명암위치 변화에 따른 입체시 깊이 연구

2010 한국안광학회 춘계학술대회 우수논문상 수상

김용근, 박지영, 김지연 동강대학 안경광학과

·서론

입체시의 인지의 단서는 눈의 망막 표면의 2차원의 상에 기인한다. 단서 접근은 망막 상에서 외부 세계의 양안심도 깊이와 상관되는 정보에 있으며. 깊이 지각과 밀접하게 관련되는 두 현상인 크기 지각과 시각적 착시 지각을 설명하는데 이런 단서의 접근으로 해석 할 수 있다.

입체시 인지방법은 주변의 다른 정보의 영향으로 시각 자극을 인지하는 과정에서 원래의 사물에 대한 시각적인 착각을 일으키는 것이 착시이다. 착시는 객관적 자극의 물리적 관계와는 다른 시각적, 시지각 메카니즘으로 인한 필연적인 것과 다른 심적 과정에 기인하는 것 등의 2가지 요인이 있다.

물리적 착시를 일으키는 요인으로는 명암, 기울기, 색상, 움직임 등의 특정한 자극의 과도한 수용력에 의한 착시이다. 본 연구에서는 명암 위치각의 변화에 따른 착시에 의한 입체시 현상을 심리적인 요인과 연관 지어 연구 하였다.

·3차원 공간인식에 관한 단서 이론적 배경

3차원 공간인식에 관한 단서

3차원 공간인식의 기본 개념인 깊이 지각에 관한 단서 접근은 환경의 자극, 자극이 망막에서 생성하는 상 그리고 깊이 지각간의 관계를 찾는데 있다. 단서 접근은 깊이 단서의 지각을 통해서 우리는 장면속의 깊이를 추론할 수 있는 것이다. 2차원적 정보인 망막의 상(image)으로부터 깊이가 있는 3차원 공간을 인식 하는 데는 다음과 같은 단서들을 사용한다.

(1)양안시 및 단안시

양안시에 의한 안구운동 단서들(oculomotor cues)은 양 눈의 위치와 양 눈 근육 긴장을 감지할 수 있는 양안수렴과 양안시차에 능력에 기인한다. 눈에서 초점을 맞추려는 근육 긴장을 감지할 수 있는 차이의 초첨 조절 단서, 관찰자의 운동 또는 환경내의 대상들의 운동에 의해서 생성되는 운동생성 단서(movemen produced cues), 감지 뭍체의 거리에 따른 크기 및 각도 등의 단서 등이다.

(2)심도 인식을 위한 보조 단서

3차원 공간을 2차원으로 표현하는 일명 그림 단서들(pictorial cues)은 평면에서 묘사될 수 있는 단서들이다. (1) 원근법, (2) 대기 원근법, (3) 겹침/개입 (4) 음영, (5) 상대적인 크기, (6) 결의 변화 (7) 밝기, (8) 색, (9) 시야계내에서 높이 등이있다. 이러한 3차원 공간인식에 관한 단서들을 대상으로 상호작용과 입체표시의 기본 조건을 연구한다.

(3)다중 단서비교

양안시 단서, 단안시 단서 및 심도 인식을 위한 보조 단서 등을 비교 분석하여 시거리에 따른 어떤 단서가 상위로 작용한다.

1.시거리가 수 m까지 인 단거리의 경우 양안시차 >운동시차 ≫양안수렴, 초점조절

2.중거리 100m 영역 부분 음영(조명) > 운동시차 >양안시차 >대기원근법

3.원거리(1Km)의 시 거리의 경우 크기 > 대기원근법

·연구대상 및 방법

명암위치에 따른 입체시 깊이를 분석하기 위해, 그림.2의 A에서 처럼 각도180o에 광원이 있는 분화구 오목상태를 기준점으로 하여, 회전 각도180o.회전한 최종상태의 볼록상태를 B로 하였다. 입체시 깊이 오목에서 볼록으로 변하는 임계각을 알아보기 위해 실험 설계를 <표1>과 같이 하였다.

명암위치에 따른 입체시 깊이 측정 실험 결과를 보면 다음과 같다.

형체방향 오목에서 볼록으로 시계방향으로 회전했을때 전환임계회전각은 40~140도로 나왔고 광원의 위치는 40~140이며 회전각이 40~60일때 가장 많은 사람이 전환점을 인지했다.

형체방향 오목에서 볼록으로 반시계방향으로 회전했을 때 전환임계회전각은 40~120도로 이때의 광원의 위치는 220~300도였다.

이때 60~80일 때 가장 많은 사람이 전환점을 인지했다. 형체방향 오목에서 볼록으로 시계방향으로 회전시 더 빨리 인지함을 알 수 있었다.

형체방향 볼록에서 오목으로 시계방향으로 회전했을때 전환임계회전각은 80-140도, 이때 광원의 위치는 40-100도였으며 100-120도에서 가장 많은 사람이 전환점을 인지하였다.

형체방향 볼록에서 오목으로 반시계방향으로 회전했을 때 전환임계회전각은 40~130도이며 광원의 위치는 220-310도로 60-80도에서 가장 많은 사람이 전환점을 인지하였다.

형체방향 볼록에서 오목으로 반시계방향으로 회전 시 더 빨리 인지함을 알 수 있었다.

진화심리학적인 측면에서 인간은 생존을 위해서 외부 환경에 대한 정확한 정보수용이 필수적 조건으로 진화되어 왔으며, 인지심리에도 영향을 주어왔다.

수십만 년 동안의 인간은 태양과 달의 조명하에서 반사광을 인지하여 입체시의 단서를 제공받아 왔으며, 진화가 단절되지 않는 현존 우리의 뇌에서는 인지심리적적 측면에서 이런 단서들이 이미 각인되어 있다.

본 연구인 명암위치 변화에 따른 입체시 깊이 연구에서 외부환경 광원은 좌상방 또는 상방에 존재하는 진화 심리적 영향에 의해, 입체시 깊이 단서로서 사물을 인지함을 알 수 있다.

·결론

입체시의 인지의 여러 단서 중 하나인 명암위치에 따른 볼록과 오목 깊이의 차이에 의해 이루어진다.

본 연구에서는 명암위치에 따른 입체시 깊이를 분석하기 위해, 각도180o에 광원이 있는 분화구 오목상태를 기준점으로 하여 시계방향과 반시계 방향으로 회전 할 때 깊이 변화의 임계각을 실험 측정 하였다.

결과 형체방향은 볼록에서 오목으로 반시계방향으로 회전했을 때 전환임계 회전각은 40 -130도에서 가장 많은 사람이 전환점을 인지하였다.

또한 형체 방향 볼록에서 오목으로 반시계방향으로 회전시 더 빨리 인지함을 알 수 있었다.

본 연구에서는 명암 위치각의 변화에 따른 착시에 의한 입체시 현상을 진화심리적인 요인에 기인한다 할 수 있다.

<본 연구는 동강대학 2010년 교육역량 강화사업 지원에 의해 수행되었음>

참고문헌

1. Diner and Fender, Human engineering in stereoscopic viewing devices, plenum Press, New York, p167 (1993)

2. Patterson. R and W.Martin, Human stereopsis, Human factors, 34 (6), p669-692 (1992)

3. Shiffman. H, Sensation and perception, Joh Wieley, New York, p242, (1982)