#사람의 감각과 입출력 기기의 관계 이해-시각의구조
사람의눈은 정밀하며, 인체의 감각 수용체 중 70%가 눈에 몰려있다.대뇌 피질 중 40%는 시각 정보의 처리에 어떤 식이로든 관련돼 있다고 한다.이런 시스템의 주된 감각 구제를 이해해야만 증강과 가상 현실의 배경이 되는 핵심 기술을 완전히 파악할 수 있다.
1.시각 경로
사람의 시각을 근본적으로 자극하는 것=빛=빛이 곧 모든것의시작
- 빛은 망막을 자극해 시각이라는 감각을 만들어낸다.
- 빛은 파도가 연못 표면을 퍼져가듯 공간을 통과한다.
- 과학에서는 연속되는 파동의 두 정점 간의 거리를 파장이라고함
- 사람의눈은 전자기적 스펙트럼에서 좁은 대역의 파장만 감지한다.(가시광선 스펙트럼)
- 전자기(전파,적외선,가시광선,자외선,x레이,감마선)
- 전자기선의 명확한 경계선은 정해진게 아니다.
- 인간이 인지할 수 있는 가장 긴 파장은 빨간색으로 보이는 빛에 상응하고, 가장 짧은 파장은 보라색으로 보이는 빛에 대응된다.
- 가시광선 스펙트럼에 모든 색이 들어있는것은 아니다.(예시 분홍,자주,진홍 같은 색은 여러 파장이 혼합된 색임)
- 사람의눈은 카메라의 기능과 비슷함
- 빛이 들어오면 각막과 수정체가 초점을 맞추고 홍채는 적절한
양의 빛이 렌즈 구멍을 통과하도록 조정하는 조리개 역할을 하며 카메라와 같은 기본 기능을 함. 뒤집힌 빛의 상은 매우 민감한 망막에 맺힘
#눈의 구조(글 순서가 곧 위치)
각막 : 눈에서 일어나는 빛의 굴절 중 대부분은 각막의 곡면과 굴절률의 차이에 의해 공기와 각막이 접하는 곳에서 일어남
전안방: 각막과 수정체 두 광학 조직 사이의 공간으로 각막과 수정체에 양분을 제공해주는 애임 또한 눈물로부터 똑같은 양분을 공급받는다(2개는 자체적으로 혈액 공급이 되지않아서)
동공 : 전안방 바로 뒤에 위치하며 빛의 일부가 눈에서 색깔이 있는 홍채라는 기관 중앙에 위치한 구멍인 동공에 진입하는데 빛이 망막에 부딪히도록 해준다.검게 보이는 이유는 구멍에 진입하는 빛의 대부분을 반사율이 거의 없는 눈 안쪽이 흡수하기 때문
빛이 적은 상황 : 동공이 확장해 더 많은 빛을 진입하게 함
빛이 많은 상황 : 동공이 수축해 빛을 적게 받음
수정채 : 각막뒤 위치하며,투명한 구조로 형태가 효과적으로 변하면서 광학 초점 거리를 다양하게 조절해주는 섬세한 초점 조절 장치임. 투명하고 유연한 구조체로 표면에는 섬유 세포가 집중 배열돼 있음
수정채 관련 현상
ㄱ. 초점 조절
초점 조절?
눈의 광학적 힘이 변하도록 해서 관찰자가 빠르게 다양한 피사계 심도의 물체 간에 초점을 전환하게 해주는 변형 과정
수정체는 모양체 근육과 그 바깥을 둘러싼 섬세한 현수 인대가 붙들고 있다.먼 곳을 볼땐 수정체가 평평한 형태가 되어 먼 곳을 잘 볼 수 있는 최대 초점 거리를 제공함(이때 모양체 근육은 수축된 상태에서 개방 상태로 전환됨 그러면서 현수 인대가 장력으로 수정체를 팽팽하게 당김)
반대로 근거리를 볼땐 모양체 근육이 수축되고, 현수 인대 긴장이 풀려 수정체가 자연스럽게 더 둥글고 양면이 볼록한 형태가 돼 근거리 물체에 초점을 분명히 맞추기 위해 필요한 굴절력이 커짐
*50세가 넘어가면 모양근 수축으로도 수정체의 형태는 더이상 바뀌지않는다. 그래서 책볼때 수정체를 두껍게 해줄 돋보기 안경이 필요한 것
ㄴ. 망막이 흐려지는 것은 3D 디스플레이 기술의 사용에 큰 문제가 되는데 현재는 3D 디스플레이를 2D 표면에 표시함으로 인해 디스플레이 표면의 심도의 이유와 3D 디스플레이가 요구하는 이접 운동과 초점 조절의 분리 때문에 양쪽 눈의 정보를 합치는 능력이 줄어든다는 이유로 시청 피로감과 불편함을 야기하는 경우가 잦기 때문이다.
ㄷ. 이미지 반전
각막에서 굴절의 80%가 일어나고 수정체에서 나머지 20%의 굴절이 일어남.각막이 강력한 고정 렌즈라고 한다면 수정체는 유연한 이중 곡면 렌즈임
이런 구조는 눈에 진입하는 피사계가 반전되도록 만듬
유리체
맑은 젤로 가득 찬 안쪽 유리액이며 완벽하게 빛을 통과시킴
평생 그대로 고여 있고,노재생,연결된 혈관도 없음
이미지 형성과 감지는 망막에 빛이 진입했을때부터 시작된다.
= 공간 안에서 물체의 위치를 인식하게 해주고 형태,크기,색상,질감 그 밖의 공간적 특성을 구별해 주위 환경에서의 의미를 해석하고 유추하게 해줌
망막
-눈의 구조 단면에서 공막 맥락막 안에 위치
-시각적 인지는 눈의 광학 조직들이 빛을 눈의 내부 표면의 65% 정도를 감싸며 카메라의 필름과 유사한 기능을 하는 다층감각 조직인 망막에 집중시키며 일어남.
-망막은 완전 투명함
-망막의 단면도를 보면 빛이 들어가면 신경절 세포를 거치고 이극 신경세포를 거치고 원추세포(조도가 높을때 활성화, 공간과 색상에 민감함) 혹은 간상세포(수가 많고 조도가 낮을시 시야를 보장하고 동작에 매우 민감하게 반응)를 거쳐 색소 상피라는 가장 깊은 층에 똑바로 들어와서 초점이 맞는 과정이 이루어짐
-색소상피에서 빛이 다시 광수용체 뉴런이 있는 바로 인접한 층으로 반사되는데,원추세포의 요돕신과 간상세포의 로돕신이라는 두 가지 광색소와 화학 반응을 일으키는 이성질화를 이르킴
이 반응은 광수용체의 전자적 속성 변화와 신경전달물질의 방출을 초래하여 주변의 뉴런을 자극해 한 세포에서 다음 세포로 자극을 전달함
- 원추세포는 적색 녹색 청색 파장에 민감함
간상세포는 녹색 청색 사이의 파장에 민감함
-간상세포와 원추세포에서 받은 충역은 양극 신경세포를 자극하고, 이 세포는 다시 신경절 세포를 자극한다. 이 충격은 광학 신경과 판을 통해 신경절 세포의 축색 돌기로,그리고 뇌의 시각 중추로 전달됨
출처
실적 증강 현실(AR과 VR 기술, 애플리케이션 그리고 인적 요인) 스티븐 옥스타칼니스 지음
