06-1. 3D를 보는 눈: 양안시와 입체시의 원리

여기서는 사람이 어떻게 3차원을 보게되는지에 대한 기본원리를 소개하고자 한다. 사실 우리의 눈이 3차원을 보는 것은 아니다. 즉, 시각 정보를 받아 들이는 망막(retina)은 평면이기 때문에 세상이 아무리 3차원으로 되어 있다고 하더라도 우리의 눈은 2차원으로 정보를 수집할 수 밖에 없다. 결국, 3차원의 세상을 인식 혹은 지각(perception) 할 수 있도록 하는 것은 바로 우리의 뇌(Brain) 특히 후두엽(occipical lobe)이다.
그렇다면 뇌는 어떻게 3차원을 인식할 수 있는 것인가? 이는 두 개의 눈으로 부터 들어온 시각 정보를 통합하여 뇌가 재구성하는 것이다. 뇌가 재구성한다는 말 속에는 경험을 토대로 한다는 의미를 내포하고 있다. 즉, 단순히 눈이 두개라고 해서 3차원을 인식하는 것이 아니라 두 개의 눈으로 세상을 살아가며 경험을 토대로 3차원을 인식하는 능력을 발달시켜 가는 것이다. 부연 설명을 하자면 갓 태어난 아이는 물론, 시신경 시스템이 완전히 발달하지 못한 이유도 있겠지만 세상에 대한 경험이 없는 상태이기 때문에 3차원 세상을 바로 인식할 수는 없을 것이다.

두 개의 눈으로 시각정보를 처리하는 것을 양안시라고 하며 양안시차(Binocular disparity)에 의해 생성된 정보 혹은 3차원 으로 뇌가 재구성할 수 있도록 하는데 필요한 여러 각도의 시각 정보를 입체시라고 한다.

1) 양안시(Binocular Vision)
   두 개의 눈이 놓여진 위치에 따라서 각각의 망막에는 시각차에 의한 다른 이미지가 투영된다. 이는 각각의 시신경(Optic nerve)을 거쳐서 뇌로 전달이 되며, 뇌는 이 정보를 통합하여 입체로 인식하게 된다.

2) 입체시(Stereopsis)
   입체를 인식한다는 것은 깊이를 지각한다는 것과 일맥상통한다. 우리의 눈이 응시하는 응시점(Fixed point)을 기준으로 근거리 지점(Close point)과 원거리 지점(Far point)의 정보가 어떻게 망막에 다르게 매쳐지는지를 아래 그림에서 보여주고 있다.

3) 가상현실도 사실은 2D

   우리가 가상현실 기기를 통해 바라보는 시각 정보는 사실 2차원 디스플레이 장치에서 보내진 2차원 시각 정보에 불과하다. 단지, 사람의 양안시차 정보를 해석하는 뇌의 기능을 이용하여 3차원으로 인식할 수 있도록 뇌를 속이는 것이 가상현실의 3차원 디스플레이 기술이다.