본 연구는 아른하임의 10가지 시지각 기초 개념 중 색상과 형태에 대한 시지각 인지반응을 뇌파를 통해 알아보는 실험연구이다. 본 연구에서는 색상과 형태에 있어 사람들이 어떤 색상과 형태에서 편안함을 느끼며 또 어떤 색상과 형태에 집중하는지를 뇌파의 지표에 따른 이완반응과 각성반응을 분석하였다. 따라서 연구의 목적으로는 뇌파의 주파수 및 뇌기능의 부위별 활성도를 측정하여, 어떤 색상과 형태가 사람에게 편안한지, 즉 이완되는지 그리고 상대적으로 각성이 되는지를 분석하여 다양한 분야에서 기본적인 색상과 형태를 적용할 수 있는 데이터베이스(...
본 연구는 아른하임의 10가지 시지각 기초 개념 중 색상과 형태에 대한 시지각 인지반응을 뇌파를 통해 알아보는 실험연구이다. 본 연구에서는 색상과 형태에 있어 사람들이 어떤 색상과 형태에서 편안함을 느끼며 또 어떤 색상과 형태에 집중하는지를 뇌파의 지표에 따른 이완반응과 각성반응을 분석하였다. 따라서 연구의 목적으로는 뇌파의 주파수 및 뇌기능의 부위별 활성도를 측정하여, 어떤 색상과 형태가 사람에게 편안한지, 즉 이완되는지 그리고 상대적으로 각성이 되는지를 분석하여 다양한 분야에서 기본적인 색상과 형태를 적용할 수 있는 데이터베이스(Database)를 구축함과 동시에 인간의 감성을 뇌파신호(EEG)를 통해 정량화함으로써 체계적인 측정법을 제시하고자 한다. 본 연구를 위한 피험자는 실험에 참여하고자 하는 자로서 부산에 거주하는 20세~43세성인 남⋅녀 46명으로 구성하였고 뇌파의 특성을 고려하여 다양한 분야의 전공과 직종을 가진 피험자 집단으로 구성하였다. 본 연구에서는 총 32채널 중 본 연구의 필요에 따라 20개 채널을 선택하여 측정하였으며, 실험자극의 선정은 빛의 3원색인 빨간색(R), 초록색(G), 파란색(B)에 색채심리 실험에 자주 이용되는 흰색, 검정색을 색상 자극으로 사용하였다. 색상에 대한 뇌파 측정은 5가지 색상을 빨간색, 초록색, 파란색, 흰색, 검정색의 순으로 배치하였고 형태에 대한 뇌파 측정을 위해서는 디자인학에서 기본이 되는 원형(Circle), 삼각형(Triangle) 및 사각형(Rectangle)을 사용하였다. 총 20개 색상과 형태를 시자극 모델을 사용하였다. 총 20개의 색상과 형태 시자극 모델은 색상에 있어서는 크게 유채색과 무채색, 한색과 난색로 구분하였고 그 색상유형과 기본 형태인 원형, 삼각형, 사각형에 대한 뇌파 차이(이완과 각성정도)와 상호작용을 실험 연구모형에 따라 검증하였다. 본 연구에서는 뇌파분석법으로 주파수대역별로 파워 스펙트럼을 구하여 비교하는 방법을 사용하였다. 시자극의 색상과 형태에 반응한 뇌를 분석하기 위해 RA지표(상대알파파), RB지표(상대베타파), RAB지표(상대베타파에 대한 상대알파파), RLB지표(상대집중파)의 4가지 지표로 구분하여 파워 스펙트럼을 채널별, 주파수별로 비교 분석하였다. 실험자극에 대한 뇌파 분석의 이해를 돕고자 각 지표들을 뇌맵핑(Brain Mapping)을 통해 시각화하였다. 또한 모든 측정값은 채널별, 주파수별로 분석하였으며, 색상과 형태에 나타난 46명의 뇌파 측정 데이터를 통합하여 평균값으로 나타내었다. 실험의 분석은 TeleScan 3.10 프로그램으로 데이터를 수집 및 분석하였고, SPSS 통계프로그램(ver. 22)을 이용하여 측정된 모든 자료에 대하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 또 각 색상과 형태의 통계적 유의성을 검증하기 위해 두 집단 간 평균 차이에 대한 대응표본 t검정(Paired T-test)를 실시하였다. 본 연구의 실험결과 색상과 형태에 대한 각 채널의 뇌 전위에 나타난 뇌파는 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표가 각 가설마다 통계적으로 유의한 차이가 나타나는 것과 유의한 차이를 도출하지 못한 가설도 있었다. 그 결과와 결론은 다음과 같다.
색상과 형태를 채널별, 주파수별 평균 비교 분석 결과, RA지표에서는 시지각을 가장 빨리 인지하는 Ch09-O1(후두엽)에서 가장 높은 이완반응이 관찰되었고 색상에 있어서 흰색이 이완반응이 가장 높았다. 색상과 형태에 있어서는 무채색의 형태가 이완반응이 높은 것으로 나타난 반면, 빨간색 형태가 가장 높은 각성반응을 보였다. 긴장, 각성, 주의집중 시 나타나는 RB지표 분석결과, 색상에 있어서는 Ch14 -T4(측두엽)에서 가장 높은 각성반응이 나타났고 색상과 형태에 있어서도 초록색, 파란색 사각형의 형태가 높은 각성반응을 보였으며 무채색의 형태가 이완반응이 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 핵심인 뇌파의 각성반응에 대한 이완반응 정도를 분석하는 RAB지표에 대한 상대알파파에 대한 분석결과 색상에 있어서는 Ch01-FP1(전두엽)에서 가장 높은 이완반응이 나타났으며 흰색이 이완반응이 가장 높았고 색상과 형태에 있어서는 무채색 형태가 가장 높은 이완반응을 보였으며 유채색의 형태가 각성반응이 높은 것으로 나타났다. 어느 영역에서 집중도가 크게 발생하였는지를 나타내는 RLB지표인 SMR파에 대한 분석결과, Ch09-O1(후두엽)에서 가장 높은 집중도가 나타났고 색상에 있어서 초록색, 색상과 형태에 있어서는 검정색 원형과 사각형에서 집중도가 높은 것으로 나타났으며 주로 Ch09-O1, 두정엽, 전두엽에서 집중파가 높은 것으로 나타났다. 유채색과 무채색간의 시지각 인지반응 평균 분석 결과, 유채색 RA지표, RB지표, RAB지표값의 평균이 무채색 계열보다 높은 평균을 보여주는 것으로 확인이 되었으며 두 지표간의 차이검정에서는 유채색 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표와 무채색 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표간의 유의한 차이를 보여주었다. 난색과 한색간 차이를 검증한 분석 결과, RA지표, RAB지표, RLB지표에서는 한색이 난색에 비해 높은 평균을 보여주었고 통계적으로 유의한 차이는 도출하지는 못하였으나 RB지표의 차이가 가장 큰것을 확인할 수 있었다. 형태의 꼭지점 검증에 있어 사각형과 삼각형간 비교를 검증한 결과, RLB지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RA지표, RB지표, RAB지표에서는 차이를 도출할 수는 없었다. 원형과 삼각형간 비교를 검증한 결과, RLB지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RA지표, RB지표, RAB지표에서는 차이를 도출할 수 없었다. 원형과 사각형간 비교를 검증한 결과, RA지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RB지표, RAB지료, RLB지표에서는 차이를 도출할 수는 없었다. RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에 대한 평균값을 살펴본 결과 직선의 평균이 곡선보다 높은 것으로 파악되었다. 또한 차이검정의 결과 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에서 직선 형태와 곡선 형태간 유의한 차이를 도출하였다. 본 분석의 결과 RB지표에 대한 차이가 가장 큰 것을 알수 있었으며 다음으로는 RA지표로 파악되었다. 유채색 형태와 무채색 형태에 따른 대응표본 통계량의 결과를 살펴보면 유채색의 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표의 평균이 무채색에 비해 더 큰 것을 알수 있었다. 대응표본 검정의 결과, 유채색의 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표의 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며 RB지표간 차이가 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 난색 형태와 한색 형태에 따른 뇌파 대응표본 통계량의 결과를 살펴보면 한색 형태의 RA지표, RB지표, RAB지표의 평균이 난색 형태보다 높은 것으로 나타났으며 RLB지표에서는 난색 형태가 더 높은 평균을 보여주었다. 차이검정의 결과 RA지표에서는 난색 형태와 한색 형태에 대한 차이를 확인할 수 있었다. 그러나 RB지표, RAB지표, RLB지표에서는 집단간에는 유의한 차이를 도출하지는 못하였다. 또한 색상과 형태의 상관관계 분석 결과, 유채색 형태와 무채색 형태간의 시지각 인지반응과 난색 형태와 한색 형태간의 시지각 인지반응 상관관계는 같은 지표간에 정적 상관관계를 보였으며 서로 다른 지표와는 부적 상관관계수치를 보였다.
결론적으로 유채색과 무채색 분석 결과 무채색보다 유채색에서 이완반응이 더 크게 나타나 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 난색과 한색간의 차이를 검증한 분석 결과, 한색이 난색에 비해 높은 평균을 보여 통계적으로 유의한 차이는 도출하지는 못하였다. 그러나 RB지표에서는 큰 차이를 보였다. 즉, 형태의 꼭지점에 있어서는 유의한 차이를 도출하지 못했다는 것을 의미하는데 이는 꼭지점이 많을수록 각성이 크다는 연구가설이 채택되지 않음을 의미한다. 하지만 RA지표와 RLB지표에서의 유의한 차이를 보였다. 직선 형태와 곡선 형태에 대한 차이검정 분석 결과를 살펴보면 직선 형태가 곡선 형태보다 각성반응이 크게 나타났으므로 유의한 차이를 도출하였다. 유채색 형태와 무채색 형태에 따른 결과는 유채색의 큰 각성반응으로 유의미한 차이를 도출하였고 난색 형태와 한색 형태에 따른 분석 결과는 한색 형태가 난색의 형태보다 큰 각성반응으로 유의한 차이를 도출하지 못했다. 또한 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에서 주로 전두엽과 후두엽에서 인지반응이 크게 일으났으며 두정엽, 측두엽에서는 낮은 측정값의 인지반응이 나타났다.
이상 본 연구의 결과를 토대로 다양한 분야의 연구방법론을 활용하여 색상과 형태에 대한 뇌파반응의 측정 및 분석과 정량적인 지표 정립이 수반되어야 할 것이며 향후 지속적인 후속연구를 통해 관련 데이터베이스를 확보하고 다양한 분석을 시도할 필요가 있다고 생각되어진다.
본 연구는 아른하임의 10가지 시지각 기초 개념 중 색상과 형태에 대한 시지각 인지반응을 뇌파를 통해 알아보는 실험연구이다. 본 연구에서는 색상과 형태에 있어 사람들이 어떤 색상과 형태에서 편안함을 느끼며 또 어떤 색상과 형태에 집중하는지를 뇌파의 지표에 따른 이완반응과 각성반응을 분석하였다. 따라서 연구의 목적으로는 뇌파의 주파수 및 뇌기능의 부위별 활성도를 측정하여, 어떤 색상과 형태가 사람에게 편안한지, 즉 이완되는지 그리고 상대적으로 각성이 되는지를 분석하여 다양한 분야에서 기본적인 색상과 형태를 적용할 수 있는 데이터베이스(Database)를 구축함과 동시에 인간의 감성을 뇌파신호(EEG)를 통해 정량화함으로써 체계적인 측정법을 제시하고자 한다. 본 연구를 위한 피험자는 실험에 참여하고자 하는 자로서 부산에 거주하는 20세~43세성인 남⋅녀 46명으로 구성하였고 뇌파의 특성을 고려하여 다양한 분야의 전공과 직종을 가진 피험자 집단으로 구성하였다. 본 연구에서는 총 32채널 중 본 연구의 필요에 따라 20개 채널을 선택하여 측정하였으며, 실험자극의 선정은 빛의 3원색인 빨간색(R), 초록색(G), 파란색(B)에 색채심리 실험에 자주 이용되는 흰색, 검정색을 색상 자극으로 사용하였다. 색상에 대한 뇌파 측정은 5가지 색상을 빨간색, 초록색, 파란색, 흰색, 검정색의 순으로 배치하였고 형태에 대한 뇌파 측정을 위해서는 디자인학에서 기본이 되는 원형(Circle), 삼각형(Triangle) 및 사각형(Rectangle)을 사용하였다. 총 20개 색상과 형태를 시자극 모델을 사용하였다. 총 20개의 색상과 형태 시자극 모델은 색상에 있어서는 크게 유채색과 무채색, 한색과 난색로 구분하였고 그 색상유형과 기본 형태인 원형, 삼각형, 사각형에 대한 뇌파 차이(이완과 각성정도)와 상호작용을 실험 연구모형에 따라 검증하였다. 본 연구에서는 뇌파분석법으로 주파수대역별로 파워 스펙트럼을 구하여 비교하는 방법을 사용하였다. 시자극의 색상과 형태에 반응한 뇌를 분석하기 위해 RA지표(상대알파파), RB지표(상대베타파), RAB지표(상대베타파에 대한 상대알파파), RLB지표(상대집중파)의 4가지 지표로 구분하여 파워 스펙트럼을 채널별, 주파수별로 비교 분석하였다. 실험자극에 대한 뇌파 분석의 이해를 돕고자 각 지표들을 뇌맵핑(Brain Mapping)을 통해 시각화하였다. 또한 모든 측정값은 채널별, 주파수별로 분석하였으며, 색상과 형태에 나타난 46명의 뇌파 측정 데이터를 통합하여 평균값으로 나타내었다. 실험의 분석은 TeleScan 3.10 프로그램으로 데이터를 수집 및 분석하였고, SPSS 통계프로그램(ver. 22)을 이용하여 측정된 모든 자료에 대하여 평균과 표준편차를 산출하였다. 또 각 색상과 형태의 통계적 유의성을 검증하기 위해 두 집단 간 평균 차이에 대한 대응표본 t검정(Paired T-test)를 실시하였다. 본 연구의 실험결과 색상과 형태에 대한 각 채널의 뇌 전위에 나타난 뇌파는 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표가 각 가설마다 통계적으로 유의한 차이가 나타나는 것과 유의한 차이를 도출하지 못한 가설도 있었다. 그 결과와 결론은 다음과 같다.
색상과 형태를 채널별, 주파수별 평균 비교 분석 결과, RA지표에서는 시지각을 가장 빨리 인지하는 Ch09-O1(후두엽)에서 가장 높은 이완반응이 관찰되었고 색상에 있어서 흰색이 이완반응이 가장 높았다. 색상과 형태에 있어서는 무채색의 형태가 이완반응이 높은 것으로 나타난 반면, 빨간색 형태가 가장 높은 각성반응을 보였다. 긴장, 각성, 주의집중 시 나타나는 RB지표 분석결과, 색상에 있어서는 Ch14 -T4(측두엽)에서 가장 높은 각성반응이 나타났고 색상과 형태에 있어서도 초록색, 파란색 사각형의 형태가 높은 각성반응을 보였으며 무채색의 형태가 이완반응이 높은 것으로 나타났다. 본 연구의 핵심인 뇌파의 각성반응에 대한 이완반응 정도를 분석하는 RAB지표에 대한 상대알파파에 대한 분석결과 색상에 있어서는 Ch01-FP1(전두엽)에서 가장 높은 이완반응이 나타났으며 흰색이 이완반응이 가장 높았고 색상과 형태에 있어서는 무채색 형태가 가장 높은 이완반응을 보였으며 유채색의 형태가 각성반응이 높은 것으로 나타났다. 어느 영역에서 집중도가 크게 발생하였는지를 나타내는 RLB지표인 SMR파에 대한 분석결과, Ch09-O1(후두엽)에서 가장 높은 집중도가 나타났고 색상에 있어서 초록색, 색상과 형태에 있어서는 검정색 원형과 사각형에서 집중도가 높은 것으로 나타났으며 주로 Ch09-O1, 두정엽, 전두엽에서 집중파가 높은 것으로 나타났다. 유채색과 무채색간의 시지각 인지반응 평균 분석 결과, 유채색 RA지표, RB지표, RAB지표값의 평균이 무채색 계열보다 높은 평균을 보여주는 것으로 확인이 되었으며 두 지표간의 차이검정에서는 유채색 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표와 무채색 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표간의 유의한 차이를 보여주었다. 난색과 한색간 차이를 검증한 분석 결과, RA지표, RAB지표, RLB지표에서는 한색이 난색에 비해 높은 평균을 보여주었고 통계적으로 유의한 차이는 도출하지는 못하였으나 RB지표의 차이가 가장 큰것을 확인할 수 있었다. 형태의 꼭지점 검증에 있어 사각형과 삼각형간 비교를 검증한 결과, RLB지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RA지표, RB지표, RAB지표에서는 차이를 도출할 수는 없었다. 원형과 삼각형간 비교를 검증한 결과, RLB지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RA지표, RB지표, RAB지표에서는 차이를 도출할 수 없었다. 원형과 사각형간 비교를 검증한 결과, RA지표에서 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 RB지표, RAB지료, RLB지표에서는 차이를 도출할 수는 없었다. RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에 대한 평균값을 살펴본 결과 직선의 평균이 곡선보다 높은 것으로 파악되었다. 또한 차이검정의 결과 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에서 직선 형태와 곡선 형태간 유의한 차이를 도출하였다. 본 분석의 결과 RB지표에 대한 차이가 가장 큰 것을 알수 있었으며 다음으로는 RA지표로 파악되었다. 유채색 형태와 무채색 형태에 따른 대응표본 통계량의 결과를 살펴보면 유채색의 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표의 평균이 무채색에 비해 더 큰 것을 알수 있었다. 대응표본 검정의 결과, 유채색의 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표의 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며 RB지표간 차이가 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 난색 형태와 한색 형태에 따른 뇌파 대응표본 통계량의 결과를 살펴보면 한색 형태의 RA지표, RB지표, RAB지표의 평균이 난색 형태보다 높은 것으로 나타났으며 RLB지표에서는 난색 형태가 더 높은 평균을 보여주었다. 차이검정의 결과 RA지표에서는 난색 형태와 한색 형태에 대한 차이를 확인할 수 있었다. 그러나 RB지표, RAB지표, RLB지표에서는 집단간에는 유의한 차이를 도출하지는 못하였다. 또한 색상과 형태의 상관관계 분석 결과, 유채색 형태와 무채색 형태간의 시지각 인지반응과 난색 형태와 한색 형태간의 시지각 인지반응 상관관계는 같은 지표간에 정적 상관관계를 보였으며 서로 다른 지표와는 부적 상관관계수치를 보였다.
결론적으로 유채색과 무채색 분석 결과 무채색보다 유채색에서 이완반응이 더 크게 나타나 유의한 차이를 도출할 수 있었으며 난색과 한색간의 차이를 검증한 분석 결과, 한색이 난색에 비해 높은 평균을 보여 통계적으로 유의한 차이는 도출하지는 못하였다. 그러나 RB지표에서는 큰 차이를 보였다. 즉, 형태의 꼭지점에 있어서는 유의한 차이를 도출하지 못했다는 것을 의미하는데 이는 꼭지점이 많을수록 각성이 크다는 연구가설이 채택되지 않음을 의미한다. 하지만 RA지표와 RLB지표에서의 유의한 차이를 보였다. 직선 형태와 곡선 형태에 대한 차이검정 분석 결과를 살펴보면 직선 형태가 곡선 형태보다 각성반응이 크게 나타났으므로 유의한 차이를 도출하였다. 유채색 형태와 무채색 형태에 따른 결과는 유채색의 큰 각성반응으로 유의미한 차이를 도출하였고 난색 형태와 한색 형태에 따른 분석 결과는 한색 형태가 난색의 형태보다 큰 각성반응으로 유의한 차이를 도출하지 못했다. 또한 RA지표, RB지표, RAB지표, RLB지표에서 주로 전두엽과 후두엽에서 인지반응이 크게 일으났으며 두정엽, 측두엽에서는 낮은 측정값의 인지반응이 나타났다.
이상 본 연구의 결과를 토대로 다양한 분야의 연구방법론을 활용하여 색상과 형태에 대한 뇌파반응의 측정 및 분석과 정량적인 지표 정립이 수반되어야 할 것이며 향후 지속적인 후속연구를 통해 관련 데이터베이스를 확보하고 다양한 분석을 시도할 필요가 있다고 생각되어진다.
This study is an experimental study of visual perception response of color and form among 10 basic visual perception concepts of Arnheim using an electroencephalogram. In this study, we analyzed the relaxation response and the arousal response according to the EEG indices as to which color and f...
This study is an experimental study of visual perception response of color and form among 10 basic visual perception concepts of Arnheim using an electroencephalogram. In this study, we analyzed the relaxation response and the arousal response according to the EEG indices as to which color and form people feel comfortable with and which color and form people concentrate on. Therefore, the purpose of this study is to measure the frequency of the EEG and activity level of each cerebral area’s function, and to analyze which color and form are comfortable, that is, relaxed, and which color and form are relatively arousing. Thereby, a systematic measurement method can be suggested by building a database which can apply basic colors and forms in various fields and quantifying human emotion through EEG. Subjects for this study consisted of 46 male and female adults aged 20 to 43 years living in Busan who were willing to participate in the experiment and have various majors and occupations in consideration of the characteristics of EEG. In this study, 20 channels were selected among the total 32 channels according to the need of the study. As an experimental stimuli, the three primary colors of light, red(R), green(G), and blue(B) were used and also white and black, which are often used in color psychological experiments, were used as a color stimuli. In order to measure EEG on color, the red, green, blue, white, and black were arranged in the orders. In addition, in order to measure EEG on form, the circles, triangles, and rectangles, which are basic form in design, were used. In total, 20 colors and forms were used as the stimulus models. Regarding those 20 visual stimulus colors and forms, the colors are classified into chromatic color, achromatic color, and cool color, warm color. The differences in EEG (the degree of relaxation and arousal) and interactions between the color and the basic forms such as circles, triangles, and rectangles were investigated according to the experimental study model. In this study, we used the method of comparing the power spectrums for each frequency band to analyze the EEG. Four indices, RA index (relative alpha wave), RB index (relative beta wave), RAB index (relative alpha wave against to the relative beta wave), and RLB index (relative concentration wave), were classified to analyze the brain responsive to the color and form of the visual stimulus and the power spectra were compared and analyzed by channel and frequency. To help understanding of EEG analysis of experimental stimuli, each index was visualized through a Brain Mapping. All measured values were analyzed by channel and frequency, and 46 EEG data according to the color and form were integrated and expressed as mean values. Data were collected and analyzed using the TeleScan 3.10 program and the mean and standard deviation were calculated for all measured data using a SPSS statistical program(ver. 22). A paired t-test was performed on the mean difference between the two groups to verify the statistical significance of each color and form. According to the result of EEG analysis on the event-related brain wave measurement sites of each channel for color and form, some hypotheses showed that RA, RB, RAB, and RLB indices have statistically significant differences, but some hypotheses did not. The results and conclusions are as follows.
As a result of comparing and analyzing the color and form by its mean value of channel and frequency, in the RA index, the highest relaxation response was observed in Ch09-O1(occipital lobe) that perceives the visual perception the fastest, and in color, white showed the highest relaxation response. In color and form, the achromatic color showed a high relaxation response, while the red showed the highest arousal response. As a result of the RB index analysis in the tension, arousal, and attention, the highest arousal response was observed in Ch14-T4(temporal lobe) in color, green and blue squares showed a high arousal response in the color and form, and achromatic color showed a high relaxation response. In the analysis of relative alpha wave for the RAB index that analyzes the degree of relaxation response of EEG, which is the core of this study, the highest relaxation response was observed in Ch01-FP1(frontal lobe) in color. In addition, white showed the highest relaxation response in color, and the achromatic color showed the highest relaxation response in color and form, and the chromatic color showed a high arousal response. As a result of the analysis of the SMR wave, which indicates the degree of concentration in the region, the highest concentration was found in Ch09-O1 (occipital lobe), and green showed a high concentration in color. In color and form, black circle and square showed a high concentration. Mainly in Ch09-O1, parietal lobe, and frontal lobe showed high concentration wave. As a result of mean visual perception-reaction between chromatic color and achromatic color, it was confirmed that the mean of chromatic RA index, RB index and RAB index value showed higher mean than that of achromatic color. And in the differences test between the two indices, significant differences were found between the chromatic RA index, the RB index, the RAB index, the RLB index and the achromatic RA index, the RB index, the RAB index, the RLB index. According to the results of the analysis of the difference between the warm color and the cool color, the cool color showed a higher mean in the RA, RAB, and RLB index than that of the warm color, and no statistically significant difference were found. However, the difference of RB index was the largest. As a result of verifying the comparison between square and triangle in the vertex verification of form, a significant difference was found in RLB index, but no difference was found in RA index, RB index and RAB index. As a result of verifying the comparison between the circle and the triangle, a significant difference was found in the RLB index, but no difference was found in the RA index, the RB index, and the RAB index. As a result of verifying the comparison between the circle and rectangle, a significant difference was found in the RA index, but no difference was found in the RB index, RAB index, and RLB index. According to the results of the difference test for linear and curve forms, the mean value of the RA, RB, RAB, and RLB indexes showed that the mean of the linear was greater than that of the curve. In addition, difference test results showed significant differences between the linear and curve in RA, RB, RAB, and RLB index. As a result of this analysis, it was found that the difference of the RB indexe was the largest, and the next was the RA index. The results of matching sample statics of the chromatic and achromatic color show that the mean of the RA, RB, RAB, and RLB indices of chromatic color is greater than that of achromatic color. As a result of the analysis of the matching sample test of RA index, there were significant differences in the RA, RB, RAB, and RLB indexes of the chromatic colors, and the difference of the RB index was the greatest. According to the results of the EEG matching sample statics based on the warm color and the cool color, the mean of the RA, RB, and RAB index of the cool color was greater than that of warm color and in the RLB index, the warm color showed a greater mean. As a result of the difference test, the analysis of the RA index showed the difference between the warm color and cool color. However, there was no significant difference between RB and RAB index, and RLB index. As a result of the color and form correlation analysis, the visual perception response between the chromatic color and the achromatic color and the visual perception response between the warm color and cool color showed positive correlations with same indices, but showed negative correlations with the other indices.
In conclusion, the analysis of chromatic and achromatic colors showed that the relaxation response was larger in chromatic color than in achromatic color and significant differences were found. And the analysis of the difference between the warm color and cool color showed that the mean of cool color was greater than that of warm color so that statistically significant could not be derived. However, the RB index showed a big difference. No significant difference was found in the vertex of the form. This means that the research hypothesis of ‘the more the number of vertices, the greater the arousal’ was not derived. However, there was a significant difference between RA and RLB indices. When we look at the results of the difference test for the linear form and the curve form, a significant difference can be identified because the arousal response in the linear form was larger than in the curve form. The result of analysis of the chromatic and the achromatic color resulted in a significant difference due to the large arousal response of the chromatic color. The results of EEG according to the warm color and the cool color did not reveal a significant difference due to the arousal response of the cool color rather than the warm color. In the RA index, RB index, RAB index, and RLB index, the cognitive response was predominant mainly in the frontal lobe, but a low measured value of cognitive response was observed in the parietal lobe and temporal lobe.
Based on the results of this study, it is necessary to make measurement and analysis of EEG responses for color and form and the quantitative index should be set up using various research methods. For this, I think we need to acquire the related database and try various analyses through continuous follow-up study.
This study is an experimental study of visual perception response of color and form among 10 basic visual perception concepts of Arnheim using an electroencephalogram. In this study, we analyzed the relaxation response and the arousal response according to the EEG indices as to which color and form people feel comfortable with and which color and form people concentrate on. Therefore, the purpose of this study is to measure the frequency of the EEG and activity level of each cerebral area’s function, and to analyze which color and form are comfortable, that is, relaxed, and which color and form are relatively arousing. Thereby, a systematic measurement method can be suggested by building a database which can apply basic colors and forms in various fields and quantifying human emotion through EEG. Subjects for this study consisted of 46 male and female adults aged 20 to 43 years living in Busan who were willing to participate in the experiment and have various majors and occupations in consideration of the characteristics of EEG. In this study, 20 channels were selected among the total 32 channels according to the need of the study. As an experimental stimuli, the three primary colors of light, red(R), green(G), and blue(B) were used and also white and black, which are often used in color psychological experiments, were used as a color stimuli. In order to measure EEG on color, the red, green, blue, white, and black were arranged in the orders. In addition, in order to measure EEG on form, the circles, triangles, and rectangles, which are basic form in design, were used. In total, 20 colors and forms were used as the stimulus models. Regarding those 20 visual stimulus colors and forms, the colors are classified into chromatic color, achromatic color, and cool color, warm color. The differences in EEG (the degree of relaxation and arousal) and interactions between the color and the basic forms such as circles, triangles, and rectangles were investigated according to the experimental study model. In this study, we used the method of comparing the power spectrums for each frequency band to analyze the EEG. Four indices, RA index (relative alpha wave), RB index (relative beta wave), RAB index (relative alpha wave against to the relative beta wave), and RLB index (relative concentration wave), were classified to analyze the brain responsive to the color and form of the visual stimulus and the power spectra were compared and analyzed by channel and frequency. To help understanding of EEG analysis of experimental stimuli, each index was visualized through a Brain Mapping. All measured values were analyzed by channel and frequency, and 46 EEG data according to the color and form were integrated and expressed as mean values. Data were collected and analyzed using the TeleScan 3.10 program and the mean and standard deviation were calculated for all measured data using a SPSS statistical program(ver. 22). A paired t-test was performed on the mean difference between the two groups to verify the statistical significance of each color and form. According to the result of EEG analysis on the event-related brain wave measurement sites of each channel for color and form, some hypotheses showed that RA, RB, RAB, and RLB indices have statistically significant differences, but some hypotheses did not. The results and conclusions are as follows.
As a result of comparing and analyzing the color and form by its mean value of channel and frequency, in the RA index, the highest relaxation response was observed in Ch09-O1(occipital lobe) that perceives the visual perception the fastest, and in color, white showed the highest relaxation response. In color and form, the achromatic color showed a high relaxation response, while the red showed the highest arousal response. As a result of the RB index analysis in the tension, arousal, and attention, the highest arousal response was observed in Ch14-T4(temporal lobe) in color, green and blue squares showed a high arousal response in the color and form, and achromatic color showed a high relaxation response. In the analysis of relative alpha wave for the RAB index that analyzes the degree of relaxation response of EEG, which is the core of this study, the highest relaxation response was observed in Ch01-FP1(frontal lobe) in color. In addition, white showed the highest relaxation response in color, and the achromatic color showed the highest relaxation response in color and form, and the chromatic color showed a high arousal response. As a result of the analysis of the SMR wave, which indicates the degree of concentration in the region, the highest concentration was found in Ch09-O1 (occipital lobe), and green showed a high concentration in color. In color and form, black circle and square showed a high concentration. Mainly in Ch09-O1, parietal lobe, and frontal lobe showed high concentration wave. As a result of mean visual perception-reaction between chromatic color and achromatic color, it was confirmed that the mean of chromatic RA index, RB index and RAB index value showed higher mean than that of achromatic color. And in the differences test between the two indices, significant differences were found between the chromatic RA index, the RB index, the RAB index, the RLB index and the achromatic RA index, the RB index, the RAB index, the RLB index. According to the results of the analysis of the difference between the warm color and the cool color, the cool color showed a higher mean in the RA, RAB, and RLB index than that of the warm color, and no statistically significant difference were found. However, the difference of RB index was the largest. As a result of verifying the comparison between square and triangle in the vertex verification of form, a significant difference was found in RLB index, but no difference was found in RA index, RB index and RAB index. As a result of verifying the comparison between the circle and the triangle, a significant difference was found in the RLB index, but no difference was found in the RA index, the RB index, and the RAB index. As a result of verifying the comparison between the circle and rectangle, a significant difference was found in the RA index, but no difference was found in the RB index, RAB index, and RLB index. According to the results of the difference test for linear and curve forms, the mean value of the RA, RB, RAB, and RLB indexes showed that the mean of the linear was greater than that of the curve. In addition, difference test results showed significant differences between the linear and curve in RA, RB, RAB, and RLB index. As a result of this analysis, it was found that the difference of the RB indexe was the largest, and the next was the RA index. The results of matching sample statics of the chromatic and achromatic color show that the mean of the RA, RB, RAB, and RLB indices of chromatic color is greater than that of achromatic color. As a result of the analysis of the matching sample test of RA index, there were significant differences in the RA, RB, RAB, and RLB indexes of the chromatic colors, and the difference of the RB index was the greatest. According to the results of the EEG matching sample statics based on the warm color and the cool color, the mean of the RA, RB, and RAB index of the cool color was greater than that of warm color and in the RLB index, the warm color showed a greater mean. As a result of the difference test, the analysis of the RA index showed the difference between the warm color and cool color. However, there was no significant difference between RB and RAB index, and RLB index. As a result of the color and form correlation analysis, the visual perception response between the chromatic color and the achromatic color and the visual perception response between the warm color and cool color showed positive correlations with same indices, but showed negative correlations with the other indices.
In conclusion, the analysis of chromatic and achromatic colors showed that the relaxation response was larger in chromatic color than in achromatic color and significant differences were found. And the analysis of the difference between the warm color and cool color showed that the mean of cool color was greater than that of warm color so that statistically significant could not be derived. However, the RB index showed a big difference. No significant difference was found in the vertex of the form. This means that the research hypothesis of ‘the more the number of vertices, the greater the arousal’ was not derived. However, there was a significant difference between RA and RLB indices. When we look at the results of the difference test for the linear form and the curve form, a significant difference can be identified because the arousal response in the linear form was larger than in the curve form. The result of analysis of the chromatic and the achromatic color resulted in a significant difference due to the large arousal response of the chromatic color. The results of EEG according to the warm color and the cool color did not reveal a significant difference due to the arousal response of the cool color rather than the warm color. In the RA index, RB index, RAB index, and RLB index, the cognitive response was predominant mainly in the frontal lobe, but a low measured value of cognitive response was observed in the parietal lobe and temporal lobe.
Based on the results of this study, it is necessary to make measurement and analysis of EEG responses for color and form and the quantitative index should be set up using various research methods. For this, I think we need to acquire the related database and try various analyses through continuous follow-up study.
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