神奇的視覺暫留

常言道眼見為實，但是有時候眼睛也會欺騙我們，想不想看看怎麼回事？那就和小編一起走進中國科技館二層「探索與發現」展廳「光影之絢」展區一探究竟吧！

空中成像

我們先看看「空中成像」這件展品，一個細桿狀裝置矗立在展台上，細桿上分布著一列LED燈。看似平平無奇，然而只要按下啟動按鈕，「快樂」「goodbye」等文字與圖形就變換著色彩顯現出來啦，看起來彷彿憑空出現一般！

展品「空中成像」

展品「空中成像」的現象

那麼，這種神奇的效果是如何產生的呢？在這裡給大家介紹一個概念——視覺暫留。物體在快速運動時, 當人眼所看到的影像消失後，人眼仍能繼續保留其影像0.1-0.4秒左右的圖像，這種現象被稱為視覺暫留現象。這是因為人眼在觀看物體時，物體成像於視網膜上，由視神經將信號輸入人腦，從而感知到物體的像；由於信號傳入大腦神經需一段短暫的時間，所以當物體移去時，視神經對物體的印象不會立即消失，而會延續0.1-0.4秒，這種殘留的視覺稱為「後像」。[1]如果物體以一定的速度連續顯現時，在視網膜上的刺激信號就會重疊起來，就形成我們所看到的動畫了。

視覺感知過程演示圖（圖源 視覺中國）

對於「空中成像」展品，細桿上的LED燈是由程序控制依次發光的，如果沒有擺動裝置，那我們看到的將僅是一個靜態發光桿。而當其擺動時，單幅畫面以極快的速度疊加出現，使得感光細胞不斷受到刺激，「後像」不斷疊加，於是我們的大腦就感知到了動態變換的文字與圖形。

大家回想下，我們看到的小人書手動翻頁動畫，是不是就是這個原理呢？

奇幻之水

參觀了這個極快頻率閃現的動畫後，讓我們來看看另一件神奇的展品——奇幻之水。

展品「奇幻之水」

明明自然下落的水滴，怎麼看起來卻是在一步一步地向上走？難道真的克服了地心引力？其實，這也是利用了視覺暫留現象。當我們盯著某一粒水滴，隨著頻閃燈先滅後亮，此時我們原先盯著的水滴已然離開視線，一個新的水滴出現在眼中。該展品通過對水滴流速和頻閃燈頻率的巧妙控制，使我們看到的第二個水滴的位置恰好在第一個水滴位置的上方一點點，而第三個水滴出現的位置也在第二個水滴的上方一點點。如此循環，我們的大腦就被成功地「欺騙」了，看到了「同一個」水滴一步一步自己向上走的假象。

經過了上面的介紹，大家是不是對「視覺暫留」現象有了比較深入的理解，也get到了眼睛欺騙大腦的神技。下次在地鐵上看到車窗外廣告「動畫」時，記得用「視覺暫留」來向身邊小夥伴們科普一下吧！

參考文獻：

[1]百度百科：視覺暫留https://baike.baidu.com/item/%E8%A7%86%E8%A7%89%E6%9A%82%E7%95%99/5125149?fr=aladdin

中國科學技術館展覽教育中心薛珂供稿

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