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3D 입체시의 해체 신서 - 입체시라는 지각(3)~양안 입체시
[칼럼 핵심 요약]
인간의 눈은 안면에 좌우로 수평으로 나란히 2개 존재한다. 이 두 눈을 사용하여 세계의 입체감을 파악하는 것이 양안 입체시가 된다. 일반적으로, 「입체시」를 말할 때에는, 이 양안 입체시를 크게 다루는 경우가 많다.🌐 원문 링크: 3D立体視の解体新書 - 立体視という知覚(3)～両眼立体視 (Mynavi News)
📅 원문 발행일: 2011-07-25 ｜ ✍️ 저자: 西川善司 (니시카와 젠지 / Zenji Nishikawa)
NOTE
💡 현대 그래픽스 관점에서의 발전사 (Modern Retrospective)
- 본 칼럼에서 다루는 핵심 렌더링 기법은 현대 실시간 렌더링 엔진(DirectX 12, Vulkan, Unreal Engine, Unity)의 기초 이론을 구성하고 있으며, 최신 하드웨어 가속 기법 및 컴퓨트 셰이더와 결합하여 고도화되었습니다.
📖 본문 해설
[원문 리드문] > 인간의 눈은 안면에 좌우로 수평으로 나란히 2개 존재한다. 이 두 눈을 사용하여 세계의 입체감을 파악하는 것이 양안 입체시가 된다. 일반적으로, 「입체시」를 말할 때에는, 이 양안 입체시를 크게 다루는 경우가 많다.
양안 입체시
인간의 눈은 안면에 좌우로 수평으로 나란히 2개 존재한다. 이 두 눈을 사용하여 세계의 입체감을 파악하는 것이 양안 입체시가 된다.
일반적으로, 「입체시」를 말할 때에는, 이 양안 입체시를 크게 다루는 경우가 많다.
· 양안 시차 (Binocular Parallax,Binocular Disparity)
인간의 좌우 안구 사이의 거리는 어른에서 60mm 전후, 어린이에서는 50mm 전후라고 한다.
좌우의 눈은, 인간의 동일 안면상에 있어도, 각각의 위치는 다르기 때문에, 거기로부터의 시야는 미묘하게 다르게 된다.
같은 것(같은 세계)을 보고 있는데, 다르게 보이는, 그 "엇갈림"을 「양안 시차」라고 한다.
인간의 시각은, 이 어긋남, 양안 시차의 출방을 뇌로 처리해 원근을 판별하고 있다고 한다.
이 양안 시차는 대상물이 멀면 멀수록 감도가 둔해진다는 특성이 있다. 이것은, 즉, 2개의 오브젝트의 원근(전후 관계)을 판단할 때, 그 2개의 오브젝트가 멀어질수록, 그 판단이 둔해진다고 하는 것이다. 즉, 일정 거리 이상 떨어진 물체는 거의 같은 거리에있는 것처럼 보입니다.
반대로 양안 시차는, 그 대상물이 가까울수록 가까울수록 고감도의 특성을 가지지만, 대상물이 너무 가까우면 잘 보이지 않게 되어 버린다.
또한,이 양안 시차는 입체 시에서 가장 중요한 정보로되어 있기 때문에, 입체 시를이 양안 시차 그 자체라고하는 느낌으로 해설되는 경우가 많다.
양안 시차
왼쪽 눈에서 본 시야
오른쪽 눈에서 본 시야
실제로 뇌가 지각하는 시야. 인간의 시각 시스템은이 어긋남에서 원근감을 인식합니다.
・혼잡(Convergence)
인간의 2개의 눈은, 어느 대상물을 주시할 때에, 좌우의 눈으로부터 발해지는 시선을 주시 대상물에 교차시키도록 양안을 움직이는 습성이 있다. 이것이 혼잡(ふくそう)이다.
양안에서 방출된 시선이 주시하는 대상물에서 짜는 각도를, 특히 「혼잡각」이라고 부른다.
이 혼잡각은, 주시 대상물이 먼 곳에 있을수록 0°에 가까워지고, 반대로 가까운 위치에 있을수록 각도는 커져 간다.
인간의 시각 시스템에서는 혼잡을 할 때의 양안의 회전 운동(양안 혼잡 운동)을 담당하는 혼잡근(외안근)의 상태로부터 감각적으로 혼잡각을 포착하고 있어 이 혼잡각의 크고 작은 원근을 포착하고 있다고 한다.
또, 단안 입체시의 곳에서 접한 「수정체의 초점 조절」은, 이 양안 혼잡 운동과 연동하고 있다고도 하고 있어, 구체적으로는, 혼잡각을 크게 취한 기분기 상태에서는 필연적으로 가까이를 보게 되므로, 이 운동에 연동해 동시에 수정체를 두껍게 하는 제어가
혼잡. 「혼잡각이 크다=주시 대상물이 가깝다」 「혼잡각이 작다=주시 대상물이 멀다」라고 하는 관계가 있다
양안 혼잡 운동을 담당하는 외안근
양안 입체시를 응용 실천한 기술
양안 입체시를 응용한 가장 친밀한 제품이라고 하면, 역시, 현재 주류의 3DTV나 3D디스플레이 장치가 될 것이다. 이들 제품군은 3D 안경을 착용하는 방식, 육안 입체시 방식의 구별 없이 모두 '양안 시차'와 '혼잡' 양쪽의 재현에 특화된 설계 구조로 되어 있다.
그런데 양안의 혼잡 운동과 수정체의 초점 조절에는 상관이 있는 것 같다는 것은 위에서 언급했지만, 현재의 3D TV나 3D 디스플레이에서는 혼잡은 유효하지만 수정체의 초점 조절은 무시되고 있다는 점에 유의하고 싶다.
그렇다고 하는 것도, 현재의 3D텔레비전이나 3D디스플레이는, 그 표시면에 3D영상을 표시하는 것이며, 실제로, 입체상이 표시면으로부터 튀어나오거나, 표시면보다 끌어들여서 표시되는 것은 아니기 때문이다.
현재의 3DTV나 3D디스플레이에서의 입체시에서는, 아무리 표시면으로부터 튀어나와 있는 오브젝트나, 아무리 표시면으로부터 인입하고 있는 오브젝트를 주시했다고 해도, 수정체의 초점 조절은, 항상 디스플레이 장치의 표시면까지의 거리에 계속 맞추고 있다.
본래라면, 튀어나온 대상물을 볼 때는 기분 기미가 되어, 이 혼잡 운동과 연동해 수정체를 두껍게 하는 조작이 안구에서 일어날 것인데, 그렇다면 3D 디스플레이면이 흐릿해 보이지 않게 되어 버리므로, 수정체의 크기를 바꾸지 않게 노력하는 제어가 걸리는 것. 이는 인간이 현실세계에서는 평소별로 하지 않는 ‘수정체의 크기를 바꾸지 않는 혼잡운동을 강요받는다’는 것이다.
이 혼잡운동과 수정체의 초점조절의 비연동적인 안구제어가 현실세계에서의 입체시와 크게 다른 부분이라고 지적되는 경우가 많아 입체시의 안전성에 얽혀 논의되는 경우가 많다.
양안 입체시에만 의존한 현재 3D TV, 디스플레이 문제점
(계속)
(트라이Z 니시카와 젠지)