피현상

Phi phenomenon
두 개의 검은색 막대를 사용한 phi 현상 시연(SOA = 102ms, ISI = -51ms)

phi 현상이라는 용어는 비교적 높은 빈도로 교대로 두 개의 가까운 광학적 자극을 제시하면 관찰되는 외관적 운동에 좁은 의미로 사용된다. 낮은 주파수에서 볼 수 있는 베타 움직임과는 대조적으로 자극 자체는 움직이지 않는 것으로 보인다. 그 대신, 분산되고 비정형적인 그림자 같은 것이 자극 앞에 뛰어들어 일시적으로 방해하는 것 같다. 이 그림자는 거의 배경색을 띠고 있는 것 같다.[1] 막스 베르티머는 게슈탈트 심리학의 탄생을 알리는 1912년 출간된 자신의 하빌레이션 논문에서 이런 형태의 외관적인 움직임을 처음 묘사했다.[2][3]

보다 넓은 의미에서, 특히 복수형 phi 현상을 사용하는 경우, 그것은 주변의 두 가지 광학적 자극이 교대로 제시될 경우 볼 수 있는 모든 명백한 움직임에도 적용된다. 여기에는 특히 베타 움직임이 포함되는데, 이는 영화와 애니메이션에서 움직임의 착시에 중요하다.[4][5] 실제로 베르테이머는 1912년 자신이 '순수 φ'[2]라고 부르는 목적 없는 운동인 이 용어를 도입할 때 자신의 논문에서 기술된 모든 겉보기 운동에 '--페노멘온'이라는 용어를 적용했다. 그럼에도 불구하고 일부 해설자들은 그가 그리스 문자 φ을 순수한 목적 없는 움직임으로 유보했다고 주장한다.[6][7]

실험 시연

세 가지 이상의 원소를 가진 고전적인 실험 배열의 "마그니파이" 변종.

베르티머의 고전적인 실험은 두 개의 광선이나 곡선을 반복적으로 사용한 것으로, 타키스코프를 사용하여 차례로 제시되었다.[8] 확실하고 비교적 짧은 자극 간격이 사용되었고 자극 간격이 적절하였다면, 피험자들(우연히 동료 볼프강 쾰러와 커트 코프카[9])은 순수한 '객관 없는' 움직임을 보았다고 보고했다.[8]

그러나 파이(fi)를 안정적이고 설득력 있게 입증하기는 어려운 것으로 나타났다. 이러한 현상을 쉽게 증명하기 위해 21세기 심리학자들은 세 가지 이상의 자극을 사용하여 보다 생생한 실험 배치를 설계했다. "마그니파이"라고 불리는 이 데모에서는 동일한 디스크가 원형으로 배열되고, 빠른 순서에 따라 디스크 중 하나가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 숨겨진다. 이를 통해 베르티머가 발견한 그림자 같은 움직임을 보다 쉽게 관찰할 수 있다. Magni-phi 시연은 타이밍, 크기, 강도, 디스크 수 및 가시거리와 같은 파라미터의 변화에 강력하다.[8]

또한 음의 정간격(ISI)을 사용하는 경우(즉, 두 원소가 보이는 기간이 약간 겹치는 경우) 두 원소만 있어도 이 현상을 보다 신뢰성 있게 관찰할 수 있다. 이 경우 시청자는 두 물체를 정지된 상태로 보고 무의식적으로 한쪽에 자극이 다시 나타난다는 것은 이전에 그 위치에 표시되었던 물체가 다시 나타났다는 것을 의미하며 베타 움직임으로 관찰된 것처럼 반대편 물체가 방금 새로운 위치로 이동했다는 것을 의미하지 않는다고 가정할 수 있다. 이러한 인식의 결정적인 요인은 양쪽에 작용하는 자극의 불연속성이 짧다는 것이다. 이는 순수한 phi 현상을 생성하기 위해서는 두 가지 매개변수를 적절히 선택해야 한다는 관찰에 의해 뒷받침된다. 첫째, 각 측면의 간격의 절대 지속시간이 약 150ms를 초과해서는 안 되며, 둘째, 간격 지속시간이 자극 기간의 40%를 초과해서는 안 된다.[1]

연구사

베르테이머는 1912년 논문에서 다음과 같은 방법으로 기호 φ(phi)을 소개했다.[2]

Gegeben sind sukzessiv zwei Objekte als Reize; diese werden empfunden; zuerst wird a gesehen, zuletzt b; zwischen ihnen war die ‚Bewegung von a nach b gesehen‘; ohne daß die entsprechende Bewegung resp. die raum-zeit-kontinuierlichen Zwischenlagen zwischen a und b wirklich als Reize exponiert gewesen wären. Der sychiische Sachverhalt say – ohne irgendeine Préjudiz - bzeichnet을 mit.

두 개의 연속적인 물체가 자극으로 주어진다. 이러한 물체는 지각된다. 먼저 a가 보인다, 마지막 b가 보인다; 그 사이에서 'a에서 b로의 이동이 보인다'는 것은 실제로 자극으로서 a와 b 사이의 시간 공간 연속적인 중간 위치를 노출하지 않고 있다. 물리적 문제는 아무런 편견 없이 without b로 표시될 것이다.

베르테이머는 "최적 운동"(베타 운동이라 불리는 더 느림)과 두 물체의 부분적인 움직임 외에 그가 "순수 운동"이라고 부르는 현상을 묘사했다. 이에 대해 그는 자신의 시험 과목에 대한 설명을 다음과 같이 요약했다.

Diese Fälle zeigten sich so, daß auch nicht etwa der Gedanke vorhanden war: ein Objekt habe sich hinüberbewegt; was von Objekten vorhanden war, war in den zwei Lagen gegeben; nicht eines oder eines von ihnen oder ein ähnliches betraf die Bewegung; sondern zwischen ihnen war Bewegung gegeben; nicht eine Objektbewegung. 오크 니콜트: 다스 오브젝트 베윗 시흐 히누버, 이히 세헤 에스 누르 니콜트. Sondern es war einfach Beweung da; Nicht auf ein Objekt Bezuglich.

이러한 사례들은 어떤 면에서 볼 때, 생각조차 존재하지 않는 것으로 나타났다. 어떤 물체는 건너가고, 어떤 물체의 존재는 두 가지 위치로 주어졌다. 그 중 어느 한 쪽도, 다른 쪽도, 비슷한 것도 그 움직임을 설명하지 않았다. 그러나 그들 사이에는 물체의 움직임이 아니라 움직임이 있었다. 심지어: 물체가 건너가는데, 나는 단지 보이지 않는다. 대신에, 그것은 단지 그곳에서의 움직임일 뿐이지, 물체에 관한 것이 아니었다.

Wertheimer는 이러한 관찰에 많은 중요성을 부여했다. 왜냐하면 그의 견해에 따르면, 움직임이 직접적으로 인식될 수 있고, 약간 다른 시간에 약간 다른 장소에서 두 개의 광학적 자극의 별개의 감각으로부터 추론될 필요가 없다는 것을 증명했기 때문이다.[2] 그의 논문의 이러한 측면은 게슈타트 심리학을 시작하는데 중요한 계기가 되었다.[8]

20세기 중반부터 phi 현상이 정확히 무엇인지에 대한 과학 문헌에 혼란이 일어났다. 한 가지 이유는 앵글로폰 과학자들이 독일어로 출판된 베르티머의 논문을 이해하는 데 어려움을 겪었기 때문일 수 있다. 베르티머의 글씨도 특이하다.[10] 더욱이 베르티머의 논문은 어떤 매개변수에서 "순수 이동"이 관찰되었는지를 정확하게 명시하지 않는다. 더구나 그 현상을 재현하기는 어렵다. 1942년 처음 출간된 에드윈 보링의 센세이션과 지각의 심리학 역사가 이런 혼란에 기여했다.[11] 보링은 베르티머가 관찰한 현상들을 열거하고 그것들을 시물간 간격의 길이에 따라 분류했다. 그러나 보링은 phi 현상을 잘못된 위치, 즉 비교적 긴 상호 자극 간격을 갖는 위치에 두었다. 사실, 이렇게 긴 간격을 두고 피실험자들은 움직임을 전혀 인식하지 못한다; 그들은 단지 두 개의 물체가 연속적으로 나타나는 것을 관찰할 뿐이다.[8]

이러한 혼란은 아마도 "오메가 모션", "애프터이미지 모션", "그림자 모션"과 같은 다른 이름 아래 phi 현상의 "재발견"에 기여했을 것이다.[1]

역파이 착시

두 개의 정지된 유사한 광학적 자극이 나란히 제시된 채 인간의 시각적 시스템에서 명백한 pi 운동이 감지되면서 높은 빈도로 연속적으로 노출되는 이 동작의 역방향 버전도 존재하는데, 이 동작은 pi 착시 현상을 역전시킨다.[12] 역 pi 착시현상은 인간이 인식하는 겉보기 운동이 실제 신체적 변위와 정반대의 것이 되도록 긍정적인 방향에서 이탈한 음으로 퇴보하거나 분해하는 일종의 pi 현상이다. 역피 환상은 종종 흑백 패턴이 뒤따른다.

역피 착시현상은 실제로 밝기 효과라고 믿으며, 밝기를 반전시키는 그림이 우리의 망막을 가로질러 이동할 때 일어나는 현상이다.[12][13] 시각적 자극이 공간적으로 합산되는 시각적 수용적 필드 모델의 메커니즘(공간적 분화에 역행하는 과정)으로 설명할 수 있다. 이 공간적 합계는 등고선을 약간 흐리게 하고, 따라서 지각되는 밝기를 변화시킨다. 이 수용적 필드 모델에서 네 가지 예측이 확인된다. 첫째, 정향 역피는 정향 수용장의 폭보다 변위가 클 때 분해해야 한다. 둘째로, 역피 착시현상은 말초망막에 존재하며, 수용장은 말초망막에 더 크기 때문에 말초망막에 존재한다. 셋째, 수용장소에 의한 공간적 합계는 스크린에 투사된 역피 착시현상을 시각적으로 흐리게 함으로써 증가될 수 있다. 넷째, 양과 음의 그림 사이의 변위가 감소함에 따라 반전된 피 착시 양이 증가해야 한다.

실제로 우리의 시각 시스템은 동일한 방식으로 phi 현상을 전진적으로 처리하고 역전시킨다. 우리의 시각 시스템은 연속된 프레임에서 해당 밝기의 개별 지점들 사이에서 phi 현상을 인지하고 있으며, phi 움직임은 글로벌 기반이 아닌 밝기로 매개된 국소적인 포인트 대 포인트 기준으로 결정된다.[13]

역피현상에[14] 대한 민감도의 기초가 되는 신경 메커니즘

  • T4와 T5 동작 감지기 셀은 역 phi 동작에 필요하고 충분하며, 역 phi 동작에 대한 회전 반응을 생성하기 위한 다른 경로가 없다.
  • 접선 셀은 역 pi 모션의 자극으로 부분 전압 반응을 나타냄
  • 하센슈타인-라이차르트 검출기 모델
  • T4 덴드라이트에서는 역피, T5 덴드라이트에서는 한계반응에 대해 상당한 반응이 있다.

피현상과 베타운동

베타 이동의 예

피 현상은 오래 전부터 베타 움직임과 혼동되어 왔지만, 게슈타트 심리학교의 설립자인 막스 베르티머는 1912년에 그들 사이의 차이를 구별해 왔다. 파이 현상과 베타 움직임은 더 넓은 의미에서 같은 범주에 속하는 것으로 볼 수 있지만, 그것들은 실제로 상당히 구별된다.

첫째로, 그 차이는 신경원자 수준에서 나타난다. 시각 정보는 두 가지 경로로 처리된다. 하나는 위치 및 움직임, 다른 하나는 형태와 색상을 처리한다. 만약 물체가 움직이거나 위치가 바뀐다면, 그것은 두 경로를 모두 자극하여 베타 움직임의 지각으로 귀결될 가능성이 있다. 반면 물체가 위치를 너무 빠르게 바꾸면 phi현상과 같은 순수한 움직임의 지각으로 귀결될 수 있다.

둘째, phi 현상과 베타 움직임도 지각적으로 다르다. phi 현상의 경우, 두 자극 A와 B가 연속적으로 제시되며, 당신이 인식하는 것은 A와 B를 통과하는 모션이다. 반면에 베타 움직임의 경우, 여전히 두 자극이 연속적으로 제시되어 있는 반면, 당신이 인식하는 것은 실제로 위치 A에서 위치 B로 전달되는 물체일 것이다.

그 차이는 또한 우리의 시각 시스템이 어떻게 움직임을 해석하는가에 관한 인지 수준에 있는데, 이것은 시각 시스템이 지각 해석의 역문제를 해결한다는 가정에 기초하고 있다. 물체에 의해 생성되는 인접 자극의 경우, 주변의 자극이 현실의 완전한 그림을 보여주지 않기 때문에 시각 시스템은 대상을 유추해야 한다. 우리의 시각 시스템이 해석할 수 있는 방법은 하나 이상이다. 따라서, 우리의 시각 시스템은 독특하고 진실한 해석을 얻기 위해 다중 해석에 제약을 둘 필요가 있다. 제약조건을 설정하기 위해 우리의 시각 시스템이 채택한 원칙은 단순성과 가능성과 관련이 있다.[15]

하센슈타인-라이차르트 검출기 모델

하센슈타인-라이차르트 검출 모델

Hassenstein-Richardt 검출기 모델은 우리의 시각 시스템이 어떻게 움직임을 추적하는지에 대한 이론적 신경 회로인 간단히 말해서, 두 개의 인접 지점으로부터 빛의 시간 교차 상관성을 감지하여 움직임을 추정하도록 제안하는 첫 번째 수학 모델로 간주된다. 이 모델은 phi 현상과 그것의 반전 버전을 설명하고 예측할 수 있다.[14][16] 이 모델은 두 개의 위치와 두 개의 시각적 입력을 구성하며, 한 위치에서 한 입력이 감지되면 신호가 다른 위치로 전송된다. 두 개의 시각적 입력을 시간 내에 비대칭적으로 필터링한 다음, 한 위치의 시각적 대비를 다른 위치와의 시간 지연 대조와 곱한다. 마지막으로 곱셈 결과는 출력을 얻기 위해 감산될 것이다.

따라서, 두 개의 양 또는 두 개의 음의 신호는 양의 출력을 생성하지만, 만약 입력이 한 개의 양과 한 개의 음이면, 그 출력은 음이 된다. 이것은 수학적으로 곱셈 규칙에 해당한다.

phi 현상의 경우, 움직임 감지기가 발달하여 망막의 한 지점에서 빛 강도의 변화를 감지하게 되면, 우리의 시각 시스템은 그 변화의 상관관계를 망막의 이웃 지점의 빛 강도의 변화와 짧은 지연으로 계산하게 될 것이다.[17]

라이차르트 모형

라이차르트 모델은[16] 가장 단순한 하센슈타인-라이차르트 검출기 모델의 보다 복잡한 형태로, 공통 2차 비선형성을 갖는 쌍방향 모델로 간주된다. 푸리에 방법은 선형적인 방법으로 간주되므로, Reichardt 모델은 다른 요소 위치에서 휘도 변화에 대한 우리의 시각적 반응이 결합되었을 때 승법적 비선형성을 도입한다.[18] 이 모델에서 하나의 광수용체 입력이 필터에 의해 지연되어 인접한 위치의 다른 입력과 곱셈으로 비교될 수 있다. 입력은 거울 대칭 방식으로 두 번 필터링되며, 하나는 곱하기 전에, 하나는 곱하기 전에, 하나는 곱하기 후에 필터링되며, 이는 두 번째 순서의 움직임 추정을 제공한다.[16][19] 이 일반화된 Reichardt 모델은 다중 비선형성 이전에 임의 필터를 허용하고 사후 비선형성을 필터링한다.[16] 파이현상은 흔히 1차 운동으로 간주되지만, 이 모델에 따르면, 역전된 파이현상은 1차 운동과 2차 운동 둘 다일 수 있다. [20]

참고 항목

외부 링크

참조

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