Benham Schijf

Je zou zeggen dat dat onmogelijk is, maar met de schijf van Benham is het toch echt mogelijk. Door deze schijf met zwarte vlakken en patronen op een witte achtergrond hard te draaien, zie je vanzelf kleuren verschijnen. Niet iedereen ziet dezelfde kleuren; hoe werkt dit?

Kleuren zien op een zwart/witte schijf?

Geometrische en zwart-wit patronen op draaiende schijven kunnen zorgen voor fascinerende driedimensionale beelden, beeldcontrasten, kleureffecten en voor de verschijnselen gezichtsbedrog en illusies. De beeldillusies begoochelen de ogen van de waarnemer door iets te laten zien of te suggereren dat er in werkelijkheid niet is. Dergelijke roterende schijven werden in de 19e eeuw ontwikkeld door de Duitse fysicus Gustav Theodor Fechner en de Engelse fysicus Charles E. Benham.

Beeldillusies op draaiende schijven

Het fenomeen van beeldillusies op draaiende schijven werd bij toeval ontdekt door de Franse monnik Benedict Prevost in 1826. Zijn ontdekking van het ontstaan van een beeldillusie en subjectieve kleuren bij een specifiek geometrisch beeld werd bereikt door het beeld te laten knipperen door de gespreide vingers van een hand snel heen en weer te bewegen langs het gezicht. De knipperende beelden veroorzaken dan in de hersenen een verrassende beeldillusie.

Enige jaren later onderzocht Fechner dit verschijnsel nauwkeuriger en ontdekte hij dat er kleur ontstaat door naar het patroon op een draaiende schijf met een zwart-wit patroon te kijken. In 1838 publiceerde hij over dit visuele verschijnsel. Rond 1860 zijn er al tekeningen gepubliceerd met voorbeelden van spelletjes met draaiende schijven en het realiseren van roterende beelden. Ook waren er toen verschillende doosjes met gekleurde schijven en met mechanismen beschikbaar om schijven te laten draaien en daarmee allerlei vormen van kleurfenomenen te realiseren.

Strepen van Mach

In 1865 was het fysicus Ernst Mach die ook een visueel effect ontdekte dat ontstaat bij scherpe draaiende overgangen van wit en zwart. Er treden daarbij lichte en donkere contraststrepen op door tragere werking van ons netvlies en visuele systeem. Deze zogenaamde strepen van Mach worden zichtbaar tijdens het draaien van de linker schijf. Het contrast op de draaiende schijf wordt sterk beïnvloed door de kleine inkepingen in het rechter patroon. In de visuele waarneming is dit optische effect ook als het Craik-O’Brien-Cornsweeteffect bekend geworden. Door collegiale samenwerking tussen drie onderzoekers K.J.W. Craik, V. O’Brien en T.N. Cornsweet ontstonden er tussen de jaren 1960 en 1970 nieuwe beeldillusies op basis van statische en roterende patronen.

Zelf experimenteren geeft leuke visuele resultaten. Het was uiteindelijk Charles E. Benham die dit bekende effect in 1894 herontdekte. Als een onderzoeker was hij gefascineerd door de kleureffecten die ontstaan bij het draaien van de schijf en als speelgoedfabrikant bracht hij een jaar later een serie schijven in de handel. In In 1895 verwierf hij een Amerikaans patent op zijn producten.

Veel variatie in Benham schijven

De schijven van Benham zijn er in vele beeldvariaties. Hij verkocht zijn schijven onder de naam “Artificial Spectrum Top” als spelletjes. In de meeste Amerikaanse gezinnen met belangstelling in dit optische verschijnsel draaiden eind 19e eeuw de schijven als spelletjes en werden er kleuren getoverd. Bij het roteren van de zwart-witte schijf kunnen lichte pastelkleuren waargenomen worden in de vorm van de zogenaamde subjectieve kleuren. Het kleurenspectrum kan alleen subjectief door kijkers worden waargenomen en hangt sterk af van de gekozen draairichting en de draaisnelheid. De Italiaanse psycholoog Vittorio Benussi (1878-1927) experimenteerde eveneens met patronen op de roterende schijven en presenteerde meerdere patroonvarianten. Tegenwoordig zijn de draaiende objecten wereldwijd bekend als Benhamschijven.

Marcel Duchamp

Een sterke overeenkomst met de schijven van Benham is zichtbaar in het oeuvre van kunstenaarMarcel Duchamp (1887-1968). Met zijn Anémic Cinéma legde Marcel Duchamp in 1926 de basis voor abstracte experimentele cinema en de op-art van de 60-jaren. Dit project toont stereoscopische opnamen van roterende en beschilderde schijven die de illusie van 3dimensionale ruimtelijkheid oproepen. Dat Duchamp zo gefascineerd was voor alles wat draaide, blijkt uit zijn optische experimenten in de periode van 1920 tot 1936. Oorspronkelijk beschilderde hij glazenschijven met niet gecentreerde cirkels. Tijdens het draaien geven de beschilderingen een illusie van spiralen, prachtige vormen en patronen.

Rotoreliefs zijn een groot succes

In 1935 presenteerde Duchamp een serie van 6 tweezijdig beschilderde schijven, de zogenoemde Rotoreliefs, tijdens een beurs in Parijs aan het grote publiek. Met hulp van een grammofoon demonstreerde hij de eerste editie van zijn zes schijven en had daarmee veel succes. Het effect van de optische illusie wordt intenser wanneer er met één oog wordt gekeken. Na zijn 1e editie verschenen al snel nieuwe schijven. Verschillende kunstenaars ontwierpen daarna vele varianten op de schijven van Benham en Duchamp om daarmee hun publiek te vermaken en te fascineren.