Persistencia de la visión
Ilusión óptica
Efecto de rastro de bengala

La persistencia de la visión es la ilusión óptica que se produce cuando la percepción visual de un objeto no cesa durante cierto tiempo después de que los rayos de luz que proceden de él han dejado de entrar en el ojo . [1] La ilusión también se ha descrito como "persistencia retiniana", [2] "persistencia de impresiones", [3] simplemente "persistencia" y otras variaciones. Un ejemplo muy común de este fenómeno es la aparente estela de fuego de un carbón incandescente o de un palo ardiendo mientras gira en la oscuridad. [1]

De hecho, muchas explicaciones de la ilusión parecen describir imágenes residuales positivas [4] y el efecto neurológico puede compararse con el efecto tecnológico del desenfoque de movimiento en la fotografía (o en el cine y el vídeo ).

La "persistencia de la visión" también puede entenderse como lo mismo que " fusión de parpadeos ", [5] el efecto de que la visión parece persistir continuamente cuando la luz que entra en los ojos se interrumpe con intervalos cortos y regulares. Cuando la frecuencia es demasiado alta para que el sistema visual distinga 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 ha utilizado a menudo erróneamente como explicación de la percepción del movimiento en juguetes ópticos como el fenaquistiscopio y el zootropo , y más tarde en el cine. Esta teoría ha sido objeto de controversia desde mucho antes del gran avance de la cinematografía en 1895. La ilusión de movimiento como resultado de presentaciones rápidas e intermitentes de imágenes secuenciales es un efecto estroboscópico , como explicó en 1833 Simon Stampfer (uno de los inventores del disco estroboscópico, también conocido como fenaquistiscopio). [6]

Las primeras descripciones de la ilusión a menudo atribuían el efecto puramente a la fisiología del ojo, en particular de la retina . Más tarde se aceptó que los nervios y partes del cerebro eran factores importantes.

Se ha citado la memoria sensorial como causa. [7]

Fenómenos naturales y aplicaciones

Las impresiones de varios fenómenos naturales y los principios de algunos juguetes ópticos se han atribuido a la persistencia de la visión. En 1768, Patrick D'Arcy reconoció el efecto en "el anillo luminoso que vemos al girar rápidamente una antorcha, las ruedas de fuego en los fuegos artificiales, la forma aplanada del huso que vemos en una cuerda vibrante, el círculo continuo que vemos en una rueda dentada que gira con velocidad". [8] Básicamente, todo lo que se asemeja al desenfoque de movimiento visto en objetos que se mueven rápidamente podría considerarse como "persistencia de la visión".

Efecto de rastro de bengala

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

Pintura de luz

Pintura luminosa con tornillos de Karsten Knöfler

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.

Este concepto se ha desarrollado aún más en medios con fuentes de luz móviles controladas por computadora (hoy en día, principalmente luz LED ), conocida como SWIM (máquina de impresión de ondas secuenciales). Sin embargo, al igual que el video y la televisión, la tecnología en realidad elimina el rastro visual de las luces en rápido movimiento al presentar una secuencia estroboscópica de señales visuales muy cortas (lo que da como resultado una imagen nítida, fija o animada).

Disco de Newton / Color-top

Los colores de las peonzas o las ruedas giratorias se mezclan si el movimiento es demasiado rápido para registrar los detalles. 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 porciones de los colores primarios de Isaac Newton en una superficie (blanquecina) cuando gira rápido.

Taumatropo

En abril de 1825, W. Phillips (en asociación anónima con John Ayrton Paris ) publicó el primer Taumatropo . [9] El hecho de que las imágenes a ambos lados del disco giratorio parezcan fundirse en una sola imagen se ha presentado a menudo erróneamente como una ilustración del efecto de la persistencia de la visión (la fusión, en cambio, depende de interrupciones estroboscópicas y de la compatibilidad de las impresiones mentales de las dos imágenes alternadas).

Las diferencias entre las impresiones de alternancias rápidas de dos figuras –dependiendo de las frecuencias del taquistoscopio , la distancia entre las figuras y/o la variación en las formas– fueron estudiadas por Max Wertheimer en 1912. [10] Estos experimentos inspiraron las teorías de la psicología de la Gestalt .

Color caleidoscópico

En abril de 1858, John Gorham patentó su peonza caleidoscópica de colores . [11] Se trata de una peonza sobre la que se colocan dos discos pequeños, normalmente uno con colores y otro negro con dibujos recortados. Cuando los discos giran y el disco de la peonza 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 impresiones sucesivas 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 la estela de las bengalas). [12]

Truco del lápiz de goma

Un lápiz u otra línea recta rígida puede parecer doblada como goma flexible cuando se mueve con suficiente rapidez entre los dedos o experimenta cualquier otro movimiento rígido.

Se ha descartado que la persistencia de la visión sea la única causa de la ilusión. Se cree que los movimientos oculares del observador no siguen los movimientos de las características del objeto. [13]

Este efecto es ampliamente conocido como un divertido truco de "magia" para niños. [14]

Historia

Los fenómenos relacionados con la fusión de parpadeos y el desenfoque de movimiento se han descrito desde la antigüedad. Los historiadores del cine a menudo han confundido la fusión de parpadeos con las imágenes residuales 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 imágenes residuales y desenfoque de movimiento

Aristóteles (384–322 a. C.) observó que la imagen del sol permanecía en su visión después de dejar de mirarlo.

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

Hacia el 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 el torno giraba muy rápido. Cuando se trazan 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 invariablemente seguida por instancias repetidas que posteriormente producen una impresión idéntica. Esto también sucede en el caso de las estrellas fugaces, cuya luz parece dilatada debido a su velocidad de movimiento, todo ello de acuerdo con la cantidad de distancia perceptible que recorren junto con la impresión sensible que surge en la facultad visual". [16] [17]

Porfirio (circa 243–305) en su comentario sobre las Armónicas de Ptolomeo describe cómo los sentidos no son estables sino confusos e imprecisos. No se detectan ciertos intervalos entre impresiones repetidas. Una mancha blanca o negra en un cono (o peonza) giratorio aparece como un círculo de ese color y una línea en la peonza hace que toda la superficie aparezca 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". [18]

En el siglo XI, Ibn al-Haytham , que conocía los escritos de Ptolomeo, describió cómo las líneas de colores de una peonza no podían distinguirse como colores diferentes, sino que aparecían como un nuevo color compuesto por todos los colores de las líneas. Dedujo que la vista necesita algo de tiempo para discernir un color. Al-Haytham también observó que la peonza parecía inmóvil cuando giraba extremadamente rápido "ya que ninguna de sus puntas permanece fija en el mismo lugar durante un tiempo perceptible". [19]

Leonardo da Vinci escribió en un cuaderno: «Todo cuerpo que se mueve rápidamente parece colorear su trayectoria con la impresión de su color. La verdad de esta proposición se ve por la experiencia; así, cuando el relámpago se mueve entre nubes oscuras, la velocidad de su vuelo sinuoso hace que todo su recorrido se parezca a una serpiente luminosa. De la misma manera, si agitas un tizón encendido, todo su recorrido parecerá un anillo de llamas. Esto se debe a que el órgano de la percepción actúa más rápidamente que el del juicio». [20]

En su libro Opticks de 1704 , Isaac Newton (1642-1726/27) describió una máquina con prismas, una lente y un gran peine móvil con dientes que hacía que se proyectaran colores alternos sucesivamente. Si esto se hacía con la suficiente rapidez, los colores alternos ya no podían percibirse por separado, sino que se veían como blancos. Newton comparó su principio con el efecto de la estela de las bengalas: un carbón encendido que giraba podía aparecer como un círculo de fuego porque "la sensación del carbón en los diversos lugares de ese círculo permanece impresa en el sensorio hasta que el carbón regresa de nuevo al mismo lugar". [21]

En 1768, Patrick d'Arcy (1725-1779) informó de que había medido una duración de 0,13 segundos para una rotación completa de un carbón encendido mientras se lo veía como un círculo completo de luz. Registró múltiples rotaciones con una máquina construida especialmente en su jardín y con la colaboración de un observador que tenía una vista superior (la propia vista de D'Arcy había resultado dañada en un accidente). D'Arcy sospechaba que la duración podía diferir entre distintos observadores, intensidades de luz de objetos giratorios, colores y distancias de observación. Planeó realizar más experimentos para determinar esas posibles diferencias, [8] pero no parece que se hayan publicado resultados.

1820–1866: Rueda giratoria

Ilustración xilográfica de Un engaño óptico (1821)
Lámina ilustrada de la obra de Peter Mark Roget Explicación de un engaño óptico en la apariencia de los radios de una rueda vistos a través de 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 (Relato de un engaño óptico). Estaba fechada el 1 de diciembre de 1820 y se atribuía a "JM", posiblemente el propio editor John Murray. [22] El autor señalaba que los radios de una rueda giratoria vistos a través de los listones de una valla aparecían con curvaturas peculiares (véase la imagen). La carta concluía: "Los principios generales en los que se basa este engaño se les ocurrirán de inmediato a los lectores matemáticos, pero una demostración perfecta probablemente resultará menos fácil de lo que parece a primera vista". [23] Cuatro años después, Peter Mark Roget ofreció una explicación durante una lectura en la Royal Society el 9 de diciembre de 1824. Añadió: "También hay que tener en cuenta que, por muy rápido que gire la rueda, cada radio individual, durante el momento en que se ve, parece estar en reposo". Roget afirmó que la ilusión se debe al hecho de que "la impresión producida por un haz de rayos sobre la retina, si es suficientemente vívida, permanecerá durante un cierto tiempo después de que la causa haya cesado". También proporcionó detalles matemáticos sobre las curvaturas que aparecen. [24]

Como estudiante universitario, Joseph Plateau notó en algunos de sus primeros experimentos que al mirar desde una pequeña distancia dos ruedas dentadas concéntricas que giraban rápidamente en direcciones opuestas, se producía la ilusión óptica de una rueda inmóvil. Más tarde leyó el artículo de Peter Mark Roget de 1824 y decidió investigar el fenómeno más a fondo. Publicó sus hallazgos en Correspondance Mathématique et Physique en 1828 [25] y 1830. [26] En 1829, Plateau presentó su anortoscopio sin nombre en su tesis doctoral Sur quelques propriétés des impressions produites par la lumière sur l'organe de la vue . [27] El anortoscopio era un disco con una imagen anamórfica que podía verse como una imagen clara e inmóvil cuando el disco giraba y se veía a través de las cuatro ranuras radiales de un disco contrarrotante. 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 (Sobre una clase peculiar de engaños ópticos). Se le habían señalado dos casos de ruedas giratorias que parecían estar quietas 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. [28] 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 representaban ruedas dentadas más pequeñas) con pequeñas diferencias en la cantidad de "engranajes" por "rueda". Al mirar el espejo a través de los agujeros de una de las ruedas del disco giratorio, esa rueda parecía estar quieta mientras que las otras parecían moverse con velocidades diferentes o en dirección opuesta. [29]

Plateau se inspiró en los experimentos adicionales de Faraday y continuó 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 giraba frente a un espejo. [30] [31] Después de varios intentos y muchas dificultades, Plateau logró animar las figuras entre las ranuras de un disco cuando construyó el primer modelo efectivo del fenaquistípo en noviembre o diciembre de 1832. Plateau publicó su invento, entonces sin nombre, en una carta del 20 de enero de 1833 a Correspondance Mathématique et Physique . [32]

Simon Stampfer afirmó haber inventado de forma independiente y casi simultánea sus muy similares Stroboscopischen Scheiben oder optischen Zauberscheiben (discos estroboscópicos o discos mágicos ópticos) poco después de leer sobre los hallazgos de Faraday en diciembre de 1832. [6]

Stampfer también mencionó varias variaciones posibles de su invención estroboscópica , incluyendo un cilindro (similar al posterior zoótropo ), así como una tira larga y enrollada de papel o lienzo estirada alrededor de dos rodillos paralelos (algo similar a la película) y un marco tipo teatro (muy parecido al posterior praxinoscopio ). [6] En enero de 1834, William George Horner también sugirió una variación cilíndrica del phénakisticope de Plateau, pero no logró publicar una versión funcional. [33] William Ensign Lincoln inventó el zoótropo definitivo con tiras de animación intercambiables en 1865 y lo publicó Milton Bradley and Co. en diciembre de 1866. [34]

Otras teorías sobre la percepción del movimiento en el cine

En su patente de 1833 y en el folleto explicativo de sus discos estroboscópicos, Simon Stampfer destacó la importancia de las interrupciones de los rayos de luz reflejados por los dibujos, mientras un mecanismo transportaba 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 únicamente como el efecto que hacía que las interrupciones pasaran desapercibidas. [6]

La idea de que los efectos de movimiento en los llamados "juguetes ópticos", como el fenaquistoscopio y el zootropo, pueden ser causados ​​por imágenes que permanecen en la retina fue cuestionada en un artículo de 1868 por William Benjamin Carpenter , quien sugirió que la ilusión era "más un fenómeno mental que retiniano ". [35]

Las primeras teorías sobre la persistencia de la visión se centraban en la retina, mientras que las teorías posteriores prefirieron o añadieron ideas sobre elementos cognitivos (centrados en el cerebro) de la percepción del movimiento . Muchos conceptos psicológicos del principio básico de la animación sugerían que la mente llenaba los espacios vacíos entre las imágenes. [ cita requerida ]

En 1912, Max Wertheimer demostró que los sujetos de prueba no veían nada entre las dos posiciones diferentes en las que se proyectaba una figura mediante un taquistóscopo a frecuencias ideales para la ilusión de que una figura se movía de una posición a la siguiente. Wertheimer utilizó la letra griega φ (phi) para designar las 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. [10] La ilusión de animación ideal del movimiento a lo largo del intervalo entre las figuras se denominó posteriormente " movimiento beta ".

Se ha descrito una forma visual de memoria conocida como memoria icónica como la causa de la persistencia de la visión. [36] Algunos científicos hoy en día consideran que toda la teoría de la memoria icónica es un mito. [ cita requerida ]

Al contrastar la teoría de la persistencia de la visión con la de los fenómenos phi, surge la conclusión 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 el registro de la luz en un medio, ya que el cerebro tiene que interpretar los datos visuales que proporciona el ojo y construir una imagen coherente de la realidad. [ cita requerida ]

Aunque los psicólogos y fisiólogos han rechazado la relevancia de la teoría de la persistencia retiniana en la observación de películas, los académicos y teóricos del cine en general no lo han hecho, y persiste en citas en muchos textos clásicos y modernos de teoría cinematográfica. [37] [38] [39] [40]

Joseph y Barbara Anderson sostienen que el fenómeno phi privilegia un enfoque más constructivista 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). [40]

Véase también

Referencias

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  • Vídeo de una pantalla POV 2D integrada en una rueda de bicicleta
  • Construye un SpokePOV: Imágenes de ruedas de bicicleta con luces LED
  • MiniPOV: crea tus propias instrucciones: un proyecto diseñado para que los principiantes aprendan a soldar, ensamblar dispositivos electrónicos y programar microcontroladores.
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  • Physics Stack Exchange sobre la persistencia de la visión: debate de física sobre la persistencia de la visión.
  • TestUFO Persistencia de la visión Animación que demuestra la persistencia de la visión
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