这个快速旋转的圆盘为什么会让人看到黑白以外的颜色?

@小野妹子学吐槽
请注视这个快速旋转的圆盘。在黑白两色中间,你能看到什么颜色?据说这个颜色是因人而异的,有人看是红,有人看是黄,我看到的是绿色。
为防眼晕,看图请点链接:
http://ww3.sinaimg.cn/bmiddle/c0788b86gw1ehzxjalo01g20by0bvjxw.gif

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72个答案
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这个现象是存在的,我所知道最早的记载来自于动画片《聪明的一休》,在某一集中一休制作了一个陀螺,在陀螺的顶面画了类似的图形,当陀螺高速旋转试会出现颜色,而且还有一定的变化。
我小时候重复过这个实验,也是用陀螺,同样能够观察到彩色。
原理,我不知道!
这里有一个台湾国中学生做的实验:http://activity.ntsec.gov.tw/activity/race-1/44/D/030104.pdf

其中有几个问题:
1. 实验中提到『當圓盤旋轉時,不一定會出現顏色,我們分別在日光燈下以及太陽光下重複此實驗,發現
在太陽光下並沒有此種現象;而日光燈下,當轉速到達一定值時,可以明顯看到定格的現象
出現。』
我曾经在太阳光下观察到此现象,与他们的观察不符。这个需要再次重复实验验证。

2. 实验中认为由于照相机能够拍摄下彩色图样,所以否定了视觉暂留的假设
很遗憾,国中的学生实验没有写明数码相机的型号。如果使用的CCD对于各个颜色信号的响应时间不同,仍然有可能一定程度模拟视觉暂留,特别是如果是三CCD的照相、摄像设备。

3.实验结果中没有关键的半圆黑和弧形黑线图形旋转的结果。只有各种黑白交替的图像旋转结果。虽然黑白交替的图像更容易控制和设定,但是没有重现原始问题实在惋惜。

我个人认为这不是一个光学现象,光学系统一般都可以近似成为线性系统,这个现象并非一个线性过程。这个现象的出现很可能是在数据处理过程中形成,比如视网膜三种视锥细胞的响应速度和不应期时间,或者CCD不同像素之间的响应速度不同。

总之是个很有意思的现象呢!

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我看到的是淡屎黄色。虽然我不知道原理,但可以知道与显示器无关,与转速有关。
亲自转一下就知道了。只有合适的一个转速范围才能看见其他颜色,慢了快了都不行的。

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。试试就知道了。
截图一张,然后打印。



顺便说一下,高速旋转的纸片边缘非常锋利,安全第一。谢谢提醒。

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哈哈, 越来越觉得我的解释更靠近真实.

用相机拍一张照片对比可以确定不是显示器造成的. 圆盘旋转造成空气密度不同折射形成颜色也可以简单否定.
多普勒 或 惠更斯-菲涅耳 说法更是扯淡.


人眼睛视觉的颜色源头为三种色觉细胞对光线刺激不同的响应, 三种色觉细胞刺激在视觉系统里综合起来就形成了我们看到的物体颜色. 人类不同色觉刺激信号传输加工是独立进行的.
有人有基因缺陷只有两种色觉感受细胞或一种色觉细胞, 他们的色觉世界就是二维的或一维的.

至于为什么黑白的圆盘转起来出来了颜色, 猜测视觉系统三种色觉感受通路传输速度不同. 造成传到色觉综合系统三种色彩信号时间上不严格同步 (可以断定自然界没有完全同步的东西), 比如:
t 时刻的红色通路信号 + (t + 1ms)的绿色信号 + (t + 3ms )的蓝色信号
假设三种信号强度为 1:1:1 时候为白色

黑白物体静止时视觉范围内任何区域三种信号强度都为1:1:1
但运动起来之后因时间延迟造成部分区域(比如靠近边缘的区域)出现非 1:1:1 的情况, 这样颜色就出来了.

换个说法,红绿蓝三种颜色的激光投影仪投出来的图像合到一起形成一幅黑白圆盘图, 但三个颜色图像若发生错位,合成的图像就不再是黑白的了.
因为不同颜色视觉信号传输不同步导致大脑中三种颜色综合系统获得的图像不同步, 在物体运动状态下就产生了错位现象,但人眼睛有光线暂留作用,所以出来的颜色不会那么鲜明.


欢迎小伙伴们继续试验论证假设之真假. 或研究三种视觉通路精确时间延迟.

图: 借图解释视觉颜色本质.

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元卅光电信息技术本科生

2014-07-04 16:06

具体原理不清楚,但我觉得应该和光源频闪与视觉暂留有关。

记得在没有频闪的光源下(日光、护眼灯)是看不出颜色的,所以应该与光源频闪有关(注意绝大多数显示器是频闪光源,做实验也应使用日光或高质量无频闪护眼灯光作为光源。)。我们快速眨眼也可以看到实际上不存在的颜色。原理应该类似(但在下不清楚)。

关于具体看到什么颜色,大概就是因为视觉暂留。
比方说我们在网上都见过一个图片说让你盯着哪看多长时间,然后对着白墙迅速眨眼能看到补色的视觉残影。也许就是这个缘故+@亲爱的阿巴斯 提到的色调问题,使得每个人看到的颜色不一样。(经更改显示器色调目测颜色的确有所不同)

链接里的陀螺团图案经PS分解后为6帧每帧0.02秒的动图(这个时间可能不准,我在PS里播放比在浏览器里看要慢很多)即50fps。

维基百科:

所看画面之帧率高于每秒约10-12帧的时候,就会认为是连贯的[1]


50fps超过了上述帧频,于是便造成了视觉残留。(但是因为缺少动态模糊,它旋转给人的感觉并不是很连贯的)

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枫织邂逅体育教育学士 国家一级足球裁判

2014-07-04 17:12

为啥我一直看见的是黑白?

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颜色只不过是人脑对处于300-700nm波长范围内的电磁波的一种反映。如果用光谱分析方法去研究纯色的物质,我们会发现,每种颜色的物质其反射的电磁波能量在其对应颜色的波长处往往具有最大值。比如绿色的物质,其反射光谱会在波长处于绿色范围内(550nm左右)的有一个最大值。而黑色和白色两种颜色,理论上是不反射和全反射所有能量的,对于具备图中这样黑白图案的圆盘,其高速旋转过程中,某一个固定点的在某一个确定的时间点上式确定的(即要么是黑的,要么是白的),但由于人脑反应没有那么快(即所谓的视觉惰性),因此我们看到的就是黑和白两种颜色混合的光谱,而具体怎么一个混合方式,就跟人眼看的这段时间内,所谓黑色和白色各占多少比例有关,按这种比例混叠的光,进入人眼,就会产生类似于其他颜色光谱的fanying
理论上讲,白色和黑色对应的电磁波在黑白两色旋转情况下,这两种颜色的

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视觉暂留引起的,不信你对着灯光看几秒钟,然后闭上眼睛,原来明晃晃的灯光,变成了彩色,而且颜色还缓缓变化,什么颜色都有
估计是视锥细胞的暂留作用,黑白之间,就是从0到满饱和度,白色三种视锥细胞同时导通,突然变黑后,视锥细胞对不同电磁波的衰减(暂留)时间不一样,其中一个分量衰减了,大脑误以为色彩变了。

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早年在轻工业情报所上班的时候,看到过一个消息:在上世纪50年代,英国曾经做过一个实验,在电视台播放快速闪烁画面,很多人反映看到了彩色。当年很多人用单色显像管DIY单管彩色电视机,除了用三色圆盘方案外,也有分割模拟彩色的 实验。但是我从来没有看到过。包括前面给出的动态图,我也没有看到过。

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topolo不务正业的数学玩家

2014-07-05 00:06

旧版本的护眼灯(最少10年前)买的时候会送一个陀螺,上面有黑白相间的图案。
附加说,在太阳光下和自己的灯下旋转都会看到稳定的图形和色彩。

那时候的护眼灯主要是高频闪的,根据百度百科,高频灯(如节能灯)中使用电子变频器,将50Hz交流电变成高频交流电(通常为30k-50kHz),再用高频交流电点灯。在高频灯中,光亮每秒变化几万次,由于人眼来不及随之变化,就感觉不到变化,因而就是“不变”了,达到护眼的目的。

而这种陀螺,据说就能区分高频灯和普通的灯。
据我的观察,普通的灯不会有任何变化,而日光下和高频灯下会有彩色(像彩虹一样,有些发白)旋转的条纹,当陀螺转速从高下降时,由中心一层层发散开来,陀螺速度高于一定值或低于一定值都没有图案。

题注给的图是屏幕自身发光的,假设没有外界影响,那就该没有任何图案,若屏幕上反射太阳光,可能就有其他颜色了?(这种叠加不懂,懂的人说一下,即屏幕和反射光的叠加。)

根据我找到的一些资料,这种陀螺在灯的交流电频率为10k以上就能显示出规律的彩色图案。
所以大家看到的不同应该是环境和屏幕共同作用的原因。

附上一休的那个图

现在的护眼灯多选用LED和直流灯,想找个高频的找不到了。。

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没看出什么名堂,一个圆、一个半圆和一堆弧线旋转罢了

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2014-07-04 18:15

神的记事本
技术宅用记事本做彩色动画……

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支持者: MrSun...

惠更斯-菲涅耳原理(Huygens–Fresnel principle),百度上的解釋有問題,所以大家別看,看維基上的,如果能看懂英語儘量看英語解釋,因為它解釋的更好!

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支持者: 枫叶_14898

我只看到了红绿,我纯洁的大脑过滤了黄色信息

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the-cc光看帖不怎么回帖硕士

2014-07-04 17:04

我也什么颜色都没看到。
是不是没看到的人大脑处理能力要强些?(呵呵……)

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没什么感觉唉,或者说可能是紫色吧,不太明显

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偶看见有绿有红唉
线条是绿的,线条中间是淡的粉红色

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盯着看是有点黄色,
但只要高频率地眨眼,就只剩下黑白色。
所以可以确定这确实跟视觉处理有关。

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有颜色么?没看到。。。。。。

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flyerct逻辑控,旅游爱好者

2014-07-04 19:27

蓝色+绿色,范围很稳定

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蓑雨吟想当圣母的键盘侠

2014-07-04 21:59

竟然只有6帧。。我却感觉由慢到快好长时间。。

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我觉得这个原理类似于三原色可以调出各种颜色的原理。认得眼睛具有视觉停留的特性,但转盘转的时候,不同地点会形成不同的黑白色配比,进而产生不同的颜色

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我试了一下。应该还和显示器有关,我用电脑看出是黄色,手机看变成了绿色,或许与屏幕材质或者刷新频率有关

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嗯?为什么我什么颜色都没看到,除了本身的黑白色。

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没看到别的颜色肿么办?

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这个如果在显示屏上复现的话需要考虑三原色像素响应时间的问题,实物复现的话需要考虑人眼三种视锥细胞响应时间问题,我觉得和惠更斯什么的没什么关系

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那么要是以光速旋转会怎么样呢???

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白白可乐计算数学专业的学渣

2014-07-06 17:01

一动不动盯了三分钟,除了看出了转动原理(黑白区域交替闪烁)以外,我真没看到除了黑白之外的颜色。。。。。

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蓝色 紫色 红色 黄色绿色 五颜六色~~~~

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