잔상
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1. 개요
잔상은 시각 자극이 사라진 후에도 시각적 이미지가 일시적으로 남아 있는 현상을 말한다. 잔상은 양성 잔상, 음성 잔상, 시간 잔상, 운동 잔상, 빈 모양 잔상 등으로 분류되며, 망막의 신경 적응과 뇌의 시각 피질 활동에 의해 발생한다. 잔상은 영-헬름홀츠 삼원색설과 대항 과정 이론으로 설명되며, 보색 잔상과 같은 착시 현상과도 관련이 있다.
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| 잔상 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 일정 시간 동안 원래 이미지에 노출된 후에도 눈에 계속 나타나는 이미지 |
| 관련 현상 | 가현운동, 색수차, 텍스처, 색상, 눈, 시각, 잔상 효과 |
| 종류 | |
| 긍정 잔상 | 원래 이미지와 동일한 색상으로 보이는 잔상 |
| 부정 잔상 | 원래 이미지의 색상이 반전되어 보이는 잔상 |
| 원인 | |
| 시각 피로 | 특정 색상에 대한 눈의 과도한 자극으로 인해 발생 |
| 망막 세포 반응 | 망막의 시세포가 빛에 반응하는 과정에서 발생 |
| 생리학적 메커니즘 | |
| 시각 시스템 | 시각 정보 처리 과정과 관련 |
| 망막 | 빛을 감지하는 망막 세포의 역할 |
| 관련 질병 | |
| 시신경 질환 | 시신경 손상으로 인한 잔상 |
| 뇌 질환 | 뇌졸중, 외상성 뇌 손상 등으로 인한 잔상 |
| 약물 부작용 | 특정 약물 복용 후 발생하는 잔상 |
| 연구 | |
| 관련 연구 분야 | 신경과학, 안과학, 인지심리학 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 팔리놉시아 (Palinopsia) |
2. 잔상의 종류
잔상은 크게 양성 잔상과 음성 잔상으로 나눌 수 있으며, 그 외에도 시간 잔상, 운동 잔상, 빈 모양 잔상 등이 있다.
어떤 색을 잠시 응시한 후 시야에서 없애면, 그 보색( 빨강은 시안, 녹색은 마젠타, 파랑은 옐로우)이 잔상으로 남는다. 이를 '''보색 잔상'''(complementary afterimage영어[6])이라고 하며, 원 자극과 반대되는 잔상이 나타나는 '''음성 잔상'''의 일종이다.
- '''시간 잔상:''' 짧은 시간 동안의 빛 변화를 연속적인 것으로 인식하는 현상이다. 예를 들어 형광등은 빠르게 깜빡이지만, 인버터 방식이 아닐 경우 상용 주파수가 60Hz인 지역에서는 1초에 120회 점멸하지만 우리는 이를 느끼지 못한다.
- '''운동 잔상:''' 움직이는 물체를 한동안 본 후 갑자기 멈추면, 반대 방향으로 움직이는 듯한 착시 현상이다.[6] 예를 들어 기차 창밖 풍경을 보다가 기차가 멈추면, 역이 앞으로 움직이는 것처럼 느껴진다.
- '''빈 모양 잔상:''' 특정 색상의 배경에 빈 공간(흰색)을 둔 후 배경을 없애면, 빈 공간에 원래 배경색과 유사한 색상이 보이는 현상이다.
2. 1. 양성 잔상
양성 잔상은 원래 이미지와 같은 색으로 나타난다. 이러한 잔상은 매우 짧아서 0.5초도 지속되지 않는 경우가 많다. 양성 잔상의 원인은 잘 알려져 있지 않지만, 망막의 광수용기 세포가 시각 피질(뇌)의 후두엽으로 계속 신경 신호를 보낼 때 지속되는 활동을 반영하는 것일 수 있다.[5]양성 잔상을 유발하는 자극은 일반적으로 적응 과정을 통해 빠르게 음성 잔상을 유발한다. 이 현상을 경험하려면 밝은 광원을 본 다음 눈을 감는 등 어두운 곳을 보면 된다. 처음에는 밝기가 점차 사라지는 양성 잔상이 보일 것이며, 그 뒤에는 훨씬 더 오래 지속될 수 있는 음성 잔상이 나타날 것이다. 밝지 않은 무작위 개체의 잔상을 볼 수도 있지만, 이러한 잔상은 찰나에 지속되므로 대부분의 사람들은 알아채지 못한다.
2. 2. 음성 잔상
음성 잔상은 망막에서 생성되지만, 눈의 망막에서 뇌의 다른 부분으로 신호를 전달하는 망막 신경절 세포의 신경 적응에 의해 다른 망막 신호처럼 수정될 수 있다.[3]잔상은 밝은 환경에서 어두운 환경으로 이동할 때, 예를 들어 밝은 눈이 내리는 날 실내로 들어갈 때 볼 수 있다. 이것은 뇌의 후두엽에서 발생하는 신경 적응을 수반하며, 사진의 색상 균형 조정과 유사한 기능을 한다. 이러한 적응은 역동적인 조명에서 시각을 일관되게 유지하려고 시도한다.
영-헬름홀츠 삼원색 이론은 눈에 세 가지 유형의 광수용체가 있다고 가정했지만, 이 이론만으로는 모든 잔상 현상을 설명할 수 없다.[4] 특히 잔상은 적응 자극의 보색인데, 삼원색 이론은 이 사실을 설명하지 못한다.[4]
에발트 헤링이 제시하고 허비치와 제이미슨이 발전시킨 대항 과정 이론은 인간의 시각 체계가 색상 정보를 길항적으로 처리한다고 설명한다. 이 이론에 따르면, 적색-청록색, 녹색-마젠타색, 청색-황색, 흑색-백색의 네 가지 대항 채널이 존재한다. 대항 채널의 한 색상에 대한 반응은 다른 색상에 대한 반응과 길항적이다. 따라서 녹색 이미지는 마젠타색 잔상을 생성한다.[4]
2. 3. 시간 잔상
인간 눈의 시간분해능은 약 50ms에서 100ms 정도이며, 이 시간보다 짧은 빛의 점멸은 연속 점등하고 있는 것처럼 지각된다. 예를 들어 형광등의 빛은 인버터 방식을 제외하고, 상용 주파수가 60Hz인 지역의 경우 1초에 120회 점멸하지만, 보통은 깜빡거림을 느끼지 않는다.[1]텔레비전 방송이나 영화는 일련의 정지 영상을 고속으로 바꿔서 표시한다.(영화에서는 1초에 24장, NTSC 방식의 텔레비전 방송에서는 1초에 30장) CRT(텔레비전의 경우)이나 필름(영화의 경우)이 사용되던 시대의 기술에서는, 이전 정지 영상의 표시가 사라지는 동안 다음 정지 영상의 표시를 해야만 했다. 그럼에도 불구하고 표시되고 있는 영상이 깜빡거리는 것처럼 보이지 않았던 것과, 동영상의 지각을 일으키는 것은 이와 동등한 현상 때문이다.[1] 단, 그것이 마치 움직이고 있는 것처럼 보이는 것은 착시운동이라고 불리는 다른 현상이다.[1]
2. 4. 운동 잔상
일정 방향으로 운동하는 것을 한동안 본 후, 갑자기 그 운동을 정지시키면, 그 전과 반대 방향으로 운동하는 것 같은 인상이 잔상으로 남는다. 이것을 '''운동 잔상'''(movement afterimage영어)이라고 한다.[6] 예를 들어, 달리는 기차의 창문에서 흘러가는 풍경을 본 후 기차가 멈추면, 역이 앞으로 움직이는 것처럼 느껴진다.2. 5. 빈 모양 잔상
빈 모양 잔상은 색깔이 있는 배경에 빈(흰색) 모양을 제시했을 때, 배경색이 사라진 후에도 모양 안에 환영적인 색깔이 인지되는 현상이다. 이 현상의 메커니즘은 아직 명확하게 밝혀지지 않았다.이 효과에서 빈(흰색) 모양이 여러 초 동안 색깔이 있는 배경에 제시된다. 배경색이 사라지면(흰색이 되면), 원래 배경과 유사한 환영 색깔이 모양 안에서 인지된다. 이 효과의 메커니즘은 아직 명확하지 않으며, 다음 메커니즘 중 하나 또는 두 가지에 의해 발생할 수 있다.
- 색깔이 있는 배경에 빈 모양을 제시하는 동안, 색깔이 있는 배경은 빈 모양 안에 환영적인 보색("유도된 색")을 유발한다. 색깔이 있는 배경이 사라진 후 "유도된 색"의 잔상이 "빈 모양" 안에 나타날 수 있다. 따라서 모양의 예상되는 색깔은 "유도된 색"의 보색이 되며, 따라서 원래 배경의 색깔과 유사하다.
- 색깔이 있는 배경이 사라진 후, 배경의 잔상이 유도된다. 이 유도된 색은 원래 배경의 보색을 갖는다. 이 배경 잔상이 "빈 모양"에 동시 대비를 유발할 수 있다. 동시 대비는 주변 평균 색상(또는 휘도)의 존재로 인해 색상(또는 무채색 자극)의 외관 변화에 대한 심리 물리적 현상이다.
3. 잔상의 원리
잔상은 시각적 착시 현상의 일종으로, 원래 이미지를 본 후에도 이미지가 잠시 동안 계속 보이는 현상이다. 잔상은 망막, 신경 적응, 시각 체계 등 복합적인 요인에 의해 발생한다.
밝은 환경에서 어두운 환경으로 이동할 때, 예를 들어 밝은 눈이 내리는 날 실내로 들어갈 때 잔상을 볼 수 있다. 이것은 뇌의 후두엽에서 발생하는 신경 적응과 관련이 있으며, 사진의 색상 균형 조정과 유사한 기능을 한다. 이러한 적응은 역동적인 조명에서 시각을 일관되게 유지하려고 시도한다. 적응이 여전히 진행되는 동안 균일한 배경을 보면 잔상을 볼 수 있는데, 이는 국소적인 시각 영역이 더 이상 필요하지 않은 적응을 사용하여 뇌에서 여전히 처리되기 때문이다.
양성 잔상은 원래 이미지와 같은 색으로 나타나며, 매우 짧아서 0.5초도 지속되지 않는 경우가 많다. 양성 잔상의 원인은 잘 알려져 있지 않지만, 망막의 광수용기 세포가 시각 피질(뇌)의 후두엽으로 계속 신경 신호를 보낼 때 지속되는 활동을 반영하는 것일 수 있다.[5]
색이 있는 패치를 오랫동안 보면 보색의 잔상이 생기는 "빈 모양의 잔상" 효과는 대비 효과와 관련이 있다. 이 효과에서 빈(흰색) 모양이 여러 초 동안 색깔이 있는 배경에 제시된다. 배경색이 사라지면, 원래 배경과 유사한 환영 색깔이 모양 안에서 인지된다. 이 효과의 메커니즘은 아직 명확하지 않다.
3. 1. 망막 신경절 세포의 신경 적응
망막 신경절 세포는 눈의 망막에서 뇌의 다른 부분으로 신호를 전달하며, 이 과정에서 신경 적응이 발생하여 잔상 형성에 영향을 미친다.[3]일반적으로 이미지는 미세안구운동이라고 알려진 작은 눈의 움직임에 의해 망막 위로 이동한다. 그러나 이미지가 매우 강렬하고 짧거나, 이미지가 크거나, 눈이 매우 고정되어 있으면 이러한 작은 움직임으로는 이미지를 망막의 적응되지 않은 부분에 유지할 수 없다.
3. 2. 영-헬름홀츠 삼원색설과 대항 과정 이론
영-헬름홀츠 삼원색 이론은 눈에 세 가지 유형의 광수용체가 있으며, 각각 특정 가시광선 범위에 민감하다고 가정한다. 단파장 원추세포, 중파장 원추세포, 장파장 원추세포가 그것이다. 그러나 삼원색 이론은 모든 잔상 현상을 설명할 수 없다. 특히 잔상은 적응 자극의 보색이며, 삼원색 이론은 이 사실을 설명하지 못한다.[4]삼원색 이론이 잔상을 설명하지 못하는 것은 대항 과정 이론이 필요함을 나타낸다. 에발트 헤링이 1878년에 제시하고 허비치와 제이미슨이 1957년에 더욱 발전시킨 대항 과정 이론은 인간의 시각 체계가 원추세포와 간상세포의 신호를 길항적으로 처리하여 색상 정보를 해석한다고 설명한다. 대항 색 이론은 적색 대 청록색, 녹색 대 마젠타색, 청색 대 황색, 흑색 대 백색의 네 가지 대항 채널이 있다는 것이다. 대항 채널의 한 색상에 대한 반응은 다른 색상에 대한 반응과 길항적이다. 따라서 녹색 이미지는 마젠타색 잔상을 생성한다. 녹색은 녹색 채널을 적응시키므로 더 약한 신호를 생성한다. 녹색이 적어지는 모든 것은 짝을 이룬 주요 색상인 마젠타색(적색과 청색의 균등 혼합)으로 해석된다.[4]
4. 잔상의 예시
4. 1. 미국 국기 (거꾸로 된 이미지)
4. 2. 이탈리아 국기 (거꾸로 된 이미지)
4. 3. 흰색 정사각형
흰색 정사각형을 응시한 후 다른 곳을 보면 잔상이 나타날 수 있다.
4. 4. 잔상 유발 영상
잔상을 유발하는 영상을 시청한 후 시선을 다른 곳으로 돌리면 왜곡된 잔상이 나타난다. 운동 후효과 참조.[6]
참조
[1]
논문
Palinopsia.
1968-06-00
[2]
논문
Palinopsia revamped: A systematic review of the literature.
2014-07-02
[3]
논문
Neural locus of color afterimages.
https://doi.org/10.1[...]
2022-10-17
[4]
서적
Demonstrations of Color Perception and the Importance of Contours
https://books.google[...]
Psychology Press
1997
[5]
웹사이트
positiveafterimage
http://www.exo.net/~[...]
[6]
서적
学術用語集 心理学編
日本学術振興会
1986
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