사진에도 해상도가 있듯이 우리눈의 해상도가 궁금할 수 있다.
그러나 눈은 사진과는 달리 딱히 객관적인 기준이 없기 때문에
아쉬운데로 광수용체 세포 개수를 기준으로 눈의 해상도가 '1억 화소'라고 설명하기도 하는데 이건 너무 궁색하다.
실제로 망막에 광수용체 개수가 대략 1억 2600만개 정도로 볼수 있다.
그런데 광수용체에는 2가지가 있고 그중 막대형 수용체가 1억 2천만개가 있고 원뿔형 수용체가 600만개 정도 있다.
문제는 실제로 일상적인 '낮시력'의 기준이 되는 세포는 원뿔형 수용체 세포이며
막대형 수용체 세포는 거의 소용이 없다.
즉, 광수용체 세포 기준으로 눈의 해상도를 결정한다면 1억해상도가 아닌 그것의 1/20 정도 밖에 않되는 '600만 화소'가 되어야 한다.
그러나 사실은 결정적으로 이런 광수용체 세포들은 여러 개가 모여서 신경절세포로 전달되고 이것이 결정적으로 뇌로 전달이 되는데
빛 정보가 이 정작 뇌로 전달되는 신경절 세포의 수는 100만개 정도 밖에 되지 않는다!!
즉, 단순히 눈의 신경세포수를 기준으로 한다면 눈의 해상도는 1억도 아니고 600만도 아니고 (잘해야) '100만화소'가 되어야 한다.
그럼 과연 눈의 해상도가 100만 화소 밖에 되지 않는가?
신경세포만 고려했을 때 사실은 그렇다고 말해야 할것 같다..
그러나 이제야 말하지만 눈의 해상도를 사진의 해상도의 기준으로 설정해서 비교하려는 것은 우문이다.
왜냐하면 우리눈의 해상도는 시야각에 따라 천차만별이기 때문이다.
즉, 신경세포의 분포 기준으로 중심시야의 해상도가 주변시야의 시야각보다 훨씬~1000배 이상 좋다.
아래 그림은 망막 시야각에 따른 광수용체 세포의 밀도를 표현하는 그래프다.
검정색 rods(막대형 세포)는 무시하기로 하자. 왜냐하면 이것은 '낮시력'이 아닌 '밤시력'과 관련이 있는 세포기 때문에 무시해도 된다.
(낮시력, 밤시력에 대한 자세한 이야기는 조만간..)
어찌되었건 실제 시력과 관련이 있는 cone(원뿔형)을 보면 중심와(fovea)의 밀도가 주변시에 비해 월등히 높다.
특히 0.5도 이내 시야각 에서의 cone광수용체 밀도는 10도 이상의 그것보다 100배 이상 높다.
이 말은 중심시야가 주변시야보다 센서가 100배 이상 많고 그래서 해상도도 100배이상 높다는 이야기다.
이게 다가 아니다.
0.5도 이내의 중심시야에서의 경우 광수용체가 직접 뇌로 연결이 되는 신경절 세포와 거의 1:1의 비로 전달이 되는 반면
10도 이상의 주변시야에서의 경우 그 비가 10:1 정도가 되어야 할듯 하다.
이 말은 중심시야에서의 세포는 하나마다 전담해서 care해주는 세포가 있는 반면, 주변시야에서는 10개 단체로 묶여서 care 받는다는 이야기다.
즉, 중심시야의 정보가 뇌에서는 중요하게 작용하고 훨씬 좋은 대접을 받는다는..
아무튼 결론적으로 단순 계산해서 중심시야의 해상도가 주변시야의 해상도보다 100*10 해서 1000배 좋다.
그럼 중심시야 기준으로 눈의 해상도는 얼마나 될까?
중심시야를 0.5도로 하고 총 시야를 70도로 했을때
그리고 모든 시야를 중심시야의 시력으로 볼수 있다고 (물론 아니지만) 했을때 전체 시야에서의 해상도를 계산해 보자.
그림으로 부터 중심시야의 밀도를 대략 15만 이다.
0.5도의 시야각에서 해상도가 15만이면 70도의 전체 시야각에서의 해상도는 15만 * (sin(70)/sin(0.5))^2 해서 대략 15만 *100^2 해서
최종적인 단순계산으로 '15억화소'가 된다.!!
그러나 또 한번 이제서야 말하지만 눈의 해상도가 시야각 마다 다르기 때문에 이런 pixel 기준으로 해상도를 따지는 것은 좋은 방법이 아니다.
정리하면 눈은 해상도는 몇pixel인가? 라는 질문은 중심시야의 최대 정밀도는 얼마나 되나? 로 바꿔야 할듯 하다.
그럼 중심시야의 최대 정밀도는 어떻게 알아낼수 있을까?
이것은 신경세포나 연결성을 아무리 뒤져봐도 알수가 없다.
대신 이미 다 아는 아주 쉽고 명쾌한 방법이 있는데 그것은 다름아닌 시력이다.
시력이 1이라 함은, 5m 거리에서 Landolt ring 라는 그림에서의 1.5mm 의 틈을 구분해서 알아볼수 있는 능력을 말한다.
이것은 대략 1분 그러니까 1/60도에 해당한다.
정리하면 보통의 시력 1인 사람 기준으로 눈의 최대 정밀도로 1/60도의 정보를 구분할수 있다.
달리 표현하면 (중심와에서) 빛 처리장치가 1/60도 마다 하나씩 할당되어 있다.
다시 만약, 모든 시야를 이런 최대 정밀도로 볼수 있다고 한다면 (물론 아니지만) 70도는 4200분이고
70도 원의 넓이는 1분 원의 넓이 보다 4200*4200 배 크며 이는 17640000!!
여기서 시야각의 원이 완전한 원이 아니기 때문에 최종적으로 대략 '1천만 화소'가 낙찰이 된다.
뇌의 놀랍고 신기한 작용으로 인간은 보통 주변시야와 중심시야의 정밀도 차이를 인지하지 못한다.
그렇기 때문에 굳이 눈의 해상도를 말해야 한다면
1억화소도 아니고 6백만 화소도 아니고 1백만 화소도 아니고 15억 화소도 아니고
1천만 화소가 가장 정확한 표현인듯 하다.
