인간의 시각적 인식 속도

시각은 사람들이 주변 환경을 이해하고 일상 활동을 안내하는 데 가장 기본적으로 의존하는 감각입니다. 인간의 삶에서 시각이 차지하는 중요성 때문에 시각은 가장 광범위하게 연구된 감각 양식으로 손꼽힙니다(Hutmacher, 2019). 시선추적을 시작하는 사람들에게 시각 지각의 개념과 시각 세계를 인식하는 인간 능력의 한계를 파악하는 것은 매우 중요합니다. 이 글에서는 시각 지각에 대해 설명하고, 시각 지각의 속도와 측정 방법에 대해 자세히 알아보고, 지각 과정에 영향을 미칠 수 있는 요인 목록을 제공합니다.

시각적 인식 속도란 무엇이며 어떻게 측정하나요?

시각적 지각이란 시각적 자극을 받아들이고 인지하는 과정(Lieberman, 1984)으로, 간단히 말해 우리가 보는 것을 이해하는 능력입니다. 시각 처리 속도는 시각 자극을 인식하고, 분석하고, 정확하게 판단하는 데 걸리는 시간을 정의합니다(Owsley, 2013). 예를 들어, 테니스 선수가 공의 방향을 인식하고 서브 리턴을 결정하는 데 걸리는 시간을 시각 처리 속도로 간주할 수 있습니다.

실험적으로 시각 처리 속도를 평가하기 위해 반응 시간과 같은 행동 측정이 사용됩니다. 가/아니오 분류 과제에서 참가자는 특정 자극에 대해 '가'로 반응하거나 다른 유형의 자극에 대해 반응을 보류('아니오')하는 이분법적 선택이 주어집니다. 이러한 과제에서 수동 반응의 최소 반응 시간은 약 300밀리초입니다(Rousselet et al., 2003). 그러나 이 측정은 시각적 처리와 운동 명령 실행을 모두 고려합니다.

안구 운동은 시각 처리 속도를 측정하는 데도 사용됩니다. 유사한 가/아니오 분류 과제에서 올바른 자극에 대한 간헐적 반응은 120ms 후에 시작됩니다(Kirchner and Thorpe, 2006). 흥미롭게도 자극 중 하나에 사람의 얼굴이 포함되어 있는 경우, 무생물보다 새카딕 반응이 더 빨라서 100ms밖에 걸리지 않습니다(Crouzet et al., 2010). 사카이드 준비 및 실행의 예상 지연은 약 20-25ms이며(Schiller and Kendall, 2004), 이는 시각 시스템이 시각 자극을 처리하여 신뢰할 수 있는 반응을 생성하는 데 약 80-100ms 밖에 걸리지 않는다는 것을 의미합니다.

시각적 지각 속도를 추정하는 또 다른 방법은 자극을 본 후 반응을 측정하는 것입니다. 이렇게 하면 운동 또는 간헐적 반응 실행에 필요한 시간을 고려할 필요가 없으며 의미 있는 시각적 이해를 달성하는 데 필요한 최소 시간을 평가할 수 있습니다. 한 실험에서 참가자들은 단 13밀리초 만에 이미지를 정확하게 식별했는데, 이는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 빠른 시각적 지각 능력을 보여주었습니다. 실험에서 피험자에게는 각각 13~80밀리초 동안 표시되는 이미지가 제시되었습니다. 참가자에게는 이미지 시퀀스 전후에 목표 이름(예: 꽃)을 제시하고, 시퀀스에 제시된 이미지를 식별하기 위해 두 개의 강제 선택 사진을 제공했습니다. 피험자들은 최소 13ms 동안 이미지를 본 후 확률 수준 이상으로 올바른 이미지를 식별할 수 있었으며, 최대 성능은 44ms에 도달했습니다(Bacon-Macé et al., 2007; Potter et al., 2014).

인간의 시각 인식 속도는 다양한 방법을 통해 측정할 수 있으며, 반응 속도는 어느 정도 평가 방법론과 연관되어 있습니다. 시각 자극의 유형에 따라 처리 시간도 달라질 수 있습니다. 특히, 2014년에 포터 등이 기록한 바에 따르면 의미 있는 시각 자극을 처리하는 가장 빠른 기록 속도 중 하나는 13밀리초입니다. 아래에는 시각 인식 속도에 영향을 미치는 추가적인 요인을 나열하여 이 복잡한 인지 시스템을 더 잘 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.

시각적 인식 속도에 영향을 미치는 요인

- 속도 대 정확도 트레이드 오프

뇌는 시각적 인식의 정확성과 속도를 맞바꿉니다(Lenninger 외, 2023). 초기 시각적 처리는 빠르지만 정확하지는 않습니다.

- 학습에 따른 빠른 시각적 분류 속도는 변하지 않습니다.

빠른 시각적 범주화라고 하는 특정 시각 처리 모드의 처리 속도는 학습을 통해 줄일 수 없습니다. 자극이 매우 익숙한 것이든 완전히 새로운 것이든 상관없이 자극을 분류하는 데 걸리는 시간은 동일합니다(Fabre-Thorpe 외., 2001).

- 두뇌 활동의 최적 지점

지각은 들어오는 시각적 자극과 현재 뇌 상태 사이의 상호작용입니다. 뇌 상태와 신경 흥분성은 시각적 인식 속도와 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다(Iemi and Busch, 2018; Ruzzoli et al., 2019).

- 기대감이 인식 속도를 높입니다.

예상 자극 위치를 큐잉하거나 다가오는 자극에 대한 맥락을 제공하면 시각 처리 시간을 줄이고 정확도를 향상시킬 수 있습니다(Bar, 2004).

- 휘도 문제

조명이 밝고 대비가 높은 자극의 경우, 조명이 어둡고 대비가 낮은 자극보다 시각적 인식이 더 빠르고 시각 정보의 품질이 더 우수합니다(Hunter et al., 2017).

인용된 출판물

Bacon-Macé, N., Kirchner, H., Fabre-Thorpe, M., & Thorpe, S. J. (2007). 빠른 자연 장면 처리에 대한 작업 요구 사항의 영향: 일반적인 감각 인코딩에서 뚜렷한 결정 메커니즘까지. 실험 심리학 저널: 인간 지각과 수행, 33(5), 1013–1026.

Bar, M. (2004). 맥락에서 시각적 개체. 자연 리뷰 신경 과학, 5(8), 기사 8.

Crouzet, S. M., Kirchner, H., & Thorpe, S. J. (2010). 얼굴로의 빠른 이동: 단 100ms의 얼굴 감지. 저널 오브 비전, 10(4), 16.

Fabre-Thorpe, M., Delorme, A., Marlot, C., & Thorpe, S. (2001). 새로운 자연 장면의 초고속 시각적 분류에서 처리 속도의 한계. 인지 신경과학 저널, 13(2), 171–180.

Hunter, M., Godde, B., & Olk, B. (2017). 낮은 메소픽 환경에서 절대 휘도 및 휘도 대비가 시각적 차별에 미치는 영향. 주의, 지각 및 정신물리학, 79(1), 243–252.

Iemi, L., & Busch, N. A. (2018). 순간 대신경 흥분성의 순간 변동은 전략적 의사 결정보다는 주관적 지각을 편향시킵니다.. eNeuro, 5(3), ENEURO.0430-17.2018.

Kirchner, H., & Thorpe, S. J. (2006). 간헐적 안구 운동으로 초고속 물체 감지: 시각 처리 속도 재검토. Vision Research, 46(11), 1762–1776.

레닝거, M., 스코글룬드, M., 허먼, P. A., & 쿠마르, A. (2023). 단일 피크 튜닝 곡선은 정확도보다는 속도에 맞게 조정됩니까? eLife, 12, e84531.

Lieberman, L. M. (1984). 시각적 지각 대 시각 기능. 학습 장애 저널, 17(3), 182–185.

Potter, M. C., Wyble, B., Hagmann, C. E., & McCourt, E. S. (2014). 사진당 13ms로 RSVP에서 의미 감지하기. 주의, 지각 및 정신물리학, 76(2), 270–279.

Rousselet, G. A., Macé, M. J.-M., & Fabre-Thorpe, M. (2003). 동물인가? 사람 얼굴인가요? 직립 및 반전된 자연 장면에서 빠른 처리. 저널 오브 비전, 3(6), 440–455.

Ruzzoli, M., Torralba, M., Morís Fernández, L., & Soto-Faraco, S. (2019). 인간 지각에서 알파 단계의 관련성. Cortex, 120, 249–268.

Schiller, P. H., & Kendall, J. (2004). 간헐적 안구 운동을 통한 목표 선택의 시간적 요인. 실험적 뇌 연구, 154(2), 154–159.