Stroboskopeffekt

Bei der Synchronisierung von (Um-)Laufzeiten ist die Abstimmung diskreter Ereignisse mit kontinuierlichen Abläufen eine einfache und effiziente Strategie, Zeitstabilität zu gewährleisten. Aus epistemologischer Sicht ist es überdies bedeutsam zu untersuchen, mithilfe welcher Kultur- und Medientechniken Synchronität gewährleistet wird. Wenn die Frequenz, mit der die Zeitintervalle aufeinanderfolgen, mindestens etwa 16 Hz beträgt, dann verschmelzen die beobachteten Phasen des Prozesses wegen der Nachbildwirkung bzw. des Phi-Effkets zu einem scheinbar kontinuerlichen Ablauf. Dies lässt sich leicht veranschaulichen durch die Kopplung eines Stroboskop mit einem Metronom.

Wenn der Abstand der Zeitintervalle gleich der Periodendauer des Prozesses (oder ein Vielfaches davon) ist, dann wird der Prozess immer in derselben Phase des periodischen Ablaufs beobachtet und er scheint still zu stehen. Ist der Abstand der Zeitintervalle ein wenig größer, dann wird der Prozess immer in einer etwas späteren Phase beobachtet als im vorhergehenden Zeitintervall und der Prozess scheint langsam vorwärts abzulaufen. Ist hingegen der Abstand der Zeitintervalle ein wenig kleiner als die Periodendauer, dann ist die Phase immer etwas früher und der Prozess läuft scheinbar langsam rückwärts.

http://www.youtube.com/watch?v=A-19SxqZ8Qs

Die Entdeckung des stroboskopischen Effekts geht auf eine Beobachtung des englischen Arztes Peter Marc Roget (1779–1869) zurück. Dieser sah durch die Spalten eines dunklen Zauns eine vorbeifahrende Kutsche auf der sonnenbeschienenen Straße und bemerkte, dass die Radspeichen merkwürdig gekrümmte und unbewegliche Formen annahmen. Er versuchte daraufhin, sich diese optische Täuschung zu erklären und baute ein Versuchsmodell, in dem er den Zaun durch ein mit Spalten versehenes Band und das Rad durch eine sektorenartige Öffnungen aufweisende Scheibe ersetzte. Beim Blick durch die Spalten des Bandes auf die sich drehende Scheibe sah er seine Beobachtung bestätigt. Er erklärte dieses Phänomen zeichnerisch und rechnerisch und veröffentlichte seine Erkenntnisse 1825. Der Belgier Joseph Plateau machte sich diese Erkenntnisse als erster zur Imitation von Bewegungsabläufen zu Nutze und konstruierte das Phenakistiskop (vgl. Praxinoskop), das auf der sich drehenden Kreisscheibe 16 Zeichnungen beinhaltete, die einen Bewegungsablauf imitierten. Der Österreicher Simon Ritter von Stampfer wiederum brachte die ähnlich funktionierenden Zauberscheiben, auch „optische Zauberscheiben“ oder „stroboskopische Zauberscheiben“ genannt, auf den Markt. Da sich seine Kreation weiter verbreitete, setzte sich letztendlich auch seine Bezeichnung der „stroboskopischen Scheibe“, die später zu „Stroboskop“ vereinfacht wurde, durch.

Durch Überlagerungen der Drehzahl von in Film oder Fernsehen dargestellten rotierenden Teilen (zum Beispiel ein sich drehendes Speichenrad) mit der Bildfolgefrequenz kann es scheinen, dass die Bewegung langsamer oder in der entgegengesetzten Drehrichtung erscheint (Wagenradeffekt). Flimmerfreiheit wird bei Film und Fernsehen trotz der nur mit 16, 24, 25 oder 30 Hz wechselnden Bildinhalte dadurch erreicht, dass 2- oder 3-mal hintereinander das gleiche Bild gezeigt wird. Grundlegende Bedeutung hat der Stroboskopeffekt bei dem elektromechanischen Fernsehen (vgl. Telehor).

Um Schallplatten in der richtigen Geschwindigkeit abzuspielen, muss die Drehzahl des Plattentellers der vorgesehenen Drehzahl der Platte entsprechen. Um die Drehzahl als Nutzer kontrollieren zu können, besitzen viele Plattenteller eine stroboskopische Vorrichtung: meist eine an der Netzwechselspannung betriebene Glimmlampe beleuchtet Linienmuster aus Kreissektor-Abschnitten entlang dem Umfang, deren Linienanzahl so gewählt ist, dass das Muster bei exakter Drehzahl stillzustehen scheint. Bei zu geringer Drehzahl bewegt sich das Muster scheinbar langsam rückwärts, bei zu hoher dagegen vorwärts (vgl. Stroboskopscheibe).

In der Nachrichtentechnik ist der Stroboskopeffekt ein unerwünschter Effekt, der oft auftritt, wenn beim Abtasten eines Signals (Sampling) das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem nicht eingehalten wurde (undersampling).

Wird nun versucht, das Originalsignal aus den zeitdiskreten Sampling-Werten zu rekonstruieren, kann es vorkommen, dass dies durch Aliasing-Effekte z.B. mit der doppelten Periodendauer rekonstruiert wird.

http://www.youtube.com/watch?v=PlVnW2kv4tE&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=vbjC-aCmMUM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=saFTvnIVeEY&feature=related

-- SebastianDoering - 1 Mar 2012