크로모스테레오시스

Chromostereopsis
깊이 지각 효과를 나타내는 청-적 대비
깊이의 3층 "강물, 계곡, 산"

크로모스테레오시스(Chromosteopsis)는 깊이의 인상이 2차원 컬러 이미지(일반적으로 빨강-파랑 또는 빨강-녹색)[1][2]로 전달되는 시각적 착각이지만 빨강-회색 또는 파랑-회색 이미지로 인식될 수도 있다.이러한 환상은 한 세기 이상 보고되어 왔으며 일반적으로 어떤 형태의 색수차에서 [3][4][5][6][7]기인한다.

색수차는 파장에 따른 빛의 차등 굴절에서 발생하며, 일부 광선이 다른 광선보다 먼저 눈에 집결(종적 색수차 또는 LCA)하거나 쌍안시(횡적 색수차 또는 TCA) 중 두 눈의 비대응 위치에 위치하게 한다.

크로모스테롭시스는 보통 빨간색과 파란색 막대와 무채색 배경을 가진 표적을 사용하여 관찰된다.빨간색 막대가 파란색 앞에 있을 때 플러스 크로모스테롭시스가 나타나고 빨간색 막대가 [8]파란색 뒤에 있을 때 마이너스 크로모스테롭시스가 나타난다.종종 세로 및/또는 가로 색 [6]수차에 기인하는 이 효과를 설명하기 위해 여러 모델이 제안되었다.그러나 최근의 연구는 입체 효과의 대부분을 피질 [1][5][7]인자와 결합하여 횡단 색수차에 기인한다.

크로모스테레옵시스는 특정 나비 종에서 아이팟의 발달에 진화적 의미를 가질 수 있다고 제안되었다.

색상의 광학 전력의 인식 차이는 약 2 디옵터(파란색: -1.5, 빨간색 +0.5)[9][10]입니다.근시 교정에 필요한 안경을 착용한 상태에서 적절한 영상을 볼 때 효과가 훨씬 뚜렷하게 나타날 수 있으며 안경을 벗으면 효과가 거의 사라진다.

역사

색소스테레오시스의 스테인드글라스 예시

이것은 스테인드글라스에서 흔히 볼 수 있는 것으로, 역사적으로 예술가들은 이 효과를 알고 있으며,[11] 이미지 내에서 전진 또는 후퇴하는 관점을 만들어내기 위해 사용해 왔습니다.

빨강과 파랑의 대비는 괴테의 초상화에 사용되었다

2세기 이상 전에, 색심도 지각의 효과는 괴테가 그의 파르벤레흐레(색채의 이론)에서 처음으로 언급되었는데, 그는 이 책에서 파란색을 물러나는 색으로, 노란색/빨강을 돌출된 색으로 인식했습니다.그는 "우리가 높은 하늘, 멀리 있는 산을 보는 것처럼, 푸른 들판이 물러나는 것처럼 보인다…(또한) 완벽한 노란색/빨간 들판을 응시할 수 있고, 그러면 색깔이 기관을 관통하는 것처럼 보인다."[12]고 주장했다.현재 크로모스테레오시스, 즉 입체효과라고 불리는 이 현상은 이러한 색심도 효과의 배후에 있는 시각과학을 설명하고, 우리가 색과 사물을 인식하는 방법에서 예술, 미디어, 진화뿐만 아니라 일상생활에 많은 영향을 끼친다.

비록 괴테가 그의 관찰 이면에 어떤 과학적 논리를 제안하지는 않았지만, 1860년대 후반 브루케와 돈더스는 안광학이 무채색이 아니며 붉은 물체는 망막에 집중하기 위해 더 많은 적응을 필요로 한다는 것을 감안할 때 색소침식의 효과가 적응적 인식에 의한 것이라고 처음 제안했다.이러한 적응 개념은 거리 인식으로 변환될 수 있다.하지만, Donders와 Brukeke가 그들의 이론에서 놓친 것은 색소스테레오시스를 만들기 위한 쌍안 관찰의 필요성이다.나중에, 적응적 인식에서 벗어나, 브루케는 색수차가 동공의 시간 축외 효과와 함께 색소수차를 설명할 수 있다고 제안했다.이 가설은 오늘날 크로모스테레옵시스에 [12]대한 우리의 이해의 기초를 형성하고 있다.

수년간 예술 분석은 색소 침착 효과의 충분한 증거를 제공했지만, 약 30년 전까지만 해도 현상의 배후에 있는 신경학적, 해부학적, 생리학적 설명에 대해서는 거의 알려지지 않았다.예를 들어, 1958년 네덜란드의 미술사학자 드 와일드는 입체파 화가 레오 게스텔의 그림 "렌스부르크 시인"을 분석할 때 기존의 등급별 깊이 신호를 사용하는 대신 "오렌지 옆에 보라색을, 오렌지 옆에 초록색을 놓으면 보라색과 초록색이 퇴각한다"고 언급했다.일반적으로 따뜻한 색은 앞으로 나오고 시원한 색은 뒤로 물러난다."[12]그런 의미에서 색소립 효과는 형상의 소성을 부여하고 색조작을 통한 깊이 지각이 가능하다.

크로모스테레옵시스의 양안성

인간 눈의 개략도

크로모스테롭시스의 쌍안경은 브루케에 의해 발견되었으며 광축에 대한 개구부의 위치 때문에 발생합니다.공막은 광축에 시간적으로 위치하고 그 결과, 시축은 비수평 편심률로 각막을 통과합니다. 즉, 공막으로 향하는 평균 광선은 프리즘 편차를 겪어야 하므로 색상의 분산이 발생합니다.각 눈의 프리즘 편차는 반대 방향이며, 결과적으로 빨간색과 파란색 물체 사이의 입체 깊이 변화를 일으킵니다.편심공 수용 시스템은 스타일즈-크로포드 효과와 함께 서로 반대 방향으로 작용하고 대략 상쇄되며, 피험자가 "규칙에 반하는" 색상 입체경(예상 결과의 반전)을 보일 수 있는 이유에 대한 [12]또 다른 설명을 제공한다.

4개의 다른 깊이의 레이어를 나타내는 이미지.가까운 곳부터 먼 곳까지: 빨강, 노랑, 초록, 파랑.

반전 효과

입체효과에 대한 증거는 종종 꽤 쉽게 볼 수 있다.예를 들어, 어두운 환경에서 빨간색과 파란색을 나란히 볼 때, 대부분의 사람들은 빨간색이 파란색 앞에 "떠있는" 것으로 볼 것입니다.하지만, 어떤 사람들은 정반대로 보고 다른 사람들은 전혀 효과가 없기 때문에, 이것은 모든 사람에게 해당되는 것은 아니다.이것은 괴테와 드 와일드가 그들의 관찰에서 지적한 것과 같은 효과이다.대다수의 사람들은 빨간색이 파란색 앞에 떠 있는 것으로 보겠지만, 다른 사람들은 빨간색 앞에 파란색이 떠 있는 것을 보는 효과가 역전되거나 깊이 효과가 전혀 없는 것을 경험합니다.이러한 반전이 크로모스테레옵시스를 의심하는 것처럼 보일 수 있지만, Einthoven이 원래 제안한 바와 같이 효과의 증가와 광축에 [12]대한 동공의 편심 위치 차단을 통한 후속 반전으로 설명될 수 없다.색소 침착 효과의 다양한 특성은 색심도 효과가 지각적 요소와 광학적인 요소 둘 다와 밀접하게 연관되어 있기 때문입니다.즉, 색소요소를 설명하기 위해 광학적 요인도 지각적 요인도 일사적으로 받아들일 수 없다.크로모스테롭시스의 이 다인자 구성요소는 동일한 시각적 [2]단서가 주어진 다른 사람들의 효과 반전에 대한 한 가지 설명을 제공한다.

흰색 배경으로 인한 반전 효과

또 다른 흥미로운 반전 효과는 1928년 Verhoff에 의해 관찰되었는데, 이 때 빨간색 막대는 검은색 배경이 아닌 흰색 배경에 쌍을 이룰 때 빨간색 막대는 더 멀리, 파란색 막대는 돌출된 것으로 인식되었다.Verhoff는 이러한 역설적 반전이 동공의 휘도 등고선의 관점에서 이해될 수 있다고 제안했다.동공에는 일정한 휘도 효율의 라인이 있으며, 이후의 라인은 각각 효율이 25% 감소합니다.1998년경, Winn과 동료들은 다른 색상의 [12]배경에서 실험을 통해 이러한 반전에 대한 Verhoff의 해석을 확인했습니다.또한 다른 연구에서는 테두리 콘트라스트 변경으로 인해 [2]배경색이 검은색에서 흰색으로 바뀔 수 있다고 합니다.

1933년 스타일즈와 크로포드는 동공의 중심을 통해 눈에 들어오는 광선과 주변 영역에서 들어오는 광선이 크게 다르다는 것을 발견했다.그들은 일반적인 "강도에 개구구를 곱한 것" 규칙이 구면 시력에는 적용되지 않았고 동공의 주변 영역을 통해 눈에 들어오는 광선이 대략 5배 정도 덜 효율적이라는 것을 관찰했다.이 효과는 현재 스타일즈-크로포드 효과로 알려져 있으며 역색소 광학 [12]효과에도 영향을 미친다.

이론.

빨간색-파란색 대비 직사각형

1885년, 에인트호벤은 다음과 같은 이론을 제안했습니다: "현상(크로모스테레오시스)은 확대율의 색차이 때문입니다. 왜냐하면, 예를 들어, 청색 광선은 안구 매체에 의해 붉은 광선보다 더 많이 굴절되고, 그들의 포치는 다른 레벨에 있을 뿐만 아니라 광축과 다른 각도를 만들 수 있기 때문입니다.이질적인 점을 자극하다따라서 일시적으로 이상한 눈동자를 가진 사람은 파란색 앞에서 붉은색을 볼 수 있지만, 비강 이상 눈동자의 경우 완화 효과가 [13]반전됩니다."Einthoven은 먼저 눈의 색수차를 설명했는데, 이는 눈이 모든 색에 동시에 초점을 맞추지는 않을 것이라는 것을 의미한다.파장에 따라 눈의 초점은 달라집니다.그는 사람들이 파란색 앞에서 붉은색을 보는 이유는 다른 파장을 가진 빛이 망막의 다른 부분에 투사되기 때문이라고 결론지었다.시력이 쌍안경일 경우 차이가 생겨 깊이 지각이 일어난다.빨간색은 일시적으로 초점이 맞기 때문에 앞에 있는 것처럼 보입니다.그러나 단시계에서는 이 [13]현상이 관찰되지 않는다.

그러나 브루케는 모든 사람이 붉은색을 파란색보다 가깝게 보는 것은 아니라는 이유로 에인트호벤의 이론에 반대했다.Einthoven은 동공을 움직이면 빛의 파장이 눈에 집중되는 위치를 바꿀 수 있기 때문에 이 부정적인 색소요증(cromosteopsis)이 아마도 동공의 편심 위치 때문일 것이라고 설명했다.앨런과 루빈은 동공 중심과 시각 축 사이의 각도를 바꾸면 크로모스테롭시스의 방향을 바꿀 수 있다고 제안한 음성 크로모스테롭시스를 더 연구했다.동공 중심이 시각축에 시간적 위치에 있으면 빨간색이 더 가까이 나타납니다.동공의 중심이 시각축에 [12]대해 비강일 경우 역효과가 관찰됩니다.

스타일즈-크로포드 효과

최근의 연구는 스타일즈와 크로포드에 의한 연구를 포함하여 전통적인 색소 침착 이론의 기초를 확장하려고 시도했다.1933년 스타일즈와 크로포드는 중심을 통해 들어오는 광선과 눈 주변부에서 들어오는 광선의 감도가 다르다는 것을 우연히 발견했다.입사 퀀텀을 모으는 원추세포의 모양이 눈의 중앙에 있는 원추세포 수용체와 다르기 때문에 말초영역을 통해 들어갈 때 광선의 효율이 떨어진다.이 효과는 동공의 위치에 따라 긍정적인 색소 침착증과 부정적인 색소 침착증을 일으킬 수 있습니다.만약 동공이 광축에 집중된다면, 그것은 양성 색소 침착증을 일으킨다.그러나 동공이 광축에서 크게 벗어나면 음의 색소 침착증이 뒤따른다.대부분의 사람들은 중심에서 벗어난 최대 발광 효율의 지점을 가지고 있기 때문에, 스타일즈-크로포드 효과는 일반적으로 반대되는 색소 침착 효과를 갖는다.따라서 파란색 앞에 빨간색이 나타나는 대신 빨간색 앞에 파란색이 나타나 효과가 반전됩니다.또한 Stiles-Crawford 효과는 조명이 낮아질 때 양의 크로모스테롭시스가 감소하는 이유를 설명한다.낮은 조도에서 동공의 확장은 동공 말초 영역을 증가시키고 따라서 스타일즈-크로포드 [12]효과의 크기를 증가시킨다.

색수차

고리 (1)과 축방향(2) 및 가로방향(3) 색수차만 있는 고리 (1)의 이상적인 이미지 비교
주요 기사:색수차

2차원 적·청 또는 적·녹색 화상으로부터 얻을 수 있는 입체심도 지각은 주로 광색수차에 [1]의해 일어나는 것으로 생각된다.색수차는 눈의 굴절 성질의 결과로 발생하는 광학 왜곡의 유형으로 정의된다.그러나 다른 [광학] 요소, 이미지 특성 및 지각 요소도 자연스러운 보기 조건 하에서 색심도 효과에 영향을 미칩니다.또한 자극의 텍스처 특성도 [2]역할을 할 수 있다.

뉴턴은 1670년에 인간의 눈에 색수차의 존재를 처음으로 증명했다.그는 눈에 가까운 곳에 있는 불투명한 카드를 향한 고립된 입사 광선이 눈의 굴절 표면에 비스듬히 닿아 강하게 굴절되는 것을 관찰했다.굴절률(굴절률 참조)은 파장과 반대로 다르기 때문에 청색선(단파장)은 적색선(장파장)보다 더 많이 굴절된다.이 현상은 색분산이라고 불리며 입체 효과를 포함한 눈의 광학 성능에 중요한 영향을 미칩니다.예를 들어, 뉴턴은 그러한 색적 분산이 흰색 물체의 가장자리가 [14]색으로 물들게 만든다는 것에 주목했다.

색수차에 대한 최신 설명은 안구 색수차를 세로 색수차(LCA)와 가로 색수차(TCA)[14]의 두 가지 주요 범주로 나눈다.

세로 색수차

색수차 비교:상단 이미지는 디지털카메라(소니 V3) 내장렌즈로 촬영한 사진이다.같은 카메라로 촬영한 하단 사진, 광각 렌즈 추가.수차의 효과는 어두운 가장자리 주변(특히 오른쪽)에서 볼 수 있습니다.

LCA는 "다른 [14]파장에 대한 눈의 초점력의 변화"로 정의된다.이 색차이는 가시 [14]스펙트럼 전체에서 약 400nm에서 700nm까지 다양하다.LCA에서는 눈의 굴절 특성에 따라 파란색과 같은 짧은 파장의 광선이 긴 파장 색보다 먼저 수렴됩니다.

가로 색수차

TCA는 서로 다른 파장에 대한 굴절된 주광선 사이의 각도 변화로 정의된다.이 경우 주광선은 동공의 중심을 통과하는 점원으로부터의 광선을 말합니다.LCA와 달리 TCA는 시야의 물체 위치와 눈동자 위치에 따라 달라집니다.개체 위치는 선택한 광선의 입사 각도를 결정합니다.스넬의 굴절의 법칙에 따르면, 이 입사각은 이후 빛의 [14]다른 파장에 대한 색 분산의 양과 망막 이미지의 위치를 결정합니다.TCA에서는 쌍안시 각 눈의 대응하지 않는 망막 위치에서 서로 다른 파장의 빛이 변위한다.색소 침착 효과는 일반적으로 TCA의 안구 간 차이에 기인한다.TCA로 인한 색에 의한 깊이 효과는 무채색 정보와 단일 비채색 [2]색상이 포함된 이미지에서만 지각할 수 있습니다.입체효과에 의한 영상의 인식 깊이 진폭은 유도 TCA의 양으로부터 예측할 수 있다.즉, 동공의 무채색축으로부터의 거리가 커짐에 따라 지각 깊이도 커진다.

색수차의 영향

세로 및 가로 색수차는 함께 작동하여 망막 영상 품질에 영향을 미칩니다.또, 시야축으로부터의 동공 변위는, 자연시청 [14]조건하에서 수차의 크기를 결정하는데 있어서 중요하다.색소요법에서, 두 눈의 동공이 시각축에서 일시적으로 변위하면, 점원으로부터의 청색 광선이 같은 광원의 붉은 광선의 코 쪽 망막과 교차할 것이다.이 유도된 눈의 불균형은 청색 광선이 적색 광선보다 더 먼 근원으로부터 오는 것처럼 보이게 한다.

진화적 의미

감귤류 제비꽃 데모도쿠스

크로모스테레오시스는 포식자와 먹잇감에도 진화적 영향을 미칠 수 있어 역사적, 실질적 의미를 부여할 수 있다.크로모스테레옵시스의 진화적 의의에 대한 가능한 증거는 사냥된 동물의 옆눈에서 광축과 시각축 사이의 매우 큰 각도로 발달하여 적어도 어느 정도의 양안 시야에 도달했다는 사실이다.이 사냥된 동물들에게, 그들의 눈은 포식 동물을 탐지하는 역할을 하는데, 이것은 그들에게 완전한 파노라마 시야를 제공하기 위해 그들의 측면 위치를 설명해준다.이와는 대조적으로, 관찰된 구형의 발달은 포식자와 영장류에서 정반대이다.포식자와 영장류는 주로 양안시력에 의존하며, 따라서 그들의 눈은 앞쪽으로 발달했다.따라서 이들의 광축과 시각축 사이의 각도는 [12]인간의 경우 약 5도 정도 낮아진 거의 무시할 수 있는 값까지 줄어들 수 있다.

나비는 또한 날개에 나타나는 독특한 "눈" 무늬를 발달시키는 데 크로모스테롭시스의 진화적 이점을 이용했을 수도 있습니다.이 아이팟은 색상의 패턴으로 볼 때 앞 또는 뒤쪽으로 보일 수 있으며, 각각 눈이 튀어나오는 효과와 뒤로 빠지는 효과를 낼 수 있다.자연 선택은 이러한 색상과 질감 스키마를 발달시켰을지도 모릅니다. 왜냐하면 그것은 잠재적인 포식자들을 [2]멀리하면서 실제 나비보다 훨씬 더 큰 유기체의 눈이 튀어나오거나 후퇴하는 착각을 일으키기 때문입니다.

그러나 크로모스테롭시스의 또 다른 진화적 예는 오징어로부터 온다.갑오징어는 입체감을 통해 먹잇감의 거리를 추정한다는 주장이 제기되어 왔다.추가적인 증거에 따르면 그들의 위장 선택은 색에 의한 깊이 [15]효과에 기초한 시각적 깊이에 민감하다.

테스트 방법

인간의 깊이 지각에 대한 크로모스테롭시스의 영향을 보기 위해 많은 다양한 테스트 방법이 사용되었습니다.기술적 진보는 개인이 단지 발생을 관찰할 수 있는 과거와 관련하여 정확하고, 효율적이고, 보다 결정적인 테스트를 가능하게 했다.

한 가지 방법에서 25개의 대조군 피험자는 5개의 다른 색상의 정사각형 쌍을 사용하여 색상 기반 깊이 효과를 사용하여 테스트했다.다른 색깔들은 파란색, 빨간색, 초록색, 청록색, 노란색이었다.피험자를 어두운 방에 배치하고 색칠한 사각 자극을 각각 400밀리초 동안 제시했으며, 이 시간 동안 피험자는 오른쪽 또는 왼쪽 사각(피험자 간에 균등하게 균형을 이루도록)에 주의를 기울이도록 요청받았다.피사체는 조이스틱을 사용하여 정사각형이 쌍과 같은 평면에 있는지, 뒤에 있는지, 앞에 있는지 또는 같은 평면에 있는지를 표시했다.이론에 따르면, 색의 파장이 길수록, 긍정적인 색채에 대해 관찰자에 의해 더 가까이 인식되어야 한다.다른 색상보다 파장이 길기 때문에 빨간색은 가장 가까운 곳에 나타나야 합니다.이러한 효과를 높이기 위해 피실험자는 빛을 약 1° 각도로 굴절시키는 프리즘 구조를 포함하는 블레이드 그레이팅 High Definition Chroma Depth® C3D™ 3D 렌즈 안경을 착용하고 다시 [16][17]테스트했습니다.

뇌 활동을 테스트하기 위해 전극을 사용하는 것은 크로모스테레옵시스를 테스트하는 또 다른 비교적 새로운 방법입니다.이 테스트 형식은 전극을 사용하여 시각적으로 유발되는 전위의 EEG 기록을 활용합니다.한 실험에서, 피실험자들은 색 대비에 관해 다른 자극을 받았고 이전과 같이 색 대비의 깊이에 대한 질문을 받았다.실험 대상자에게 부착된 전극은 실험이 [16]진행되는 동안 데이터를 수집했습니다.

더 일상적으로 사용되는 또 다른 기법은 피험자의 색수차 정도를 테스트한다.그러한 실험에서, 실험 대상자의 눈 앞에 놓인 슬릿은 슬릿의 분리의 함수로서 눈의 색분산을 측정했다.눈 앞의 프리즘에 의해 시각축과 눌축의 분리가 결정되었습니다.이러한 개별 측정 결과는 전체 부필 입체경 검사에서 예상되는 겉보기 깊이를 예측했습니다.예상 결과와 일치하여 색소 분산에 [18]의존한다는 추가 증거를 제공하였다.

다른 실험 기법은 소수 집단에 의해 나타나는 현상인 역색소요증(reverse chromosteopsis)을 테스트하기 위해 사용될 수 있다.크로모스테레옵시스의 방향은 인공 동공 양쪽을 자연 동공의 중심에 대해 비강 방향 또는 시간 방향으로 이동시킴으로써 반전될 수 있다.인공동공을 움직이면 빨간 앞부분의 파란색 입체감이 유발되고 일시적으로 움직이면 반대 효과가 있다.이것은 동공이 움직이면 시각축의 위치가 바뀌지만 시각축의 위치는 바뀌지 않기 때문에 가로 색수차의 부호가 바뀌기 때문입니다.따라서 작은 인공동공 사이의 가로거리 변화에 따른 가로색 수차의 크기와 징후는 [19]등가 색도변화를 동반한다.

최근의 조사

크로모스테레옵시스를 일으키는 많은 생리학적 메커니즘이 발견되고 연구되고 있지만, 여전히 풀리지 않은 의문들이 있다.예를 들어, 많은 연구자들은 크로모스테롭시스가 여러 요인의 조합에 의해 발생한다고 믿는다.이 때문에, 최근의 연구들 중 일부는 배경의 다른 발광과 빨강과 파랑의 다른 발광들이 색소 침착 [13]효과에 어떻게 영향을 미치는지 조사하려고 시도했다.

또한, 이전 연구들은 크로모스테레옵시스를 지각 효과로 기록하고 광학 메커니즘을 관찰하기 위해 크로모스테레옵시스를 연구하는 데 정신물리학적 접근법을 취했다.그러나 최근까지 크로모스테레옵시스의 [16]신경생리학적 근거를 조사한 연구는 없었다.

Cauquil 등의 최신 신경생리학 연구는 V1과 V2 색 선호 세포를 각각 3D 장면의 국소 영상 특성(양안 시차 등)과 표면 특성을 코딩하는 것으로 설명합니다.Cauquil 등이 수행한 연구는 전극 자극 결과를 바탕으로 뇌의 등쪽 경로와 배쪽 경로가 모두 색소 침착 처리에 관여한다는 것을 보여준다.이 연구는 또한 색소 침착증은 시각 피질 처리의 초기 단계인 뇌의 후두두정 영역에서 시작되며, 그 다음 오른쪽 두정 영역과 측두엽에서 두 번째 단계로 시작된다고 결론지었다.또한, 3D 피질 가공에 지배적인 우뇌에서 활동이 더 큰 것으로 확인되었으며, 이는 크로모스테롭시스가 작업에 의존적인 하향식 효과임을 나타낸다.전반적으로, 색소요법은 단안 [16]및 쌍안 신호 모두에 대한 깊이 처리의 기초가 되는 피질 영역을 포함한다.

레퍼런스

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