이미지 정보의 취득, 분석 및 활용 (7)

지난 호에서는 에너지의 개념과 에너지의 기준 단위인 1 줄(J)의 정의에 관해서 소개하고 에너지(energy), 일(work), 힘(force), 동력(power) 사이의 관계를 살펴보고 ‘에너지 측정’ 및 에너지의 각종 단위 간의 환산방법 등을 정리하여 소개하였다. 아울러 에너지 변환 방식 및 에너지 변환 효율 등에 관해서도 소개하였다.

이번 호에서는 정적 측정(static measurement)과 동적 측정(dynamic measurement)에 관해서 생각해 보고자 한다. 이번 호의 내용이 이미지 정보의 취득, 분석 및 활용을 전제로 소개하고 있으므로, 시각적으로 인식할 수 있는 이미지를 바탕으로 한 정적 측정과 동적 측정시의 문제점과 주의해야 할 점에 관해서 살펴 본다.

■ 연재순서
제1회 측정의 목적(호기심, 정보 수집)
제2회 단위(비교의 기준)
제3회 길이 측정
제4회 무게 측정
제5회 시간 측정
제6회 에너지 측정
제7회 정적 측정과 동적 측정
제8회 측정 결과의 분석
제9회 분석 결과의 활용
제10회 제어(수동, 자동, 반자동, 학습형)
제11회 정보의 가시화
제12회 입체 이미지 정보의 유혹과 과제

■ 유우식
미국 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설 비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 일본 오사카대학 대학원 공학연구과 공동연구원, 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 연구원, 문화유산 회복재단 학술위원이다.
이메일| woosik.yoo@wafermasters.com
홈페이지 | www.wafermasters.com

잔상

잔상(afterimage)은 시각적 외부자극이 사라진 뒤에도 감각 경험이 지속되어 나타나는 현상이다. 촛불을 한참 바라본 뒤에 눈을 감아도 그 촛불의 상이 나타나는 현상 등이다. 눈의 망막을 통해 이미지를 전달받으면 사물이 시야에서 사라져도 뇌에 그 이미지가 잔상으로 잠시 지속된다. 시각적 자극은 이미 눈앞에서 사라졌지만 여전히 시각적 자극이 존재하는 것처럼 느끼게 된다. 강한 빛이나 색상을 접하면 이러한 현상은 더 두드러지게 나타난다. 어떤 밝은 빛을 보다가 다른 곳이나 흰색 종이나 천으로 눈을 돌리면 앞서 보았던 색의 보색(complementary color)이 순간적으로 나타나는 느낌이 든다. 의사가 수술실에서 강한 조명 아래서 붉은 피를 보다가 의사의 흰 가운을 보면 초록색의 잔상이 남게 된다. 이러한 보색잔상(complementary afterimage) 효과를 줄이기 위하여 의사의 수술복은 초록색으로 디자인된 것이다.

번개는 구름과 구름, 구름과 대지 사이에서 고전압으로 대전된 정전기가 방전되면서 순식간에 일어나는 현상이다. 강한 번개가 치면 오랫동안 밝게 빛나는 것 같은 느낌을 받는다. 매우 짧은 시 간에 일어나는 방전 현상임에도 불구하고 잔상 때문에 상당히 긴 시간 동안 번개가 지속된 것으로 느끼게 된다. 강한 번개로 섬광의 밝기가 매우 밝은 경우 잔상도 오래 간다. 육안으로는 실제로 번개가 어떻게 방전이 시작되어 어떻게 끝났는지를 확인하는 것은 쉽지 않다. 다만 번개가 가지를 치면서 밝은 빛이 하늘에서 지상으로 이동하는 것을 기억하는 정도에 그치고 만다.

그림 1. 낙뢰를 2만 5000 FPS(40 ㎲ 간격)로 고속 촬영한 사진

<그림 1>에 2만 5000 FPS(frames per second), 즉 1초에 2만 5000장의 속도로 고속촬영한 번개의 사진을 시간 순서대로 예시하였다. 처음에는 구름 사이에서 작은 불꽃으로 시작된 것이 점점 가지를 치면서 지상으로 내려가가다 120 ㎲(1만 분의 1.2초) 후에 최대의 방전이 발생하고, 이후에는 남아 있는 정전기가 방전을 일으킨 경로로 에너지를 소진하는 형태로 마무리짓는 것을 확 인할 수 있다. 고속 촬영 장치의 도움 없이 이렇게 시시각각 진행되는 과정을 관찰할 수는 없다.

그렇다고 잔상이 꼭 나쁜 것도 아니다. 잔상이 없다면 영화도, TV도, 애니메이션도, 컴퓨터 화면도 단지 조잡하고 우스꽝스런 행위예술에 지나지 않았을 것이다. 불행인지 다행인지 우리 눈은 시각적 자극에 잘 속아주기도 하고, 산업계에서는 우리 눈을 속이는 방법을 활용하여 콘텐츠를 만들어 잘 속아주는 우리를 대상으로 상업화에 열을 올리고 있다. 영화의 경우 대개 24 FPS이다. 최신의 TV에서는 화면을 업데이트하는 비율(refresh rate)을 60 Hz(초당 60회) 또는 120 Hz(초당 120회)까지 할 수 있도록 설계되어 있다. 동영상이 부드럽고 자연스러워 보이도록 하기 위함이다. 이러한 점에서 보면 눈에 보이는 것이 사실이라고 믿는 것도 매우 위험한 일임을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 시각적 이미지를 바탕으로 판단하는데 어떠한 문제점들이 있으며, 어떠한 점에 주의해야 하는지 살펴보도록 하자.

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