Persistencia de la visión

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Ilusión óptica

La persistencia de la visión se refiere tradicionalmente a la ilusión óptica que se produce cuando la percepción visual de un objeto no cesa durante un tiempo después de que los rayos de luz que proceden de él han dejado de entrar en el ojo. La ilusión también ha sido descrita como "persistencia retinal", "persistencia de impresiones", simplemente "persistencia" y otras variaciones. Un ejemplo muy común del fenómeno es el aparente rastro de fuego de un carbón encendido o un palo ardiendo mientras se gira en la oscuridad.

Muchas explicaciones de la ilusión en realidad parecen describir imágenes secundarias positivas o desenfoque de movimiento.

"Persistencia de la visión" también se puede entender que significa lo mismo que "fusión de parpadeo," el efecto de que la visión parece persistir continuamente cuando la luz que entra en los ojos se interrumpe a intervalos cortos y regulares. Cuando la frecuencia es demasiado alta para que el sistema visual discierna las diferencias entre los momentos, las impresiones claras y oscuras se fusionan en una impresión continua de la escena con un brillo intermedio.

Desde su introducción, el término "persistencia de la visión" se cree que es la explicación de la percepción del movimiento en juguetes ópticos como el fenaquistiscopio y el zoótropo, y más tarde en el cine. Sin embargo, esta teoría ha sido cuestionada incluso antes del gran avance de la cinematografía en 1895. Si la "persistencia de la visión" se explica como "fusión de parpadeo", puede considerarse como la razón por la cual los intervalos oscuros no interrumpen la impresión continua de una escena representada. La ilusión de movimiento como resultado de presentaciones intermitentes rápidas de imágenes secuenciales es un efecto estroboscópico, como lo detalló el inventor Simon Stampfer.

Las primeras descripciones de la ilusión a menudo atribuían el efecto puramente a la fisiología del ojo, particularmente de la retina. Los nervios y partes del cerebro luego se aceptaron como factores importantes.

La memoria sensorial se ha citado como una causa.

Ocurrencias naturales y aplicaciones

Algunos fenómenos naturales y los principios de algunos juguetes ópticos se han atribuido a la persistencia del efecto de la visión. Patrick d'Arcy reconoció el efecto en "el anillo luminoso que vemos al girar una antorcha rápidamente, las ruedas de fuego en los fuegos artificiales, la forma de huso aplanado que vemos en una cuerda vibrante, el círculo continuo que vemos en una rueda dentada que gira con velocidad". Básicamente, todo lo que se asemeja al desenfoque de movimiento visto en objetos que se mueven rápidamente se podría considerar como "persistencia de la visión".

Efecto de estela de bengala

La línea aparente de luz detrás de un objeto luminoso que se mueve rápidamente se conoce como 'efecto de estela de bengala', ya que se conoce comúnmente por el uso de bengalas.

El efecto se ha aplicado ocasionalmente en las artes escribiendo o dibujando con una fuente de luz registrada por una cámara con un tiempo de exposición prolongado.

Color-top / disco Newton

Los colores de los trompos o de las ruedas giratorias se mezclan si el movimiento es demasiado rápido para registrar los detalles. Luego, un punto de color aparece como un círculo y una línea puede hacer que toda la superficie aparezca en un tono uniforme.

El disco de Newton mezcla ópticamente cuñas de los colores primarios de Isaac Newton en una superficie blanquecina cuando gira rápidamente.

Taumatropo

En abril de 1825, W. Phillips (en asociación anónima con John Ayrton Paris) publicó el primer Taumatropo. El hecho de que las imágenes a ambos lados del disco giratorio parezcan fusionarse en una sola imagen se ha utilizado a menudo para ilustrar el concepto de persistencia de la visión.

Top de color caleidoscópico

En abril de 1858, John Gorham patentó su capota de color caleidoscópica. Se trata de una tapa sobre la que se colocan dos pequeños discos, normalmente uno con colores y otro negro con dibujos recortados. Cuando los discos giran y el disco superior se retarda en movimientos espasmódicos regulares, el juguete exhibe "hermosas formas que son similares a las del caleidoscopio" con colores multiplicados. Gorham describió cómo los colores aparecen mezclados en la peonza 'a partir de la duración de las sucesivas impresiones en la retina'. Gorham fundó el principio en "el conocido experimento de hacer girar un palo, encendido en un extremo" (también conocido como el efecto de estela de bengala).

Truco del lápiz de goma

Un lápiz u otra línea recta rígida puede parecer que se dobla y se vuelve gomoso cuando se mueve lo suficientemente rápido entre los dedos, o cuando experimenta un movimiento rígido.

Se ha descartado la persistencia de la visión como única causa de la ilusión. Se cree que los movimientos oculares del observador no siguen los movimientos de las características del objeto.

Este efecto es ampliamente conocido como una "magia" truco para niños.

Pantallas LED POV

A spinning LED display.
Pantalla LED giratoria.

El término "persistencia de la visualización de la visión" o "Pantalla POV" se ha utilizado para dispositivos de pantalla LED que componen imágenes mostrando una porción espacial a la vez en rápida sucesión (por ejemplo, una columna de píxeles cada pocos milisegundos). Una pantalla POV bidimensional a menudo se logra moviendo rápidamente una sola fila de LED a lo largo de una trayectoria lineal o circular. El efecto es que el observador percibe la imagen como un todo siempre que se complete todo el recorrido durante el tiempo de persistencia visual del ojo humano. A menudo, otro efecto es dar la ilusión de que la imagen flota en el aire. Una pantalla POV tridimensional a menudo se construye utilizando una cuadrícula 2D de LED que se barre o gira a través de un volumen. Los dispositivos de visualización POV se pueden usar en combinación con largas exposiciones de la cámara para producir una escritura ligera.

Un ejemplo común de esto se puede ver en el uso de luces en las ruedas de las bicicletas que producen patrones.

Historia

Los fenómenos relacionados con la fusión del parpadeo y el desenfoque de movimiento se han descrito desde la antigüedad. Los historiadores del cine a menudo han confundido la fusión del parpadeo con las imágenes posteriores que surgen después de mirar fijamente un objeto, mientras que en su mayoría ignoran la importancia del efecto estroboscópico en sus explicaciones de la percepción del movimiento en el cine.

Referencias históricas a las imágenes secundarias

Aristóteles (384–322 a. C.) notó que la imagen del sol permaneció en su visión después de que dejó de mirarla.

El descubrimiento de la persistencia de la visión a veces se atribuye al poeta romano Lucrecio (c. 15 de octubre de 99 a. C. - c. 55 a. C.), aunque solo menciona algo similar en relación con las imágenes vistas en un sueño.

Alrededor del año 165 d. C., Ptolomeo describió en su libro Óptica un torno de alfarero giratorio con diferentes colores. Observó cómo los diferentes colores de los sectores se mezclaban en un solo color y cómo los puntos aparecían como círculos cuando la rueda giraba muy rápido. Cuando se dibujan líneas a lo largo del eje del disco, hacen que toda la superficie parezca tener un color uniforme. "La impresión visual que se crea en la primera revolución es seguida invariablemente por instancias repetidas que posteriormente producen una impresión idéntica. Esto también ocurre en el caso de las estrellas fugaces, cuya luz parece distendida por la velocidad de su movimiento, todo ello en función de la cantidad de distancia perceptible que recorre junto con la impresión sensible que surge en la facultad visual."

Porfirio (circa 243-305) en su comentario sobre los Armónicos de Ptolomeo describe cómo los sentidos no son estables sino confusos e imprecisos. Ciertos intervalos entre impresiones repetidas no se detectan. Una mancha blanca o negra en un cono giratorio (o peonza) aparece como un círculo de ese color y una línea en la parte superior hace que toda la superficie parezca de ese color. "Debido a la rapidez del movimiento, recibimos la impresión de la línea en cada parte del cono a medida que la línea se mueve."

En el siglo XI, Ibn al-Haytham, que estaba familiarizado con los escritos de Ptolomeo, describió cómo las líneas de colores en un trompo no se podían distinguir como colores diferentes, sino que aparecían como un nuevo color compuesto por todos los colores. de las lineas Dedujo que la vista necesita algo de tiempo para discernir un color. al-Haytam también notó que la peonza parecía inmóvil cuando se giraba extremadamente rápido 'porque ninguno de sus puntos permanece fijo en el mismo lugar por un tiempo perceptible'.

Leonardo da Vinci escribió en un cuaderno: "Cada cuerpo que se mueve rápidamente parece colorear su camino con la impresión de su color. La verdad de esta proposición se ve por experiencia; así, cuando el relámpago se mueve entre nubes oscuras, la velocidad de su vuelo sinuoso hace que todo su recorrido se asemeje a una serpiente luminosa. De la misma manera, si agitas una antorcha encendida, todo su curso parecerá un anillo de llamas. Esto se debe a que el órgano de percepción actúa más rápidamente que el juicio."

En su libro de 1704 Óptica, Isaac Newton (1642–1726/27) describió una máquina con prismas, una lente y un gran peine móvil con dientes que hacían que se proyectaran colores alternos sucesivamente. Si esto se hacía lo suficientemente rápido, los colores alternantes ya no podían percibirse por separado sino que se veían como blancos. Newton comparó su principio con el efecto de la estela de la bengala: un carbón encendido giratorio podría aparecer como un círculo de fuego porque "la sensación del carbón en varios lugares de ese círculo permanece impresa" en el sensorium, hasta que el carbón regrese nuevamente al mismo lugar."

En 1768, Patrick d'Arcy (1725-1779) informó cómo había medido una duración de 0,13 segundos para una rotación completa de un carbón encendido mientras se veía como un círculo completo de luz. Registró múltiples rotaciones con una máquina especialmente diseñada en su jardín y con la colaboración de un observador que tenía una vista superior (la propia vista de D'Arcy se había dañado en un accidente). D'Arcy sospechó que la duración puede diferir entre diferentes observadores, las intensidades de luz de los objetos giratorios, los colores y las distancias de visualización. Planeó más experimentos para determinar tales posibles diferencias, pero parece que no se han publicado resultados.

1820–1866: rueda giratoria

Ilustración de corte de madera Un engaño óptico (1821)
Placa de ilustración para Peter Mark Roget Explicación de un engaño óptico en la aparición de los espontanes de una rueda vista a través de las aberturas verticales (1825)
Ilustraciones de los experimentos de Michael Faraday con ruedas giratorias con engranajes o radios (1831)

En 1821, el Quarterly Journal of Science, Literature, and The Arts publicó una "carta al editor" con el título Account of an Optical Deception. Estaba fechado el 1 de diciembre de 1820 y atribuido a "J.M.", posiblemente el propio editor/editor John Murray. El autor notó que los rayos de una rueda giratoria vista a través de los listones de la cerca aparecían con curvaturas peculiares (ver imagen). La carta concluía: "Los principios generales en los que se basa este engaño se les ocurrirán inmediatamente a sus lectores matemáticos, pero una demostración perfecta probablemente resultará menos fácil de lo que parece a primera vista". Cuatro años más tarde, Peter Mark Roget ofreció una explicación al leer en la Royal Society el 9 de diciembre de 1824. Agregó: "También se debe notar que, sin importar cuán rápido gire la rueda, cada individuo habló, durante el momento en que lo hizo". se ve, parece estar en reposo." Roget afirmó que la ilusión se debe al hecho de "que una impresión hecha por un lápiz de rayos en la retina, si es lo suficientemente vívida, permanecerá durante cierto tiempo después de que la causa haya cesado". También proporcionó detalles matemáticos sobre las curvaturas que aparecen.

Como estudiante universitario, Joseph Plateau notó en algunos de sus primeros experimentos que cuando miraba desde una pequeña distancia dos ruedas dentadas concéntricas que giraban rápidamente en direcciones opuestas, producía la ilusión óptica de una rueda inmóvil. Más tarde leyó el artículo de 1824 de Peter Mark Roget y decidió investigar más a fondo el fenómeno. Publicó sus hallazgos en Correspondance Mathématique et Physique en 1828 y 1830. En 1829 Plateau presentó su entonces anortoscopio sin nombre en su tesis doctoral Sur quelques propriétés des impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue. El anortoscopio era un disco con una imagen anamórfica que podía verse como una imagen inmóvil clara cuando se giraba el disco y se veía a través de las cuatro ranuras radiales de un disco que giraba en sentido contrario. Los discos también podrían ser translúcidos e iluminados desde atrás a través de las ranuras del disco contrarrotante.

El 10 de diciembre de 1830, el científico Michael Faraday escribió un artículo para el Journal of the Royal Institution of Great Britain, titulado On a Peculiar Class of Optical Deceptions. Le habían señalado dos instancias de ruedas giratorias que parecían detenerse y había leído sobre la ilusión de empalizada algo similar en el artículo de Roget. Faraday comenzó a experimentar con rotaciones de ruedas dentadas de cartón. Plateau ya había descrito varios efectos, pero Faraday también simplificó el experimento mirando un espejo a través de los espacios entre los dientes en la circunferencia del disco de cartón. El 21 de enero de 1831, Faraday presentó el artículo en la Royal Institution, con algunos experimentos nuevos. Había cortado series concéntricas de aberturas más cerca del centro de un disco (que representan ruedas dentadas más pequeñas) con pequeñas diferencias en la cantidad de "dientes" por "rueda". Al mirar el espejo a través de los orificios de una de las ruedas en el disco giratorio, esa rueda parecía detenerse mientras que las otras parecían moverse con diferentes velocidades o en direcciones opuestas.

Plateau se inspiró en los experimentos adicionales de Faraday y continuó con la investigación. En julio de 1832, Plateau envió una carta a Faraday y agregó un círculo experimental con figuras aparentemente abstractas que producían una "imagen completamente inmóvil de un pequeño caballo perfectamente regular" cuando se gira frente a un espejo. Después de varios intentos y muchas dificultades, Plateau logró animar las figuras entre las rendijas de un disco cuando construyó el primer modelo efectivo del phénakisticope en noviembre o diciembre de 1832. Plateau publicó su invento, entonces sin nombre, en un número de enero Carta del 20 de enero de 1833 a Correspondance Mathématique et Physique.

Simon Stampfer afirmó haber inventado de forma independiente y casi simultánea su muy similar Stroboscopischen Scheiben oder optischen Zauberscheiben (discos estroboscópicos o discos mágicos ópticos) poco después de leer sobre los hallazgos de Faraday en diciembre de 1832..

Stampfer también mencionó varias variaciones posibles de su invento estroboscópico, incluido un cilindro (similar al zoótropo posterior), así como una tira larga de papel o lienzo en forma de bucle estirada alrededor de dos rodillos paralelos (algo similar a la película) y un marco de teatro (muy parecido al praxinoscopio posterior). En enero de 1834, William George Horner también sugirió una variación cilíndrica del fenaquisticope de Plateau, pero no logró publicar una versión funcional. William Ensign Lincoln inventó el zoótropo definitivo con tiras de animación intercambiables en 1865 y Milton Bradley and Co. lo publicó en diciembre de 1866.

Otras teorías sobre la percepción del movimiento en el cine

En su patente de 1833 y su folleto explicativo de sus discos estroboscópicos, Simon Stampfer enfatizó la importancia de las interrupciones de los haces de luz reflejados por los dibujos, mientras que un mecanismo transportaría las imágenes más allá de los ojos a una velocidad adecuada. Las imágenes debían construirse de acuerdo con ciertas leyes de la física y las matemáticas, incluida la división sistemática de un movimiento en momentos separados. Describió la idea de persistencia de la visión sólo como el efecto que hacía que las interrupciones pasaran desapercibidas.

La idea de que los efectos de movimiento en los llamados "juguetes ópticos", como el fenaquisticope y el zootropo, pueden ser causados por imágenes persistentes en la retina fue cuestionada en un artículo de 1868 por William Benjamin Carpenter. Sugirió que la ilusión era "más bien un fenómeno mental que retiniano".

Las primeras teorías sobre la persistencia de la visión se centraban en la retina, mientras que las teorías posteriores preferían o añadían ideas sobre elementos cognitivos (centrados en el cerebro) de la percepción del movimiento. Muchos conceptos psicológicos del principio básico de la animación sugirieron que la mente llenaba los espacios en blanco entre las imágenes.

Max Wertheimer demostró en 1912 que los sujetos de prueba no veían nada entre las dos posiciones diferentes en las que un taquistoscopio proyectaba una figura a la velocidad ideal para la ilusión de que solo se trataba de una figura moviéndose de una posición a otra. el siguiente. Usó la letra griega φ (phi) para designar ilusiones de movimiento. A velocidades más altas, cuando los sujetos de prueba creían ver ambas posiciones más o menos simultáneamente, se veía un fenómeno sin objeto en movimiento entre y alrededor de las figuras proyectadas. Wertheimer supuso que este "fenómeno phi puro" era una experiencia sensorial más directa del movimiento. La ilusión de animación ideal de movimiento a lo largo del intervalo entre las figuras se denominó más tarde "movimiento beta".

Se ha descrito una forma visual de memoria conocida como memoria icónica como la causa de la persistencia de la visión. Algunos científicos hoy en día consideran que toda la teoría de la memoria icónica es un mito.

Al contrastar la teoría de la persistencia de la visión con la de los fenómenos phi, surge el entendimiento de que el ojo no es una cámara y no ve en fotogramas por segundo. En otras palabras, la visión no es tan simple como la luz que se registra en un medio, ya que el cerebro tiene que dar sentido a los datos visuales que proporciona el ojo y construir una imagen coherente de la realidad.

Aunque los psicólogos y fisiólogos han rechazado la relevancia de la teoría de la persistencia retiniana de la audiencia cinematográfica, los académicos y teóricos cinematográficos en general no lo han hecho, y persiste en las citas de muchos textos clásicos y modernos de teoría cinematográfica.

Joseph y Barbara Anderson argumentan que el fenómeno phi privilegia un enfoque más construccionista del cine (David Bordwell, Noël Carroll, Kirstin Thompson) mientras que la persistencia de la visión privilegia un enfoque realista (André Bazin, Christian Metz, Jean-Louis Baudry).

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