3D 환경에서 가보 영상을 이용한 입체 시력 검사도구의 개발: 탐색적 연구 document_id A220517038117

최근 3D 디스플레이 환경들이 확대되면서 컴퓨터와 3D 디스플레이 장치들을 통해 개인의 입체 시력을 검사하려는 다양한 시도들이 제안되었다. 기존의 입체검사도구들에 비해 3D 디스플레이를 이용한 입체 시력 검사는 여러 장점들을 갖고 있지만, 3D TV나 모니터에서는 최소로 조작할 수 있는 양안시차의 한계가 1픽셀이다. 관찰거리가 짧은 pc 환경에서는 1 픽셀의 양안 시차 값은 정상 입체 시력을 구분해 낼 수 있는 기준보다 너무 크다. 본 연구에서는 이러한 문제를 극복하고자 가보 자극을 사용하여 1픽셀보다 작은 단위의 양안 시차를 제공할 수 있는 입체 검사 자극을 생성한 후 이 자극이 입체 시력 검사자극으로 적용가능한 지를 탐색적으로 살펴보았다. 넓은 범위의 시차를 1회만 측정하는 기존의 입체 시력 검사 대신에 좁은 범위의 시차 값에 대해 조건 당 10번의 반복 측정을 실시하여 각 개인별 정답률을 구하였다. 가보 영상을 사용한 검사결과의 신뢰도와 타당도를 살펴보기 위해 기존 입체 시력 검사에 사용되는 무선점 입체 자극을 이용한 검사 결과와 가보 영상을 이용한 검사결과를 비교하였고 그 결과 온건한 정도의 상관관계를 보여주었다. 또한 검사 결과가 얼마나 신뢰도운지를 평가하기 위해 약 1개월 후에 동일한 환경에서 가보 영상을 이용하여 입체 시력을 측정한 후, 두 검사 결과를 비교한 결과 높은 검사 재검사 신뢰도를 보였다. 이러한 결과는 가보 자극을 사용하여 입체 검사 도구를 개발하는 경우 충분히 신뢰로운 결과를 산출할 수 있음을 시사하는 것으로, 가보 자극은 충분한 관찰거리가 제공되지 않거나 혹은 매우 정밀한 단위로 입체 시력을 평가할 필요가 있는 상황에서 개인의 입체 시력을 평가하기에 적절한 자극임을 보여준다. 예비 실험을 통해 가보 영상의 위상값을 변화시켜 양안시차를 부여하는 경우에도 입체 시력이 뛰어난 관찰자들은 신뢰로운 입체시 깊이를 산출할 수 있음을 확인하였다. 본 실험에서는 위상차에 의한 양안 시차를 부여한 자극이 주어지는 경우 다양한 입체 시력을 가진 일반인들도 그들의 입체 시력에 따라 입체시 변별에서 수행 정도가 달라질 수있는 지를 확인하였다. 또한 본 실험의 결과가 기존의 입체시력 평가도구로부터 얻어진 입체 시력 점수와 유의한 값을 가지는 지를 확인하였다. 무선점 입체그림을 사용한 입체 시력 검사와 가보 영상을 사용한 입체 시력 검사는 관찰거리는 달랐지만 시각도는 동등하게 유지되었다. 사전 검사에서 무선점 입체 시력검사의 정답률은 가보 영상의 정답률보다 통계적으로 유의하게 높은 것으로 나타났으며, 사후 검사에서도 두 검사 결과 간에유의한 상관이 발견되었다. 이러한 결과는 가보 영상을 이용하여 입체시 검사를 만드는 경우에도 무선점 입체 그림을 이용한 입체 시력 검사도구와 유사한 타당도를 가진 검사도구를 개발할 수 있음을 시사한다. 가보 자극을 사용하여 얻어진 검사결과가 신뢰로운지를 확인하고 이를 무선점 자극을 사용하여 얻어진 검사결과들의 신뢰도와 비교해 보았다. 검사 재검사 신뢰도를 통해 검사의 신뢰도를 확인하기 위해 사전검사와 사후 검사 결과들 간의 상관관계를 확인하였다. 가보 자극을 이용한 검사결과와 재검사 결과 간에는 매우 높은 상관관계가 있음이 발견되었다. 특히 이 상관 계수는 무선점 자극을 이용한 사전 검사와 사후 검사 결과들 간의 상관계수과 큰 차이를 보이지 않았다. 이러한 결과는 가보 영상을 사용하여 입체 시력 검사도구를 만드는 경우에도 무선점 입체 그림을 자극으로 사용하는 입체 시력 검사도구의 신뢰도와 유사한 정도의 신뢰도를 가질 수 있음을 보여 주었다. 측정된 입체 시력은 관찰거리와 무관하게 나타나므로 가보 영상과 무선점 입체 그림자극을 사용한 검사 결과를 직접 비교하는 것이 큰 문제가 아니다. 표 1은 가보 영상을 사용하여 얻어진 사후 검사 결과의백분위 점수와 이를 토대로 입체 시력을 크게 세 단계로 나눈 기준들이 제시되어 있다. 기준의 엄격한 정도에 따라 차이는 있지만 대략 인구의 약 5% 이상은 입체시를 보지 못하는 입체시맹으로 나타난다. 본 연구에 적용된 가보 자극는 네 개의 가보 영상이 포함되어 있었으며 그 중 한 영상의 양안 시차를 다르게 제시하였다. 따라서 깊이를 변별하지 못해 무선적으로 반응을 했다면 25%의 정답율을 얻었을 것이다. 따라서 표 1에서 약 30%의 정답률을 획득한 사람들의 누적 퍼센트가 5.8%로 나타난 것은의 연구에서 보고된 입체시맹의 비율과 유사하다. 이들 입체시맹에 해당하는 피검자를 제외하고 나머지 피검자들을 정답률에 따라 세 수준으로 분류하였다. 약 70%의 정답률을 보이는 사람들까지 입체 시력이 낮은 집단으로 분류할 수 있으며, 75%에서 85%의 정답률을 보이는 사람들은 입체 시력이 중간정도인 집단으로 분류할 수 있고, 나머지 90% 이상의 정답을 보이는 집단은 입체 시력이 좋은 집단으로 분류할 수 있다. 입체 시력 검사의 결과에서 각 정답율이 상대적으로 어느 정도의 입체 시력을 갖고 있는지를 나타내는 백분위 점수를 제공하는 경우 그 결과는 보다 다양하게 적용할 수 있다. 즉, 표 1에서는 입체시맹을 제외하고 입체 시력을 세 단계로 구분하고 있지만, 이를 필요에 따라 보다 세분화된 단계로 구분할 수 있도록 백분위점수를 5% 단위로 구분하여 제시해 놓았다. 기존의 입체 시력 검사 도구에서는 반복 측정이 제한적이었지만 본 연구에서는 시차 조건당 10번의 반복 측정을 수행하였다. 반복 측정이 많아질수록 그 결과의 신뢰성은 높아질 수 있다는 장점이 있는 반면, 검사시간을 비롯하여 다른 비용의 증가가 불가피하다. 본 연구의 결과에서 얼마나 많은 반복 측정을 수행하는 것이 가장 효율적인지를 알아보기 위해서 각 반복 측정 후의 결과와 최종 10번을 반복한 후의 결과와의 유사성을 상관관계를 통해 알아보았다. 예상할 수 있듯이 그림 4에는 반복수가 많아질수록 해당반복 수행에서 얻어진 정답률과 최종 정답률과의 상관관계는 높아지는 것으로 나타났다. 그러나 상관계수의 증가량은 네 번 반복 때 까지는 급격하게 변화하지만 여섯 번째까지는 그 변화정도가 줄어들며 여섯 번 이상에서는 반복을 추가해도 상관 계수의 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 여섯 번 반복한 후에 얻어진 정답률이10번 반복한 후에 얻어진 정답률과 거의 유사한 것임을 보여준다. 따라서 여섯 번 이상의 추가적인 반복은 효과가 없음을 시사한다. 보다 빠른 효율적으로 검사를 실시하기 위해서는 상관계수의 변화가 급격하게 일어나는 수준인 네번 반복을 실시하는 것이 적합할 수 있다. 본 논문에서는 가보 자극을 이용하여 입체 시력을 평가하는 것이 타당하고 신뢰로운 지를 탐색적으로 살펴보았다. 먼저 예비실험을 통해 가보 영상의 위상을 변화시킴으로써 한 픽셀보다 적은 값의 양안 시차를 부여하는 경우에도 해당 자극의 입체시 깊이가 변화됨을 확인하였다. 본 실험에서는 다양한 수준의 시차를 가진 가보 자극을 제시한 후 개인의 입체 시력을 평가하였다. 기존 입체 시력을 평가하는 데 사용된 무선점 입체그림을 이용한 결과와 비교해 볼때 가보 영상을 사용한 입체 시력 검사도 충분히 타당하고 신뢰로운 검사가 될 수 있음을 확인하였다. 이 결과는 관찰거리가 짧은 pc 환경에서 3D 모니터 상에서도 일반인들이 쉽게 자신의 입체 시력을 평가할 수 있는 도구를 개발할 수 있음을 보여준다. 최근 HMD의 사용이 증가하고 있는데, 다른 디스플레이에 비해 상대적으로 짧은 시청거리를 갖고 있다. 만일 HMD의 영상 장치에서 픽셀의 크기가 충분히 작게 제공되지 않는다면 기존의 입체시력 검사 도구를 적용하기 어렵다. 본 연구에서 제공된 가보 영상이 그 대안으로 사용될 수 있는데, 실제적용가능한 지에 대한 확인은 HMD를 이용한 추가 실험을 통해서 가능할 수 있을 것이다. 또한 3D TV의 경우에서도충분한 관찰거리가 확보되지 않아 무선점 입체그림으로는 충분히 작은 시각도의 입체 검사자극을 만들 수 없는 상황이 주어 질 수 있다. 가보 영상 자극은 이러한 환경에서도 쉽게 적용될 수 있다. 기존의 입체 시력 검사 도구들과 유사하게각 개인의 입체 시력을 검사 결과물로 도출하기 위해서는 검사 자극의 양안 시차의 범위와 단계, 그리고 적절한 검사 절차를 확정하는 것이 추가적으로 필요하다.