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。