밝기는 보이는 것과 다르다

표면에서 망막으로 들어오는 빛은 두 가지를 곱한 값에 따라 달라진다:

light reaching the eye = reflectance of the surface × light falling on it

반사율은 표면이 되돌려 보내는 빛의 분수다(흰 종이는 대부분의 빛을 반사하고, 숯은 거의 반사하지 않는다). 조명은 밝은 태양빛부터 짙은 그늘까지 크게 달라질 수 있다. 망막은 하나의 값만으로 이 둘을 구별할 수 없다. 어떤 부분이 어둡다면, 그 종이가 회색인 걸까, 아니면 흰 종이가 그늘에 있는 걸까?

뇌가 판단해야 하고, 뇌는 맥락을 이용해 결론을 내린다. 이 결과를 명도 항상성이라고 한다. 그늘에 있는 흰 종이는 여전히 흰색으로 보이고, 태양 아래의 검은 석탄은 여전히 검은색으로 보인다. 절대적인 기준으로 보면 그늘진 흰색이 햇빛을 받은 검은색보다 눈에 더 적은 빛을 반사할 수 있는데도 말이다.

시각 과학자 에드워드 아델슨이 유명하게 만든 체커보드 그림자 착시가 이 속임수를 보여 준다. 원기둥이 체커보드에 그림자를 드리운다. 그림자 밖의 한 칸은 어둡게 보이고 그림자 안의 한 칸은 밝게 보이지만, 화면에서 두 칸은 정확히 같은 회색 음영이다. 뇌는 두 번째 칸이 그림자 속에 있다는 것을 알고 이를 보정하기 때문에, 같은 픽셀 값도 더 밝게 보인다. 이 보정은 우리가 보는 방식의 일부이므로, 답을 알고 난 뒤에도 그대로 작동한다.

이웃한 넓이들이 서로 영향을 주는 방식 때문에 생기는 밝기 효과가 두 가지 더 있어요:

• 동시 대비: 같은 회색도 밝은 배경에서는 더 어둡게 보이고, 어두운 배경에서는 더 밝게 보여요.
• 마흐 띠: 밝기가 부드럽게 변하는 부분이 평평한 넓이와 만나는 곳이나, 회색 계단의 단계들이 만나는 곳에서는 사진에 실제로 그런 띠가 없는데도 변의 밝은 쪽에 얇은 더 밝은 띠가, 어두운 쪽에 더 어두운 띠가 보여요. 물리학자이자 철학자인 에른스트 마흐가 1860년대에 설명했기 때문에 이런 이름이 붙었어요. 흔한 설명에 따르면 이웃한 뉴런들이 서로 억제해서 변이 더 뚜렷해져요.