Стробоскопический эффект – это один из видов оптических иллюзий, заключающийся в слиянии в сознании зрителя в один образ отдельных изображений неподвижного или движущегося предмета, наблюдаемых не непрерывно, а в течение ряда коротких и периодически следующих друг за другом интервалов времени. Стробоскопический эффект возникает, например, при периодических вспышках света в темном помещении или при периодическом открывании и закрывании вращающимся диском с прорезями проецируемой на экран картины. Стробоскопический эффект обусловлен т.н. инерцией зрения, т.е. сохранением в сознании наблюдателя зрительного образа в течение 0,1 – 0,2 с уже после того, как картина, вызвавшая этот образ, исчезнет. Если время между последовательными наблюдениями предмета <0,1-0,2 с, то образы, вызванные отдельно каждым актом наблюдения, сливаются и наблюдение субъективно кажется непрерывным. При таком последовательном восприятии ряда стационарных положений объекта, отличающихся некоторым изменением их формы или расположения, возникает впечатление движения объекта. При этом угловой сдвиг контуров объекта не должен превышать для наблюдателя 4°, чтобы движение воспринималось плавно непрерывным, без скачков.

Возможны два типа стробоскопического эффекта. Первый возникает при прерывистом наблюдении произвольно движущихся тел. Этот тип стробоскопического эффекта используется в кинематографе и телевидении для воспроизведения движущихся изображений. Второй тип стробоскопического эффекта возникает при наблюдении объектов, совершающих периодическое или квазипериодическое движение. Иллюзия полной неподвижности вращающегося с частотой f1 предмета, например колеса (рисунок 1), возникает, если частота f1 совпадает с частотой моментов наблюдений (вспышек) f2. Вращающаяся спица каждый раз освещается в одном и том же положении 0 и кажется неподвижной. Если же f1 и f2 не равны, но близки, то воспринемаемое кажущееся движение характеризуется частотой f2–f1. На рисунке 1а f2<f1, т.е. время между вспышками больше периода оборота спицы и она успевает делать целый оборот и еще повернуться на небольшой угол. При каждой следующей вспышке спица будет казаться сдвинутой немного в направлении вращения последовательно в положения 1, 2, 3 и т.д., т.е. будет казаться медленно вращающейся в том же направлении. Если f2>f1, то каждая последующая вспышка будет освещать спицу, когда она еще не сделала полного оборота, т.е. последовательно в положениях 1, 2, 3 (рисунок 1б), и она будет казаться медленно вращающейся в сторону, противоположную ее реальному движению.

Приборы для реализации стробоскопического эффекта второго типа называют стробоскопами. В современных стробоскопах прерывистое освещение осуществляется с помощью импульсных ламп с регулируемой частотой вспышек. Второй тип стробоскопического эффекта хорошо наблюдается при движении объекта с периодической структурой (вращающиеся диски, распределенные на сектора, колеса со спицами); его используют, например, в индикаторах угловых скоростей.

Мы воспринимаем одновременно движение в двух противоположных направлениях, хотя глаз, очевидно, не может двигаться одновременно в противоположные стороны. В то же время впечатление движения может возникнуть при отсутствии его в реальности, например если через небольшие временные паузы чередовать на экране ряд изображений, воспроизводящих фазы движения объекта (рисунок 1). Это так называемый стробоскопический эффект, для возникновения которого отдельные раздражители должны быть отделены друг от друга определенными промежутками времени. Пауза между смежными раздражителями должна быть не менее 0,06 с. В том случае, когда пауза вдвое меньше, изображения сливаются; в том случае, когда пауза очень велика (например, 1 с), изображения осознаются как раздельные; максимальная пауза, при которой имеет место стробоскопический эффект, равна 0,45 с. Следует отметить, что на стробоскопическом эффекте построено восприятие движения в кинематографе.

В качестве примера, иллюстрирующего эффект наложения спектра (заворота спектра), на рисунке 1 приведена временная диаграмма синусоидального сигнала, дискретизированного по времени идеальным дискретизатором.

В приведенном на этом рисунке примере, частота дискретизации fд выбрана лишь ненамного выше частоты входного аналогового сигнала fв. То есть мы нарушили теорему Котельникова! Обратите внимание, что в результате дискретизации, мы получили отсчеты сигнала, частота которого равна разности частот дискретизации и исходного сигнала fд – fa. То есть мы наблюдаем низкочастотный образ реального сигнала.