착시
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1. 개요
착시는 시각적 자극에 대한 지각이 실제와 다르게 나타나는 현상으로, 생리적 착시와 인지적 착시로 분류된다. 생리적 착시는 과도한 자극이나 특정 자극과의 상호 작용으로 인해 눈이나 뇌에서 발생하는 불균형으로, 헤르만 격자 착시와 마흐 띠 등이 대표적이다. 인지적 착시는 무의식적인 추론에 따른 인지 과정에서 발생하며, 애매모호한 이미지, 뒤틀림 착시, 패러독스 착시, 환각 등이 있다. 착시의 원인은 게슈탈트 심리학, 깊이 및 동작 지각, 색상 및 밝기 항상성 등 다양하며, 시각 착시는 질병과 관련되기도 하고 예술 작품의 소재로 활용되기도 한다.
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| 착시 | |
|---|---|
| 착시 | |
| 개요 | |
| 정의 | 객관적인 현실과 다르게 시각적으로 인지되는 이미지 |
| 종류 | 생리적 착시 인지적 착시 |
| 원인 | 눈과 뇌의 정보 처리 과정에서의 왜곡 경험, 문화적 배경, 기대 등 인지적 요인 |
| 생리적 착시 | |
| 정의 | 눈이나 시각 시스템의 생리적인 작용으로 인해 발생하는 착시 |
| 예시 | 잔상 대비 효과 눈부심 |
| 인지적 착시 | |
| 정의 | 뇌가 시각 정보를 해석하는 과정에서 발생하는 착시 |
| 종류 | 기하학적 착시 애매한 도형 역설적인 도형 허구적 착시 |
| 기하학적 착시 예시 | 폰조 착시 뮐러-리어 착시 체커 그림자 착시 |
| 착시의 활용 | |
| 예술 | 그림 조각 건축 |
| 디자인 | 제품 디자인 광고 디자인 인테리어 디자인 |
| 심리학 연구 | 시각 인지 과정 연구 |
2. 생리적 착시 (Physiological Illusions)
생리적 착시는 명암, 기울기, 색상, 움직임 등 눈에 주어지는 특정한 시각 자극이 과도하게 수용되어 일어나는 현상이다. 몇몇 반복되는 이미지는 시각 정보 인지 과정의 초기 단계에서 생리학적인 불균형을 가져와 이러한 착시를 유발한다.
밝은 빛을 본 후의 잔상[9]이나, 과도하게 긴 교대 패턴의 자극에 적응하는 현상(상호 의존적 지각 잔상)은 생리적 착시의 예시이다. 이는 과도한 자극이나 특정 유형(밝기, 색상, 위치, 타일, 크기, 움직임 등)의 맥락적 또는 경쟁적 자극과의 상호 작용이 눈이나 뇌에 미치는 영향으로 추정된다. 이 이론에 따르면, 자극은 시각 처리 초기 단계에서 개별 전용 신경 경로를 따르며, 해당 경로에서의 강렬하거나 반복적인 활동 또는 활성 인접 채널과의 상호 작용이 지각을 변화시키는 불균형을 유발한다.
같은 밝기의 회색을 배경에 따라 더 어둡거나 밝게 인식하는 것 또한 생리적 착시의 일종이다.
최근의 경험적 접근 방식은 가측 억제 기반 이론으로는 설명하기 어려웠던 광학 현상을 설명하는 데 어느 정도 성공을 거두었다.[16]
2. 1. 마흐 밴드 (Mach Bands)
마흐 밴드는 19세기 오스트리아의 물리학자 에른스트 마흐의 이름을 따서 지어졌으며, 생리적 착시 현상의 대표적인 예시이다. 에른스트 마흐는 음속을 처음 측정한 것으로도 유명하다. 마흐 밴드는 인간의 눈에 있는 간상세포가 망막에 넓게 분포하여 빛의 세기에 따라 반응하는 수용야(受容野, receptive field영어)를 이루는 것과 관련이 있다.하나의 간상세포가 자극에 반응하면 가로 방향으로 인접한 다른 간상세포에도 자극을 전달하여 인접 수용체의 반응을 억제하는 횡억제(橫抑制, Lateral inhibition영어)가 일어난다. 이러한 횡억제 때문에 명암 대비가 뚜렷한 시각 자극을 동시에 받으면, 그 경계면에서 자극 수용이 억제되어 착시가 발생한다. 마흐 밴드의 경우 경계면에서 그라데이션이 일어나는 것처럼 보인다.[57]
헤르만 격자 착시와 마흐 띠는 생물학적 접근 방식을 사용하여 자주 설명되는 두 가지 착시이다. 망막 수용기의 수용 영역에서 빛과 어두운 영역의 신호가 서로 경쟁하는 가측 억제는 마흐 띠를 볼 때 색상 차이의 가장자리에서 밝기가 증가하는 띠를 보는 이유를 설명하는 데 사용되었다.
2. 2. 격자 착시 (Grid Illusion)
격자 착시는 잔상 효과에 의해 실제로는 존재하지 않는 점이 보이는 착시 현상이다.[57] 19세기 오스트리아의 물리학자 어니스트 마흐는 음속을 처음 측정한 것으로도 유명한데, 격자 착시는 그의 이름을 딴 마흐 띠와 함께 생리적 착시 현상의 좋은 예로 꼽힌다.인간의 눈에는 간상세포가 망막에 넓게 분포하여 빛의 세기에 따라 반응하는 수용야(受容野, receptive field영어)를 이룬다. 하나의 간상세포가 자극에 반응하면 가로 방향으로 인접한 다른 간상세포에도 자극을 전달하여 인접 수용체의 반응을 억제하는 횡억제(橫抑制, Lateral inhibition영어)가 일어난다.[57] 이러한 횡억제로 인해 명암 대비가 뚜렷한 시각 자극을 동시에 받으면, 경계면에서 자극 수용이 억제되어 착시가 발생한다. 격자 착시의 경우 교차점의 흰색 자극이 억제되어 검은 점이 나타난다.[57]
헤르만 격자 착시와 마흐 띠는 생물학적 접근 방식을 사용하여 자주 설명되는 두 가지 착시이다. 망막 수용기의 수용 영역에서 빛과 어두운 영역의 신호가 서로 경쟁하는 가측 억제는 마흐 띠를 볼 때 색상 차이의 가장자리에서 밝기가 증가하는 띠를 보는 이유를 설명하는 데 사용되었다. 그러나 헤르만 격자 착시에 대한 설명으로서의 가측 억제는 반증되었다.[11][12][13][14][15]
3. 인지적 착시 (Cognitive Illusions)
인지적 착시는 "무의식적 추론"에 따른 인지 과정에서 발생한다고 알려져 있다. 이러한 가설은 19세기의 생리학자이자 심리학자인 헤르만 폰 헬름홀츠에 의해 처음 제기되었다.[17]
인지적 착시에는 다음과 같은 것들이 있다.
- 애매모호한 이미지: 오리-토끼 착시나 얼굴 꽃병 착시처럼 두 가지 이상의 전혀 다른 이미지로 인식될 수 있는 이미지에 의한 착시이다. 전경-배경 착시가 유명하다.
- 뒤틀림 착시: 카페 벽 착시나 뮐러-라이어 착시와 같이 주변의 정보로 인해 사실과 다르게 인식하는 착시이다.
- 페러독스 착시: 펜로즈 삼각형과 같이 실제로는 있을 수 없는 이미지를 자연스럽게 받아들이는 착시이다. 마우리스 코르넬리스 에스허르는 페러독스 착시를 이용한 판화 작업으로 유명하다.
- 환각: 실제로 존재하지 않는 것을 시각적으로 인지하는 것이다.
게슈탈트 심리학은 인간의 인지가 전체적인 것을 종합적으로 판단하려는 경향이 있다고 설명한다.
3. 1. 애매모호한 이미지 (Ambiguous Images)
애매모호한 이미지에 의한 착시는 두 가지 이상의 전혀 다른 이미지로 인식될 수 있는 이미지에 의한 착시이다. 오리-토끼 착시, 얼굴 꽃병 착시와 같은 전경-배경 착시(figure–ground illusion)가 유명하다.[58] 네커 큐브가 잘 알려진 예이며, 다른 예로는 루빈의 꽃병이 있다.[18]
게슈탈트 심리학은 인간의 인지가 전체적인 것을 종합적으로 판단하려는 경향이 있다고 설명한다. 오리-토끼 착시는 게슈탈트 심리학의 인지이론을 뒷받침하는 그림으로, 보기에 따라 오리로도 또는 토끼로도 보인다. 이 그림을 토끼로 인식할 때에는 오리의 부리가 토끼의 귀로 인식된다. 이와 같은 착시를 반전 이미지(반전 착시)라고 한다.[58]
3. 2. 뒤틀림 착시 (Distorting Illusions)
인지 착시는 세상에 대한 가정과의 상호 작용으로 발생하며, 이는 "무의식적 추론"으로 이어진다는 가설이 있다. 이는 19세기에 독일의 물리학자이자 의사인 헤르만 폰 헬름홀츠에 의해 처음 제시되었다.[17] 인지 착시는 일반적으로 애매한 착시, 왜곡 착시, 역설 착시 또는 허구 착시로 나뉜다.''왜곡'' 또는 ''기하-광학 착시''는 크기, 길이, 위치 또는 곡률의 왜곡이 특징이다. 눈에 띄는 예로는 카페 벽 착시가 있다. 다른 예로는 유명한 뮐러-라이어 착시와 폰조 착시가 있다.
프란츠 카를 뮐러-리어가 1889년에 발표한 뮐러-리어 착시(Müller-Lyer illusion)는 선분의 양 끝에 안쪽 방향의 화살깃을 붙인 것(상단)과 바깥쪽 방향의 화살깃을 붙인 것(중단)의 선분은, 상단이 짧게, 중단이 길게 느껴지지만, 실제로는 같은 길이이다.
또한, 이 착각을 응용한 것으로, 저드의 도형이 있다. 저드의 도형은 선분의 중앙에 중점을 찍고, 양 끝에 다른 방향의 화살깃을 붙이면, 바깥쪽 방향의 화살깃이 붙은 쪽에 중점이 이동해서 보이는 착각을 이용한 도형이다. 이러한 착시를 "크기의 착시"라고 한다.
매우 유명한 착시 현상 중 하나이다. 그림에 있는 4개의 선분은 모두 평행하다. 날개의 각도가 둔각일수록 착시 현상은 더욱 두드러진다. 이러한 착시를 "방위 착시"라고 한다.
위의 두 평행선은 사선의 영향을 받아 왜곡되어 보인다. 이러한 착시를 "만곡 착시"라고도 한다. 만곡 착시에는 이 외에도 오비슨 착시, 분트 착시 등이 해당된다.
두 개의 수렴선 사이에 평행선을 넣으면, 위의 평행선이 길어 보인다. 착시의 발생은 그렇게 강하지 않지만, 일반적으로 잘 알려진 착시 중 하나이다. 또한, 동일 시각 착시에는 폰조 원통이 있다.
피크 착시(Fick illusion)는 피크(Fick)가 1851년에 제시한, 같은 길이의 도형은 세로로 놓인 것이 가로로 놓인 것보다 길게 느껴지는 착시이다.[50] 오른쪽 도형 "A"와 "B"는 합동이지만, 도형 B가 더 길게 보인다. 또한, 도형 A가 더 두껍게 보인다. 이것은 일반적으로 수평선보다 수직선이 더 길게 인식되기 때문에 일어나는 것으로 알려져 있지만, 이 도형을 90도 기울여도 도형 B가 더 길게 보이므로 자세한 메커니즘은 아직 밝혀지지 않았다. 수직 수평 착시(vertical-horizontal illusion, V-H illusion)라고도 한다.
사선을 그리고 그 사이의 흔적을 다른 도형으로 가리면, 그 직선의 시작과 끝이 어긋나 보이는 착시로, 잘 알려진 착시이다. 그림에서는 A와 연결된 것은, 언뜻 보기에는 그럴듯해 보이는 B가 아니라, C가 옳다.
델보프 착시라고도 한다. 2개의 합동인 원을 그리고, 한쪽에는 바깥에 큰 동심원, 다른 한쪽에는 바깥에 작은 동심원을 그리면, 원래 원의 크기가 다르게 보이는 착시이다.
오펠-쿤트 착시는 우선 등간격으로 3개의 평행선을 긋고, 각각 A, B, C로 한다. A와 B 사이에는 여러 개의 평행선을 긋고, B와 C 사이에는 아무것도 긋지 않는다. 그러면 A와 B 사이의 간격이 더 넓게 보인다. 그림의 선분 AB와 선분 BC의 거리는 같다.
프레이저 착시는 영국의 심리학자 제임스 프레이저가 1908년에 발표한 착시이다. 중앙을 공유하는 여러 원 위에 기울기 착시가 나타나도록 함으로써 얻어지며, 동심원이 소용돌이처럼 보이게 된다. 이는 수평에서 약간 기울어진 사선을 평행으로 배치함으로써, 전체적으로는 수평이어야 할 직선이 기울기 방향으로 기울어져 보이는 현상을 이용하고 있다.
평행선의 양쪽에 등간격으로 같은 색의 정사각을 그린다(위아래가 서로 어긋나도록 한다). 그러면 평행해야 할 선분이 왜곡되어 보인다. 카페 벽 착시는 그 선분이 회색이 된 것으로, 굴절도가 더 높아진다.
같은 크기의 도형이라도 큰 물체 주위에 놓이면 작게, 작은 물체 주위에 놓이면 크게 보이는 착시. 원형, 구체가 가장 효과적이다. 또한 에빙하우스는 다른 착시도 발표했기 때문에, 에빙하우스의 크기 착시라고도 한다.
자스트로 착시라고도 한다. 미국의 심리학자인 조지프 자스트로가 발견했다. 위의 그림에서 두 개의 부채꼴은 안쪽, 즉 아래쪽 부채꼴이 더 크게 보인다.
평행하게 배열된 도형의 무늬를 균등하게 위아래로 어긋나게 하면 도형이 기울어져 보이는 착시. 체르너 착시처럼 배열하면 현저하게 나타난다.
3. 3. 패러독스 착시 (Paradox Illusions)
펜로즈 삼각형과 같이 실제로는 있을 수 없는 이미지를 자연스럽게 받아들이는 착시이다. 마우리스 코르넬리스 에스허르는 페러독스 착시를 이용한 판화 작업으로 유명하다. 펜로즈 삼각형 또는 불가능한 계단과 같이 역설적이거나 불가능한 물체에 의해 생성되며, M. C. 에셔의 ''오르내림''과 ''폭포''에서 그 예를 볼 수 있다. 삼각형은 인접한 모서리가 반드시 연결되어야 한다는 인지적 오해에 의존하는 착시이다.[17]3. 4. 환각 (Fictions)
환각은 실제로 존재하지 않는 것을 시각적으로 인지하는 것이다.[19][20]
4. 인지적 착시의 원인
인지적 착시는 세상에 대한 가정과의 상호 작용으로 발생하며, "무의식적 추론"으로 이어진다는 가설이 있다. 이는 19세기에 헤르만 폰 헬름홀츠에 의해 처음 제시되었다.[17] 인지 착시는 일반적으로 다음과 같이 나뉜다.
- 애매한 착시: 네커 큐브나 루빈의 꽃병과 같이 여러 가지 해석이 가능한 그림이나 물체에서 나타난다. 스쿼클은 스기하라 코키치의 애매한 실린더 착시를 기반으로 한 예시이다.[18]
- 왜곡 착시: 크기, 길이, 위치 또는 곡률의 왜곡이 특징이다. 카페 벽 착시, 뮐러-라이어 착시, 폰조 착시 등이 대표적이다.
- 역설 착시: 펜로즈 삼각형이나 불가능한 계단과 같이 역설적이거나 불가능한 물체에 의해 생성된다. M. C. 에셔의 작품 ''오르내림''과 ''폭포''에서 이러한 착시를 볼 수 있다.
- 허구 착시: 카니자 삼각형과 같이 자극에는 없지만 그림이 지각되는 경우이며, 환상 윤곽을 사용한다.[19][20]
시각 착시는 시각 체계의 신경 회로가 신경 학습을 통해 진화하여 뇌에서 단순화된 모델을 생성하고 해석 과정을 가속화하지만, 특이한 상황에서 착시를 일으키기 때문에 발생한다는 가설이 있다. 이는 일반적인 3D 장면을 매우 효율적으로 해석하는 시스템을 만들기 위함이다. 이러한 의미에서 인지 과정 가설은 시각이 역 문제를 해결하기 위해 진화해 온 경험적 통계적 방식의 특징으로서 시각 착시에 대한 이해의 틀로 간주될 수 있다.[40]
3D 시각 능력은 움직임 계획과 함께 학습되며,[41] 깊이 단서가 더 잘 감지됨에 따라 주변 3D 환경에서 더 효율적인 움직임과 상호 작용 패턴을 개발할 수 있다.[41] 오랜 학습 과정을 거치면 가까운 물체에서 오는 감지된 데이터에 잘 맞춰진 세상에 대한 내부 표현이 나타난다.
착시의 원인은 착시마다 다르다고 생각된다. 예를 들어 에니그마 착시는 미세 사케이드가 일으키고 있다.[55] 하지만 많은 착시는 원인이 밝혀지지 않아 가설이 세워져 있는 경우가 대부분이다.
4. 1. 지각 조직 (Perceptual Organization)
게슈탈트 심리학은 인간의 인지가 전체적인 것을 종합적으로 판단하려는 경향이 있다고 설명한다. 오리-토끼 착시는 이 이론을 뒷받침하는 그림으로, 보는이에 따라서 오리 또는 토끼로 보인다. 이처럼 두 가지 이상의 형태로 인식되는 착시를 반전 이미지(반전 착시)라고 한다. 루빈의 꽃병 역시 전경-배경 착시로 잘 알려져 있다.[58]- -|]]|thumb|가역적인 도형과 꽃병, 또는 도형-배경 착시]]
- -|]]|thumb|오리-토끼 착시]]
세상을 이해하려면 감각 정보를 의미 있는 정보로 구성해야 한다. 게슈탈트 심리학자들은 개별 감각 자극을 의미 있는 전체로 인식함으로써 이 과정이 이루어진다고 믿는다.[21] 게슈탈트 조직은 오리-토끼 착시나 도형-배경 착시에서 도형과 배경이 반전되는 이유를 설명하는 데 사용될 수 있다.
- -|]]|thumb|alt=이 그림에는 "그려진" 흰색 삼각형이 없습니다.|카니자 삼각형]]
또한 게슈탈트 이론은 카니자 삼각형에서 환각 윤곽선을 설명하는 데 사용될 수 있다. 뇌는 친숙한 물체를 보고 싶어하며, 개별 요소에서 "전체" 이미지를 만들려는 경향이 있다.[21] 그러나 카니자 삼각형에 대한 또 다른 설명은 진화 심리학에 기반하며, 생존을 위해 형태와 가장자리를 보는 것이 중요했다는 사실에 기반한다. 불가능한 물체를 포함한 다른 착시 현상도 지각 조직을 사용하여 의미를 창출하는 원리에 기반한다.
게슈탈트 지각 원리는 물체를 그룹화하는 방식을 지배한다. 좋은 형태는 복잡한 물체보다 단순한 물체를 보기 위해 빈칸을 채우는 것이고, 연속성은 어떤 선들이 연결되는지에 대한 모호성을 제거하는 것이다. 근접성은 가까이 있는 물체가, 유사성은 유사한 물체가 연관되어 보이는 것이다. 이러한 요소는 베이즈 추론과 관련된 정량적 모델에 성공적으로 통합되었다.[22][23]
4. 2. 깊이 및 동작 지각 (Depth and Motion Perception)
깊이 인지의 단서[7]가 되는 안개 때문에, 맑고 습도가 낮은 날씨(푄)에는 산이 실제보다 더 가까이 보이는 현상이 나타난다. (공중 원근법).[8] 물에 반쯤 잠긴 막대기가 굽어 보이는 현상도 물리적 착시의 예시이며, 프톨레마이오스가 논의한 바 있다.
폰조 착시는 단안 시각 단서를 사용하여 눈을 속이는 대표적인 예시이다. 2차원 이미지에서도 뇌는 수직 거리를 수평 거리와 비교하여 과장하는데, 세로-가로 착시가 그 예이다. 폰조 착시에서 수렴하는 평행선은 뇌에게 시야의 더 높은 이미지가 더 멀리 있다고 판단하게 만들어, 망막에 닿는 크기가 같아도 이미지를 더 크게 인식하게 한다. 입체 모형/원근법에서 보이는 착시 또한 단안 시각 단서에 기반한 추정을 이용한다. M.C. 에셔의 그림 ''폭포''는 깊이와 근접성의 규칙과 물리적 세계에 대한 우리의 이해를 이용하여 착시를 만들어낸다.
동작 지각 역시 많은 감각 착시의 원인이다. 영화 애니메이션은 뇌가 연속적으로 빠르게 생성되는 일련의 약간 변형된 이미지를 움직이는 그림으로 인식한다는 착시에 기반한다. 차량을 타고 이동할 때 주변의 안정적인 물체가 움직이는 것처럼 보이거나, 비행기와 같은 큰 물체가 자동차와 같은 작은 물체보다 더 느리게 움직이는 것처럼 인식하는 것 또한 동작 지각과 관련된 착시 현상이다. 파이 현상은 뇌가 어떻게 동작을 인식하는지에 대한 또 다른 예시이며, 주로 연속적으로 빠르게 깜빡이는 불빛에 의해 생성된다.
회전하는 무용수 착시는 깊이에 대한 시각적 기준이 부족하여 동작 방향의 모호성이 나타나는 예시이다. 회전하는 무용수는 뇌의 자발적인 활동에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 움직이는 것처럼 보인다. 최근 연구에 따르면, 이 착시를 볼 때 fMRI에서 피질 활동, 특히 움직임을 인식하는 데 관여하는 두정엽에서 자발적인 변동이 나타난다.[25]
뉴욕 렌셀러 폴리테크닉 연구소(Rensselaer Polytechnic Institute)의 마크 창이지는 시각 착시가 인간이 깨어 있는 동안 경험하는 신경 지연 때문이라고 주장한다. 빛이 망막에 도달한 후, 뇌가 신호를 세상에 대한 시각적 인지로 변환하기까지 약 0.1초의 시간이 걸린다. 창이지는 인간의 시각 시스템이 0.1초 후의 상황을 예측하는 이미지를 생성함으로써 신경 지연을 보상하도록 진화했다고 주장한다. 이러한 예지 능력은 인간이 현재의 사건에 반응하고, 날아오는 공을 잡거나 군중 속에서 부드럽게 움직이는 것과 같은 반사적인 행동을 수행할 수 있게 한다.[29] 그는 "착시는 우리의 뇌가 미래를 지각하려 할 때 발생하며, 이러한 지각이 현실과 일치하지 않을 때 발생한다"고 말했다.[30] 헤링 착시는 중심점 주위에 자전거 바퀴살처럼 보이며, 소실점의 양쪽에 수직선이 있는데, 이는 우리가 원근법 그림을 보고 있다고 착각하게 만들고, 미래 예측 능력을 켜지게 한다. 우리는 실제로 움직이지 않고 그림이 정지해 있기 때문에, 직선을 곡선으로 잘못 지각하게 된다. 창이지는 "진화는 이와 같은 기하학적 그림이 우리에게 근미래에 대한 예감을 불러일으키도록 만들었다. 소실점(바퀴살)으로 수렴하는 선들은 우리가 앞으로 움직인다고 뇌를 속이는 신호이다. 마치 우리가 현실 세계에서 문틀(수직선 한 쌍)을 통과할 때 문틀이 밖으로 휘어져 보이는 것처럼 말이다. 그리고 우리는 다음 순간에 세상이 어떻게 보일지 예측하려고 한다."라고 설명했다.[29]
프란츠 카를 뮐러-리어가 1889년에 발표한 뮐러-리어 착시는 선분의 양 끝에 안쪽 또는 바깥쪽 방향의 화살깃을 붙여 선분의 길이를 다르게 인지하게 하는 착시이다. 실제로는 같은 길이지만, 안쪽 방향 화살깃이 붙은 선분은 짧게, 바깥쪽 방향 화살깃이 붙은 선분은 길게 느껴진다. 이 착각이 발생하는 설명은 다양하지만, 그리고리가 1963년에 발표한 선 원근법이 유명하다. 저드의 도형은 선분의 중앙에 중점을 찍고, 양 끝에 다른 방향의 화살깃을 붙이면, 바깥쪽 방향의 화살깃이 붙은 쪽에 중점이 이동해서 보이는 착각을 이용한 도형이다. 이러한 착시를 "크기의 착시"라고 한다.
두 개의 수렴선 사이에 평행선을 넣으면 위의 평행선이 길어 보이는 폰조 착시는 일반적으로 잘 알려진 착시 중 하나이다. 과거에 립스가 발표했지만, 현재는 폰조 착시라는 명칭이 일반적이다.
4. 3. 색상 및 밝기 항상성 (Color and Brightness Constancies)
생리적 착시는 밝은 빛을 본 후의 잔상[9]이나 과도하게 긴 교대 패턴의 자극에 적응하는 현상(상호 의존적 지각 잔상)과 같이 과도한 자극이나 특정 유형의 맥락적 자극과의 상호작용이 눈이나 뇌에 미치는 영향으로 추정된다. 자극은 시각 처리 초기 단계에서 개별 전용 신경 경로를 따르며, 해당 경로에서의 강렬하거나 반복적인 활동 또는 활성 인접 채널과의 상호 작용이 지각을 변화시키는 불균형을 유발한다.헤르만 격자 착시와 마흐 띠는 생물학적 접근 방식을 사용하여 자주 설명되는 두 가지 착시이다. 가측 억제는 마흐 띠를 볼 때 색상 차이의 가장자리에서 밝기가 증가하는 띠를 보는 이유를 설명하는 데 사용되었다. 그러나 헤르만 격자 착시에 대한 설명으로서의 가측 억제는 반증되었다.[11][12][13][14][15]
색 항상성과 밝기 항상성은 친숙한 물체가 반사되는 빛의 양이나 색상에 관계없이 동일한 색상으로 보이는 이유를 설명한다. 익숙하지 않은 물체를 둘러싼 영역의 밝기나 색상이 변경되면 색상 차이나 밝기 차이의 착시가 발생할 수 있다.
수채화 착시는 물체-구멍 효과와 채색으로 구성된다. 물체-구멍 효과는 3차원 부피로 보이는 구멍이 있는 형상과 배경이 있을 때 경계가 두드러지게 나타난다. 채색은 어두운 색상 윤곽선을 따라 얇은 색상 가장자리에서 방사되는 색상의 동화로 구성된다. 수채화 착시는 인간의 마음이 상향식 처리를 통해 물체의 전체성을 인식하는 방식을 설명한다. 따라서 상황적 요인은 물체의 밝기를 인식하는 데 영향을 미친다.[26]
같은 크기의 도형이라도 큰 물체 주위에 놓이면 작게, 작은 물체 주위에 놓이면 크게 보이는 착시이다. 원형, 구체가 가장 효과적이다.
- 색의 대비
- 색의 동화
- 마흐 밴드
- 슈브뢰르 착시
- 파잘리 착시
- 문커 착시
- 네온 색 확산
- 벤햄의 팽이
배경색은 모두 동일하지만 원래 색상보다 선의 색상과 유사한 경향의 색상으로 보인다. 이를 색의 동화라고 한다.[54]
이 이미지 제작에 사용된 A와 B 타일의 색상은 동일하다. 이것은 매사추세츠 공과대학교(MIT)의 에드워드 에델슨 교수가 고안한 "체커 섀도우 착시"이다.
5. 착시와 관련된 질병
병적인 시각 착시는 실제 외부 자극이 왜곡되어 나타나는 현상이며[32], 종종 광범위하고 지속적으로 나타난다. 이러한 착시는 일반적으로 시야 전체에서 발생하며, 이는 전반적인 흥분성 또는 민감도의 변화를 시사한다.[33] 반면, 시각적 환각은 아무것도 없는 외부 시각 자극을 지각하는 것이다.[32] 시각적 환각은 종종 국소적 기능 장애로 인해 발생하며, 일반적으로 일시적이다.
시각 착시의 유형은 다음과 같다.
- 진동시
- 물체 주변의 후광
- 환각성 팔리놉시아 (시각적 잔상, 빛 줄무늬, 오래 지속되는 흐릿한 잔상)
- 운동 시각 상실증
- 시각 눈
- 소시증
- 거시증
- 원시증
- 원근 시증
- 변시증
- 색각 이상
- 심한 눈부심
- 푸른 하늘 내시 현상
- 푸르키니 나무
이러한 증상은 기저 질환 상태를 나타낼 수 있으므로, 의료 전문가의 진찰이 필요하다. 병적인 시각 착시와 관련된 원인으로는 여러 유형의 안질환, 편두통, 환각 지속 지각 장애, 두부 외상, 처방약 등이 있다. 의료 검사에서 병적인 시각 착시의 원인이 밝혀지지 않으면, 특발성 시각 장애는 편두통 두통이 없는 시각 오라에서 나타나는 변화된 흥분 상태와 유사할 수 있다. 시각 착시가 광범위하고 지속적이면, 환자의 삶의 질에 영향을 미치는 경우가 많다. 이러한 증상은 종종 치료에 반응하지 않으며, 언급된 모든 원인에 의해 발생할 수 있지만, 종종 특발성이다. 이러한 시각 장애에 대한 표준 치료법은 없다.
고무 손 착각(RHI)은 시각적 지각과 촉각을 모두 포함하는 다중 감각 통합 착각으로, 환상지 증후군이 절단 환자에게 시간이 지남에 따라 어떻게 영향을 미치는지 연구하는 데 사용되어 왔다.[5] 환상지 증후군을 앓는 절단 환자는 대조군보다 RHI에 더 강하게 반응했으며, 이는 종종 온전한 팔과 절단된 팔의 양쪽 모두에서 일관된 효과를 보였다.[5] 그러나 일부 연구에서는 절단 환자가 온전한 팔에서 RHI에 더 강한 반응을 보였으며, 최근에 절단한 환자가 수년 이상 팔이 없었던 절단 환자보다 착각에 더 잘 반응했다.[5] 연구자들은 이것이 개인이 자신의 신체와 그 부분에 대한 감각인 신체 도식이 점차 절단 후 상태에 적응한다는 신호라고 믿고 있다.[5] 본질적으로, 절단 환자는 한때 그들의 팔이었던 부위 근처의 감각에 더 이상 반응하지 않도록 배우고 있었다.[5] 결과적으로, 많은 연구자들은 RHI를 절단 환자의 환상지 감각 감소와 새로운 신체 상태 적응 과정의 모니터링 도구로 사용할 것을 제안했다.[5]
다른 연구에서는 RHI를 보철물을 사용하는 절단 환자의 재활에 사용했다.[34] RHI에 장기간 노출된 후, 절단 환자는 점차 보철물(고무 손과 유사)과 신체의 나머지 부분 사이의 분리감을 느끼지 않게 되었다.[34] 이것은 그들이 신체의 나머지 부분이나 감각과 연결되어 있지 않다고 느끼는 팔에 반응하고 움직이는 것에 적응했기 때문이라고 생각되었다.[34]
RHI는 또한 절단 환자가 아닌 사람의 손상된 고유 수용성 감각 또는 손상된 촉각과 관련된 특정 질환을 진단하는 데에도 사용될 수 있다.[34]
정신분열증은 종종 환각을 특징으로 하는 정신 질환으로, 고차원적인 착시를 지각하는 능력도 감소시킨다.[6] 이는 정신분열증이 하향식 처리를 수행하는 능력과 제1 시각 피질, V1을 넘어 시각 정보를 고차원으로 통합하는 능력을 손상시키기 때문이다.[6] 뇌에서 이것이 어떻게 구체적으로 발생하는지 이해하는 것은 허구의 환각을 넘어 시각적인 왜곡이 정신분열증 환자에게 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다.[6] 또한, 정신분열증 환자와 비환자 간의 착시를 보는 방식의 차이를 평가하면 연구자들이 특정 착시가 시각 스트림의 어디에서 처리되는지 더 잘 식별할 수 있다.[6]
정신분열증 환자를 대상으로 한 연구에 따르면, 그들은 신경 전형적 자원봉사자와는 달리, 3차원 착시인 오목면 착시에 속아 넘어갈 가능성이 매우 낮았다.[35] fMRI 데이터를 기반으로 연구자들은 이것이 시각적 단서를 상향식 처리하는 시스템과 두정엽에서 해당 단서를 하향식으로 해석하는 시스템 간의 연결이 끊어진 결과라고 결론 내렸다.[35] 동작 유발 시각 상실(MIB) 착시에 대한 또 다른 연구에서 정신분열증 환자는 방해하는 동작 자극을 관찰하는 경우에도 고정된 시각 표적을 계속 인식했지만, 신경 전형적 대조군은 동작 유발 시각 상실을 경험했다.[36] 정신분열증 피험자는 인지 조직 능력에 손상을 보여 운동 단서와 고정된 이미지 단서를 처리하는 것을 덜 조정할 수 있음을 의미했다.[36]
6. 예술에서의 착시
시각적 착시를 다룬 예술가로는 에셔,[37] 브리지트 라일리, 살바도르 달리, 주세페 아르침볼도, 패트릭 보카노프스키, 마르셀 뒤샹, 재스퍼 존스, 오스카 로이터스바르드, 빅토르 바자렐리, 찰스 앨런 길버트 등이 있다. 착시를 실험한 현대 예술가로는 존티 허위츠, 산드로 델 프레테, 옥타비오 오캄포, 딕 터메스, 후쿠다 시게오, 패트릭 휴즈, 이슈트반 오로스, 롭 곤잘베스, 지안니 A. 사르코네, 벤 하이네, 키타오카 아키요시 등이 있다. 시각적 착시는 강제 원근법 기술을 통해 영화에서도 사용된다.
옵아트는 움직임이나 숨겨진 이미지와 패턴의 인상을 주기 위해 시각적 착시를 사용하는 미술 스타일이다. 트롱프뢰유는 현실적인 이미지를 사용하여 묘사된 물체가 3차원으로 존재하는 시각적 착시를 만들어낸다.
방문객들이 환상적인 장면에서 스스로 사진을 찍을 수 있도록 하는 대규모 착시 예술을 활용한 관광 명소가 트릭아이 미술관과 홍콩 3D 미술관과 같은 여러 아시아 국가에서 문을 열었다.[38][39]
7. 기타 착시
물리적 시각 착시의 흔한 예로는 맑고 습도가 낮은 날씨(푄 현상)에 산이 실제보다 더 가까이 보이는 경우가 있다. 이는 안개가 깊이 인지의 단서[7]가 되어 멀리 떨어진 물체의 거리를 알려주기 때문이다(공중 원근법).
물에 반쯤 잠긴 막대기가 굽어 보이는 것은 물리적 착시의 대표적인 예시이다. 이 현상은 프톨레마이오스에 의해 논의되었으며[8], 종종 착시의 전형적인 예시로 사용되었다.
생리적 착시는 밝은 빛을 본 후의 잔상[9]이나 과도하게 긴 교대 패턴의 자극에 적응하는 현상(상호 의존적 지각 잔상)과 같이 과도한 자극이나 특정 유형의 자극이 눈이나 뇌에 미치는 영향으로 추정된다.
헤르만 격자 착시와 마흐 띠는 생물학적 접근 방식으로 설명되는 두 가지 착시이다. 망막 수용기의 수용 영역에서 빛과 어두운 영역의 신호가 서로 경쟁하는 가측 억제는 마흐 띠를 볼 때 색상 차이의 가장자리에서 밝기가 증가하는 띠를 보는 이유를 설명한다. 그러나 헤르만 격자 착시에 대한 설명으로서의 가측 억제는 반증되었다.[11][12][13][14][15]
인지 착시는 세상에 대한 가정과의 상호 작용으로 발생하며, 이는 "무의식적 추론"으로 이어진다는 가설이 있다. 인지 착시는 일반적으로 애매한 착시, 왜곡 착시, 역설 착시 또는 허구 착시로 나뉜다.
- ''애매한 착시''는 대안적 해석 사이의 지각적 "전환"을 이끌어내는 그림이나 물체이다. 네커 큐브, 루빈의 꽃병 등이 그 예시이다.
- ''왜곡'' 또는 ''기하-광학 착시''는 크기, 길이, 위치 또는 곡률의 왜곡이 특징이다. 카페 벽 착시, 뮐러-라이어 착시, 폰조 착시 등이 대표적이다.
- ''역설 착시''(''불가능한 물체 착시'')는 펜로즈 삼각형 또는 불가능한 계단과 같이 역설적이거나 불가능한 물체에 의해 생성된다.
- ''허구''는 카니자 삼각형과 같이 자극에는 없지만 그림이 지각되는 경우이며, 환상 윤곽을 사용한다.[19][20]
뉴욕 렌셀러 폴리테크닉 연구소의 연구원 마크 창이지는 시각 착시가 인간이 깨어 있는 동안 경험하는 신경 지연 때문이라고 주장한다. 뇌가 신호를 세상에 대한 시각적 인지로 변환하기까지 약 0.1초의 시간이 걸리는데, 인간의 시각 시스템은 0.1초 후의 상황을 예측하는 이미지를 생성함으로써 신경 지연을 보상하도록 진화했다는 것이다.
프란츠 카를 뮐러-리어가 1889년에 발표한 뮐러-리어 착시는 선분의 양 끝에 안쪽 또는 바깥쪽 방향의 화살깃을 붙이면 선분 길이가 다르게 느껴지지만, 실제로는 같은 길이인 착시 현상이다.
체르너 착시는 그림에 있는 4개의 선분이 모두 평행함에도 불구하고, 날개의 각도에 따라 착시 현상이 두드러지는 "방위 착시"의 일종이다.
헤링 착시는 두 평행선이 사선의 영향을 받아 왜곡되어 보이는 "만곡 착시"의 일종이다.
폰조 착시는 두 개의 수렴선 사이에 평행선을 넣으면 위의 평행선이 길어 보이는 착시 현상이다.
피크 착시는 같은 길이의 도형을 세로로 놓았을 때 가로로 놓았을 때보다 길게 느껴지는 착시 현상이다.[50]
포겐도르프 착시는 사선을 그리고 그 사이의 흔적을 다른 도형으로 가리면, 직선의 시작과 끝이 어긋나 보이는 착시 현상이다.
델보프 착시는 2개의 합동인 원을 그리고, 한쪽에는 바깥에 큰 동심원, 다른 한쪽에는 바깥에 작은 동심원을 그리면, 원래 원의 크기가 다르게 보이는 착시이다.
오펠-쿤트 착시는 등간격으로 3개의 평행선을 긋고, A와 B 사이에는 여러 개의 평행선을, B와 C 사이에는 아무것도 긋지 않으면 A와 B 사이의 간격이 더 넓게 보이는 착시 현상이다.
프레이저 착시는 1908년에 발표된 착시로, 동심원이 소용돌이처럼 보이게 된다.
카페 벽 착시는 평행선의 양쪽에 등간격으로 같은 색의 정사각을 그리면 평행해야 할 선분이 왜곡되어 보이는 착시 현상이다.
에빙하우스 착시는 같은 크기의 도형이라도 큰 물체 주위에 놓이면 작게, 작은 물체 주위에 놓이면 크게 보이는 착시 현상이다.
자스트로 착시는 아래쪽 부채꼴이 더 크게 보이는 착시 현상이다.
이 외에도 분트 착시, 오비슨 착시, 잔더 착시, 볼드윈 착시, 저드 착시, 헤플러의 도형, 모리나가 착시, 코보나이의 각도 착시, 나이토의 중력 렌즈 착시, 레니 착시, 브룬스위크 착시, 에렌슈타인 착시, 립스의 방향 착시, 립스의 만곡 착시, 셸리 착시, 잔폴린 착시, 웨이트-마사로 착시, 헬름홀츠의 정사각형, 풀돈 착시, 조바넬리 착시, 길람 착시, 데이의 정현 착시, 바겐 착시, 카니자 삼각형, 에임스의 창, 메츠거의 도형, 네커의 정육면체, 슈뢰더의 계단, 크레이터의 착시, 셰퍼드의 착시, 바둑판 무늬 착시, 루키슈 착시, 로드-프레임 착시, 트란스키 착시, 보티 착시, 라스카 착시, 로에브 착시, 슘만 착시, 비카리오 착시, 제르비노 착시, 카라의 정사각형 착시, 빈나의 각도 착시, 와다-다나카의 각도 착시, 깁슨 착시, 등불의 착시 등 다양한 착시 현상이 존재한다.
"杏マナー"라는 문자열을 반복해서 배열하면 오른쪽 아래로 기울어져 보이는 착시 현상도 존재한다. 이는 '문자열 경사 착시'로 정의되기도 한다.[52]
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