Почему кажется что колеса крутятся в обратную сторону
Почему иногда нам кажется, что колёса автомобиля вращаются в обратную сторону
Объясняем, что это за странная оптическая иллюзия и почему она возникает
Стробоскопическим эффектом называют зрительную иллюзию, возникающую в кинематографе и телевидении в случаях, когда частота киносъёмки и проекции близка к частоте отображаемого процесса. В кинематографе такой эффект считается проявлением искажений первого рода. Полностью избавиться от него в кино и телевидении практически невозможно — можно лишь уменьшить его интенсивность увеличением частоты киносъёмки и проекции или увеличением выдержки, зависящей от угла раскрытия обтюратора.
Вследствие стробоскопического эффекта при вращении колеса на экране может казаться, что оно неподвижно или вращается в обратную сторону. Это происходит из-за того, что спицы колеса за время съёмки одиночного кадра проходят угол, примерно равный или незначительно меньший, чем угол между ними. А возникает этот эффект вследствие инерции нашего зрения: в сознании наблюдателя зрительный образ сохраняется ещё некоторое время после того, как вызвавшая его картина исчезает.
Мы замечаем вращение колеса по движению наиболее заметных его деталей – в зависимости от дизайна это могут быть спицы, отверстия или, на худой конец, их имитация на колпаках. Кинолента запечатлевает действительность лишь в отдельные моменты и при стандартной скорости на ней получается 24 изображения в секунду. Если в промежутке между кадрами колёса делают один или несколько полных оборотов, то наблюдателю будет казаться, что они стоят на месте.
А если колёса будут делать чуть больше, чем один или несколько полных оборотов, то при просмотре плёнки будет казаться, что они вращаются медленнее, чем движется автомобиль. Чаще всего встречается третий вариант, когда колёса немного недотягивают до целого числа полных оборотов — тогда спицы словно сдвигаются назад и на экране нам кажется, будто колёса вращаются и вовсе в обратном направлении.
Почему при вращении колес с определенной скоростью они вращаются в обратном направлении?
Оптическая иллюзия вращения автомобильных колес.
Во время движения автомобиля иногда создается ощущение и можно увидеть, что колеса машины находятся как-бы в неподвижном состоянии или вращаются в обратную противоположную сторону. Почему так происходит? Вы знаете друзья? Давайте сегодня вместе разберемся в принципах этой загадочной оптической иллюзии, которую мы часто с вами можем наблюдать у машин на автодороге.
Смотрите также: Как работают различные типы дифференциалов
Мы наверняка с вами не раз наблюдали на дороге или видели по телевизору, а также в роликах Интернета, как колеса автомобиля вопреки законам физики вращаются в обратную сторону, несмотря на движение автомашины в противоположную сторону. Возможно что эта иллюзия многих из вас озадачила. Самое удивительное здесь вот что, когда автомобиль трогается с места его вращение колес может изначально казаться нам вполне нормальным и естественным. То есть вращение колес у машины происходит действительно в правильном направлении. Однако, как только такое вращение колес достигает определенной скорости, то спицы или лучи колесных дисков начинают иногда двигаться как-бы в другую сторону или вообще перестают вращаться. Что же с ними такое происходит?
Эта оптическая иллюзия демонстрирует всем нам, как работает наша функция зрения и как мозг может интерпретировать и обрабатывать поступившею к нему информацию получаемую именно от органов зрения. Наши глаза способны работать на предельной частоте 200 кадров в секунду при обработке нормального статичного изображения. Но когда дело доходит до фиксации и обнаружения любого движения, то согласно проведенных исследований было установлено, что зрительная система человека может обнаруживать изменение в движении (например вращение колеса) только со скоростью 13 кадров в секунду.
И так друзья, давайте на примере вращения того же колеса узнаем все по-подробней, как все-таки работает наше зрение и как обрабатывает поступающую от него информацию наш мозг. Предположим, что автомобильное колесо имеет четыре спицы или четыре луча на колесном диске, которые расположены по отношению друг к другу под углом 90 градусов. А теперь представим, что один из лучей на диске повернут на 12 часов (если представить этот колесный диск в виде циферблата часов). Теперь давайте представим с вами вращение колеса по часовой стрелке. Представили.
Так вот, если колесо на небольшой скорости будет двигаться вперед, то соответственно луч, расположенный в положении 12 часов переместиться на положение 2-х часов. В этом положении наш мозг и будет обрабатывать поступающую к нему информацию от органов зрения, как отдельно взятый кадр. В этом случае мы с вами будем видеть воочию не отдельные кадры, а непрерывную картинку движения колеса в привычную нам сторону при движении автомобиля вперед.
Однако в том случае, если колесо у машины будет вращаться с большей увеличенной скоростью, то наш с вами мозг будет уже не успевать обрабатывать каждый получаемый им кадр информации о вращении колесного диска. То есть, интервал вращения спиц или лучей колесного диска расположенных под углом 90 градусов, будет попадать в тот момент когда наш мозг не будет успевать обрабатывать предыдущие кадры соответственно, на 3 (три), 6 (шесть), 9 (девять) и 12 часов. В итоге при определенной скорости вращения колес нам с вами может показаться, что колесные диски остановились несмотря на движение автомашины.
То есть, иными словами, наш мозг запомнив первоначальное положение колесных спиц или лучей на диске из-за низкой скорости и обработки информации (в среднем 13 кадров в секунду), не успевает обрабатывать каждый последующий кадр и думает что колесо стоит на месте.
При увеличении скорости вращения колес начинает проявляться обратный эффект зрения и неэффективности обработки визуальной информации нашим мозгом, который заключается как-раз в том, что нашему мозгу начинает казаться, что центральная спица или луч колесного диска распологавшийся ранее на положении 12 часов, после каждого круга вращения будет смещаться против часовой стрелки на 1 час назад, то есть на 11 часов по циферблату. В итоге после обработки информации мозгом он будет ошибочно думать, что колесо вращается в обратном направлении.
Вот почему несмотря на движение машины вперед наш мозг интерпретирует такое движение колес на определенной скорости в обратную сторону. А дело тут как-раз в нехватке скорости обработки зрительной информации.
То же самое происходит и при просмотре видео по телевизору или в Интернете, на котором снято движение автомобиля со скоростью 50 кадров в секунду. В идеале мы с вами видим правильное вращение колес на таком видеоролике при скорости полного оборота вращения колеса меньше 1/50 доли в секунду. Как только скорость вращения колеса сравняется со скоростью работы камеры или станет выше, то естественно камера снимающая ролик будет уже не успевать фиксировать полное вращение колесных спиц или лучей диска и нам будет казаться, что вращение колеса либо прекратилось, либо оно, это колесо, несмотря на движение машины вперед начало вращаться в обратную сторону.
Такой же аналогичный эффект вы можете увидеть и при работающих лопастях вертолета или при движении пропеллеров у авиадвигателей.
Почему кажется, что колеса крутятся назад при движении вперед?
Если бросить взгляд на проезжающее рядом на высокой скорости авто, может показаться. Что колеса вращаются в обратном направлении, хотя такого в принципе быть не может. Частенько и дети задают родителям вопросы из разряда: «Машина еде вперед, а колеса назад крутятся. Почему?». Многие промычат что-то в духе царя из старого советского мультика: «Оптический обман зрения», в надежде, что этого вполне достаточно. В чем же на самом деле причина подобной «иллюзии»?
Когда автомобиль только начинает движение на малой скорости, колеса, как и положено, крутятся в одном направлении с ним. Но стоит ему только набрать солидную скорость, как наблюдателям начинает казаться, будто диски застыли или же вообще наплевали на все законы физики и решили крутиться в обратную сторону.
Якобы вращающиеся не в ту сторону колеса обычно порождают множество спорах на просторах всемирной паутины. Некоторые «эксперты» утверждают, что это еще один из трюков освещения, другие же авторитетно заявляют что все дело в видеокамере. Но ни одно из не является истиной.
На самом деле все объясняется стробоскопическим эффектом. И, да, это действительно обман зрения. Который, если быть точным, вызывается искаженным восприятием движения спиц диска колеса. Обусловлено это не только «мерцанием» элементов на свету, но и устройством нашей зрительной системы. Когда объект «подсвечивается», находясь на в одном положении, кажется, будто он не двигается, перемещается вперед — значит движение есть. А вот если скорость реального движения объекта очень высокая и «мерцание» происходит чаще, глаз не успевает зафиксировать прохождение объектом полного круга, начинает казаться, что вращение происходит в обратную сторону.
И подобный эффект мы можем наблюдать не только на дисках автомобиля. Если посмотреть на лопасти вертолета или вентилятора, тоже будет казаться, что они двигаются в обратную сторону.
Почему колеса крутятся в обратную сторону
С такой иллюзией почему колеса крутятся в обратную сторону сталкивались абсолютно все люди, даже те, кто никогда не водил автомобиль. Да, это именно иллюзия, не имеющая ничего общего с реальностью.
Почему колеса крутятся в обратную сторону в фильмах
Этот эффект называется «стробоскопическим». Кстати, его вы можете наблюдать не только во время поездок, но и в кинематографии. Его легко заметить при искусственном освещении. Если объяснять простыми словами, то стоит отталкиваться одного факта — вращающееся колесо является симметричным. То есть, рисунок будет повторяться с определенной периодичностью.
Допустим, мы фотографируем колесо через каждые несколько секунд. В таком случае перед глазами будет мгновенное изображение колеса, которое повернулось на определенный угол. Так как рисунок повторяется, наш мозг воспринимает колесо в положении, являющемся ближайшим к предыдущему. Грубо говоря, если следующая спица за промежуток между снимками на малую долю не дойдет до положения, в котором мы до этого наблюдали другую спицу, будет казаться, что колесо повернулось назад.
Для большего понимания такого эффекта вернемся к кинематографии. Итак, в кино мы видим машину. Важно учитывать, что частота кадров составляет 24 единицы за одну секунду. Берем другой факт — у диска машины 24 спицы. Диск делает 1 оборот в секунду. Как итог, у нас возникнет иллюзия, что спицы стоят. Но, если скорость движения будет меньшей, колесо начнет «крутиться назад».
В чем ключевой момент? Требуются конкретно два периодических процесса. Отходим от кино и переключаемся на реальную жизнь. Когда вы видите, что колеса крутятся назад у каждой машины, есть две версии. Возможно, мигает свет (в качестве него могут быть уличные фонари). Другая версия — периодический процесс голове. Шутка, конечно же, со второй версией здоровый человек сталкиваться не должен.
Наверняка многие из вас с таким явлением сталкиваются именно вечером. Потому что в позднее время суток включаются фонари. Их особенность в низкочастотной пульсации. Наш глаз работает таким образом, что он фиксирует так называемый кадр исключительно в период светового импульса.
Почему, когда машина едет вперед, кажется, что ее колеса крутятся назад
Почему, когда машина едет вперед, кажется, что ее колеса крутятся назад? Смешной вопрос, который очень часто возникает как у детей, так и у взрослых. А главное, – мало кто может дать на него достойный ответ. Даже заядлые водители не могут объяснить природу этого феномена.
Действительно, глядя на движущееся по ровному асфальту авто, нам часто кажется, что его колеса либо стоят на месте, либо крутятся в противоположную сторону вопреки всем законам физики. Попробуйте снять это на камеру, и эффект никуда не исчезнет. Более того: именно на видеосъемке этот эффект чаще всего и замечают.
В чем секрет? Всегда ли работает этот эффект? Что на него влияет? Играет ли роль освещение?
Почему так происходит?
Обратите внимание на то, что когда машина едет медленно, ее колеса крутятся, как и подобает, вперед. Но стоит автомобилю разогнаться, и нам кажется, что диски сначала останавливаются, а потом начинают вращаться назад, в обратную сторону. Стало быть, скорость имеет значение?
Да, скорость играет роль, но не только она провоцирует этот эффект. Не последнее место в этом играет свет, но в то же время крутящиеся назад колеса вы можете увидеть при любом освещении.
В общем, вы смело можете называть это оптическим обманом зрения, иллюзией, искажением зрительного восприятия. Как хотите.
Научное название этого феномена – стробоскопический эффект, то есть искажение восприятия движения освещенных объектов. Он возникает, когда наблюдение за объектом идет с каким-то временным интервалом, пусть и крайне маленьким. Таким как, например, смена кадров на видеозаписи.
Наш мозг воспринимает наблюдение как непрерывное, но на самом деле оно состоит из совокупности крохотных кусочков. Это подсознательное «склеивание кусочков в единое целое» наблюдается при просмотре пленочных фильмов: там каждый кадр сам по себе, и каждый последующий кадр отличается от предыдущего лишь немного. Но это изменение мы воспринимаем за движение.
В случае с автомобилем мы также воспринимаем за единое целое кусочки того, что видим. Точнее, того, что показывает нам мерцающее освещение.
Когда машина едет, этот эффект возникает из-за движения спиц на диске. Пока авто движется медленно, мы видим, как эти спицы вращаются вперед, в соответствии с направлением движения автомобиля.
Потом водитель жмет на газ, и частота вращения колеса увеличивается до такой степени, что спицу мы видим в одной и той же точке. Для нас колесо как бы замирает.
В действительности спицы просто попадают в необходимую частоту, и потому в момент восприятия в нужной точке всегда оказывается какая-то из спиц. Картинка колеса для нас остается одинаковой, из-за чего мы воспринимаем это за отсутствие движения, за состояние покоя.
Но стоит автомобилю разогнаться еще сильнее, и наш глаз начинает ловить спицу в «отстающем положении», то есть под некоторым углом от предыдущего состояния. И поэтому когда машина едет вперед, нам кажется, что ее колеса крутятся назад.
Кстати, этот эффект вы можете наблюдать не только на колесах автомобиля. Достаточно присмотреться к работе вентилятора или вертолетных лопастей.