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- 알려진 착시 대부분은 18세기 말에 발견됐으며, 발견자의 이름을 따서 명명
- 예각은 수용체 영역을 억제해 선이 짧게, 둔각은 수용체 영역을 자극 선이 길어 보인다.
- 우리는 2차원 이미지를 공간적으로 해석하는 경향이 있다.
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제가 잘못 보고 있는 것 같다.
기하학적 착시와 크기의 불변성

기하학적 착시는 가장 흔한 시각적 착시다. 아주 단순한 선이나 기하학적 도형조차도 다양한 방식으로 우리의 지각을 속일 수 있다. 오늘날 연구자들은 그 이유를 다소 명확하게 설명할 수 있지만, 일부 착시는 여전히 미스터리로 남아 있다.

길이가 다른가, 같은가?

알려진 착시 대부분은 18세기 말에 발견됐으며, 발견자의 이름을 따서 명명되었다. 가장 유명한 착시 중 하나는 뮐러-라이어(Müller-Lyer) 착시다. 바깥쪽을 향한 화살촉 사이의 선이 안쪽을 향한 화살촉 사이의 선보다 훨씬 짧게 보이는데, 두 선의 길이는 같다. 그렇다면 왜 그럴까?

이에 대한 몇 가지 가능한 설명이 있다. 하나는 두 도형을 시각적으로 훑어보는 데 필요한 눈의 움직임이 다르다는 것이다. 따라서 거리는 전체 눈의 움직임에 따라 결정되며, 이것이 지각의 차이가 발생하는 방식이다. 

▲ Müller-Lyer 착시와 Ponzo 착시에서는 모든 선의 길이가 동일하다. © Fibonacci/CC-by-sa 3.0; Mabit1/CC-by-sa 4.0

그러나 이러한 착시는 신경 메커니즘에 기인할 수도 있다. 망막에는 여러 개의 광수용체 세포가 모여 소위 수용체 영역을 형성하는데, 이 수용체 영역은 예를 들어 특정 기울기를 가진 선을 감지하는 데 사용될 수 있다. 두 선이 만나면 이 영역들이 상호작용한다. 예각은 수용체 영역을 억제하여 선이 짧아 보인다. 반면 둔각은 수용체 영역을 자극하여 선이 길어 보인다.

이 모든 것이 원근법의 문제일까?

원근법 또한 설명을 제공한다. 우리는 2차원 이미지를 공간적으로 해석하는 경향이 있다. 뮐러-라이어 착시의 경우, 위쪽 선이 아래쪽 선보다 우리에게 더 가깝게 보인다. 이러한 인상은 직각을 포함하여 가능한 가장 간결한 형태를 인식하려는 감각의 질서에 의해 촉진된다. 따라서 우리의 지각 체계는 모든 각도를 직각으로 해석하는 것을 선호하며, 직각은 공간에서의 3차원 위치에 의해서만 왜곡된다.

이러한 공간적 해석으로 인해 위쪽 선은 이미지 평면 앞에 나타나고, 화살표는 뒤로 기울어진 직각에 해당한다. 반면 아래쪽 선은 직각이 앞으로 뻗어 있어 더 뒤쪽에 있는 것처럼 보인다. 우리의 뇌는 크기를 추정할 때 겉보기 거리를 고려하기 때문에 "더 멀리 있는" 선을 실제보다 더 길게 인식한다.

▲ 실제로 검은색 선과 빨간색 선은 연결되어 있다. © Fibonacci/CC-by-sa 3.0

겉보기에 거인과 난쟁이에 대하여

"짐 버튼과 기관사 루크"에 나오는 투르 투르(Tur Tur) 씨를 아십니까? 이 인물의 핵심은 멀리서 보면 엄청나게 거대해 보이고, 그를 보는 사람은 누구나 두려움에 질려 도망친다는 것이다. 하지만 투르 투르 씨에게 다가가면 그는 커지지 않는다. 오히려 사람 크기로 줄어든다. 투르 투르는 겉보기에 거인이지만, 착시 현상이다. 따라서 이 가상의 인물은 우리 인식의 기본 원리인 크기의 불변성을 뒤집는다.

이 원리는 거리에 관계없이 관찰하는 물체의 크기를 정확하게 추정하는 데 도움이 된다. 멀리 있는 사람은 눈에 띄게 작아 보이지만, 우리는 실제로 그들을 난쟁이로 여기지 않는다. 우리의 뇌는 시각적 인상에서 추정된 거리에 대한 정보를 추출한다. 이렇게 시각적인 인상을 교정하여 우리는 그 사람을 정상적인 키로 인식하지만, 멀리 서 있는 것처럼 인식한다.

어느 쪽이 더 작을까요?

이러한 3차원적 해석은 폰조(Ponzo) 착시 현상에도 적용된다. 폰조 착시 현상에서 수렴하는 선들은 관찰자에게 공간적 깊이감을 부여한다. 크기 불변성을 고려하면, 겉보기에 더 멀리 있는 위쪽 선이 아래쪽 선보다 훨씬 더 길게 보인다. 그러나 실제로는 두 선의 길이가 같다. 3차원 환경에 적응된 우리의 감각적 지각은 이러한 착시에 속는다.

포겐도르프(Poggendorff) 착시는 막대에 가려진 사선이 서로 상쇄되는 듯한 느낌을 준다. 이러한 착시에 대한 한 가지 설명은 우리 뇌가 이미지를 공간적으로 해석한다는 것이다. 이러한 원근법적 표현은 선과 막대 사이의 각도를 왜곡하여 보이게 한다. 이로 인해 우리는 존재하지 않는 높이 차이를 인지하게 된다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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