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视觉暂留现象至少在公元前4世纪已被发现,而频闪效应是基于视觉暂留现象的进一步研究,但它们的理论构建都发生在19世纪初,由于时间和一些内容上的重合,它们经常被混为一谈,尤其在讨论电影动画的运动感知时,大多只提及视觉暂留,忽略了频闪效应。事实上,逐帧动画的实现,更重要的是科学家们对频闪效应的研究,以及摄影和投影技术的加入。
1820s
1821:
- 英国《科学、文学和艺术季刊》发表了一篇题为“光学欺骗的解释”的文章,详细描述了透过栅栏看旋转车轮,其辐条所呈现出的奇特变形,但并未给出合理解析。
- J.M. 光学欺骗的报道[J]. 科学、文学与艺术季刊. 1821, 10: 282-283.
1824:
- 英国伦敦大学教授彼得·罗杰(Peter Mark Roget,1779-1869)向皇家学会提交了一篇文章回应车轮变形问题。他通过多个实验对比速度、大小、间距、数量等变化对车轮“变形”的影响,对频闪效应作出早期的定义,并给出数学解析和方程。罗杰指出无论轮子转得多块,每个辐条似乎都是静止的;栅栏实际遮挡了车轮,其辐条连续的印象是视觉暂留的错觉;光学欺骗可双向作用,即既能把直线变成曲线,也能把曲线变直线;利用辐条变形的差异,可能会找到新的方法来测量光在视网膜上的持续时间。有趣的是,罗杰后来经常被介绍为视觉暂留理论的奠基者。
- Roget P. 对通过垂直孔观察到的车轮辐条外观的光学欺骗的解释[J]. 伦敦皇家学会哲学汇刊, 1824,115: 131-140.
1827:
- 英国科学家、被誉为电学之父的迈克尔·法拉第(Michael Faraday,1791-1867)也是频闪效应的早期研究者,他在1827年描述了一种“光学欺骗”现象,指我们看到的静止运动甚至反向运动影像,实际上来自不同速度的向前运动。他进行了很多车轮实验,研究在不同转速下轮辐看起来有什么不同。
1828:
- 比利时物理学家约瑟夫·普拉托(Joseph Plateau,1801-1883)在其早期的一些实验中注意到当很小距离的两个同心齿轮高速反向旋转时,会产生一种“静止”的错觉。
- 普拉托发表了《关于以匀速角运动绕一点转动的两条线所呈现的表象》
- 指出平面上的图像也会出现频闪效果,栅栏需要是黑色,旋转速度对图像变形的影响等;
- 对彩色弧光的观测促使他设计了一系列实验:将半透明数学曲线固定在黑色圆盘上,通过叠加圆盘并以相反方向、不同速度旋转,使弧光在交叉处形成动态的”亮度轨迹”,进而在观察者眼前呈现虚拟的“光迹图谱”(light drawings);
- 提及自己制造了一台仪器,可轻松地制作出“静止”图像,后来的改进版被称为 “安诺索镜”(Anorthoscope)。
- Plateau, Joseph (1828). “Sur les apparences que présentent deux lignes qui tournent autour d’un point avec un movement angulaire uniforme” . Adolphe Quetelet, ed. Correspondance mathématique et physique t.IV: 393-396.
- 随后,普拉托还开启了一系列关于视觉余像停留时长的研究,计算出不同颜色的停留时间有所不同,研究栅栏造型、速度、方向与图像表观视觉变形的数学关系。
1829:
- 普拉托向列日大学科学学院提交了一篇17也的论文,该论文启动了一系列关于视觉潜伏期的实验(Dorikens 2001)。为了确定观察到的图像在视网膜上停留多长时间,他设计了90度彩色弧,将它们安装在一个黑色圆盘上,并加速旋转。观察观看者感知一个完整圆的速率阈值使普拉托能够计算不同颜色的持续效应:如白色为0.35秒,蓝色为0.32秒等。他推断这种持续性解释了对运动的常见感知,如把雨滴看成条纹,流星拥有尾巴。普拉托开始思考图形形成和变形的光学时间性,也就是说,视觉的生物器官需要多长时间来感知客观存在和稳定的图像。
- Dorikens, Maurice (2001). Joseph Plateau 1801-1883: Leven tussen Kunst en Wetenschap/Vivre entre l’Art et la Science/Living between Art and Science. Provincie Oost-Vlaanderen: Universiteit Gent.


© Ghent University Museum


图片来源:eide Museum of Modern Art
1830:
- 约瑟夫·普拉托发表了关于正形镜(,即后来的 安诺索镜)的进一步说明,包括两个圆盘,一个印有扭曲图像,另一个有镂空开槽,手摇柄驱动它们以相反方向旋转,观众会看到静止的、校正后的图像。
- Plateau, Joseph (1830). “关于不同光学实验的信函(两条旋转线交点的位置与旋转畸变图)Lettre relative à différentes experiences d’optique (Lieux des intersections de deux lignes tournantes, anamorphoses par rotation)”. Adolphe Quetelet, ed. Correspondance mathématique et physique t.VII: 121-126.
1831:
- 迈克尔·法拉第又指出了另外一个使用反向旋转齿轮的例子,阐明了所有后续设备的所基于的原理,并构造了一个由两个齿轮转盘组成,被称为“法拉第轮”的装置进一步验证此效果。
- Leskosky R. 费纳奇镜:19 世纪科学转向动画[J].电影史, 1993, 5(2): 176-189
图3-1:“光学欺骗的解释”文章配图(J. M.,1821);
图3-2:安诺索镜的变形图像盘和人眼通过该设备将看到的图像效果(Champlin J,Bostwick A,《年轻人的游戏和运动百科全书》,1890);
图3-3:法拉第轮
1832:
- 普拉托发表了一篇短文《关于一种新型光学错觉的研究》,描述了一种由单个开槽圆盘组成的仪器,当旋转圆盘并在镜子中观察时,会产生一个旋转的舞者,这最终带来了广为人知的“费纳奇镜”(Phenakistiscope)。
- Plateau, Joseph (1832). “Sur un nouveau genre d’illusions d’optique” (“On a New Kind of Optical Illusion”). Adolphe Quetelet, ed. Correspondance mathématique et physique t.VII: 365-68.
-
#3.1.3 费纳奇镜(Phenakistiscope)和频闪镜(Stroboscope)
“费纳奇镜”(Phenakistiscope)和“频闪镜”(Stroboscope)几乎同时被发明,两者的原理、结构、操作、外观甚至尺寸都几乎一样。 随着Phenakistiscope逐渐成为这一类光… 进入该章节 →
- 延伸阅读参考资料:
- Crafton, Donald (2011).“The Veiled Genealogies of Animation and Cinema.” Animation: An Interdisciplinary Journal 6, no. 2: 93–110.
1836:
- 普拉托《关于其发明的仪器——安索诺镜的通知》
- Plateau, Joseph (1836). “Notice sur l’anorthoscope, instrument de son invention” . Bruxelles: Bulletins de l’Académie royale des sciences, des lettres, et des beaux-arts de Belgique, t. III: 7.