為什麼肉眼看不到屏幕閃爍？1/16秒的瞬間，你的眼睛忽略了什麼？

圖片來源：奇幻科學城

相信所有人的童年都有這樣一段記憶。和小夥伴一起將點燃的煙花棒揮舞起來，在漆黑的夜色中留下一個絢麗的光圈，暢想自己是一位法力無邊的魔法師。

然而，這麼多年過去，就連我們都眼看就奔三奔四了，這其中的原理你搞懂了么？

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視覺暫留（Persistence of vision）

人眼觀看物體時，成像於視網膜上，並由視神經輸入人腦，感覺到物體的像，但當物體移去時，視神經對物體的印象不會立即消失，而要延續0.1-0.4秒左右的時間（對於不同頻率的光有不同的暫留時間），人眼的這種性質被稱為「視覺暫留」。

劉仙洲復原的走馬燈。來源：奇幻科學城

劉仙洲本人。來源：奇幻科學城

視覺暫留現象首先被中國人發現，走馬燈便是歷史記載中視覺暫留的運用之一，宋代時已有走馬燈，當時稱「馬騎燈」。

歐洲人在19世紀才發明了同樣原理的留影盤，它是一個被繩子在兩面穿過的圓盤。盤的一個面畫了一隻鳥，另一面畫了一個空籠子。當圓盤旋轉時，肉眼可以看見一隻被關在籠子中的鳥。

旋轉起來的幻盤(也稱留影盤)。來源：奇幻科學城

世界上第一張GIF

早期無聲電影的雛形——費納奇鏡也是利用了這種原理。費納奇鏡是在一個手柄上垂直安裝的碟片。碟片背面圍繞中心繪製了一系列的圖片，是動畫的對應的幀，圖片的周圍是一系列狹縫。

使用者旋轉碟片，通過移動的狹縫看碟片在鏡子里的反射。這樣，使用者看到圖片接連出現，由於視覺暫留，得到連續播放效果。

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堪稱世界最早GIF。來源：奇幻科學城

為什麼肉眼看不到屏閃？

我們在利用攝像設備拍攝電腦顯示器（老式CRT顯示器尤為明顯）時，會看到肉眼觀察不到的屏幕一閃一閃的閃屏現象。

這是因為顯示器的畫面並不連貫，而是以每秒60幀的頻率一幅一幅放出來的。由於視覺暫留（包括但不僅限於）的原因，肉眼和大腦在處理每秒30幀左右的畫面時即會將畫面當做連續的。顯示器的頻率超過了這個數值，卻低於攝像設備的拍攝頻率。所以就會將每幅畫面更替時的閃屏拍攝下來。

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不同幀數每秒（FPS）畫面的區別。來源：奇幻科學城

就連我們日常生活中必不可少的娛樂方式——電影，也和視覺暫留有關。

我們常以為的，在影院或電腦上看到的電影是他們自動放映的結果，我們只需要機械地接受就好了。其實不然，電影在放映過程中也是一幀一幀放出來，然後在我們的大腦中再加工完成的。從電影的放映再到我們的接受中間還有一道大腦的合成程序。

單葉片快門與三葉片快門。來源：奇幻科學城

電影放映機是用旋轉的快門來實現幀與幀之間切換的。這意味著在幀與幀之間會有一小段黑暗的時間 。

早期的靜默片是在16幀左右拍攝。如果用單葉片旋轉快門以16幀/秒播放，就會出現長達 1/16/2=31.25 毫秒的黑暗，閃爍現象會很明顯。

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單頁快門工作原理。來源：奇幻科學城

因此，許多靜默片放映配備的是三葉片快門，以16轉/秒旋轉，達到48幀/秒的閃爍頻率。投射在屏幕上的實際上是：第一幀，黑暗，第一幀，黑暗，第一幀，黑暗（膠捲快速轉到第二幀），第二幀，黑暗......

這些短暫的黑暗我們通常察覺不到，但大腦在「加工」處理過程中不斷累積的負荷是我們能感受到的，這也是為什麼我們長時間觀看電影之後會頭疼的原因。

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原載微信公眾號《奇幻科學城》，《知識分子》獲授權刊載。

製版編輯：陳婧嫻丨

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