为什么肉眼看不到屏幕闪烁?

来源: 奇幻科学城

发布日期: 2017-05-29

本文探讨了视觉暂留现象及其在日常生活中的应用,如烟花、走马灯、电影等,解释了为什么肉眼看不到屏幕闪烁的原因,并介绍了相关科学实验和历史发展。

相信所有人的童年都有这样一段记忆。和小伙伴一起将点燃的烟花棒挥舞起来,在漆黑的夜色中留下一个绚丽的光圈,畅想自己是一位法力无边的魔法师。然而,这么多年过去,就连我们都眼看就奔三奔四了,这其中的原理你搞懂了么?

视觉暂留现象首先被中国人发现,走马灯便是历史记载中视觉暂留的运用之一,宋代时已有走马灯,当时称“马骑灯”。欧洲人在19世纪才发明了同样原理的留影盘,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,肉眼可以看见一只被关在笼子中的鸟。

世界上第一张GIF早期无声电影的雏形——费纳奇镜也是利用了这种原理。费纳奇镜是在一个手柄上垂直安装的盘片。盘片背面围绕中心绘制了一系列的图片,是动画的对应的帧,图片的周围是一系列狭缝。使用者旋转盘片,通过移动的狭缝看盘片在镜子里的反射。这样,使用者看到图片接连出现,由于视觉暂留,得到连续播放效果。

为什么肉眼看不到屏闪?我们在利用摄像设备拍摄电脑显示器(老式CRT显示器尤为明显)时,会看到肉眼观察不到的屏幕一闪一闪的闪屏现象。这是因为显示器的画面并不连贯,而是以每秒60帧的频率一幅一幅放出来的。由于视觉暂留(包括但不仅限于)的原因,肉眼和大脑在处理每秒30帧左右的画面时即会将画面当做连续的。显示器的频率超过了这个数值,却低于摄像设备的拍摄频率。所以就会将每幅画面更替时的闪屏拍摄下来。

就连我们日常生活中必不可少的娱乐方式——电影,也和视觉暂留有关。我们常以为的,在影院或电脑上看到的电影是他们自动放映的结果,我们只需要机械地接受就好了。其实不然,电影在放映过程中也是一帧一帧放出来,然后在我们的大脑中再加工完成的。从电影的放映再到我们的接受中间还有一道大脑的合成程序。

电影放映机是用旋转的快门来实现帧与帧之间切换的。这意味着在帧与帧之间会有一小段黑暗的时间。

早期的静默片是在16帧左右拍摄。如果用单叶片旋转快门以16帧/秒播放,就会出现长达1/16/2=31.25毫秒的黑暗,闪烁现象会很明显。因此,许多静默片放映配备的是三叶片快门,以16转/秒旋转,达到48帧/秒的闪烁频率。

投射在屏幕上的实际上是:第一帧,黑暗,第一帧,黑暗,第一帧,黑暗(胶卷快速转到第二帧),第二帧,黑暗......这些短暂的黑暗我们通常察觉不到,但大脑在“加工”处理过程中不断累积的负荷是我们能感受到的,这也是为什么我们长时间观看电影之后会头疼的原因。

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