L’effet stroboscopique est un phénomène de perception visuelle humaine dans lequel le mouvement est interprété par un cerveau qui reçoit des images discrètes successives et les assemble avec des alias automatiques pour une continuité temporelle. Bref, le mouvement est un artefact. Que ce soit avec une source de lumière clignotante ou à travers une ouverture et une fermeture d’ouverture, un stroboscope peut contrôler ce que l’œil voit d’un objet en mouvement. Bien qu’elle soit réellement en mouvement, si chaque image rétinienne est celle d’un objet dans la même position exacte, elle sera perçue comme étant stationnaire. Le contrôle stroboscopique d’un mouvement répétitif ou prédictif, comme la rotation d’une roue, peut créer une illusion d’optique totalement contraire au vrai mouvement.
Le premier stroboscope était un jouet de fantaisie dans lequel un abat-jour avec des images successives de quelque chose en mouvement, comme la démarche d’un cheval, était tourné tandis qu’un autre abat-jour extérieur avec une série de fentes d’observation radiales était tourné dans la direction opposée, créant l’illusion d’une image fixe animée. Le film cinématographique utilise le même principe avec une lumière de projecteur et un objectif contenant un obturateur à grande vitesse qui illumine et bloque alternativement une longue bobine tournante d’images fixes successives. Des miroirs rotatifs ou oscillants peuvent également créer l’effet stroboscopique. Les lampes stroboscopiques électroniques, inventées pour la première fois en 1931, sont des ampoules contenant des gaz qui se déchargent à une vitesse ajustée par la fréquence, ou le cycle, du courant électrique en alternant sa polarité. L’éclairage fluorescent, en fait, est un stroboscope qui s’allume et s’éteint à une vitesse trop rapide pour que les humains puissent le discerner.
Les chercheurs avaient découvert il y a longtemps que les humains perçoivent un mouvement indiscernable à 24 images par seconde – un taux plus élevé n’apporte aucune amélioration de la vraisemblance, et un taux inférieur produit une illusion de mouvement reconnaissable. Un certain nombre de théories ont évolué à partir de cette observation. L’une est la théorie de la trame discrète qui suppose que ce taux est en corrélation avec la vitesse physique des impulsions neurales et que chaque signal constitue une image rétinienne fixe et instantanée. Le cerveau humain fabrique ensuite subjectivement le mouvement en traitant les images successives par crénelage temporel, remplissant les moments vides avec des images fantômes selon à la fois des lois câblées et des règles apprises de l’espace et du temps.
Ce cadre théorique est l’explication la plus acceptée de l’effet stroboscopique. Les humains ne voient pas le mouvement physique ; le cerveau interprète plutôt le mouvement sur la base d’informations rétiniennes rapides mais épisodiques. L’effet est le plus clairement démontré par des objets répétitifs, y compris en mouvement cyclique. Une analogie appropriée est que si une photo d’une horloge qui fonctionne est prise toutes les 60 secondes, une personne peut à juste titre, bien qu’à tort, conclure que la trotteuse est cassée et n’a pas bougé. Tout objet de ce type dont le mouvement est parfaitement synchronisé stroboscopiquement semblera immobile.
En extrapolant à partir de ce phénomène visuel, si une caméra vidéo, fonctionnant à 24 images par seconde, filme une roue automatique tournant 23 fois par seconde ou son équivalent fractionnaire, chaque image vidéo successive capturera la roue à une position juste un peu en retard par rapport à un révolution de son image précédente. La preuve image par image indique clairement que la roue a reculé, et en effet, la vision humaine percevra donc qu’elle a tourné en sens inverse à un tour par seconde. L’illusion d’optique, familière avec les films représentant des calèches, s’appelle l’effet roue de chariot et se produit à des degrés divers avec tout enregistrement vidéo d’un objet en rotation.
L’effet stroboscopique peut être observé ailleurs. Popularisée par les clubs de danse, une lumière QUI clignote relativement lentement animera les mouvements de danse d’une personne au ralenti. Un moteur de voiture de course tournant à 9,000 XNUMX tours par minute peut être synchronisé avec une lumière stroboscopique pour geler et analyser l’état statique du moteur à cette vitesse. Une fontaine d’eau avec un débit connu peut être affichée pour défier apparemment la gravité en l’éclairant avec un stroboscope décalé dans le temps. Les principes dérivés de l’effet stroboscopique, tels que la fréquence d’échantillonnage et les algorithmes de repliement d’un échantillon à l’autre, ont été appliqués à des dispositifs optiques tels que des lasers pulsés qui lisent un disque de données numériques en rotation.