얼굴 착시현상

출처: Cognitive Daily

 

hollow-face illusion은 내가 봤던 착시 현상 중 가장 경이로운 현상이다. 이 착시현상이 알려진지는 200년이 넘었지만 아직까지도 충분히 경이롭다. 아래 비디오를 보라.

 

 

3차원 영상의 얼굴 마스크가 수 피트 떨어진 곳에서 보여질 경우 어떤 각도에서 보던 간에 볼록하게 보인다(영상출처: Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen). 이 얼굴은 컴퓨터로 합성된 모델이지만 실제 얼굴 마스크를 가지고도 동일한 효과를 관찰할 수 있다. 과학자들은 그 동안 이 현상을 설명하기 위해 노력했지만 이 현상이 어떻게 일어나는지 많은 부분을 밝혀내진 못했다. 우리 시각 체게는 양안의 차이나 운동시차를 통해 거리를 판단하는데, hollow mask의 경우 아주 가까이 가서 보지 않는 이상 거리를 판단하기 힘들다. 3피트 정도 가까이 가야 마스크가 볼록한지 움푹한지를 알 수 있다. 이 현상은 마스크를 위아래로 뒤집은 경우 감소하지만 여전히 사라지지 않는다. 거의 대부분의 사람들이 이 경우에도 착시현상을 경험하게 된다.

 

이 현상은 빛의 방향으로도 설명하기 힘들다. 시각 체계는 빛이 머리 위에서부터 온다고 보통 가정하는 경향이 있는데 hollow mask의 경우 빛을 아래에서 비추더라도 여전히 볼록하게 보인다. 이 현상에 대한 설명 중 다른 하나는 우리가 '얼굴'을 본다는 사실을 알고 있기 때문에 이런 인식이 다른 시각적인 단서들을 제치고 볼록한(진짜 얼굴같은) 얼굴처럼 지각하게 된다는 것이다.

만약 이게 사실이라면 이 현상은 보다 친숙한 대상에 강하게 나타날 것이고 낯선 대상에는 일어나지 않을 것이다. Harold Hill과 Alan Johnston은 12명의 피험자에게 세 가지 모양의 hollow shape을 보여줬다: 테디 베어, 파인애플, "jelly mold"(미국에서는 jello mold라고 부른다)

 

 

 

 

관찰자들은 각각의 형상을 향해 천천히 걸어오면서 형상이 볼록에서 오목한 형태로 정확히 바뀌어 보이는 지점을 찾아낸다. 결과는 다음과 같다.

 

 

물체가 보다 친숙하다면 사람들은 착시현상을 깨닫기까지 훨씬 가까이 다가와야 했다. 테디베어나 파인애플의 경우 착시현상은 물체가 똑바로 있을 때 강했지만, jello mold는 물체로 똑바로 세우거나 뒤집거나 별다른 차이가 없었다. 연구팀은 사람얼굴을 네 가지의 다른 각도로 제시하며 실험을 반복했다. 똑바로 세워진 얼굴은 테디베어보다 착시현상이 훨씬 강하게 일어났고, 얼굴을 거꾸로 뒤집은 경우도 테디베어의 경우만큼 강한 착시효과가 발생했다.

 

그 다음 연구팀은 컴퓨터로 합성한 얼굴들을 만들어냈다. 이들은 피험자에게 3-D 안경을 착용하게 하게 이 얼굴들을 제시했다. 얼굴들은 아래 그림처럼 점차적으로 노이즈가 추가된다. 결과는 다음과 같다.

 

 

 

 

14명의 피험자에게 영상의 볼록함을 6(완전 볼록)~1(완전 오목)의 척도로 평가하게 했다. 한가지 명심해야 할 것은 모든 그림들이 오목하게 만들어졌다는 사실이다. 입체안경은 피험자에게 이것이 진짜 얼굴이 아니라 hollow shell이라는 사실을 말해준다. 결과는 다음과 같다.

 

 

 

 

노이즈가 점점 추가될수록(다시 말해 얼굴이 현실과 동떨어진 영상으로 변할 경우) 피험자들은 볼록함의 척도를 낮게 평가함으로써 착시현상이 감소했다. 착시현상은 회색 얼굴일때보다 색이 있는 얼굴일때 강했는데, 이는 우리가 진짜 얼굴을 볼 때 착시현상을 경험하기 쉽다는 사실을 보여준다.

 

이 결과들은 우리가 얼굴을 '전체'로 지각하며 따라서 마스크를 볼록하게 지각하게 하는 원인이 됨을 지지해준다. 우리는 물체의 깊이를 판단하는 과정에서 많은 시각적 단서들을 입력받게 되고 순위를 매기며 이 과정은 비교적 정확하다. 그러나 hollow face 연구는 이런 우선순위가 언제나 제대로 작동하는 게 아니라는 것을 보여준다. 다행스럽게도 우리는 현실에서 hollow mask보다는 진짜 얼굴을 볼 기회가 많으므로 이런 착시현상은 감수할 만하다. 이런 착시현상은 우리 시각 체계가 어떻게 작동하는지를 보여주는 효과적 창이 될 수 있다.

Hill, H., & Johnston, A. (2007). The hollow-face illusion: Object-specific knowledge, general assumptions or properties of the stimulus? Perception, 36 (2), 199-223 DOI: 10.1068/p5523

 

영어원문: http://scienceblogs.com/cognitivedaily/2009/07/some_insight_into_how_the_holl.php