La persistance rétinienne est le phénomène par lequel l’oeil conserve une image pendant une fraction de seconde (environ 1/25 s) après sa disparition. Combinée au traitement cérébral du mouvement, elle permet de percevoir une succession rapide d’images fixes comme un mouvement continu.
Observer expérimentalement la persistance rétinienne
Avec l’application FizziQ, il est possible d’explorer la persistance rétinienne et ses effets.
Étapes :
- Observer l’effet stroboscopique avec le flash du smartphone (utiliser une application stroboscope)
- Filmer un objet en rotation rapide et observer l’effet “wagon-wheel”
- Agiter rapidement le smartphone avec l’écran allumé et observer la traînée lumineuse
- Comparer des vidéos à différentes fréquences d’images (24, 30, 60 fps)
Activités scientifiques sur ce thème
Prolongements possibles avec FizziQ : effet stroboscopique, thaumatrope et zootrope et fréquence de rafraîchissement des écrans.
En savoir plus
Mécanisme physiologique :
La persistance rétinienne a deux composantes :
- Positive (< 50 ms) : l’image reste brièvement visible
- Négative (quelques secondes) : image complémentaire après exposition intense
C’est principalement le traitement cérébral (fusion des images, détection du mouvement) qui crée l’illusion de continuité.
Fréquences critiques :
| Application | Fréquence (Hz/fps) |
|---|---|
| Cinéma | 24 fps |
| Télévision PAL | 25/50 Hz |
| Télévision NTSC | 30/60 Hz |
| Jeux vidéo fluides | 60+ fps |
| Perception du scintillement | 50-90 Hz |
Effet stroboscopique :
Quand la fréquence du flash s’approche de celle de la rotation, l’objet semble ralentir ou s’arrêter. Si f_flash = f_rotation : immobilité apparente.
Formule
Fréquence minimale pour éviter le scintillement (flicker) : f_critique ≈ 50-60 Hz (varie selon la luminosité)
Effet stroboscopique : f_apparente = |f_réelle - n × f_flash|
où n est l’entier le plus proche de f_réelle/f_flash.
Exemples d’application
- Le cinéma projette 24 images/s, mais chaque image est flashée 2-3 fois pour éviter le scintillement
- Les tubes fluorescents scintillent à 100 Hz (invisible pour la plupart)
- Les LED clignotent parfois visiblement en vidéo (battement avec la fréquence d’images)
- Les joueurs de jeux vidéo préfèrent 60 fps ou plus pour la fluidité
FAQ
Q : Pourquoi 24 fps suffisent-ils au cinéma mais pas aux jeux vidéo ? R : Au cinéma, le flou de bougé (motion blur) lors de la capture lisse le mouvement. En animation ou jeu vidéo, chaque image est nette, ce qui rend le saccadé plus visible.
Q : Peut-on voir scintiller un écran avec FizziQ ? R : En filmant certains écrans ou éclairages, on peut voir des battements entre la fréquence de l’écran et celle de la caméra.
Q : La persistance rétinienne existe-t-elle vraiment ? R : Le phénomène physiologique existe (les photorécepteurs ont un temps de réponse), mais c’est surtout le cerveau qui “construit” le mouvement à partir d’images discrètes.
Q : Comment expliquer l’effet wagon-wheel ? R : Quand la fréquence de rotation est proche d’un multiple de la fréquence d’images, les rayons semblent tourner lentement ou à l’envers (aliasing temporel).
Concepts liés
Vision - Fréquence d’images - Stroboscope - Cinéma - Animation - Perception du mouvement