위키독:섬광 지연 효과 (feat. 오프사이드)

섬광 지연 효과

flash lag illusion

flash-lag effect

우리는 과거가 아니라 미래를 보고 있다.

섬광 지연 효과

가장 기초적인 섬광 지연 효과.

섬광 지연 효과란 일종의 착시 현상이다. 위의 gif 영상을 보면 빨간점이 왼쪽에서 오른쪽으로 진행할때 중간에서 초록색 점이 반짝인다. 실제로 정확히 빨간점이 지나가는 위치에서 초록빛이 반짝이지만 우리는 빨간점이 지나간 후에 초록빛이 반짝인다고 받아들인다. 이렇게 실제로는 동시에 벌어지지만 예측할 수 없는 섬광 덕분에 공이 섬광을 지나간 것 처럼 보인다고 하여 섬광 지연 효과라는 이름이 붙여졌다.

위의 그림은 실제로 일어나는 일이며 아래의 그림은 우리가 받아들이는 현실이다. 이 차이는 대략 0.1초에 불과하지만 조금 과장해서 말하면 우리의 뇌는 미래를 본다고 말할 수 있는 것이다..

회전하는 막대를 이용한 섬광 지연 효과도 있다. 회전하는 막대가 특정 위치에 올때 평행한 막대가 순간적으로 나타난다. 물론 우리는 섬광 지연 효과로 인해 가운데에서 돌고 있는 막대가 실제보다 조금 더 회전한 것처럼 보이게 된다.

이 지연 효과가 잘 보이지 않는다면 이곳에서 섬광 지연 효과를 제대로 맛 볼 수 있다. 회전하는 바늘과 섬광을 이용한 것으로 바늘이 지나가는 순간에 섬광이 번쩍이지만 섬광 지연 효과로 인해 바늘과 섬광의 각도가 항상 틀어져서 보인다. rpm을 조절할 수도 있다. 회전수가 낮으면 섬광 지연 효과가 거의 나타나지 않지만, rpm을 올려 회전속도를 높이면 확실하게 보이게 된다.

원인

언뜻보면 간단해 보이는 이 효과는 놀랍게도 아직까지 원인 규명에 대한 합의점이 없는 상태이다. 하지만 몇 가지 고개가 끄덕여질만한 설명이 존재한다. 이는 총 세 가지로 각각의 설명은 다음과 같다.

모션 외삽설

첫번째 가설은 우리의 시각 시스템이 움직이는 점이나 바늘의 경로를 중간에 끼워넣는(외삽한)다는 것이다. 즉 이것이야 말로 환상이라고 할 수 있다. 빛이 우리의 눈에 들어오기까지의 시간, 이 정보가 우리 뇌로 이동하는 시간이 꽤 걸리게 된다. 이때 이미 실제의 물체는 다른 곳에 있다는 것이다. 모션 외삽 가설은 이 경로를 시간의 경과에 따라 외삽하여 이러한 시간 지연을 처리한다고 주장한다.

우리의 뇌는 끊임없이 바깥 상황에 대해 예측을 하고 있으므로 자동적으로 실제로 일어나지 않은 상황에 대해 예측하며, 또 그것을 실제로 본다고 착각하고 있다는 것이다. 빨간 점이나 회전하는 바늘의 경우, 계속해서 반복되고 있으므로 이것에 대한 예측은 아주 쉽다. 그리하여 일어나지 않은 일에 대해 미리 대비하고 예측하는 것인데, 미래를 본다는 의미는 바로 이것을 두고 하는 말이다.

대기 시간 차이설

두번째 가설은 우리의 시각적 시스템이 섬광보다 더 빠르게 섬광을 움직이는 점을 처리한다고 주장하는 대기 시간 차이에 따른 설명이다. 이 가설은 섬광이 우리 눈에 들어와 뇌에서 처리할 때 움직이는 점이 이미 새 위치를 지나고 있다고 한다. 즉, 우리 뇌에서 움직이는 점을 먼저 처리하고 섬광을 처리하게 되므로 자연히 움직이는 점이 섬광보다 시간적으로 더 앞서 있다고 주장한다.

모션 통합설

이 설은 2000년에 제안된 비교적 최신 가설이다. 이 가설은 우리 뇌가 현상에 대한 정보를 받아들일때 뒤따른 자극에 따라 앞의 정보를 수정해서 받아들인다고 주장한다. 섬광이 번쩍이고 대략 80ms 후, 즉 0.08초에서 발생하며 이 수정된 정보에 따라 움직이는 점의 첫번째 위치가 잘못 인식된다고 한다. 이것은 섬광 지연 효과와 비슷한 효과인 칼라 파이 현상(color phi phenomenon)의 연구결과에 따른 것이다.

칼라 파이 현상

이것은 움직이는 점이 아니라 색에 대한 연구로 순간적으로 제시되는 두 색을 보면 이 중간에서 색이 변하는 것처럼 보인다는 현상이다. 파이 현상은 움직이지 않은 점 두개를 순간적으로 보여주면 마치 이동하는 것처럼 보이게 되는 현상을 말하며 칼라 파이 현상은 여기에 색을 입힌 것.

관찰자는 두번째 점을 볼 때까지 두번째 점의 색을 예측하지 못하므로 점의 궤적에 따른 의식적 인식은 두번째 점이 그 점에 도착한 후에 형성된다고 한다. 이 가설은 이러한 원리로 섬광 지연 효과를 설명하고 있다.

이 간단한 현상을 설명하기 위해 많은 연구가 있었으며 앞의 세 가지 가설은 이 중 일부에 불과하다. 이 현상은 단순히 막대나 점과 같이 특정한 요소로 발생하는 것이 아니다. 이 현상이 자주 일어나서 항상 논쟁의 불씨가 되는 일이 있는데 그것이 바로 축구 경기의 오프사이드 판정이다. 즉 이러한 현상 때문에 응원하는 팀의 승패가 갈릴 수도 있다는 것이다.

오프사이드

자신의 편이 공격 진영에서 공보다 앞에 있을 때, 그 선수가 골키퍼를 포함한 상대편 최후방 2번 째 수비수보다 상대 골라인에 가까이 있는 경우, 그 선수가 자기 편의 패스를 받게 되면 오프사이드 반칙에 걸리게 된다. 다시 말해서, 공격수가 최후방에 위치해 있다고 해서 오프사이드 반칙을 받는 것이 아니라 그 위치에 있는 선수에게 패스를 하게 될 때 오프사이드 반칙을 범하는 것이다. 즉, 공격수가 드리블로 상대방의 최후방의 선수를 통과할 경우 오프사이드가 아니지만 패스로 상대방의 최후방의 선수를 통과하여 최후방 선수의 뒤에서 미리 대기하고 있던 같은 편 선수에게 공을 전달할 경우 오프사이드가 된다.

오프사이드인가 아닌가?

이 영상을 두고 투표를 한 결과, 145명 중 오프사이드가 아니라는 쪽이 75명, 51.72% 오프사이드라는 쪽이 70명, 48.28%로 거의 반으로 갈렸다. 그만큼 오프사이드는 판정시비가 흔한 규칙이며 어떤 결과를 내더라도 반발하는 사람이 있을 수밖에 없다. 심지어 섬광 지연 효과로 오프사이드 판정을 설명하는 논문도 있을 정도이다.

논문의 제목은 『Flag errors in soccer games: the flash-lag effect brought to real life』이다.해당논문

해당 영상에서 문제가 되는 장면은 바로 이 순간이다. 일단 공의 위치로 인해 해당 상황은 오프사이드로 판정되긴 했다. 이렇게 정확하게 선을 그어서 볼 수 있다면 순간순간 판단을 할 수 있으나 오프사이드를 선언하는 부심은 어떠한 판독기기의 도움없이 순간적인 판단을 내려야 한다. 그렇다고 저런 상황이 나올때마다 매번 비디오 판독을 하자니 축구 경기의 흐름이 끊길 위험이 있다.

오프사이드의 판정시비에 관한 논란의 시발점은 크게 두 가지 경우로 볼 수 있다. 하나는 각도 문제로써 심판과 선수의 각도가 나란히 있다면 충분히 합당한 판단을 내릴 수 있지만,

올바른 각도의 예.

올바르지 않은 각도의 예.

심판이 공이 어디로 튈지 항상 예측할 수 있는 것도 아니고 공과 항상 수직 방향으로 있을 수 없기 때문에 문제가 발생한다. 그리고 또다른 한 가지는 앞서 언급한 섬광 지연 효과이다.

이 논문은 섬광 지연 효과의 다양한 가설을 이용하여 오프사이드를 설명하고 있다.

부심이 선수와 이루는 각도가 수직이 아닐때,

이러한 잘못된 오프사이드 판정을 내릴 수 있다. 실제로 이 논문에 따르면 깃발을 올렸을 때 무려 80%의 실수가 있었다고 밝혀서 우연이나 가끔씩 발생하는 사건이 아니라고 한다.

모션 외삽설에서는 부심이 패스 순간에 패스 받는 사람의 위치를 그 선수의 실제 위치보다 앞서서 판단하게 되므로 그 부심은 깃발을 들 확률이 높아지게 된다고 말한다.. 이것은 움직이는 선수의 이동 경로를 예측하다가 순간적인 패스가 발생하는 상황에서 발생하는데 이것이 바로 움직이는 점과 순간적인 섬광과 같은 현상이라는 것이다. 이동하는 선수의 움직임은 예측가능하나 순간적인 패스는 예측하지 못한다는 점이 섬광 지연 효과와 같은 효과를 발생시킨다.

물론 이때 부심이 뛰어다니는 선수의 이동경로를 의식적으로 예측한다는 말이 아니다. 우리 뇌가 늘 하듯이 무의식적으로 움직이는 물체의 이동경로를 예측하기 때문에 일어나는 현상이다. 이것은 외삽 모델로 설명된다.

대기 시간 차이설에 따르면 갑작스러운 자극(순간적인 패스)은 기존에 움직이던 자극(뛰어가는 선수)에 비교하여 부심의 뇌에서 더 느리게 처리된다는 것이다. 따라서 패스를 받는 순간 공격자가 오프사이드라인에 있는 경우, 부심은 이 선수가 앞으로 나아갈 것으로 인식할 수 있고 이에 깃발을 들 확률이 높아진다.

통합 모션설은 0.08초의 수정된 자극으로 인해 공격자가 오프사이드라인을 통과한 이후에 부심의 뇌에서 이러한 정보가 통합되어 들어온다고 설명한다. 따라서 패스를 받는 사람의 움직임은 패스의 시간 이후에 인식되어 이 선수의 위치를 통합 경로 내의 지점으로 보완되어 인식되므로 결과적으로 역시 깃발을 들 확률이 높아진다는 것이다.

어쨌든 결론은 어떠한 가설로 이 상황을 설명하든 섬광 지연 효과라는 것이 실제 축구 경기장에서 발생하고 있으며 이로 인해 축구의 승패가 결정되는 상황이 있다는 것이다.