L’effetto stroboscopico è un fenomeno della percezione visiva umana in cui si mostra che il movimento viene interpretato da un cervello che riceve immagini discrete successive e le cuce insieme con alias automatici per continuità temporale. In breve, il movimento è un artefatto. Sia con una sorgente di luce lampeggiante che attraverso l’apertura e la chiusura di un’apertura, uno strobo può controllare ciò che l’occhio vede di un oggetto in movimento. Nonostante si muova effettivamente, se ogni immagine retinica è quella di un oggetto nella stessa esatta posizione, sarà percepita come stazionaria. Il controllo stroboscopico del movimento ripetitivo o predittivo, come la rotazione di una ruota, può creare un’illusione ottica completamente contraria al movimento reale.
Il primo stroboscopio era un giocattolo innovativo in cui un paralume con immagini successive di qualcosa in movimento, come l’andatura di un cavallo, veniva filato mentre un altro paralume esterno con una serie di fessure di osservazione radiali veniva ruotato nella direzione opposta, creando l’illusione di un fermo immagine in movimento. La pellicola cinematografica utilizza lo stesso principio con una luce del proiettore e un obiettivo che ospita un otturatore ad alta velocità che illumina e occlude alternativamente una lunga bobina rotante di immagini fisse successive. Anche specchi rotanti o oscillanti possono creare l’effetto stroboscopico. Le luci stroboscopiche elettroniche, inventate per la prima volta nel 1931, sono lampadine contenenti gas che si scaricano a una velocità regolata dalla frequenza, o cicli, della corrente elettrica che ne alterna la polarità. L’illuminazione fluorescente, infatti, è uno strobo che si accende e si spegne a una velocità troppo veloce per essere individuata dagli umani.
I ricercatori avevano scoperto molto tempo fa che gli esseri umani percepiscono un movimento indiscernibilmente reale a 24 fotogrammi al secondo: una velocità maggiore non offre alcun miglioramento nella verosimiglianza e una velocità minore produce un’illusione riconoscibile di movimento. Da questa osservazione si sono sviluppate numerose teorie. Uno è la teoria del frame discreto che presuppone che questa velocità sia correlata alla velocità fisica degli impulsi neurali e che ogni segnale costituisca un’immagine retinica istantanea e istantanea. Il cervello umano quindi produce soggettivamente il movimento elaborando le immagini successive attraverso l’aliasing temporale, riempiendo i momenti vuoti con immagini di fantasmi secondo sia le leggi cablate che le regole apprese dello spazio e del tempo.
Questo quadro teorico è la spiegazione più accettata dell’effetto stroboscopico. Gli umani non vedono il movimento fisico; piuttosto, il cervello interpreta il movimento sulla base di informazioni retiniche rapide ma episodiche. L’effetto è dimostrato più chiaramente dagli oggetti ripetitivi, inclusi quelli che si muovono ciclicamente. Un’analogia appropriata è che se una foto di un orologio funzionante viene scattata ogni 60 secondi, una persona può giustamente, anche se erroneamente, concludere che la lancetta dei secondi è rotta e non si è mossa. Qualsiasi oggetto di questo tipo il cui movimento è perfettamente sincronizzato stroboscopicamente apparirà immobile.
Estrapolando da questo fenomeno visivo, se una videocamera, che funziona a 24 fotogrammi al secondo, riprende una ruota automatica che gira 23 volte al secondo o il suo equivalente frazionario, ogni fotogramma video successivo catturerà la ruota in una posizione appena un po’ indietro rispetto a un intero rivoluzione della sua immagine precedente. L’evidenza fotogramma per fotogramma indica chiaramente che la ruota si è spostata all’indietro e, in effetti, la visione umana percepirà che ha ruotato all’indietro a un giro al secondo. L’illusione ottica, resa familiare dai film che raffigurano carrozze trainate da cavalli, è chiamata “effetto ruota del carro” e si verifica in misura variabile con qualsiasi registrazione video di un oggetto rotante.
L’effetto stroboscopico può essere visto altrove. Reso popolare dalle discoteche, una luce che lampeggia in modo relativamente lento animerà i movimenti di danza di una persona apparentemente al rallentatore. Un motore di un’auto da corsa che gira a 9,000 giri al minuto può essere sincronizzato con una luce stroboscopica per congelare e analizzare lo stato statico del motore a quella velocità. Una fontana d’acqua con una portata nota può essere visualizzata per sfidare apparentemente la gravità illuminandola con uno stroboscopio sfalsato temporalmente. I principi derivati dall’effetto stroboscopico, come la frequenza di campionamento e gli algoritmi di aliasing da un campione all’altro, sono stati applicati a dispositivi ottici come i laser a impulsi che leggono un disco dati digitale rotante.