"Γενικές Αρχές Φωτισμού, Τόμος Β: Η Φυσιολογία της Οπτικής Αντίληψης και το Φως / Σοφία Σωτηροπούλου"
Η οπτική αντίληψη της κίνησης, καθώς και οι τεχνικές μέθοδοι αναπαραγωγής αυτής, έχουν ένα πλήθος χαρακτηριστικών που συχνά συγχέονται. Το ανθρώπινο μάτι και οπτικό σύστημα λειτουργούν με τρόπο που εκτός της πραγματικής κίνησης γίνεται αντιληπτή και φαινόμενη κίνηση, γνωστή ως καθαρή κίνηση Φ (φαινόμενο-Φ). Η τέχνη του κινηματογράφου εκμεταλλεύεται αυτό το φαινόμενο με την αναπαραγωγή ακίνητων εικόνων σε γρήγορη αλληλουχία για την παραγωγή αντιληπτής κίνησης. Γνωρίζουμε όμως, τεχνικά και εμπειρικά, ότι η αντίληψη της κίνησης στον κινηματογράφο και άλλες τεχνολογίες αναπαραγωγής είναι διαφορετική απ’ ό,τι στον άμεσο φυσικό χώρο.
Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός φωτιστικού για πειραματικές συγκρίσεις συχνοτήτων εναλλασσόμενης λειτουργίας έναυσης-παύσης, με σκοπό την εξαγωγή ποιοτικών συμπερασμάτων σχετικά με το πώς διαφοροποιείται η αντίληψη της κίνησης στις διάφορες συχνότητες και τον εντοπισμό ενός εύρους συχνοτήτων που δεν προσομοιάζει ούτε το συνεχή φωτισμό, ούτε την εμφανώς εναλλασσόμενη λειτουργία στρόβου (strobe) ή τρεμοπαίγματος του φωτός, αλλά έχει χαρακτηριστικά εξαρτημένα από την κίνηση του φωτιζόμενου θέματος. Αυτά τα χαρακτηριστικά ορίζονται κατ’ αναφορά κινηματογραφικών μεθόδων.
Για το σκοπό αυτό, σχεδιάζεται μια πρότυπη συσκευή φωτισμού από στοιχειώδη εξαρτήματα όπως LEDs, αντιστάσεις και τρίοδο (transistor), και οδηγούμενη από τη μικροσυσκευή ελέγχου Arduino και μια σειρά από συγκρίσεις μεταξύ ζευγών συχνοτήτων εναλλασσόμενης λειτουργίας παρουσιάζεται σε ένα μικρό δείγμα πέντε (5) παρατηρητών. Το ζεύγος συχνοτήτων ανανεώνεται από το λογισμικό του υπολογιστή και, σε κάθε σύγκριση, ένα κουμπί μεταπηδά άμεσα από τη μία συχνότητα λειτουργίας στην άλλη, ώστε οι συχνότητες να παρατηρούνται σε άμεση αντιπαράθεση. Επίσης, παρατηρούνται μεμονωμένα οι λειτουργίες διαφορετικής συχνότητας για τον εντοπισμό τρεμοπαίγματος (flicker). Στόχος είναι να προσδιοριστεί το εύρος συχνοτήτων που πληροί δύο συνθήκες: πρώτον, να είναι διακριτή η αντιληπτή κίνηση φωτιζόμενων θεμάτων, σε σχέση με το συνεχή φωτισμό, και δεύτερον, να μην παρουσιάζεται αντιληπτό flicker, ακόμα και σε ακίνητα θέματα. Αυτό το εύρος συμβατικά ονομάζεται «microstrobe» στην παρούσα εργασία. Οι παρατηρητές έχουν πάντα άγνοια των τιμών συχνοτήτων και του ποια ζεύγη συγκρίνονται. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται σε πίνακες σύγκρισης συχνοτήτων, για κινούμενα φωτιζόμενα θέματα, και, ανεξάρτητα, για ακίνητα φωτιζόμενα θέματα, όπως και σε μη συγκριτικό πίνακα ποιοτικού χαρακτηρισμού των μεμονωμένων συχνοτήτων.
Τα αποτελέσματα έχουν πολύ καλή μεταξύ τους συνέπεια, αν και αφορούν σε μικρό δείγμα παρατηρητών. Μεταξύ των συχνοτήτων 250Hz και 71Hz η ανατροφοδότηση είναι σχεδόν απόλυτα συνεπής: Τα ακίνητα φωτιζόμενα θέματα δε φαίνονται διαφορετικά με κάποιον τρόπο κατά τις συγκρίσεις. Τα κινούμενα θέματα αντιθέτως έγιναν αντιληπτά ως διαφορετικά και μάλιστα κατ’ αναλογία των συχνοτήτων. Όσο μεγαλύτερη η συχνότητα, τόσο περισσότερες διακριτές εικόνες του κινούμενου αντικειμένου γίνονται αντιληπτές, ένα ποιοτικό χαρακτηριστικό σε αντιπαράθεση της αντιληπτής κίνησης στα 500Hz, όπου το θέμα διαγράφει μια θολή εικόνα, όπως γίνεται αντιληπτή και υπό συνεχή φωτισμό. Επίσης, σε συχνότητες μικρότερες των 62Hz, παρατηρείται τρεμόπαιγμα (flicker) στις περισσότερες περιπτώσεις, περιλαμβανομένων των ακίνητων θεμάτων.
Συμπερασματικά, υπάρχει ένα εύρος συχνοτήτων «microstrobe» εναλλασσόμενης λειτουργίας για το οποίο η γρήγορη κίνηση αφήνει διακριτές εικόνες στην οπτική αντίληψη, χωρίς να γίνεται αντιληπτό κάποιο τρεμόπαιγμα του φωτός στην αργή κίνηση και ακινησία. Η ευελιξία του κινηματογράφου στους χρόνους έκθεσης του κάθε καρέ για τη δημιουργία πιο ενοποιημένης ή πιο διακριτής κίνησης υπάρχει ως ευελιξία του φωτισμού στον άμεσο φυσικό χώρο του θεατή. Παραμένει όμως πολύ λεπτομερής ιδιότητα με πολύ ειδικές εφαρμογές. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες σε σχέση με την κλιμάκωση ενός όμοιου συστήματος φωτισμού, που δεν ήταν δυνατό ή σκόπιμο να ελεγχθούν στην παρούσα εργασία. Οι πιθανότερες χρήσεις ενός φωτιστικού σώματος σε αυτό το εύρος συχνοτήτων είναι ειδικές εικαστικές εφαρμογές, εστιασμένου φωτιζόμενου θέματος, όπως ένα χορευτικό σόλο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο σχεδιασμού της κίνησης στο χρόνο.
Visual perception of movement along with technical methods of reproducing movement have a set of characteristics which are often confounded. The human eye and visual system function in a way that perceives both real and apparent movement, known as pure movement Φ (or φ-phenomenon). The art of cinema exploits this phenomenon in the reproduction of still images in quick succession for the production of perceptible movement. However, we know that both on a technical level and by experience the perceived movement in cinema or similar technologies that reproduce movement are different than it is in our immediate physical surroundings.
The goal of this thesis is to develop a light fixture for experimental comparisons of various frequencies of alternating on-off function, in order that qualitative conclusions can be drawn on how the perception of movement differs in the various frequencies and that a spectrum of frequencies is discerned that emulates neither continuous lighting, nor the obvious alternating strobe effect and light flicker, but has characteristics dependent on the lit subject’s movement. Those characteristics are defined in reference to cinematic methods.
To do so, a prototype device is designed with basic components such as LEDs, resistors and a transistor, driven by an Arduino microcontroller and then a series of comparisons between pairs of frequencies of alternating function is presented to a small sample of five (5) observers. Each pair of frequencies is reloaded via computer software and, for each comparison, a physical button immediately shifts from one function to the other, so that each pair is observed in direct contrast. Furthermore, each frequency of alternating function is observed individually to discern any case of light flickering. The goal is to define a spectrum of frequencies that satisfies two conditions: firstly, the perceived movement of lit subjects must be distinct from continuous lighting conditions, and secondly, to not have any perceptible flicker, even regarding still subjects. The observers are always ignorant of the perceived function’s frequency or of how frequencies are paired together for each comparison. The results are presented in tables comparing frequencies both for moving, lit subjects and, independently, for still, lit subjects, as well a non-comparative table of qualitative descriptions of each frequency. The results have great internal consistency, keeping in mind that the test sample is very small. Between the frequencies of 250Hz and 71Hz feedback is almost entirely consistent: Still, lit subjects appear no different in any way during comparisons. On the other hand, moving, lit subjects appear different, in a fashion relative to their frequency. The higher the frequency, the more distinct images of the moving subject are perceived, a characteristic in direct contrast to the perceived movement under 500Hz, which was a blurry image, just as it is under continuous lighting. Also, for frequencies lower than 62Hz, there is perceived light flicker in almost every case, including still objects.
In conclusion, there does exist a spectrum of frequencies of alternating function wherein fast movement is visually apparent as distinct images, while no perceptible light flickering exists for slow movement or stillness. The flexibility that cinema has, on determining the duration of exposure for each frame and therefore creating more continuous or more discrete movement, does exist as flexibility that light design also has for in situs applications with direct spectators. However, it remains a quality only applicable as a detail on specific kinds of projects. There are potentially many factors regarding the scaling of such a light fixture, which are not covered in this thesis. The most likely use-cases of a light fixture in the discerned spectrum are special art projects, that focus on the lit subject, such as a dance solo. It could be used as a design tool for movement in time.
Περιγραφή: 122732_ΟΙΚΟΝΟΜΙΔΗΣ_ΣΩΤΗΡΙΟΣ.pdf (pdf) Book Reader