눈이라는 제약 조건

사양표를 거꾸로 읽는다

증강현실 기기의 사양표에는 숫자가 줄지어 있다. 수평 시야 110도, 새로고침 90헤르츠, 도당 25화소, 지연 20밀리초. 이 값들은 공학자가 편의로 고른 것이 아니다. 거의 전부 사람 눈을 실측한 값에서 역산된 것이다. 도당 60화소라는 목표는 임상 시력 기준에서 나왔다. 20밀리초라는 지연 예산은 속귀에서 눈으로 가는 반사 회로의 속도에서 나왔다. 2밀리초라는 점등 시간은 머리 회전 속도에 프레임 시간을 곱한 결과다.

그렇다면 읽는 순서를 바꾸는 편이 낫다. 기기를 먼저 보고 사람에게 맞추는 대신, 사람을 먼저 사양서로 읽는다. 눈은 부품처럼 분해된다. 센서의 배치, 각해상도, 대비 응답, 시간 응답, 구동계, 두 눈의 기하. 이 여섯 축이 그대로 디스플레이 설계의 여섯 축이 된다.

이 장이 다루는 것은 능력이 아니라 한계다. 눈이 무엇을 볼 수 있는지보다 무엇을 볼 수 없는지가 설계자에게 더 쓸모 있다. 볼 수 없는 것은 그리지 않아도 되고, 그리지 않은 것은 계산하지 않아도 된다. 한계의 지도는 낭비를 지워주는 지도다. 동시에 그 지도는 타협 불가능한 영역도 알려준다. 눈이 극단적으로 예민한 몇 개의 축에서는 한 자릿수의 오차도 즉시 들킨다. ^[1][2][3]

균일하지 않은 센서

사람의 눈은 카메라처럼 균일한 센서를 갖고 있지 않다. 빛을 받는 세포는 두 종류다. 밝은 곳에서 색을 보는 원뿔세포, 어두운 곳에서 명암만 보는 간상세포. 두 종류의 배치는 서로 거의 반대다. 원뿔세포는 망막 중앙의 좁은 구덩이에서 밀도가 최고에 이르고, 간상세포는 그 중앙을 완전히 비운 채 주변에 고리 모양으로 퍼진다.

배치의 이유는 배선의 병목에 있다. 망막에는 약 1억 개의 광수용체가 있지만, 눈에서 뇌로 나가는 시신경 축삭은 100만 가닥 남짓이다. 평균하면 100대 1의 압축이다. 그런데 눈은 이 압축률을 균일하게 나누지 않았다. 중심오목에서는 원뿔세포 하나가 자기 전용 미짓 신경절세포를 둘 이상 구동한다. 밝아짐을 담당하는 경로와 어두워짐을 담당하는 경로가 따로 있기 때문이다. 즉 중심에서는 압축이 아니라 발산이 일어난다. 반대로 주변부에서는 수백 개의 간상세포가 축삭 한 가닥을 공유한다. 평균 100대 1이라는 숫자는 중심의 발산과 주변의 극단적 수렴이 상쇄된 결과일 뿐이다. 눈의 설계 원칙은 '전체를 적당히'가 아니다. '한 점만 극단적으로, 나머지는 포기'다.

Curcio와 동료들이 1990년에 사람 눈 여덟 개를 실측해 보고한 값이 지금도 이 분야의 기준이다.

표 출처: ^[1] (본문 기준으로 재구성)

개인 간 범위가 눈에 띈다. 중심와 피크 밀도는 사람에 따라 세 배 이상 벌어진다. 시신경 축삭 수도 평균값 구간만 보면 좁아 보이지만, 실제 계수 연구는 56만에서 114만까지 보고하며 더 넓은 범위를 제시한 연구도 있다. 눈의 사양은 하나의 숫자가 아니라 분포다.

흔한 오해를 하나 정리해 둔다. 원뿔세포가 중심에 몰려 있다는 말은 밀도에 관한 진술이며 개수에 관한 진술이 아니다. 직경 1.5밀리미터의 중심와 안에 있는 원뿔은 460만 개 중 5퍼센트에도 미치지 못한다. 원뿔 밀도는 중심에서 1밀리미터만 벗어나도 한 자릿수가 떨어진다. 나머지 원뿔 대다수는 넓은 주변 망막에 희박하게 흩어져 있다.

간상세포의 피크 위치는 조금 더 조심해야 한다. Curcio와 동료들은 간상 밀도의 최고점을 원형이 아니라 타원형 고리로 기술했고, 그 고리의 이심률이 시신경유두와 대체로 같다고 보고했다. 시신경유두의 이심률은 약 15~16도다. 피크 밀도를 15만~16만 개/mm²로 적은 값은 1차 논문이 아니라 Kolb의 웹비전 요약에서 온 수치다. 두 출처를 섞으면 위치와 밀도가 서로 맞지 않는 짝이 만들어지므로 분리해 두는 편이 안전하다.

맹점도 좌표계를 뒤집기 쉬운 항목이다. 시신경유두는 망막에서 코 쪽에 있다. 그런데 그것이 만드는 시야의 구멍은 귀 쪽에 나타난다. 상이 좌우로 뒤집혀 맺히기 때문이다. 시야 기준으로 맹점은 고정점에서 귀 쪽 12~15도, 수평 경선보다 약 1.5도 아래에 있고, 크기는 높이 약 7.5도에 폭 약 5.5도다. 렌더링을 논할 때 쓰는 좌표는 망막이 아니라 시야다.

또 하나 자주 지워지는 사실은 망막이 방사 대칭이 아니라는 점이다. Curcio와 동료들은 같은 이심률에서 코 쪽 망막의 원뿔 밀도가 귀 쪽보다 40~45퍼센트 높다고 보고했다. 수평 경선을 따라 고밀도 띠가 지나가고, 중주변부는 아래쪽이 위쪽보다 약간 높다. 간상 고리는 수평 경선을 지날 때 밀도가 15~25퍼센트 떨어진다. 시선 위치를 중심으로 동심원을 그려 품질 예산을 배분하는 설계는 이 구조를 반영하지 못한다.

1억 화소 센서를 달았는데 뒷단 케이블이 100만 가닥뿐인 카메라를 생각하면 된다. 다만 설계자는 케이블을 고르게 나누지 않았다. 한가운데 손톱만 한 영역에는 화소 하나에 케이블 두 가닥을 배정하고, 나머지 영역은 수백 화소를 한 가닥에 묶어버렸다.

이 사실의 공학적 함의는 양방향이다. 시야 전체를 균일한 고해상도로 채우는 것은 관측자 입장에서 낭비다. 사람 눈 자체가 그런 신호를 받을 수 없게 배선돼 있다. 동시에 중심 1도는 절대 타협할 수 없다. 그 영역에서는 눈이 화소 하나에 신경 두 가닥을 쓰고 있다. ^[1]

선명한 세계라는 착각

가장 해상도가 높은 영역은 생각보다 훨씬 작다. 중심오목은 망막에서 직경 0.350밀리미터이고, 시야각으로는 약 1.25도다. 팔을 뻗었을 때 엄지손톱이 가리는 각도가 1.5도 남짓이니, 진짜로 선명한 영역은 팔 끝 엄지손톱보다도 작다.

표 출처: ^[4] (본문 기준으로 재구성)

환산은 Drasdo와 Fowler가 1974년에 제시한 모형안 기준을 쓴다. 시야 1도가 망막 약 288~291마이크로미터에 해당한다. 이 값은 상수가 아니라 이심률에 따라 변하는 함수이므로, 주변부까지 단일 상수로 밀면 오차가 쌓인다.

그런데 주관적으로는 시야 전체가 선명하다. 이것은 착각이다. 뇌가 시선을 초당 두세 번 옮겨 필요한 곳마다 중심오목을 갖다 대고, 그 결과를 하나의 안정된 장면으로 합성하기 때문에 생기는 인상이다. 우리가 보는 선명한 세계는 한 번에 찍힌 사진이 아니라 시간에 걸친 표본들의 재구성이다.

고정 지속 시간은 과제에 따라 다르다. 장면을 자유롭게 둘러볼 때 시선 이동은 초당 2~3회이므로, 한 곳에 머무는 시간은 333~500밀리초다. 글을 읽을 때는 고정이 200~250밀리초로 짧아지고 빈도는 초당 3~5회로 올라간다. 두 조건의 값을 섞어 쓰면 역수가 맞지 않으니 과제를 명시해야 한다.

면적으로 따지면 비중은 더 극적이다. 양안 시야를 200도에 135도로 잡고 입체각으로 계산하면, 중심 5도 원이 차지하는 비중은 0.093퍼센트다. 천분의 일 수준이다.

손전등 하나로 깜깜한 방을 둘러본 뒤 방 전체를 봤다고 말하는 것과 같다. 실제로 밝았던 것은 언제나 손전등이 비춘 작은 원뿐이었지만, 기억 속의 방은 전체가 밝다.

이 숫자에서 시선 추적 기반 포비티드 렌더링의 절약 폭이 나온다. 그리고 같은 숫자에서 반대 방향의 요구도 나온다. 시선이 향한 그 1도가 조금이라도 흐리거나 늦으면 사용자는 즉시 알아챈다. 중심은 절대 품질, 주변은 협상 가능이라는 비대칭 예산이 정당화되는 지점이다. ^[4]

시력이 무너지는 속도

시력은 중심에서 벗어날수록 떨어진다. 떨어지는 방식에는 단순한 규칙이 있다. 분해할 수 있는 최소 각도는 이심률에 대해 거의 직선으로 커진다. 식으로 쓰면 최소분해각은 중심 값에 (1 + E/E2)를 곱한 형태다. 여기서 E는 중심에서 떨어진 각도이고, E2는 중심 값이 두 배가 되는 이심률이다.

왜 직선인가. 망막의 광수용체 간격과 신경절세포 간격이 이심률에 대해 대략 선형으로 벌어지기 때문이다. 더 근본적으로는 대뇌 일차시각영역에서 시야 1도에 배정되는 피질 면적이 이심률에 반비례해 줄기 때문이다. 다시 말해 주변시의 시력 저하는 눈의 광학 흐림이 아니다. 표본 간격과 뇌 자원 배분의 문제다.

널리 인용되는 이심률별 시력 비율은 다음과 같다.

표 출처: ^[5] (본문 기준으로 재구성)

이 네 점은 서로 잘 맞물린다. 위 식에 대입하면 네 값 모두 E2를 정확히 2.0도로 지목한다. 문헌에서 시표 시력의 E2를 2.5도로 적는 경우가 많지만, 2.5도를 쓰면 6도에서 1/3.4, 30도에서 1/13이 되어 위 표와 어긋난다. 표와 식을 함께 쓸 때는 E2를 2.0도로 맞추는 것이 일관된다. 덧붙여 E2 모델을 버니어 시력 연구에서 끌어오면 값이 크게 달라진다. Levi와 Klein, Aitsebaomo가 1985년에 측정한 버니어 시력의 E2는 1도 미만이다. 과제별 E2 표는 Strasburger와 Rentschler, Jüttner가 2011년에 정리한 종합 리뷰가 담당한다.

30도를 넘으면 하락이 가팔라진다는 서술도 자주 보이지만, 위 데이터 안에는 그 근거가 없다. 30도의 1/16은 선형 법칙 위에 정확히 놓인 점이다. 가속 하락을 주장하려면 별도의 측정이 필요하다.

피질 쪽 숫자도 확인해 둘 가치가 있다. Horton과 Hoyt가 1991년에 제시한 확대율 함수는 이심률에 0.75도를 더한 값으로 17.3밀리미터를 나눈 형태다. 이 식을 그대로 쓰면 중심에서 도당 약 23밀리미터, 1도에서 도당 약 9.9밀리미터가 나온다. 면적으로 적분하면 중심 1도가 일차시각영역 표면의 약 8~9퍼센트, 중심 2도가 약 15퍼센트, 중심 10도가 약 45~50퍼센트를 차지한다. 마지막 값은 같은 저자들이 서술한 '중심 10도가 절반 이상'이라는 진술과 맞아떨어진다. 중심 2도를 8퍼센트로 적은 인용이 돌아다니지만, 그것은 중심 1도의 값이다.

지도의 축척이 중심에서 멀어질수록 거칠어지는 것과 같다. 도심은 건물 하나하나가 그려져 있지만 외곽으로 나가면 같은 지면적이 점 하나로 압축된다. 외곽이 흐리게 그려진 것이 아니라 적게 그려진 것이다.

포비티드 렌더링의 품질 하강 곡선을 이 식 그대로 설계하면 사용자가 눈치채지 못하는 최대 절약점을 찾을 수 있다. 해상도를 이심률에 반비례시키는 관행의 근거가 여기다. 이 곡선보다 급하게 떨어뜨리면 주변이 뭉개진다는 불평이 즉시 나온다. ^[5]

주변은 흐린 것이 아니라 뒤섞인 것

주변시의 한계를 해상도로만 설명하면 절반을 놓친다. 주변에 글자 하나만 놓으면 놀랄 만큼 잘 읽힌다. 그런데 그 글자 좌우에 다른 글자를 붙이는 순간 가운데 글자를 알아볼 수 없게 된다. 시력이 떨어져서가 아니다. 대상 자체는 여전히 분해되는데, 주변 요소들의 특징이 뒤섞여 하나의 텍스처로 뭉개진다. 이 현상을 군집화라 한다.

방해가 시작되는 임계 간격에는 규칙이 있다. Bouma가 1970년에 제시한 법칙에 따르면 임계 간격은 대략 이심률의 절반이다. 계수는 과제에 따라 0.3에서 0.5 사이로 보고된다. 중심에서 10도 떨어진 위치라면 좌우 5도 안에 다른 요소가 없어야 한다는 뜻이다.

중요한 것은 이 값이 커지는 속도다. 군집화의 E2는 0.5~1도로, 시력의 E2보다 훨씬 작다. 같은 이심률에서 군집화가 시력보다 몇 배 빠르게 악화된다. 따라서 주변시의 실질적 한계는 해상도가 아니라 간격이 정한다. Whitney와 Levi가 2011년에 정리했듯, 군집화는 의식적 지각과 물체 인식 자체의 근본 한계로 다루어진다.

여기에 인지 부하가 겹치면 실제로 처리되는 범위가 더 줄어든다. 중심 과제가 어려울수록 주변에서 알아차리는 양이 줄고, 눈에 똑똑히 들어온 것도 놓치는 무주의 맹시가 나타난다. Simons와 Chabris가 1999년에 보고한 고전 실험에서 예상 밖 자극의 미검출률은 조건에 따라 46~50퍼센트 수준이었다. 조건마다 값이 다르므로 단일 숫자로 인용하면 오도된다. 유용시야 연구의 방향도 정확히 짚어 둘 필요가 있다. Ball과 동료들이 1988년에 보고한 것은 연습에 따른 유용시야의 확대와 연령 효과이며, 부하에 따른 축소를 그 논문에 귀속하는 인용은 취지가 맞지 않는다.

시끄러운 카페에서 옆 테이블의 한 사람이 말할 때는 알아들을 수 있다. 세 사람이 동시에 말하면 목소리 크기는 그대로인데 내용이 죽처럼 섞여 아무것도 못 알아듣는다. 소리가 작아진 것이 아니라 섞인 것이다.

설계 규칙은 직접적이다. 주변시에 텍스트나 조밀한 아이콘 배열을 놓으면 글자 크기를 아무리 키워도 읽히지 않는다. 간격을 이심률의 절반 이상으로 벌리거나 아예 중심으로 불러와야 한다. 더 무거운 논점은 안전이다. 표시가 사용자의 인지 자원을 잡아먹으면 실제 환경의 위험 요소 검출이 실패한다. 정보를 더 보여주는 것이 언제나 이득은 아니다. ^[6]

눈이 보는 범위

사람의 시야는 좌우 비대칭이다. 코가 가로막기 때문에 한쪽 눈은 코 쪽으로 60도 정도만 보고, 귀 쪽으로는 100도가 넘게 본다. 위쪽은 눈썹과 눈두덩이 가려 좁고, 아래쪽은 뺨 각도 덕에 더 넓다.

표 출처: ^[2] (본문 기준으로 재구성)

수직 값의 폭이 넓은 것은 측정 기준 차이 때문이다. 눈썹과 뺨의 차폐를 포함하느냐에 따라 임상 기준이 갈리며, 위 70도와 아래 80도를 쓰는 표준도 흔하다. 단일 숫자로 제시하지 말고 기준을 함께 적는 편이 정확하다.

두 눈을 합치면 수평 200~220도, 수직 130~135도가 된다. 이 중 가운데 114~120도만 두 눈이 겹쳐 입체시가 가능하고, 양 끝 각 40도 남짓은 한쪽 눈만 보는 단안 영역이다. 단안 값들과 이 합산 값은 산술적으로 서로 맞는다.

바깥 영역은 해상도가 거의 없다시피 하지만 쓸모없지 않다. 주변시는 움직임 검출, 자세 균형, 공간에 대한 거기 있음의 감각을 담당한다. 시야가 좁아지면 시력이 멀쩡해도 균형이 흔들리고 공간이 작게 느껴진다.

현행 기기는 자연 시야의 절반가량을 덮는다. Meta Quest 3의 수평 시야는 약 110도로 알려져 있고, Varjo XR-4는 수평 120도에 수직 105도를 공표한다. Apple Vision Pro의 경우 제조사가 시야각을 공표하지 않으므로 100~110도라는 값은 제3자 측정이나 추정이다. Apple이 공표하는 항목은 양안 합계 약 2,300만 화소, 화소 피치 7.5마이크로미터, DCI-P3 색역 92퍼센트, 지원 새로고침 90·96·100·120헤르츠다. 기기 사양을 인용할 때는 측정 주체와 방법을 함께 적어야 한다. 중심값인지 평균값인지, 대각인지 수평인지가 표준화되어 있지 않다.

사람 시야가 극장 스크린이라면 현행 헤드셋은 그 한가운데 잘라 붙인 태블릿 화면이다. 화질은 괜찮지만 가장자리에서 세계가 끊긴다.

시야각 부족은 해상도 부족과 종류가 다른 손실이다. 해상도는 덜 선명함이고 시야는 존재하지 않음이다. 좁은 시야는 몰입감뿐 아니라 균형감과 위험 인지에도 영향을 준다. 그리고 광학 설계에서는 시야와 해상도와 부피 가운데 둘만 고를 수 있는 근본 트레이드오프를 만든다. ^[2]

도당 60화소는 어디서 온 숫자인가

시력 1.0이라는 임상 기준은 1분각 떨어진 두 점을 구분한다는 뜻이다. 격자무늬로 바꾸면 도당 30주기를 분해한다는 말이고, 표본화 정리에 따라 이를 표시하려면 한 주기에 최소 두 화소가 필요하다. 그래서 도당 60화소가 나온다.

이 값이 눈의 여러 물리 한계와 절묘하게 일치한다는 서술이 널리 퍼져 있다. 그러나 같은 단위로 환산해 보면 일치라고 부르기 어렵다.

표 출처: ^[3] (본문 기준으로 재구성)

값들이 두 배 이상 흩어져 있다. 정확한 표현은 일치가 아니라 같은 자릿수다. 더 결정적인 단서는 Williams가 1985년에 보고한 앨리어싱 실험이다. 중심시에서 도당 60~70주기를 넘으면 앨리어싱이 지각된다. 이는 원뿔 모자이크가 받아들일 수 있는 한계가 도당 60주기보다 높다는 뜻이고, 모자이크를 그대로 표시하려면 도당 120~140화소가 필요하다는 뜻이다.

정리하면 도당 60화소는 세 한계의 수렴점이 아니다. 임상 시력 관례 단독으로 정해진 값이며, 광학 한계와 광수용체 한계 양쪽보다 낮다. 그래도 실무 목표로서는 타당하다. 시력 2.0에 해당하는 도당 120화소를 요구하면 예산이 네 배로 뛴다.

목표치를 화소 수로 환산하면 규모가 드러난다. 여기서 흔한 계산 실수를 피해야 한다. 시야는 구면이므로 평면 격자를 그대로 곱하면 입체각의 코사인 항이 빠져 값이 부풀려진다. 도당 60화소는 스테라디안당 1.18×10⁷ 화소에 해당하므로, 입체각으로 계산하는 것이 옳다.

표 출처: ^[3] (본문 기준으로 재구성)

평면 격자 계산은 약 28퍼센트 과대하다. 게다가 200도는 양안 합산 수평 시야이므로 한쪽 눈에 붙일 수 없는 숫자다. 단안 수평은 코 쪽 60도와 귀 쪽 100도를 더한 160도 남짓이다.

눈은 렌즈 성능과 센서 간격을 비슷한 자릿수로 맞춰 만든 카메라다. 다만 임상 시력이라는 잣대는 그 둘보다 한 단계 아래에 그어져 있다.

어느 계산을 쓰더라도 결론은 같다. 한쪽 눈에 6천만 화소급을 직접 구동하는 것은 현재 기술로 불가능하다. 시선 추적과 포비티드 렌더링은 선택이 아니라 필수 경로다. ^[3]

밝기와 대비

눈은 모든 크기의 무늬에 똑같이 민감하지 않다. 아주 굵은 줄무늬도, 아주 가는 줄무늬도 잘 못 보고 중간 굵기에서 가장 민감하다. 이를 공간주파수 축으로 그린 것이 대비 민감도 함수이고, 모양은 가운데가 솟은 산 형태다. 밴드패스 필터다.

고주파 쪽이 떨어지는 이유는 눈의 광학 흐림과 원뿔세포 간격이다. 저주파 쪽이 떨어지는 이유는 망막 신경 회로의 측면 억제다. Kuffler가 1953년에 밝힌 수용장 구조가 그 기반이다. 측면 억제는 주변보다 밝은지 어두운지의 차이만 전달하도록 신호를 가공하므로, 넓고 완만한 밝기 변화는 애초에 뽑아내지 않는다. Campbell과 Robson이 1968년에 격자 자극으로 이 함수의 형태를 확립했다.

표 출처: ^[7] (본문 기준으로 재구성)

시간 변조가 끼면 모양이 바뀐다. 초당 8회쯤 깜박이는 자극에서는 저주파 감도가 올라가 밴드패스가 로우패스로 변형된다. 주변시에서는 차단 주파수가 이심률에 대략 반비례해 낮아진다.

이 함수가 증강현실에서 결정적인 이유는 광학 시스루의 합성 방식에 있다. 광학 시스루는 실제 세계 빛 위에 가상 빛을 더하기만 할 수 있다. 빼기가 불가능하다. 배경 휘도가 L이고 디스플레이가 얹는 휘도가 ΔL일 때 가상 물체의 대비는 ΔL을 ΔL과 L의 합으로 나눈 값이다. 배경이 밝을수록 같은 대비를 내는 데 필요한 디스플레이 휘도가 폭증하고, 원리적으로 검은색은 만들 수 없다.

표 출처: ^[7] (본문 기준으로 재구성)

야외의 난이도가 여기서 나온다. 배경 8,000 cd/m² 위에서 50퍼센트 대비를 내려면 가상 영상이 수천 cd/m²를 망막에 얹어야 한다. 도파관의 광효율이 1퍼센트 미만인 현실을 대입하면 광원 휘도는 10만에서 100만 니트급이 되어야 한다. 차광막이 액세서리가 아니라 구조적 해법인 이유다. 뺄 수 없다면 배경을 줄이는 것이 유일한 다른 손잡이다.

귀가 20헤르츠에서 20킬로헤르츠 사이의 소리만 듣고 그 안에서도 3킬로헤르츠 부근에 가장 예민한 것처럼, 눈도 적당한 굵기의 무늬에 가장 예민하다. 너무 굵은 줄무늬는 배경 밝기로, 너무 가는 줄무늬는 그냥 회색으로 보인다. ^[7]

14 로그 단위를 3 로그 창으로 훑는다

사람은 별빛 아래부터 설원까지 밝기 차이가 100조 배에 달하는 환경을 모두 본다. 그러나 이 범위를 한꺼번에 보는 것이 아니다. 어느 한 순간에 구분할 수 있는 밝기 범위는 1,000배 정도에 불과하며, 이 좁은 창을 현재 환경 밝기에 맞춰 옮기는 것이 적응이다.

표 출처: ^[8] (본문 기준으로 재구성)

적응을 담당하는 기구는 세 층이다. 첫째는 동공이다. 둘째는 광수용체 안의 색소 농도와 세포 내 이득이다. 셋째는 망막 신경 회로의 게인 재조정이다. 위 표가 보여주는 것은 통념의 반대다. 동공은 전체 범위의 10퍼센트도 감당하지 못한다. 적응의 주역이 아니다. Watson과 Yellott이 2012년에 제시한 통합 동공 크기 공식도 동공을 여러 요인의 함수로 다루며, 그 조절 폭 자체가 좁다는 사실은 바뀌지 않는다. Hood와 Finkelstein이 1986년에 정리한 감도 자료가 이 층 구조의 표준 참조다.

창문이 하나뿐인 방에서 바깥을 보는 것과 같다. 창의 크기는 고정돼 있고, 벽을 따라 창을 위아래로 옮겨 밤 풍경이든 낮 풍경이든 맞춰 본다. 창을 옮기는 데 시간이 걸리는 것이 순응이다.

설계 함의가 둘이다. 하나는 자동 밝기 조절의 입력이다. 주변 조도만 재서는 부족하고 사용자의 순응 상태를 추정해야 옳다. 실내에서 막 나온 사용자와 10분간 야외에 있던 사용자는 같은 조도에서도 필요한 디스플레이 휘도가 다르다. 다른 하나는 상한이다. 한 순간에 표시 가능한 대비가 1,000대 1을 크게 넘을 필요가 없다. ^[8]

45분 대 5분

어두운 곳에 들어가면 시력이 서서히 돌아온다. 회복 곡선은 매끄러운 직선이 아니라 두 단계로 꺾인다. 먼저 원뿔세포가 회복하는 가지가 나타나고, 그 가지가 정체한 뒤 곡선이 한 번 꺾이며 간상세포가 주도권을 가져간다. 그 꺾임점을 원뿔-간상 분기점이라 한다.

표 출처: ^[9] (본문 기준으로 재구성)

정의상 분기점은 원뿔 가지가 끝나는 지점이므로 원뿔 완료보다 앞설 수 없다. 두 값을 뒤집어 인용한 자료가 적지 않으니 순서를 확인해야 한다.

감도 상승 폭은 조건에 강하게 의존한다. Hecht와 Haig, Chase가 1937년에 보고한 고전 실험의 핵심이 바로 그것이다. 전순응 강도를 달리하면 이후 암순응 곡선이 달라지고, 가장 밝은 전순응 조건에서 이어진 원뿔 암순응의 역치 범위는 3 로그 단위를 넘었다. 조건 없이 단일 범위를 적는 것은 이 논문의 취지에 어긋난다. 간상까지 포함한 최종 감도 상승은 1만에서 100만 배 수준이다.

느림의 원인은 화학이다. 밝은 빛에 표백된 시각 색소 로돕신을 다시 만들려면 비타민A 유도체가 색소상피를 오가는 순환이 필요하다. Lamb과 Pugh가 2004년에 정리한 레티노이드 회로 연구에서 그 재생 반감기는 약 5분으로 보고된다. 원뿔 색소는 훨씬 빠르며 90초에서 2분 수준이다. 반대로 밝은 곳으로 나오는 명순응은 색소를 분해하는 방향이라 수십 초에서 길어야 5분이면 끝난다.

감도의 파장 의존도 함께 바뀐다. 간상세포의 최대 감도는 약 507나노미터의 청록이고, 원뿔 기반 주간시의 최대 감도는 555나노미터다. 어두워지면 붉은색이 먼저 어두워 보이는 푸르키녜 이동이 여기서 나온다.

귀마개는 끼는 것이 빼는 것보다 빠르다. 눈은 그 반대다. 감도를 낮추는 것은 스위치를 내리듯 빠르지만, 감도를 높이는 것은 창고에서 재료를 꺼내 새로 조립하는 화학 공정이라 45분이 걸린다.

야간 사용의 제약이 이 비대칭에서 나온다. 밤에 밝은 표시를 보면 그 부분만 국소적으로 명순응이 일어나고, 표시를 끈 뒤에도 실제 환경을 볼 시력이 수 분간 저하된다. 운전이나 야간 작업용 표시에서 이는 안전 문제다. 설계 지침은 셋이다. 야간 모드의 절대 휘도 상한, 간상세포 표백을 줄이는 장파장 계열 사용, 밝기 변화 기울기의 제한. ^[9]

시간의 해상도

깜박이는 빛은 어느 주파수를 넘으면 연속된 빛으로 보인다. 그 경계가 임계융합주파수다. 사람 눈은 60헤르츠까지라는 말이 흔하지만, 이 값은 상수가 아니라 조건의 함수다.

첫째, 밝을수록 높아진다. Ferry가 1892년에, Porter가 1902년에 각각 보고한 관계에 따라 임계융합주파수는 휘도의 로그에 비례해 직선으로 올라간다. 밝은 원뿔 조건에서는 약 60헤르츠 근처에서 포화하고, 어두운 간상 조건에서는 약 15헤르츠에서 멈춘다.

둘째, 시야 주변일수록 높아진다. 주변 경로는 해상도를 포기하는 대신 시간 응답이 빠른 마그노 계열 세포로 구성돼 있기 때문이다. 이 대목은 출처를 정확히 짚어야 한다. Tyler가 1985년에 보고한 것은 중심와에서 45도까지 시간주파수 한계가 약 두 배 증가한다는 결과이며, 응답 시간상수가 70밀리초에서 35밀리초로 줄었다는 측정이다. 90헤르츠급의 주변 융합 주파수와 페리-포터 법칙의 검증은 Tyler와 Hamer가 1990년과 1993년에 발표한 후속 연구가 1차 출처다. 그리고 그 후속 연구의 핵심 결론은 기울기가 이심률과 함께 증가한다는 것이다. 중심와에서 10년당 약 12.5헤르츠, 주변부에서 약 19헤르츠로 보고된다. 기울기를 단일 값으로 적으면 중심와에만 해당하는 수치가 된다.

셋째, 안구가 움직이는 동안에는 빛의 시간 변조가 망막 위 공간 패턴으로 바뀌어 훨씬 높은 주파수까지 감지된다. 이 조건에서 심사를 거친 표준 결과는 500헤르츠다. Davis와 Hsieh, Lee가 2015년에 보고했다. 킬로헤르츠급 팬텀 어레이 관찰도 존재하지만 별도 문헌의 값이므로 함께 인용할 때 출처를 분리해야 한다.

표 출처: ^[10] (본문 기준으로 재구성)

참고로 현행 기기의 새로고침은 Quest 3가 90과 120헤르츠, Valve Index가 최대 144헤르츠, Vision Pro가 90·96·100·120헤르츠다.

선풍기 날개가 빨리 돌면 원판처럼 보이는 지점이 있다. 그 지점은 방이 밝을수록 더 빠른 회전에서 나타나고, 곁눈질로 볼 때가 정면으로 볼 때보다 늦게 나타난다.

함의는 세 갈래다. 넓은 시야 디스플레이일수록 깜박임이 주변시로 들어가므로 60헤르츠로는 부족하고 90헤르츠 이상이 사실상의 하한이다. 눈이 움직이는 동안 고주파 변조가 보인다는 사실은 펄스폭변조 구동의 주파수를 훨씬 높게 잡아야 하는 이유다. 그리고 같은 사실이 저지속성 구동에서 색분리 아티팩트가 나타나는 원인이기도 하다. ^[10]

지속성과 망막 번짐

사용자가 머리를 돌리면 시선은 세계의 한 점에 고정된다. 눈이 반대 방향으로 정확히 보상하기 때문이다. 이때 눈은 세계에 대해 정지해 있고 디스플레이 화면에 대해서는 움직인다. 화면이 한 프레임 내내 켜져 있으면, 그 프레임 시간 동안 화면의 한 점이 망막 위를 쭉 긁고 지나가며 선을 그린다.

기전을 정확히 해 둘 필요가 있다. 이 번짐은 계속 회전하는 안구 위에 상이 프레임 유지 시간만큼 고정되어 생기는 망막상 미끄러짐이다. 시각의 시간 합산을 다루는 블로흐 법칙은 역치에 관한 법칙이며 번짐의 폭을 결정하지 않는다. 블로흐 법칙이 말하는 임계 지속은 조건에 따라 20~100밀리초이고 저조도에서 더 길지만, 아래 계산의 어느 항에도 들어가지 않는다.

계산은 곱셈 한 줄이다. 90헤르츠에서 프레임은 11.1밀리초다. 머리 회전 속도가 초당 100도라면 번짐은 1.11도이고, 도당 60화소 기준으로 약 67화소 길이다. 해상도가 충분해도 움직이면 흐려지는 현상의 정확한 원인이다.

해결책은 화면을 프레임 대부분 동안 꺼두고 아주 짧게만 켜는 것이다. Abrash가 2013년에 정리한 저지속성 구동이 그것이다.

표 출처: ^[11] (본문 기준으로 재구성)

대가가 명확하다. 듀티비가 18퍼센트로 떨어지므로 같은 체감 밝기를 내려면 순간 휘도를 5.5배 올려야 한다. 업계 목표는 점등 2밀리초 이하이며, 일상 머리 회전은 초당 100~200도, 빠른 회전은 초당 500도까지 올라간다. 초당 200도에서 계산하면 번짐은 두 배가 된다.

긴 노출로 사진을 찍으며 카메라를 돌리면 불빛이 선으로 늘어진다. 화면을 계속 켜두는 것이 바로 그 긴 노출이다. 플래시처럼 짧게 터뜨리면 선이 점으로 돌아오지만, 그만큼 플래시를 강하게 터뜨려야 한다.

저지속성 구동은 이제 표준이다. 그러나 5배 이상의 순간 휘도 요구는 광학 시스루 장치에서 광원 설계를 극단으로 밀어붙이고 발열과 전력 예산을 지배한다. ^[11]

하루 20만 번의 순간이동

눈은 부드럽게 훑지 않는다. 한 곳에 수백 밀리초 머물렀다가 다음 곳으로 총알처럼 튀는 동작을 반복한다. 이를 단속운동이라 한다. 이 운동은 탄도적이다. 일단 발사되면 중간에 목표를 바꿀 수 없다.

왜 탄도적인가. 시각 피드백으로 궤적을 제어하려면 최소 60~100밀리초가 필요한데, 단속운동 자체가 그보다 짧게 끝난다. 뇌는 피드백 대신 미리 계산한 신호를 한 번에 쏜다. 그 대신 진폭과 속도, 지속시간 사이에 일정한 관계가 성립한다. Bahill과 Clark, Stark가 1975년에 주계열이라 이름 붙인 관계다.

표 출처: ^[12] (본문 기준으로 재구성)

시선을 고정하고 있을 때도 눈은 멈추지 않는다. 미세단속운동, 표류, 떨림이 계속되어 망막상은 끊임없이 흔들린다. 이 흔들림이 없으면 상은 몇 초 안에 사라진다. Martinez-Conde와 Macknik, Hubel이 2004년에 정리한 고정 미세운동 연구가 이 기능의 표준 참조다.

미세운동의 수치는 측정 조건에 따라 크게 달라지므로 조건 없이 인용하면 추적이 불가능해진다. 미세단속운동의 진폭은 2~120분각, 빈도는 초당 1~2회 수준이다. 표류는 머리를 고정한 고전 조건에서 진폭 1.5~4분각에 중위 속도 초당 4분각 정도로 보고되고, 자연 장면을 자유롭게 볼 때는 초당 50분각 수준으로 올라간다. 떨림의 표준 대역은 40~100헤르츠이며 건강한 성인의 최빈값은 약 90헤르츠다. 20~40헤르츠는 떨림이 아니라 표류의 대역이므로 하한을 20헤르츠로 적으면 두 운동의 구분이 흐려진다. 떨림의 진폭은 최신 리뷰에서 약 1분각으로 정리된다.

손전등으로 방을 훑는다고 했지만, 실제로는 한 곳에 잠깐 비추고 툭 꺼서 다른 곳으로 던지듯 옮긴 뒤 다시 켜는 식이다. 옮기는 동안에는 아무것도 보지 않는다.

포비티드 렌더링의 가장 큰 공학적 난제가 여기서 나온다. 눈은 초당 700도로 튈 수 있다. 시선 추적부터 렌더링과 표시까지 50밀리초가 걸린다면 고해상도 영역이 35도나 뒤처진다. 대응은 셋이다. 고해상도 창을 넉넉히 키우거나, 단속운동의 목표점을 예측하거나, 다음 절의 억제 창에 기대는 것이다. 시선 추적 시스템의 지연 사양과 표본화율은 이 숫자에서 역산된다. 표본화율 120~250헤르츠 이상이 요구되는 근거가 여기다. ^[12]

유일하게 부드러운 눈

움직이는 물체를 눈으로 따라갈 때만 눈은 진짜로 부드럽게 움직인다. 이 추적운동은 단속운동과 달리 시각 피드백 제어 루프로 동작한다. 목표의 망막상 속도 오차를 줄이는 방향으로 눈 속도를 조절하는 방식이다. Lisberger와 Morris, Tychsen이 1987년에 정리한 리뷰가 이 회로의 표준 서술이다.

표 출처: ^[13] (본문 기준으로 재구성)

속도 상한은 자주 잘못 인용된다. Meyer와 Lasker, Robinson이 1985년에 발표한 논문의 제목 자체가 사람 추적운동 속도의 상한이며, 그 결과는 다섯 명 중 네 명에서 목표 속도 초당 100도까지 안구 속도가 목표의 약 90퍼센트를 유지했다는 것이다. 초당 100도는 훈련된 예외가 아니라 일반 피험자 다수의 통상 결과다. 실무에서 흔히 인용되는 초당 30도는 이 논문에 나오지 않는 값이므로, 인터페이스 설계 기준으로 쓸 때는 근거를 따로 밝혀야 한다.

추적 루프에는 다른 한계도 있다. 목표 속도가 루프가 유지할 수 있는 범위를 넘으면 따라잡기 단속운동이 끼어들고 시선은 부드러움을 잃는다. 수직 방향, 특히 위쪽 추적이 수평보다 불리하다. 그리고 추적운동은 대개 실제로 움직이는 시각 목표가 있어야 발동한다. 아무것도 없는 어둠 속에서 의지만으로 눈을 부드럽게 움직이기는 매우 어렵다.

증강현실에서 이 운동이 중요한 이유는 번짐이다. 사용자가 움직이는 가상 물체를 눈으로 따라가면 눈이 화면에 대해 미끄러진다. 머리를 돌릴 때와 똑같은 망막 번짐이 생긴다.

표 출처: ^[13] (본문 기준으로 재구성)

지나가는 자동차를 눈으로 따라가면 차창 안 사람 얼굴이 보인다. 그 차가 아주 빠르면 눈이 못 따라가 툭툭 끊기며 보게 된다. 그 끊김이 따라잡기 단속운동이다.

원인은 같아도 대책은 다르다. 머리 회전 번짐은 늦은 단계의 재투영으로 줄일 수 있다. 눈 추적 번짐은 재투영으로 줄지 않는다. 화면이 옳은 위치에 있어도 눈이 그 위를 미끄러지기 때문이다. 점등 시간을 줄이는 것 외에 방법이 없다. ^[13]

지연 예산의 진짜 출처

머리를 돌려도 세상이 흔들려 보이지 않는 것은 눈이 머리와 반대 방향으로 거의 정확히 같은 각도만큼 돌기 때문이다. 이 보상을 담당하는 것이 전정안구반사이며, 사람 몸에서 가장 빠른 반사 중 하나다.

빠른 이유는 회로가 짧기 때문이다. 속귀의 반고리관에서 전정핵을 거쳐 외안근 운동신경핵까지, 신경세포 셋만 건너면 끝난다. Leigh와 Zee가 정리한 안구운동 신경학의 표준 서술이 이 3-뉴런 호를 다룬다. 결정적으로 이 반사는 시각을 쓰지 않는다. 눈이 얼마나 어긋났는지 보고 고치는 피드백 방식이 아니다. 머리의 각속도를 관성 센서로 직접 재서 앞먹임으로 눈을 미는 개루프 방식이다. 그래서 시각 피드백에 의존하는 추적운동보다 열 배 이상 빠르다.

표 출처: ^[14] (본문 기준으로 재구성)

바로 이 지점이 증강현실 지연 목표의 근원이다. 머리를 돌리면 사용자의 눈은 10밀리초 남짓에 세계의 한 점에 고정된다. 그런데 디스플레이가 50밀리초 뒤에 갱신되면, 눈이 이미 고정한 그 점에 가상 물체가 아직 도착하지 않은 상태가 된다. 가상 물체는 실제 세계 위에서 미끄러지는 것처럼 보인다.

오차는 지연과 각속도의 곱이다.

표 출처: ^[14] (본문 기준으로 재구성)

지연 지각 역치는 단일 숫자로 제시하기 어렵다. Ellis와 Mania, Adelstein, Hill이 2004년에, Adelstein과 Lee, Ellis가 2003년에 보고한 실험들은 과제와 머리 운동 조건에 따라 역치가 크게 달라진다는 것을 보여준다. 헤드마운트 조건에서 10~20밀리초 수준으로 보고된 사례가 있고, 최적 조건에서는 수 밀리초까지 내려간 사례도 있다. 인용할 때는 과제와 조건을 반드시 함께 적어야 한다.

카메라의 손떨림 보정과 같다. 다만 화면을 보고 흔들림을 고치는 소프트웨어 방식이 아니라, 자이로 센서가 흔들림을 직접 재서 렌즈를 미는 하드웨어 방식이다.

이 절은 이 장의 무게중심이다. 지연 20밀리초라는 목표는 업계 관행이 아니라 생리학적 상수에서 나온 값이다. 늦은 단계의 재투영, 예측 추적, 저지속성 구동은 모두 하나의 원인에 대한 서로 다른 대응이다. 특히 광학 시스루에서는 실제 세계가 지연 없이 보이므로 기준점이 눈앞에 있고, 오차가 그대로 드러난다. 비디오 시스루보다 광학 시스루의 지연 요구가 더 가혹한 이유다. ^[14]

공짜로 주어진 창

눈이 초당 700도로 튈 때 망막에는 엄청난 번짐이 지나가야 정상이다. 그런데 우리는 그 번짐을 보지 못한다. 뇌가 단속운동 전후로 시각 감도를 능동적으로 낮추기 때문이다.

기전은 두 가지가 함께 작용한다. 하나는 능동적 억제다. 운동 명령을 내리는 회로가 그 사본을 시각 경로에 보내 미리 감도를 떨어뜨린다. 그 증거가 시작 시점이다. 억제는 눈이 실제로 움직이기 전에 이미 시작된다. 망막에서 일어난 일의 결과가 아니라는 뜻이다. 다른 하나는 마스킹이다. 단속운동 직전과 직후의 선명한 상이 그 사이의 번짐을 앞뒤에서 덮어버린다.

가장 중요한 단서는 이 억제가 선택적이라는 점이다. Burr와 Morrone, Ross가 1994년에 보고한 대로 마그노 경로가 골라 억제된다. 굵은 무늬는 강하게 억제되지만 가는 무늬는 거의 억제되지 않는다.

표 출처: ^[15] (본문 기준으로 재구성)

로그와 배수 환산은 자주 틀린다. 0.5 로그 단위는 약 3.2배이고, 2배는 0.3 로그 단위다. 시작 시점도 문헌 편차가 큰 항목이므로 단일 값으로 못 박기보다 범위로 쓰는 편이 정확하다. Ross와 Morrone, Goldberg, Burr가 2001년에 정리한 리뷰가 이 시점 문제를 다룬다.

예산을 계산해 보면 규모가 놀랍다. 깨어 있는 16시간은 57,600초다.

표 출처: ^[15] (본문 기준으로 재구성)

하루 중 10퍼센트라는 요약이 돌아다니지만 자체 산수가 맞지 않는다. 보수적으로 잡아도 4분의 1이고, 창 길이를 상한으로 잡으면 절반을 넘는다.

영화 편집에서 컷을 카메라가 확 움직이는 순간에 붙이면 관객이 이음매를 못 알아챈다. 뇌는 시선을 옮기는 순간마다 스스로 그런 편집점을 만들어 준다.

이 창 안에서는 해상도 전환, 화면 재투영, 장면 전환, 공간 재정렬을 사용자 모르게 수행할 수 있다. 보행 경로를 몰래 휘게 만드는 재지향도 여기에 숨는다. 다만 숫자의 출처를 정확히 해야 한다. 시선 속도가 초당 180도를 넘을 때 초당 12.6도 미만의 회전을 적용하면 감지되지 않는다는 결과는 Sun과 동료들이 2018년에 보고한 단속운동 기반 재지향 연구의 값이다. 90프레임에서 프레임당 0.14도에 해당한다. Steinicke와 동료들이 2010년에 보고한 것은 통상 시야에서의 무차원 역치이며 단위가 다르다. 물리 회전이 지각된 회전보다 약 49퍼센트 크거나 20퍼센트 작아도 감지되지 않고, 거리는 14퍼센트 축소에서 26퍼센트 확대까지, 곡률은 반경 22미터 이상이면 알아채지 못한다. 무차원 이득을 초당 도수로 옮겨 쓰는 것은 차원 오류다.

한계도 분명하다. 고공간주파수는 억제되지 않는다. 창 안에서 선명한 가장자리를 가진 콘텐츠를 옮기면 들킬 수 있다. 숨길 수 있는 변화의 종류를 공간주파수 기준으로 판단해야 한다. ^[15]

두 눈의 모순

두 눈은 6센티미터 남짓 떨어져 있어 같은 물체를 조금 다른 각도에서 본다. 뇌는 이 차이를 거리로 환산하는데, 그 정밀도가 놀랍다. 최적 조건에서 2~6초각의 시차까지 구분한다. 1도의 1,000분의 1 수준이다. 임상 정상 범위는 20~40초각이다.

자연 시야에서는 두 개의 거리 신호가 항상 일치한다. 가까운 것을 볼 때 두 눈이 안으로 모이고, 동시에 수정체가 두꺼워져 초점을 당긴다. 이접과 조절은 신경학적으로 연결되어 자동으로 함께 움직인다. 그런데 대부분의 헤드마운트 디스플레이는 화면이 고정된 한 거리에 맺힌다. 초점은 항상 그 거리에 있는데 시차는 물체의 거리를 말한다. 두 신호가 어긋난다. 이를 이접-조절 충돌이라 한다.

눈의 초점 심도는 동공 3~4밀리미터에서 약 ±0.3디옵터에 불과해 이 어긋남을 흡수하지 못한다. Hoffman과 Girshick, Akeley, Banks가 2008년에 보인 대로 충돌은 시각 성능을 떨어뜨리고 피로를 유발한다.

편안한 범위를 하나의 대칭 상수로 적는 인용이 널리 퍼져 있지만, 1차 출처의 결론은 그렇지 않다. Shibata와 Kim, Hoffman, Banks가 2011년에 보고한 편안함의 영역은 대칭이 아니고 거리에 의존한다. 같은 디옵터 값의 충돌이 근거리보다 원거리에서 덜 편안하다. 그리고 부호에 따라 달라진다. 화면보다 뒤에 놓인 콘텐츠가 만드는 음의 충돌은 원거리에서 더 불편하고, 화면보다 앞에 놓인 양의 충돌은 근거리에서 더 불편하다. 따라서 편안한 영역을 ±0.4디옵터 같은 고정값으로 쓰고 그 값으로 배수를 계산하는 방식은 성립하지 않는다. 설계 판단은 거리 구간과 부호를 나눠서 해야 한다.

표 출처: ^[16] (본문 기준으로 재구성)

문제가 가장 심한 구간은 역설적으로 가장 쓸모 있는 구간이다. 손이 닿는 거리다. 30센티미터는 3.33디옵터이고 2미터는 0.5디옵터다. 초점면이 2미터에 고정된 장치에서 30센티미터 위치에 물체를 시차로 배치하면 두 신호는 2.83디옵터 어긋난다. 이 값이 어느 정도의 불편인지는 거리와 부호를 함께 따져야 알 수 있지만, 초점 심도 ±0.3디옵터로는 근처에도 가지 못한다는 점은 분명하다.

귀로는 목소리가 바로 앞에서 들리는데 입 모양은 3미터 뒤 화면에서 움직이는 더빙 영화를 보는 것과 같다. 한두 장면은 참을 만하지만 두 시간을 보면 머리가 아프다.

이 하나의 제약이 네 갈래 연구 흐름을 낳았다. 초점면을 기계적으로 움직이는 가변초점, 여러 초점면을 동시에 띄우는 다초점면, 광선 자체를 재현하는 광계, 파면을 계산해 만드는 홀로그래픽이다. 가변초점의 응답 속도 요구를 논하려면 조절 자체의 동역학이 필요하다. 조절 반응의 잠복기는 300~400밀리초, 시상수는 300밀리초 수준으로 알려져 있다. 눈의 초점이 이 정도로 느리다는 사실은 기계식 해법에 숨 쉴 틈을 준다.

실무 지침도 하나 나온다. 동공간거리의 개인차를 맞추지 못하면 시차 자체가 틀어진다. 52밀리미터와 78밀리미터는 26밀리미터 차이이고, 이 차이는 거리 판단 오차와 추가 피로로 직결된다. ^[16]

같은 눈이 아니다

지금까지의 숫자는 대표값이다. 대표값으로 설계하면 절반의 사용자를 놓친다. 눈의 사양은 사람마다 다르고, 어떤 축에서는 그 차이가 기기 세대 간 차이보다 크다.

표 출처: ^[16][6] (본문 기준으로 재구성)

입체시가 없는 사용자에게 시차로만 전달되는 깊이 정보는 전달되지 않는다. 색각 이상이 있는 사용자에게 색으로만 구분되는 표시는 구분되지 않는다. 조절력이 떨어진 사용자에게 고정 초점면의 거리는 다른 의미를 갖는다. 대표값 하나로 만든 인터페이스는 이 사용자들에게 작동하지 않는다.

이 목록은 완전하지 않다. 색 재현과 시스루 합성에서 결정적인 색각의 삼자극 구조와 대립 과정, 색 항상성은 별도의 논의를 요구한다. 시각과 전정 신호의 불일치가 만드는 멀미도 시각 축보다 전정과 자세 축에 속한다. 여기서는 접점만 표시해 둔다. ^[16][6]

사양표 다시 읽기

앞선 절들의 숫자를 한 표로 모으면, 현행 기기가 사람 눈의 어느 축에서 몇 배 모자라는지가 드러난다.

표 출처: ^{[1][2][3][10][14][16]} (본문 기준으로 재구성)

이 표가 말하는 것은 격차의 크기만이 아니다. 격차의 종류가 다르다는 사실이다. 점등 시간은 이미 해결됐다. 지연은 목표에 근접했다. 시야와 화소 수는 양적 문제이며, 시선 추적과 포비티드 렌더링이라는 우회로가 이미 있다. 남은 두 줄은 성격이 다르다. 광학 시스루의 대비는 빼기가 불가능하다는 합성 방식에서 나오므로, 차광이라는 구조 변경 없이는 개선되지 않는다. 초점은 고정면 위에 시차만 얹는 구조 자체를 바꿔야 한다. 어느 격차가 물리 한계이고 어느 격차가 아직 공학 문제인지는 이 구분에서 시작된다.

눈은 시야 전체를 고르게 보지 못하고, 검정을 더할 수 없는 합성을 견디지 못하며, 밀리초 단위로 자기를 보상한다. 증강현실 기기의 사양표는 그 세 가지 사실을 받아쓴 문서다. ^{[1][2][3][10][14][16]}