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커뮤니케이션대학원 졸업논문

입체영상에서 지각공간의 재구성에 관한 연구: 지각구성요소가 시각적 주의에 미치는 영향을 중심으로
  • 저자명|박진희
  • 학위|박사
  • 졸업연도|2008
  • 담당교수|윤태진

주제어

입체영상 3DTV 선택적 주의지각 요소 시지각 공간시각 정보처리/ Stereoscopic ImagesSpace PerceptionVisual Attention3DTVPerceptive ElementsVisual Information Processing

국문초록

21세기는 현실과 디지털이 만나 새로운 인프라를 구축하고, 20세기 고유한 영역 속에서 발전되어온 학문이 서로 뒤섞여 새로운 학문적 영역을 창출하는 시대이다. 과거 아날로그 공간은 극대화된 시각 테크놀로지의 혁명적 발전에 힘입어 디지털 가상공간으로 전환되면서 공간의 표현 가능성과 의미는 계속 확장되고 있다. 과학 패러다임의 변화는 이렇게 공간의 변화를 가져왔고 이러한 공간의 변화는 공간 본질의 변화와 공간의 재구성을 의미한다. 디지털 테크놀로지의 발달은 동굴벽화, 원근법, 회화, 사진, 영화영상을 거쳐 입체영상과 홀로그래피에 이르기까지 맥락단서에 의해 2차원의 눈으로 3차원 세계를 바라보던 인간의 시지각과 비주얼 커뮤니케이션 표현방식에 많은 가능성을 제공하였다. 특히 가상공간 재현의 기술은 인류문명이 시작된 이래로 우리에게 처음으로 대안적 경험세계를 창조할 수 있는 능력을 부여하였다. 미래의 영상기술은 보다 많은 정보 즉, 눈과 귀만의 정보가 아닌 입체감과 현실감이라는 느낌의 정보까지도 포함한 입체영상 정보를 요구하게 됨에 따라 3차원의 입체적 현실재현을 추구하는 방향으로 진화하고 있다. 유럽, 미국, 일본 등 모든 선진각국들은 HDTV와 호환되며 3차원 입체영상을 시청할 수 있는 3DTV에 대한 실용화 연구에 집중적으로 투자하며 주도권 경쟁을 벌이고 있다. 아직은 많은 부분에서 기술적으로 해결해야 할 과제가 있지만 제한된 응용부분에서 상당한 발전과 함께 다양한 가능성이 제시되고 있다. 이렇듯 현재의 칼라TV와 HDTV를 대체할 차세대 모델이 될 것으로 전망되는 3DTV는 많은 비용이 소요되지 않는 DMB 및 IPTV에 응용된 후 상용방송으로 확대될 전망이다. 3DTV에 대한 개발과 투자가 지속적으로 증가함에 따라 입체영상의 시각적 효과와 관련된 연구의 필요성이 증가하며 이와 관련된 다양한 기초 연구의 필요성이 요구되고 있다. 영상매체에서는 다양한 시각적 이미지들이 혼합되어 경쟁적으로 화면 디스플레이에 움직임과 함께 제시되기 때문에‘주의’에 의한 선택적 지각의 영향력이 크다고 할 수 있다. 생존을 위한 수단으로 진화된 시각기계의 발달은 인간의 감각을 확장시키고 이미지를 보는 방법을 변화시켰다. 인간의 오감을 자극하는 입체영상의 출현은 매클루언이 예견한대로 감각의 확장을 통해 인간의 비주얼 커뮤니케이션을 더욱 강화시킬 것이다. 따라서 디지털 테크놀로지에 의해 형성된 새로운 시지각 공간인 입체영상에서 지각적으로 분리된 대상을 선택적으로 지각하는 인간의 주체적이고 능동적인 시각적 주의가 어떠한 영향을 미치는지에 대한 근원적인 호기심으로 본 연구는 시작되었다. \r\n\r\n본 연구에서는 3차원 입체영상 공간에서 형의 지각적 분리에 의한 효과적인 시각적 표현을 연구하고자, 인간의 뇌는 시각정보 처리과정에서 가지는 제한된 정보처리 용량의 한계에 의해 이미지를 선택적으로 주의한다. 따라서 ‘인간의 눈으로 들어온 다양한 정보들은 뇌 속에서 색채, 형태, 운동, 깊이의 네 가지 정보로 병렬적으로 처리되고 이를 통해 시각의 처리과정이 일어난다’는 증명으로 노벨상을 받은 Livingstone과 Hubel(1987)의 지각이론을 토대로 색채, 형태, 운동, 깊이의 4가지 지각 구성요소들을 실험자극으로 선정하고 이들에 의한 시각적 주의의 차이를 고찰하고자 하였다. 연구실험은 인식이전의 전주의단계인 상향처리의 범위에서 현재의 입체영상 구현기술로는 가장 안정적이며 보편화된 편광방식을 이용해 검증하였다. 색채실험 결과, 저파장보다 고파장의 색상이 주의효과의 차이가 뚜렷하게 나타남을 발견할 수 있었다. 다음으로 저명도보다 고명도가 그리고 저채도보다 고채도가 시각적 주의의 차이가 크다는 것을 알 수 있었다. 또한 배경색에 관계없이 Red가 주의를 가장 많이 끄는 경향이 있었고, Blue와 Yellow는 배경색에 따라 큰 차이를 보였다. 또한, 배경색에 관계없이 전반적으로 고명도가 저명도보다 더 큰 주의 효과를 나타내었다. 그리고 배경색이 어두울수록 고명도가, 배경색이 밝을수록 저명도가 더 큰 주의를 끌었다. 배경색에 관계없이 고채도가 주의를 가장 크게 끌었고, 중간톤인 회색배경이 흰색이나 흑색의 배경인 경우보다 고채도의 영향을 가장 크게 받았다. 마지막으로 고명도/고채도의 교합이 가장 큰 주의를 끄는 것으로 판명되었다. 형태실험 결과, 입체영상에서는 비대칭의 형태가 평면영상에서는 대칭의 형태가 더 큰 주의를 끄는 것으로 판명되었다. 또한 입체영상의 경우는 복잡한 것을 선택한 빈도수가 더 높은 반면에 평면영상에서는 덜 복잡한 것을 선호하는 경향을 나타내었다. 또한 복잡성에 따른 선택빈도 차이는 입체영상일 때가 더 컸다. 형의 종류에 있어서는 입체와 평면영상 모두 부드러운 곡선을 가진 원의 형태보다 날카로운 직선과역동적인 사선으로 조합된 삼각형이 보다 시각적 자극이 큼을 알 수 있었다. 운동실험 결과, X방향에서는 우향운동이, Y방향에서는 하향운동이, 그리고 Z방향에서는 진출운동이 시각적 주의를 크게 끌었다. 또한 XY운동에서 단순한 X축의 좌우운동보다 Y축과의 교차결합에 의한 대각선운동이 시각적 주의가 컸다. 그러나 YX운동에서는 Y축의 상하운동이 X축과의 교차결합에 의한 대각선 운동보다 선택순위가 컸다. 따라서 X축보다 Y축 운동이 더 큰 시각적 주의의 영향력을 가진다고 추론할 수 있었다. 또한 Z+방향으로 진출운동이 X나 Y축과의 교차결합에 의한 대각선운동보다 시각적 주의가 더 컸다. 깊이실험 결과, 모니터를 기준으로 앞쪽으로 돌출된 깊이(Z+)들은 자극의 현출성이 크며 주의자극의 차이가 정비례로 상승한다는 것을 실험을 통해 알 수 있었다. 그러나 모니터를 기준으로 하는 영점이후의 깊이(Z-)들은 주의 자극에 큰 영향을 미치지 못하며 깊이에 따른 주의의 차이도 거의 존재하지 않았다. 위의 네 가지 실험의 분석결과를 토대로 입체영상에서 시각적 주의효과를 극대화시키는 지각적 구성요소들을 체계적으로 정립하고 효과적인 시각적 표현을 위한 총체적 다이어그램을 정리하여 제시하였다. 끝으로, 본 연구결과가 아직 시작단계에 머무르고 있는 한국의 3D 입체영상 제작의 기초자료로 이용되기 바라며 효과적인 시각적 표현을 위한 입체영상의 제작과 기획에 이러한 분석방법을 기초단계에서 적용함으로써 높은 활용가능성을 거둘 수 있기를 기대한다.

영문초록

The 21st century we are living in is unique in that digital technology meets reality to create new infrastructure and that many different subjects in scholarship, which have followed different trails of development until the last century, come together to create new fields of study. Revolutionary development of visual technology is expanding the potential of expression and meaning of space, as concepts of “space” transition from the analogue space of the past into digital virtual space. As such, changes in scientific paradigm brought about changes in the notion of space, which resulted in fundamental changes, such as changes in the nature of space and reorganization of space. Development of digital technology offered greater opportunities, in terms of perception and expression, to human beings who have perceived 3 dimensions with the eyes of 2 dimensions, seeing the world through contextual clues in cave painting, laws of perspective, paintings, pictures, movies, stereoscopic images and holography. In particular, technology to reproduce a virtual space enabled human beings to create and experience an alternative world for the first time in history. In the future, people will ask for stereoscopic information, which has 3D effects and a feel close to reality, added to the basic visual and audio information. Thus, the imagery technology is evolving to reproduce 3D stereoscopic reality in the future. Europe, U.S., Japan and other advanced countries are already investing heavily in researches in order to take the lead in this field regarding commercialization of 3DTV which is inter operable with HDTV and can show 3D stereoscopic images. Though there is still much room for technological improvement, there has also been significant development in (a limited area of) applied research, signaling vast potentials in that area. The outlook for 3DTV is bright, as it is believed to be the next big thing in the market, which will replace today’s color TV and HDTV. It is expected that 3D technology will first be applied to DMB and IPTV that do not require large costs and then will be introduced to commercial broadcasting. Additionally, it is expected to be used in areas that need effective dissemination of information over a short period of time, such as advertisement and games. 3D broadcasting technology, on the other hand, is expected to be widely used in all commercial broadcasting programs by 2015, starting from sports and entertainment programs which require the most realistic and absorbing effects.With the rise of development and investment in 3DTV technology, the needs for research on the visual effect of stereoscopic images increase, as well as the needs for various related fundamental studies. As stereoscopic media offer a variety of visual images along with the movements on the screen display, “attention” came to have greater influence on selective perception. Originally evolved as a means for survival, the development of visual perception system has expanded world of senses for human beings and changed the way they perceive images. The emergence of stereoscopic images that stimulate all senses of human beings will strengthen visual communication of human beings by expanding their senses, as predicted by McLuhan. Therefore, this study was conducted to address the question which came out of curiosity-what kind of effects does a person’s own and active visual attention which selectively perceives detached objects have, on a new visual perceptive space created by digital technology?In order to study the effective visual expressions by perceptive detachment in 3D stereoscopic images, human beings selectively pay attention to images within the limit of their capacity for information processing in visual information processing. Livingstone and Hubel(1987) claimed that various information perceived through the eyes are processed in parallel in the brain in 4 groups, which are color, shape, movement, and depth, served as the basis for this study. Four perspective elements-color, shape, movement, and depth-were selected as the stimuli and studies were conducted to measure the differences in visual attention caused by each factor. Influence of each element on selective attention was assessed with the most stable and universal method, polarization, to produce the stereoscopic images of today within the range of upward processing in pre-attention phase.Results from testing colors indicated that colors with high wavelength have much stronger tendencies in attracting people’s attention than those with low wavelength. It was also found that bright colors and high-saturation colors catch more visual attention than colors with low brightness and saturation. Red was found to attract most attention regardless of the background color, while the effectiveness of blue and yellow in gaining attention varied significantly depending on the background color. Regardless of the background, brighter colors were generally more effective in gaining attention than dark colors. But the darker the background is, the more attention bright colors tend to gain, while dark colors gained more attention when the background is brighter. In terms of saturation, high-saturation colors are always stronger in gaining attention; gray, the mid-saturation color, was affected by the colors with high saturation most compared to other cases when background was white or black. Lastly, the combination of high-brightness and high-saturation colors was found to be most effective in attracting one’s attention.In the tests on shape, it was found that asymmetric shapes usually get more attention in stereoscopic images, while it is symmetric shapes that were more attractive in plane images. In addition, complex forms were selected more frequently for stereoscopic images, which also showed a contrast to the cases of plane images, in which less complex forms were preferred. The frequency of selection based on complexity was greater for stereoscopic images. As for the type of shapes, it was found that a triangle, a combination of sharp lines and dynamic slant lines, prevail over circles which have smoother feelings from curves in getting visual attention.The results from movement tests indicated that rightward movement in X, downward movement in Y, and outward movement in Z gained much visual attention. In an XY plane, diagonal movement in the combination of X and Y axes gained more visual attention than simple right/left movement in X axis. However, in an YX plane, the up/down movement ranked higher in gaining attention than diagonal movement in the combined axes of X and Y. Thus, it could be concluded that movement in Y axis has greater effect on visual attention than in X. Additionally, outward movement in Z+ direction had better effect in drawing visual attention than diagonal movement in the combination of X and Y axes.As for depth, it was observed in the tests that depths (Z+) of images from the monitor (images showing in front of the monitor) have high prominence in terms of attention stimulus and the difference in attention increases in direct proportion to such stimulus. However, minus depth (Z-) from the monitor do not have much influence on the attention stimulus and there is no significant difference in gaining visual attention from differences in depths.Based on the analysis of 4 test results, this paper aims to systemically present the perceptive constituents that maximize the effects on visual attention in stereoscopic images and to present a diagram for producing stereoscopic images for effective visual presentation.Lastly, this study was conducted in the hopes that it will be utilized as a stepping stone for the Korean 3D stereoscopic image production industry that is still in early stage. It was also conducted with hopes that these findings and method of analysis will contribute to better potential for use of the technology and for more effective visual presentation by being applied to the production and planning of stereoscopic images from early stages.

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