视觉暂留现象

黄秀芳

视觉暂留现象
  如果在夜晚，一束火把在飞快地舞动，它会在我们眼前形成一条连续不 断的“火链”，这是为什么？
  如果注视灰色背景上的黄色方块，持续半分钟，再去注视一面白墙，你 感觉到的将是一小块蓝色的方块，这又是为什么？同样，晚上注视电灯丝或 烛光久了，闭上眼睛或关掉电灯、吹熄烛火，你的脑中就会呈现出灯丝、烛 火的影像，这些又都是为什么？
  这许多视觉现象，古人早就发现了并加以研究。11世纪时科学家们还认 识到：将一束光透过小孔可以使一个外部的形象在内部显现出来，这就是所 谓 “小孔成像”。
  据史书记载，17世纪的伟大科学家牛顿对人眼、脑的一些成像感觉也做 过研究，而正式将之定名为 “视觉暂留原理”的，是在 1824年。这一年，英 国人彼得·马克·罗热向伦敦皇家协会提交了名为 《关于活动物体的视觉留 影原理》的报告。他的研究证明，人的眼睛在接受到光刺激之后，视网膜的 视觉细胞已经将光刺激转变为神经冲动，沿视神经传入大脑，构成视觉，即 称之为 “视后像”。视后像又区分为“正后像”和“负后像”，比如，注视 黄色方形再注视白墙形成蓝色方形感觉的是 “负后像”，这是由于黄色感觉 向其补色 （蓝色）转化而形成的。那种感觉不转化的视后像就被称为“正后 像”了。
  在此期间，英国人法拉第也对视觉暂留原理进行了研究，提出了视觉转 换频率的问题，他认为 “外在物体映入视网膜的形象，在未消失前瞬间是和 以后的映像相连”的，他还制造出了 “法拉第轮”。请不要小看我们眼睛的 这一特性——影像在人眼里未消失的瞬间是和以后的映像相连的，它恰恰解 释了本文开始提到的问题，即舞动的一束火把为什么在我们眼前不是一个个 单个的火把影像，而是连成完整的一条 “火链”。它也启发了后人利用这一 原理制造出许多奇妙有趣的玩具，直至发明出划时代的神奇 “玩具”——活 动的画面——电影。
  1829 年，优秀的比利时年轻人约瑟夫·普拉多在视觉暂留原理的基础 上，使这一研究更深一步，他为了证实眼睛的耐光限度，让自己的眼睛对着 炽烈的太阳直视了 25 秒钟，然后走进暗室，他眼前竟呈现了残留的太阳影 像，他惊喜之余又做了反复多次的科学试验，最后把视觉残留的时间确定为 十分之一秒至四分之一秒。我们不禁要问，在十分之一秒到四分之一秒的视 觉暂留里，最清晰、最佳的视留时间究竟是多少呢？普拉多之后的电影发明 人则把它确定为七分之一秒，即把一幅幅静止的画面或一张张静止的照片快 速旋转起来，在七分之一秒内连贯起来，使我们的眼睛看去就成为最佳的活 动画面——电影画面了，这是后话。
  在视觉暂留现象被发现和认识、证实的过程中，活动画面的研究也在断 续地进行，蹒跚地前进着。1826年，约翰·艾尔顿·帕里斯博士声称，他制 造出了一种 “幻影转盘”，但那不过是在一个圆盘上一面画有鸟笼，另一面 画有一只鸟，把圆盘飞快旋转就会产生 “鸟在笼中”的感觉。这个“幻影转 盘”正是利用了视觉暂留原理制造的。这种 “盘”和早在千年以前中国人制 成的走马灯，欧洲孩子们喜爱的玩具 “飞鸟入笼”很相似。在“幻盘”以后， 1832 年已成为著名物理学家的约瑟夫·普拉多，与奥地利教授西蒙·里特 玛·斯普弗尔几乎是同时发明了活动影像机—— “诡盘”和“圆筒动画镜”。 它们是利用 “法拉第轮”的原理和“幻盘”的图画形式制造的。人们可以通 过镜子看到一些图画在连续地活动，就像火把形成“火链”那样的视觉效果。 普拉多发明的 “诡盘”是一只画有一系列动作分解图形的圆盘，圆盘的边缘 有许多齿孔，操纵者必须面对镜子把眼睛对准任何一个齿孔，转动圆盘，就 会在镜中看到许多活动影像了。到了 1834年，威廉姆·乔治·霍尔纳又发明 了 “活动连环画转盘”，又叫“走马盘”或“旋盘”。它对“幻影转盘”、 “飞鸟入笼”、“诡盘”和“圆筒动画镜”进行了一些改革：在一只圆筒状 的内环里贴上画有一系列分解动作的纸片，用机械带动一个旋盘，旋转起圆 筒时你就可以连续不断地看到活动的人和动作。“走马盘”发明在 19世纪初， 它比中国人发明的 “走马灯”要晚一个世纪，却前进了一大步。
  “走马盘”或称“旋盘”的这个机器，已经被认为是近代动画影片的先 声了。