‏Vì sao bánh xe trông như quay ngược khi chạy nhanh?‏

Khi quan sát một chiếc xe di chuyển trên màn ảnh hay ngoài đời thực, nhiều người từng nhận thấy bánh xe dường như quay ngược chiều.

Hiện tượng này trở nên rõ rệt hơn khi xe chạy ở tốc độ cao. Thực tế, đằng sau hiệu ứng kỳ lạ này là một cơ sở khoa học khá thú vị. Nó được gọi là hiệu ứng bánh xe ngựa, xuất phát từ cách bộ não con người xử lý hình ảnh một cách phức tạp.‏

‏Hiệu ứng bánh xe ngựa không chỉ xuất hiện ở bánh xe ô tô hay các phương tiện giao thông khác. Những bộ phận như cánh quạt trần hay cánh quạt máy bay cũng có thể tạo ra hiện tượng tương tự.

Đặc biệt, hiệu ứng này dễ dàng được nhận thấy khi quan sát qua camera. Tuy nhiên, việc giải thích hiện tượng trong điều kiện ánh sáng liên tục lại phức tạp hơn nhiều.

Các nhà khoa học gọi đây là hiệu ứng stroboscopic, một khái niệm liên quan chặt chẽ đến cách hình ảnh được ghi nhận và tái hiện.‏

‏Việc lý giải hiệu ứng bánh xe ngựa trở nên đơn giản khi phân tích quá trình quay phim một bánh xe đang chuyển động và xem lại đoạn footage.

Nhưng khi đề cập đến cách bộ não cảm nhận hình ảnh trong ánh sáng liên tục, vấn đề trở nên khó khăn hơn. Tất cả cuối cùng đều liên quan đến một khái niệm quen thuộc trong ngành điện ảnh: tốc độ khung hình.‏

‏Cơ chế hoạt động của hiệu ứng‏

‏Hiệu ứng bánh xe ngựa đặc biệt phổ biến khi sử dụng camera, và nguyên nhân chính nằm ở cài đặt tốc độ khung hình.

Tốc độ khung hình là tần suất các hình ảnh được hiển thị trong một khoảng thời gian nhất định, thường tính bằng giây. Đây chính là cách video được tạo ra từ chuỗi ảnh tĩnh.

Chẳng hạn, phần lớn các bộ phim hiện nay được quay với tốc độ 24 khung hình mỗi giây. Nếu camera ghi hình ở tốc độ này mà bánh xe quay gần hoàn thành một vòng trong khoảng thời gian đó, bánh xe sẽ trông như quay ngược chiều chuyển động thực tế.‏

‏Lý do nằm ở việc bộ não nhận diện sự khác biệt nhỏ giữa các khung hình liên tiếp. Nếu tốc độ khung hình khớp chính xác với thời điểm bánh xe hoàn thành một vòng quay, bánh xe sẽ trông như đứng yên.

Đây cũng là nguyên nhân khiến đèn LED đôi khi nhấp nháy khi xuất hiện trên camera.

Tuy nhiên, để giải thích hiện tượng này trong đời thực dưới ánh sáng liên tục, các nhà khoa học phải dựa vào nhiều lý thuyết phức tạp hơn.

Trong đó, hai giả thuyết chính được đưa ra để lý giải việc bánh xe trông như quay ngược khi quan sát bằng mắt thường.‏

‏Giả thuyết đầu tiên cho rằng bộ não xử lý các hình ảnh tĩnh của vật thể tương tự như cách camera hoạt động với tốc độ khung hình. Điều này khiến mắt người vận hành ở một "tần suất" nhất định, tạo ra hiệu ứng thị giác đặc biệt.

Giả thuyết thứ hai lại tập trung vào cách bộ não phân tích hình ảnh. Theo đó, não bộ tạo ra nhiều cách diễn giải khác nhau cho cùng một hình ảnh, từ đó ảnh hưởng đến cách con người nhìn nhận sự vật trong thực tế.

Nói một cách đơn giản, sự đa dạng trong cách não bộ xử lý hình ảnh có thể tạo ra ảo giác về chuyển động thực sự của bánh xe.‏

‏Hiện tượng bánh xe ngựa không chỉ là một chi tiết thú vị trong ngành ô tô hay điện ảnh, mà còn là minh chứng cho sự phức tạp của nhận thức thị giác con người.

Từ camera đến mắt thường, hiệu ứng này đều bắt nguồn từ sự tương tác giữa công nghệ và sinh học, mang đến một góc nhìn độc đáo về cách chúng ta cảm nhận thế giới xung quanh.‏