為什麼輪子轉起來後,尤其是轉得比較快的時候,會感覺是向相反方向轉動的?

經常在馬路上看到駛過的車子,注意到它明明是向前駛的,卻看它的輪子好像是在往後方向轉動。


因為人類的眼睛的採樣頻率不夠= =

看上圖,輪子順時針轉了三圈,可是卻有可能以為它逆時針轉了一圈,都是因為採樣不夠密集

假設黑色是輪子轉動的波函數,然後它的頻率有點高。結果人眼成像並處理的頻率並沒有那麼高,也就是採樣率太低了,就像下半幅圖的紅色點所示,那就是人類採樣到的點,結果腦子裡把採樣到的信息一重建成連續曲線,發現x了狗了,頻率瞬間就差了遠了,你看紅線就是重建信號。於是就有了看到的快速轉動的輪子轉的更慢甚至倒退了。那輪子要轉的多快,眼睛看到的才正常點呢。其實根據Shannon-Nyquist採樣定理,採樣頻率要高於信號頻率的兩倍才能把採樣信號完美重建。所以輪子的轉動頻率(信號)不能大於人眼採樣頻率的兩倍,這樣看起來就可以了。所以就是說如果眼睛是超高速攝像機,理論上是不會看到輪子倒退的。


肉眼看的情景,和照明有關。白熾燈、日光這種光源不會出現錯覺,閃爍的光源比如LED,熒光燈會出現錯覺。

如果是從攝錄設備中間接看,幾乎肯定存在產生錯覺的條件的。

雞哥 的答案有句話講到點子上了,就是採樣頻率的問題。人眼本身沒有採樣一說的,只是因為照明光源、攝錄設備的特性,造成了「採樣」的效果。


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