал письмо Фарадею и добавил экспериментальный круг с явно абстрактными фигурами, которые производили «совершенно неподвижное изображение маленькой, совершенно правильной лошади» при вращении перед зеркалом.[29][30] После нескольких попыток и многих трудностей Плато удалось оживить фигуры между прорезями в диске, когда он построил первую эффективную модель phénakisticope в ноябре или декабре 1832 г. Плато опубликовал свое тогда неназванное изобретение в письме от 20 января 1833 г. Соответствие Mathématique et Physique.[31]

Саймон Штампфер самостоятельно и почти одновременно изобрели себе очень похожие Stroboscopischen Scheiben oder optischen Zauberscheiben (стробоскопические диски или оптические магические диски) вскоре после того, как он прочитал о находках Фарадея в декабре 1832 года.[32]

Штампфер также упомянул несколько возможных вариантов своего стробоскопический изобретение, включая цилиндр (аналогичный более позднему зоотроп), а также длинную петлевую полосу бумаги или холста, натянутую вокруг двух параллельных роликов (что-то вроде пленки) и театральную рамку (во многом похожую на более позднюю праксиноскоп ).[32] В январе 1834 г. Уильям Джордж Хорнер также предложил цилиндрическую вариацию phénakisticope Плато, но ему не удалось опубликовать рабочую версию.[33] Уильям Энсин Линкольн изобрел окончательный зоотроп со сменными анимационными полосами в 1865 году и опубликовал его в Милтон Брэдли и Ко. в декабре 1866 г.[34]

Другие теории восприятия движения в кино

Идея о том, что эффекты движения в так называемых «оптических игрушках», таких как phénakisticope и zoetrope, вызываются изображениями, остающимися на сетчатке, была поставлена ​​под сомнение в статье 1868 года. Уильям Бенджамин Карпентер. Он предположил, что иллюзия была "скорее умственный чем сетчатка явление ".[35]

В узком смысле теория постоянного зрения - это вера в то, что человеческое восприятие движения (с центром в мозгу) является результатом постоянного зрения (с центром в глазах). Эта версия теории была отвергнута задолго до изобретения кино, а также опровергнута в контексте кино в 1912 году Вертхаймером.[36] но все еще цитируется во многих классических и современных текстах по теории кино.[37][38][39] Более правдоподобная теория, объясняющая восприятие движения (по крайней мере, на описательном уровне), - это две различные иллюзии восприятия: фи феномен и бета-движение.[нужна цитата ]

Визуальная форма памяти, известная как культовая память был описан как причина этого явления.[40] Несмотря на то что психологи и физиологи отвергли релевантность этой теории для зрителей фильмов, киноведы и теоретики в целом этого не сделали. Некоторые ученые в настоящее время считают всю теорию иконической памяти мифом.[41]

При сопоставлении теории постоянства зрения с теорией феноменов фи возникает понимание того, что глаз это не камера и не видит в кадрах в секунду. Другими словами, зрение - это не так просто, как регистрация света на носителе, поскольку мозг должен понимать визуальные данные, которые предоставляет глаз, и создавать связную картину реальности. Джозеф Андерсон и Барбара Фишер утверждают, что феномен фи дает больше преимуществ. конструкционист подход к кино (Дэвид Бордвелл, Ноэль Кэрролл, Кирстин Томпсон ), тогда как настойчивость видения отдает предпочтение реалистическому подходу (Андре Базен, Кристиан Мец, Жан-Луи Бодри).[41]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Metaveillance, CVPR 2016» (PDF). CV-Foundation.org. Получено 29 октября 2017.
  2. ^ а б Никол, Джон Прингл (1857). Циклопедия физических наук. Ричард Гриффин и компания. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  3. ^ "Двухнедельный". Чепмен и Холл. 29 октября 1871 г.. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  4. ^ Тиндаль, Джон (1870). Заметки из курса девяти лекций о свете: прочитаны в Королевском институте Великобритании с 8 апреля по 3 июня 1869 г.. Лонгманс, Грин. п.26. стойкость впечатлений.
  5. ^ Билл Николс; Сьюзан Дж. Ледерманн (1980). Мерцание и движение в фильме. ISBN  9781349164011.
  6. ^ Бьюкен, Сюзанна (2013-08-22). Всепроникающая анимация. ISBN  9781136519550.
  7. ^ Гольдштейн, Б. (2011). Когнитивная психология: объединяя разум, исследования и повседневный опыт - с руководством coglab. (3-е изд.). Бельмонт, Калифорния: Уодсворт: 120.
  8. ^ а б д'Арси, Патрик Sur la durée de la sensation de la vue в Histoire de l'Académie Royale des Sciences - Année M. DCCXV. п. 439-451 (1768) https://books.google.com/books?id=cL5eAAAAcAAJ&pg=RA1-PA439
  9. ^ Герберт, Стивен. «Колесо жизни - Тауматроп».
  10. ^ [1][мертвая ссылка ]
  11. ^ Горхэм, Джон (январь 1859 г.). Вращение цветных дисков.
  12. ^ Талер, Лор; Тодд, Джеймс Т .; Сперинг, Мириам; Гегенфуртнер, Карл Р. (1 апреля 2007 г.). «Иллюзорный изгиб жестко движущегося отрезка линии: эффекты движения изображения и плавных движений глаз преследования». Журнал видения. 7 (6): 9. Дои:10.1167/7.6.9. PMID  17685792.
  13. ^ "Легкие фокусы для детей: резиновый карандаш". TheSpruce.com. Получено 29 октября 2017.
  14. ^ Герберт, С. (2000). История предварительного кино. Лондон. Рутледж. стр.121
  15. ^ Смит, А. Марк (29 октября 1999 г.). Птолемей и основы древней математической оптики: управляемое исследование на основе источников. Американское философское общество. ISBN  9780871698933. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  16. ^ Смит, А. Марк (29 октября 1996 г.). «Теория зрительного восприятия Птолемея: английский перевод« Оптики »с введением и комментариями». Труды Американского философского общества. 86 (2): iii – 300. Дои:10.2307/3231951. JSTOR  3231951.
  17. ^ Комментарий Порфирия к гармоникам Птолемея: греческий текст и аннотированный перевод. Издательство Кембриджского университета. 15 сентября 2015. ISBN  9781316239681. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  18. ^ Альхазен; Смит, А. Марк (29 октября 2017 г.). Теория визуального восприятия Альхасена: критическое издание с английским переводом и комментариями первых трех книг книги Альхасена De Aspectibus, средневековой латинской версии Китаб аль-Маназир Ибн аль-Хайсена. Американское философское общество. ISBN  9780871699145. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  19. ^ Винчи, Леонардо да (2008-04-17). Ноутбуки. ISBN  9780191608896.
  20. ^ Ньютон, сэр Исаак (29 октября 2017 г.). "Opticks :: Or, Трактат об отражении, преломлении, изгибах и цветах света". Уильям Иннис в Вест-Энде Святого Павла. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  21. ^ Шулер, Романа Карла (15 января 2016 г.). Увидеть движение: история визуального восприятия в искусстве и науке. Walter de Gruyter GmbH & Co KG. ISBN  9783110422993. Получено 29 октября 2017 - через Google Книги.
  22. ^ Дж. М. (1820-12-01). Учет оптического обмана.
  23. ^ Роже, Питер Марк (1824-12-09). Объяснение оптического обмана во внешнем виде спиц колеса при взгляде через вертикальные отверстия.
  24. ^ Соответствие математике и телосложению (На французском). 4. Брюссель: Гарнье и Кетле. 1828. с. 393.
  25. ^ Соответствие математике и телосложению (На французском). 6. Брюссель: Гарнье и Кетле. 1830. с. 121.
  26. ^ Плато, Джозеф (1829 г.). Sur quelques propriétés des Impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue (PDF) (На французском).
  27. ^ Фарадей, Майкл (февраль 1831 г.). Об особом классе оптических обманов.
  28. ^ Королевский институт Великобритании (1831 г.). Журнал Королевского института Великобритании. Библиотека Лондонского музея естественной истории. Лондон: Королевский институт Великобритании.
  29. ^ Плато, Джозеф (1833-03-08). письмо Фарадею. ISBN  9780863412493.
  30. ^ Плато, Джозеф (1832-07-24). письмо Фарадею. ISBN  9780863412493.
  31. ^ Соответствие математике и телосложению (На французском). 7. Брюссель: Гарнье и Кетле. 1832. с. 365.
  32. ^ а б Штампфер, Саймон (1833). Die stroboscopischen Scheiben; oder, Optischen Zauberscheiben: Deren Theorie und wissenschaftliche anwendung, erklärt von dem Erfinder [Стробоскопические диски; или оптические магические диски: теория и научное применение, объясненные изобретателем] (на немецком). Вена и Лейпциг: Тренценский и Vieweg. п. 2.
  33. ^ Лондонский и Эдинбургский философский журнал и научный журнал. 1834. с. 36.
  34. ^ Герберт, Стивен. (нет данных) От Дедалеума до Зоотропа, Часть 1. Проверено 31 мая 2014.
  35. ^ Карпентер (1868). О зоотропе и его предшественниках.
  36. ^ Вертхаймер (1912). Experimentelle Studien über das Sehen von Bewegung. Zeitschrift für Psychologie 61 (PDF). С. 161–265.
  37. ^ Базен, Андре (1967) Что такое кино?, Vol. Я, Пер. Хью Грей, Беркли: Калифорнийский университет Press
  38. ^ Кук, Дэвид А. (2004) История повествовательного кино. Нью-Йорк, W. W. Norton & Company.
  39. ^ Мец, Кристиан (1991) Язык фильма: семиотика кино, пер. Майкл Тейлор. Чикаго: Издательство Чикагского университета.
  40. ^ Coltheart, M (июль 1980 г.). «Постоянство видения». Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 290 (1038): 57–69. Bibcode:1980РСПТБ.290 ... 57С. Дои:10.1098 / рстб.1980.0082. PMID  6106242.
  41. ^ а б Андерсон, Джозеф; Андерсон, Барбара (1993). «Возвращение к мифу о постоянстве зрения». Журнал кино и видео. 45 (1): 3–12. JSTOR  20687993.

внешняя ссылка