회전하는 타원과 착시현상

출처: The daily monthly

번역: 인지심리학 매니아

 

아래 비디오를 유심히 관찰해 보자(이미지를 클릭하면 된다. QuickTime 필요)

둘 중 어느 타원이 더 빨리 회전하는가?

 

한눈에 보기에는 오른쪽 타원이 빨리 도는 것 같다. 그러나 당신이 동영상을 반복 재생해서 회전 수를 직접 세어 본다면 두 타원이 사실 똑같은 스피드로 회전한다는 사실을 알 수 있을 것이다.

 

그 렇다면 왜 그럴까? Gideon Caplovitz, Po-Jang Hsieh, and Peter Tse는 이 문제를 연구해서 2005년에 논문을 발표했었다.. 이들은 참가자들에게 위에서 봤던 동영상과 같은 영상을 보여주었다. 동영상 속에 등장하는 두 타원 중 하나는 항상 동일한 속도로 회전한다(1초당 126도씩). 각 동영상에서  나머지 타원의 폭과 회전속도는 다양하게 변화한다. 참가자들은 이 타원이 일정한 속도로 회전하는 타원에 비교해서 얼마나 빠른지를 판단하게 된다. 그 결과는 다음과 같다.

 

이 해를 돕기 위해 위 그림들에 대해 설명하기로 한다. 밑에 있는 네 개의 타원은 실험에서 사용되었던 자극들이다. 화면에 제시되는 두 타원 중 하나는 녹색 사각형으로 표시된 타원(a)과 같은 타원으로 제시된다. 나머지 타원은 a일 수도 있고, 나머지(b,c,d)일 수도 있다. Angular velocity란 두 번째 타원의 회전속도를 말한다. 첫 번째 타원은 항상 초당 126도씩 회전한다. 위 그래프는 두 번째 타원이 첫 번째 타원보다 빨리 지각되는 빈도수를 측정한 것이다. 그래프에 나타난 선들의 색은 아래 제시된 타원들을 의미한다. 그래프에서처럼 녹색 타원이 초당 126도로 회전하는 경우 참가자들은 이 원이 비교대상인 타원보다 50%정도 빠르다고 보고했다(물론 참가자들에게 두 타원이 동일한 속도로 회전한다는 사실을 말하지 않았다. 그들은 단지 더 빠른지 느린지 만을 판단해야 한다). 타원 b의 경우 이 역치는 보다 낮은 속도에서 발생했다. 초당 105도로 회전하더라도 비교대상인 타원 a(초당 126도)보다 훨씬 빠르다고 보고한 것이다. 타원이 얇을수록 훨씬 빠르다고 보고했다. 

 

그럼 이런 착시현상이 어떤 도형에서나 관찰되는 현상일까? 연구자들은 사각형을 대상으로 실험해 봤으나 이 착시현상을 발견하지 못했다. 참가자들은 사각형의 폭이 좁든 넓든 두 도형의 속도가 동일하다고 판단했다.

 

그러나 연구자들이 사각형의 모서리를 둥글게 다듬어서 보여주자 착시현상이 다시 발생하기 시작했다.

 

연구팀은 또 아래그림처럼 타원 끝에 점을 찍어서 보여주기도 했다.

 

그 결과 착시현상은 다소 감소했지만 폭이 얇은 타원은 여전히 빠르게 회전한다고 인식되었다. 따라서 타원의 회전 시 눈으로 추적하기 쉬운 참조점(e,g. 점)이 있다고 하더라도 참가자들은 여전히 얇은 타원이 빠르게 돈다고 인식하는 것이다.

 

따라서 우리 인간은  모서리나 점만을 근거로 어떤 물체의 회전속도를 인식하지 않는다. 연구자들은 인간이 다양한 정보를 통해 물체의 회전속도를 인식할 것이라고 설명했다.

 

Caplovitz, G., Hsieh, P., & Tse, P. (2006). Mechanisms underlying the perceived angular velocity of a rigidly rotating object Vision Research, 46 (18), 2877-2893 DOI: 10.1016/j.visres.2006.02.026