“活力转轮”(zoetrope)是1860年代流行起来的名词,早期的类似设备并没使用该名字。
最初的转轮式动画装置和费纳奇镜一样,都是在车轮效应的相关研究中开发的。
翻译说明:
zoetrope源自希腊语“ζωή”和“τρόπος”,词源释义为“有生命力(或有生气)的旋转”,它在其他文献中也被用作指代其他转轮机械,国内部分研究将其翻译成活动幻镜、旋转画筒或西洋镜,但被翻译成这些名字的还包括很多其他的光学动画设备。为更清晰区分,Anianima.com将“zoetrope”翻译为 “活力转轮”。
1820年代
冒出雏形|从普拉托的旋转实验到斯坦普佛的滚轮设想(1828-1833)
Read More立体频闪动画|切尔马克的立体频闪镜(Stereophoroskop,1855)
🎖️早期将双眼立体视觉与频闪动画结合、表现纵深运动的装置之一
1855年,生理学家约翰·内波穆克·切尔马克(Johann Nepomuk Czermak)在《生理学研究》(Physiologische Studien)中介绍了“立体频闪镜”。该文后来收入1879年出版的《切尔马克文集》。
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它如何工作?
- 装置围绕水平轴旋转。中央多面图像鼓P承载连续的立体图像对,外层纸板窥视带G开有观察狭缝S;两部分由细杆连接并同步旋转。观看者通过装置前方的布鲁斯特式立体视镜观察,狭缝周期性显露图像,使左右眼同时获得连续动作与立体纵深。
- 图26中的P并不是反射镜棱柱,旋转机构内部也没有镜鼓。
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会看到怎样的动画?
- 切尔马克设想将一组底面相同、高度逐渐增加的金字塔模型拍成立体图像。连续观看时,金字塔仿佛从平面中升起,反向旋转时又重新收缩。
- 他还在普通频闪盘上插入长短渐变的针,使针在旋转中仿佛被推出或缩回。这些实验表明,他关注的不只是物体的立体感,更是动作如何沿纵深方向展开。
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历史意义&影响
- 在切尔马克之前,惠斯通、普拉托和迪博斯克已经尝试结合立体视镜与频闪图像。切尔马克进一步将中央图像鼓、外层狭缝带和立体视镜组成完整系统,使物体能够向观看者靠近、远离、升起或收缩。
- 不过,连续立体图像的制作十分困难,该装置主要停留在实验阶段。
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参考资料
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Czermak, J. N. (1879). Das Stereophoroskop (1855). In Gesammelte Schriften: Erster Band, Wissenschaftliche Abhandlungen (pp. 299–302, Taf. 16, Fig. 26). Wilhelm Engelmann.
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大型频闪动画装置|法兰克福巨型圆筒动画装置(1857年以前)
🎖️目前已知最早的大型公共圆筒动画展示记录之一。它把桌面频闪玩具放大为直径约5.5米、可供30人同时观看的公共娱乐装置。
- 三十人同时观看
- 1857年,德国科普作家W. F. A.齐默尔曼(W. F. A. Zimmermann)记录了此前在法兰克福展出的一座大型运动图像装置。圆筒直径约18英尺,即约5.5米,周围设有30个独立观看席。
- 装置由内外两层圆筒组成:内筒承载连续图像并不断旋转,观众则透过外筒上的观看口观察。黑布用于遮挡杂光,灯具负责照亮图像。齐默尔曼形容,画面能够呈现出近乎魔术般的生命感与运动感。
- 历史意义&影响
- 这座装置并非银幕投影,而是把圆筒频闪动画扩大为多人参与的公共展示:大型双层圆筒+旋转图像+人工照明+独立观看席。
- 它比1867年的水晶宫巨型活力转轮早约十年,但史料十分有限。装置名称、设计者、具体展出时间、动画题材和工作细节均不明确,也没有发现可以确认的同期图像。
- 小注
- 1857年是齐默尔曼著作的出版年份,并非已经确定的展出年份。因此,年表标为“1857年以前”更为准确;“法兰克福巨型圆筒动画装置”则是依据现有描述所作的现代称呼。
- 参考资料
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Zimmermann, W. F. A. (1857). Naturkräfte und Naturgesetze: Populäres Handbuch der Physik zum Selbstunterricht für die Gebildeten jeden Standes (Vol. 2, pp. 546–547). Gustav Hempel.
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Rossell, D. (2024). A few words on the zoetrope. The Magic Lantern, 40(1), 5–6.
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1860年代
立体摄影动画装置|肖的立体转鼓观察器(Stereotrope,1860)
🎖️把连续立体照片、旋转图鼓与同步快门结合起来,尝试让摄影对象同时获得运动感与空间体积感。
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让立体照片动起来
- 1860年5月22日,英国发明者威廉·托马斯·肖(William Thomas Shaw)取得第1260号英国专利,将立体镜与活动幻镜一类频闪装置结合。肖后来把实际装置称为“立体转动镜”(Stereotrope)。
- 装置采用八面旋转图鼓,每一面安装一组表现连续动作阶段的不透明纸质立体照片。图鼓上方设置立体观察镜,前方另有与图鼓同步旋转的观察筒,相当于一只机械快门:它依次短暂显露左右眼图像,使观众把连续照片合成为既有运动、又有纵深的立体影像。
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运动效果与局限
- 肖以蒸汽机为主要演示对象,并注意到画格安排会直接影响运动方向。若车轮各幅照片过于相似,旋转时可能看似静止;若相位安排不当,又会产生跳动或往返运动。他因此提出,应根据轮辐间距调整相邻照片的变化量。这已经触及动画中的画格取样与循环相位问题。
- 立体转鼓观察器没有进入商业生产,已知原装置也未能保存下来。它的具体清晰度和流畅度已无法复原,但同期记载可以确认:装置确实产生过兼具运动与立体感的观看效果,而不是一项只停留在专利图纸上的设想。
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历史意义&影响
- 肖的实验建立了一条很早的立体摄影动画流程:分阶段摆拍+成对立体照片+同步快门+连续观看
- 它还不是自动记录真实运动的计时摄影,而更接近以摄影图像制作的立体逐格动画实验。
立体频闪动画装置|德斯维涅的运动图像专利与米莫镜(1860—1862)
Read More尽管发明家已经证明活力转轮事实上可以使用平面或立体内容,但立体模型活力转轮的制作成本很高,因此没有被当时的玩具商采用,这导致很多人以为所谓的“3D活力转轮”是现代产物。
立体逐格动画|詹姆斯·莱恩的摩托罗镜(Motoroscope,1864)
🎖️早期将立体摄影、无端图像带与逐格模型动画结合的装置之一
1864年3月14日,苏格兰邓迪机械师詹姆斯·莱恩(James Laing)在苏格兰皇家艺术协会(Royal Scottish Society of Arts)爱丁堡会议上展示了“摩托罗镜”(Motoroscope)。他的目标,是让立体照片中的物体不仅具有纵深感,还能连续运动。
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从圆筒转向无端图像带
- 装置以两只滚筒带动一条柔性无端带循环运行,带上排列观察狭缝和连续的立体照片对,并通过前方的立体视镜观看。
- 立体视镜仍使用普通圆形透镜,但目镜内侧设有与移动狭缝配合的矩形孔径,以遮挡杂光、减轻闪烁。改变两只滚筒之间的距离,还可以容纳不同数量和尺寸的照片,因此比圆盘或圆筒装置能够承载更多画格。
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一座会动的立体村庄
- 莱恩用木制房屋、风车和纸旗搭建了一座桌面村庄,并在每次曝光之间逐步调整模型:风车叶片持续转动,纸旗改变方向,缠在可弯金属丝上的白色羊毛则模拟烟囱中卷动的烟雾。
- 这些立体照片对装入摩托罗镜后,原本静止的模型便呈现出具有空间纵深的循环动作。莱恩虽然还不能连续拍摄真实运动,却已经通过逐次摆放模型、逐张曝光的方法,实际完成了一组立体逐格动画。
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历史意义&影响
- 摩托罗镜把立体视镜、频闪显露和无端图像带组合起来,不仅增加了可容纳的画格数量,也绕过了当时难以连续拍摄立体运动的技术限制。
- 它的重要性不只在于“预言”未来的立体运动影像,而在于已经以模型逐格摄影实现了可观看的立体动画。现存资料未见装置图或实物,其后也没有进入商品生产,但它仍是早期立体定格动画的重要实验。
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参考资料
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Laing, J. (1864). On the Motoroscope. In S. Herbert (Ed.), A History of Pre-Cinema (Vol. 1, pp. 31–32). Routledge.(原载苏格兰皇家艺术协会会议记录,1864年3月14日宣读)
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频闪动画装置|活力转轮(Zoetrope,1867)
Read More大型频闪动画装置|水晶宫巨型活力转轮(Great Zoetrope,1867—1868)
🎖️把桌面活力转轮放大为可供数百人观看的公共动画表演。真人比例的人物图像由燃气发动机带动旋转,却仍沿用狭缝观看与短循环的基本机制。
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从家庭玩具到音乐厅奇观
- 1867年12月28日至1868年1月23日,一座“巨型活力转轮”(Great Zoetrope)在英国伦敦南部西德纳姆水晶宫(Crystal Palace)的大音乐厅展出。
- 同期资料对尺寸记载略有差异:圆筒直径约16至17.5英尺,周长约15至17米。由于装置体积庞大,无法依靠手动稳定旋转,主办方使用于贡燃气发动机(Hugon gas engine)提供动力。
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真人比例的循环动画
- 巨型装置仍采用普通活力转轮的结构:连续人物姿态排列在圆筒内壁,观众透过筒壁狭缝观看;圆筒旋转时,静止图像便被重组为循环动作。
- 不同之处主要在于规模。画面中的人物接近真人大小,装置被放置在音乐厅舞台上,并配合音乐和讲解定时演出。观看区一次可以容纳约350至400名观众。
- 它并不是银幕投影。人物图像仍位于旋转圆筒内部,观众看到的依然是由狭缝频闪产生的运动幻觉;真正改变的是装置尺寸、驱动方式与观看人数。
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历史意义&影响
- 水晶宫巨型活力转轮把原本由几个人围着观看的家庭动画玩具,转化为由机械驱动、面向数百名观众演出的公共视觉节目:巨型圆筒+机械驱动+真人比例图像+集体观看。
- 它证明电影投影出现以前,频闪动画已经可以被舞台化和节目化。不过,规模的放大并没有改变动画的时间结构:人物仍只能反复表演十余幅图像组成的短动作,无法展开持续发展的情节。
- 因此,它更适合被理解为一次动画观看规模的实验,而不是动画叙事技术的突破。
- 小注:此次演出由英国伦敦立体摄影公司(London Stereoscopic & Photographic Company)安排,但现有资料尚不能明确确认装置的具体设计者和建造者。目前也未发现可确定属于这座巨型活力转轮的同期照片或结构图。
科学动画装置|麦克斯韦的透镜式活力转轮(1868)
🎖️早期以透镜稳定动画图像、将活力转轮用于物理现象研究的装置之一
1868年,苏格兰数学家、物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)使用一款经过光学改良的活力转轮,研究和展示难以直接观察的物理运动。与普通活力转轮依靠狭窄观察缝不同,他在圆筒周围安装了一圈凹透镜。
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把图像“稳”在圆筒中心
- 这些凹透镜的焦距大小等于圆筒直径。透过其中一枚透镜观看时,对面画格形成的虚像恰好位于圆筒轴心附近。圆筒旋转时,画格与透镜虽然一同移动,虚像却会连续出现在近似相同的位置,因此画面比狭缝式活力转轮更稳定、更明亮,也减少了运动造成的横向变形。
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用动画研究涡旋环
- 麦克斯韦并不只把活力转轮当作玩具。他绘制了一组表现三个涡旋环相互穿越的连续图像,用来推演赫尔曼·冯·亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)的涡旋运动理论:前方的环逐渐扩大并减速,后方的环收缩、加速,再从其他环中穿过。现存装置与部分手绘图带收藏于英国剑桥大学卡文迪许实验室。
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历史意义&影响
- 麦克斯韦的改良没有改变活力转轮的循环图带结构,却用透镜替代狭缝,同时改善了亮度、视野和图像稳定性。更重要的是,他把连续动画转化为一种科学建模工具:通过绘制无法直接拍摄或观察的运动阶段,使抽象的物理理论获得可反复观看的动态图像。该方案没有进入商品生产,却预示了动画在科学可视化中的用途。
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时间说明
- 剑桥大学现存装置的馆藏页面将其标为1861年,而麦克斯韦1868年的通信记录了以该装置演示涡旋环运动。本站以1868年作为其明确进入物理研究的时间节点。
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参考资料
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Maxwell, J. C. (1995). The scientific letters and papers of James Clerk Maxwell: Vol. 2, 1862–1873 (P. M. Harman, Ed.; pp. 446, 457). Cambridge University Press.
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转轮式动画装置的变体还有很多,它们经常出现在古董玩具网站上,多数描述为19世纪后期产品。这些变体尽管没有明显的技术改进,但它们体现了当时人们对这些动画玩具的兴趣。
视觉心理研究|《论活力转轮及其先驱》(1868)
🎖️早期讨论活力转轮动画设计与运动知觉的文献之一
1868年,英国生理学家、博物学家与科学普及作家威廉·本杰明·卡彭特(William Benjamin Carpenter)发表《论活力转轮及其先驱》(On the Zoetrope and Its Antecedents),回顾费纳奇镜、频闪盘等早期装置,并分析活力转轮的图带设计与观看效果。他指出,画格数量与观察狭缝数量相等时,角色会在原地运动;两者不相等时,角色则会沿圆筒前进或后退。通过改变姿势、位置、大小和间距,图带还能表现旋转、加减速、靠近和远离。卡彭特还认为,观看者实际接收到的是彼此分离的画格,连续动作则来自大脑对中间过程的补全。这篇文章为我们保存了19世纪60年代活力转轮结构、动画图带与运动知觉的同期观察。
- 参考资料
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Carpenter, W. B. (1868–1869). On the zoetrope and its antecedents. The Student and Intellectual Observer of Science, Literature and Art, 1, 427–444; 2, 24–30.
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🛠️ 帕西诺镜的三次升级:“帕西诺镜剧场”“陀螺木偶”与“帕西诺镜投影机”(1879—1880)
Read More1880年代
三维模型动画技术|马雷的飞鸟立体活力转轮(1886—1887)
🎖️目前已知现存最早的“3D活力转轮”实物照片资料。它将计时摄影分解出的飞鸟动作重塑为立体模型,再通过旋转与狭缝观看,让被冻结的姿态重新获得运动。
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从计时摄影到立体模型
- 1886年前后,法国生理学家艾蒂安-朱尔·马雷(Étienne-Jules Marey)根据飞鸟的计时摄影资料,制作了一组表现连续振翅姿态的立体模型。为了理解翅膀在三维空间中的扭转,他分别从侧面、正面和上方拍摄飞鸟,再参照这些影像塑造连续姿态。
- 马雷记载,他先以蜡塑成模型,再由那不勒斯工匠用失蜡法铸成青铜;其中海鸥为十个姿态,鸽子为十一个姿态。模型为了摄影而被涂成白色,因此后世常将其误认为石膏。
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用实体模型重新合成运动
- 马雷把十个海鸥姿态依次安装在大型活力转轮内。转轮旋转时,观察者透过侧壁狭缝依次看到不同模型,视觉上便形成鸟翼连续拍动的效果。
- 与平面图带不同,这些模型具有真实体积。它们沿圆周经过观察位置时,会呈现背面、侧面和正面等不同角度;快速振翅也可以通过降低转速被放慢观察。装置因此既是三维动画,也是分析鸟类飞行机制的科学可视化工具。
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历史意义
- 马雷并非第一个设想把实体模型放入频闪装置的人。他的特殊贡献,是建立了一条完整的技术链:计时摄影记录 → 多角度比较 → 三维姿态建模 → 实体序列排列 → 循环运动重组。
- 它不是定格动画摄影,也不能展开长篇叙事,却是早期动画史上将摄影运动资料转化为三维模型动画的关键实例。英国科学博物馆集团将原装置定年为1886年;现存馆藏装置则是1950年制作的复原品。
20世纪初,
人们的眼光都被新一代动画技术(电影动画)吸引了,这些风靡一时的转轮动画玩具逐渐衰落,暂时离开人们的视野。
实体模型动画|频闪式3D活力转轮的复兴(1985—)
🎖️以同步频闪让实体模型直接显现连续动作的现代活力转轮
三维活力转轮并非20世纪的新发明。约1886年,法国生理学家艾蒂安-朱尔·马雷(Étienne-Jules Marey)曾将依据摄影资料塑造的飞鸟实体模型装入大型活力转轮,以重现鸟类飞行的连续姿态。现代频闪式3D活力转轮(stroboscopic 3D zoetrope)则以一圈处于不同动作阶段的立体模型代替传统平面图带,并用同步频闪光源承担观察狭缝的间歇显露功能。转盘高速旋转时,当相邻姿态模型依次转到同一观察方位,灯光便短暂闪亮;原本分散在圆盘上的静止模型由此在视觉中重合,角色仿佛停驻在空间里,连续完成跳跃、奔跑或旋转等动作。换句话说,每尊模型就是一格动画,转盘负责输送“画格”,频闪灯则像快门一样将它们逐格显现。
现代频闪式三维活力转轮的经典案例
- 1985年,日本媒体艺术家岩井俊雄(Toshio Iwai)创作《时间层Ⅱ》(Time Stratum II)。在目前可核实的资料中,这是较早明确采用“旋转实体模型+现代光源同步频闪”结构的案例。大量纸偶排列在旋转圆盘上,上方的阴极射线管显示器(CRT monitor)作为频闪光源,使人物产生舞动、变形和自行运动的幻觉;岩井还特意将其设计为可以从不同方向观看的立体动态图像。
- 2001年,日本三鹰之森吉卜力美术馆完成“跳跃的龙猫”(トトロぴょんぴょん)。龙猫、梅与猫巴士等角色的不同姿态被排列在转盘上,在同步频闪灯下呈现跳跃和奔跑。这并非该技术的首例,却是将频闪式三维活力转轮转化为大众动画角色展览的标志性案例之一。
- 2002年,美国艺术家彼得·哈德森(Peter Hudson)创作大型人力驱动装置《西西弗之鱼》(Sisyphish)。一组真人尺度的游泳者模型在频闪灯下反复划水,却始终无法抵达彼岸,使三维活力转轮从小型媒体艺术扩展为可由观众参与驱动的公共艺术装置。此后,哈德森继续把这一形式发展为大型公共艺术,2014年的《永恒轮回》(Eternal Return)高达约8.5米,由观众以划船式滑轮驱动,使多层人体模型在频闪灯下组成反复升降、翻转的循环运动。
- 2005年,美国皮克斯动画工作室(Pixar Animation Studios)制作《玩具总动员》3D活力转轮(Toy Story 3D Zoetrope)。胡迪、巴斯光年、翠丝与绿色士兵等角色在同一转盘上分别完成多组循环动作,使动画中的节奏、动作间距和多角色调度直接呈现在实体空间中。
- 2014年,英国艺术家马特·科利肖(Mat Collishaw)创作《万物坠落》(All Things Fall)。作品以电机、LED频闪灯和大量树脂模型构成密集的群体动画,将三维活力转轮与三维打印及当代装置艺术结合起来。
历史意义&影响
- 频闪式3D活力转轮没有改变逐格动画的基本原理,却取消了遮挡视线的开槽圆筒,并把平面画格替换为可以环绕观看的实体模型。它的发展也呈现出一条清晰路径:从马雷用于运动研究的飞鸟模型,到岩井俊雄的媒体艺术实验,再到吉卜力、皮克斯的角色展览以及大型公共艺术装置。
- 观众不仅能看到角色“动起来”,还可以直接观察动作由多少个姿态组成,以及模型间距如何影响速度、停顿和运动轨迹。它因此成为动画博物馆、主题展览、公共艺术与运动原理教学中极具表现力的展示形式。
↑ 日本三鹰之森吉卜力美术馆的频闪式三维活力转轮“跳跃的龙猫”(トトロぴょんぴょん,2001)。不同动作阶段的角色模型随圆盘旋转,并在同步频闪灯下显现为连续动作,是现代动画角色展陈中的代表性案例之一。图源:网络;原始摄影者及授权状态待核。
↑ 彼得·哈德森(Peter Hudson)的大型人力驱动频闪式三维活力转轮《永恒轮回》(Eternal Return,2014)。观众通过底部的划船式滑轮带动装置旋转,频闪灯使环形排列的人体模型显现为循环动作。2014年首次展出于美国内华达州火人节(Burning Man)。作品:© Peter Hudson;图源:HUDZO↗️
参考资料
- SCIENCE MUSEUM GROUP. Model of Zoetrope with Solid Figures of Birds in Flight[EB/OL]. [2026-07-21].https://collection.sciencemuseumgroup.org.uk/objects/co18348/model-of-zoetrope-with-solid-figures-of-birds-in-flight
- NTT INTERCOMMUNICATION CENTER. “Time Stratum II”—IWAI Toshio (1985)[EB/OL]. [2026-07-21].https://www.ntticc.or.jp/en/archive/works/time-stratum-2/
- CIVIC CREATIVE BASE TOKYO. Playing the Time Stratum Series Back(wards) (Excerpt)[EB/OL]. (2024-01-11)[2026-07-21].https://ccbt.rekibun.or.jp/en/what-we-do/time-stratum-series
- 三鷹の森ジブリ美術館. 美術館日誌 2001年08月[EB/OL]. (2001-08)[2026-07-21].https://www.ghibli-museum.jp/diary/008803/
- HUDSON P. Sisyphish, 2002[EB/OL]. (2002)[2026-07-21].https://www.hudzo.com/sisyphish
- ACADEMY MUSEUM OF MOTION PICTURES. Toy Story 3D Zoetrope[EB/OL]. (2020-11-23)[2026-07-21].https://www.academymuseum.org/en/content/article/toy-story-3d-zoetrope
- HUDSON P. Eternal Return[EB/OL]. (2014)[2026-07-21].https://www.hudzo.com/eternalreturn
- COLLISHAW M. All Things Fall[EB/OL]. (2014)[2026-07-21].https://matcollishaw.com/works/all-things-fall/
20世纪末:
| 一种线性的活力转轮变体被开发,在一些地铁隧道里偶然会看到。
2007:
摄像机频闪动画|吉姆·费弗尔的唱机转轮(Phonotrope,2007—2010)
🎖️以摄像机的逐帧采样代替观察狭缝,让唱机转盘直接生成动画
2007年3月,英国动画导演吉姆·费弗尔(Jim Le Fevre)在英国伦敦维多利亚和阿尔伯特博物馆(Victoria and Albert Museum)的一场动画活动中,首次公开展示了后来称为“唱机转轮”(Phonotrope)的动画方法。当时,他把它戏称为“唱机幻影镜”(Phonographantasmascope),借此向费纳奇镜、活力转轮和帕西诺镜等早期装置繁复的命名方式致意;2010年前后,他又将名称简化为Phonotrope。
唱机转轮通常把连续画格或不同姿态的立体模型排列在唱片大小的圆盘上,再以固定转速旋转。摄像机同时按照固定帧率拍摄,并使用较短的快门时间减少运动模糊;当圆盘每转过一个确定角度,摄像机恰好记录下一格动作,分散在圆盘上的图像便在视频中重合为连续动画。费弗尔的早期实验采用每分钟45转的唱机和每秒25格的摄像机,通过计算每格之间圆盘转过的角度来安排图像。
与传统活力转轮不同,它既没有观察狭缝,也不必使用外部频闪灯:摄像机的帧率承担间歇采样,短曝光则承担冻结运动的作用。因此,动画通常无法直接用肉眼看见,只能通过摄像机取景器、连接的显示器或拍摄完成的视频观看;肉眼看到的仍是一圈高速旋转的模糊图像。
历史意义&影响
唱机转轮把19世纪频闪动画的结构转化为一种“机内动画”方法:唱机负责稳定旋转,纸张、实物或模型构成画格,摄像机则兼任观察狭缝和摄影机。它连接了机械光学玩具、模拟唱片与数字视频,也使创作者可以在不逐格停拍的情况下,直接记录一段由真实旋转产生的循环动画。此后,费弗尔将这种方法用于工作坊、广告和电视片头制作,并发展出二维、三维及大型装置等不同形式。
参考资料
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LE FEVRE J. The Phonotrope[EB/OL]. [2026-07-21]. https://www.jimlefevre.com/the-phonotrope





