왜 회전하는 바퀴는 역회전하는 것처럼 보일까요?

 

 

왜 회전하는 바퀴는 역회전하는 것처럼 보일까요?

바퀴가 너무 빨리 돌아가서 마치 뒤로 움직이는 것처럼 보이는 자동차를 본 적이 있나요? 아니면 비행기가 머리 위를 날아가는 것을 보면서 프로펠러의 날개가 반대 방향으로 회전하는 것처럼 보이는 것을 본 적이 있나요? 이러한 현상을 스트로보스코픽 효과라고 하며, 물체가 실제 움직임과 다른 방향으로 움직이는 것처럼 착각을 일으킬 수 있습니다. 이 글에서는 회전하는 물체가 뒤로 움직이는 것처럼 보이는 이유와 스트로보스코픽 효과가 어떻게 작동하는지 살펴봅니다.

 

 

스트로보스코픽 효과

스트로보스코픽 효과는 일정한 간격으로 켜졌다 꺼지는 조명이 움직이는 물체를 비출 때 발생하는 시각적 현상입니다. 조명이 켜져 있으면 우리 눈은 움직이는 물체의 이미지를 포착합니다. 하지만 불이 꺼지면 아무것도 보이지 않습니다. 빛이 물체가 움직이는 속도에 가까운 주파수로 깜박이면 우리 뇌는 개별 이미지를 구분할 수 없어 물체가 부드럽게 움직이는 것처럼 보입니다.

 

그러나 빛이 깜박이는 빈도가 움직이는 물체의 속도와 약간 다르면 뇌는 그 움직임을 흔들리거나 끊기는 것으로 인식합니다. 이 효과로 인해 물체가 실제 움직임과 다른 방향으로 움직이는 것처럼 보일 수 있습니다. 예를 들어, 특정 속도로 회전하는 자동차 바퀴가 약간 다른 주파수로 깜박이는 조명에 비치면 뒤로 움직이는 것처럼 보일 수 있습니다.

 

 

왜건 휠 효과

스트로보스코픽 효과의 가장 일반적인 예 중 하나는 왜건 휠 효과입니다. 이 효과는 바퀴가 특정 속도로 회전할 때 바퀴의 스포크가 뒤로 움직이거나 정지한 것처럼 보일 때 발생합니다. 이 효과는 영화나 TV 프로그램에서 종종 뒤로 움직이는 것으로 묘사되는 수레바퀴의 스포크에서 따온 이름입니다.

 

왜건 휠 효과는 바퀴의 스포크가 원을 그리며 움직이기 때문에 발생하며, 우리 눈은 바퀴가 회전할 때 각 스포크의 이미지를 선명하게 포착할 수 없습니다. 대신 스포크가 흐릿하게 보이므로 각 스포크의 위치를 구분하기 어렵습니다. 특정 주파수에서 빛이 깜박이면 스포크가 휠의 회전 방향과 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다.

 

 

스트로보스코픽 효과와 날개

스트로보스코픽 효과는 날개의 움직임에도 착시를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어 비행기 프로펠러가 회전할 때 특정 각도에서 보면 날개가 뒤로 움직이는 것처럼 보이거나 심지어 정지한 것처럼 보일 수 있습니다. 이는 프로펠러의 실제 속도를 파악하기 어려운 조종사에게 특히 혼란을 줄 수 있습니다.

 

이러한 착시 현상은 프로펠러의 날개가 매우 빠르게 움직이기 때문에 회전하는 각 날개의 선명한 이미지를 눈으로 포착할 수 없기 때문에 발생합니다. 대신 프로펠러의 회전 방향과 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보이도록 날개가 흐릿하게 보입니다. 이 효과는 비행기가 저고도로 비행하고 있고 날개가 태양이나 다른 광원에 의해 비춰질 때 특히 두드러집니다.

 

스트로보스코픽 효과는 슬로우 모션으로 보거나 셔터 속도가 빠른 카메라를 통해 볼 때 새 날개의 움직임에도 영향을 줄 수 있습니다. 이 경우 새의 날개가 실제보다 더 느리게 퍼덕이는 것처럼 보이거나 공중에 떠 있는 것처럼 보일 수 있습니다. 이러한 효과는 카메라의 셔터 속도가 날개의 전체 움직임을 포착하기에 충분히 빠르지 않아 새가 시간에 멈춰 있는 것처럼 보이기 때문에 발생합니다.

 

 

영화 속 왜건 휠

왜건 휠 효과는 수십 년 동안 영화와 TV 프로그램에서 움직이는 듯한 착각을 불러일으키는 데 사용되어 왔습니다. 예를 들어 고전 서부 영화 "대열차 강도"(1903)에서는 역마차가 앞으로 나아갈 때 마차 바퀴가 뒤로 움직이는 것처럼 보입니다. 이 효과는 바퀴가 회전하는 속도보다 프레임 속도가 느린 카메라로 장면을 촬영하여 얻을 수 있었습니다. 영상을 정상 속도로 재생하면 마차 바퀴가 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보였습니다.

 

최근에는 액션 영화에서 전투 장면이나 자동차 추격 장면에서 슬로우 모션의 착각을 불러일으키기 위해 왜건 휠 효과가 사용되었습니다. 프레임 속도가 빠른 카메라로 장면을 촬영하면 일반 속도로 재생할 때 액션이 느려지는 것처럼 보입니다. 그러나 이 효과는 빠르게 움직이는 물체가 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보이는 왜건 휠 효과와 같은 착각을 불러일으킬 수도 있습니다.

 

 

스트로보스코픽 효과 피하기

특정 상황에서는 스트로보스코픽 효과가 위험할 수 있습니다. 예를 들어, 자동차 바퀴가 뒤로 움직이는 것처럼 보이면 운전자가 자동차의 실제 속도를 파악하기 어려울 수 있습니다. 이는 안전하지 않은 운전 환경으로 이어져 잠재적으로 사고를 유발할 수 있습니다.

 

스트로보스코픽 효과를 방지하려면 빛이 깜박이는 빈도가 물체가 움직이는 속도에 너무 가깝지 않은지 확인하는 것이 중요합니다. 예를 들어 자동차 바퀴가 초당 60회전 속도로 회전하는 경우 섬광의 주파수가 60헤르츠(Hz)에 가까워서는 안 됩니다. 대신 시각적 착시를 일으키지 않는 수준으로 주파수를 조정해야 합니다.

 

 

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