색상(Color)과 형태(Form)에 따른 시각적 주의에 관한 연구 -아이트래킹 실험을 중심으로- A Study on Visual Attention According to Color and Form -Focusing on Eye Tracking Experiment-원문보기
시각과 관련된 감성 연구 중에서 색에 대한 연구나 움직임에 대한 연구는 많이 이루어져 왔으나 정적인 형태 자체에서 감성을 불러일으킬 수 있는가에 대한 연구는 많이 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기본적인 3가지 형태를 중심으로 색상과 결합하여 영역 설정(AOI)에 의한 시각적 주의를 아이트래킹을 활용하여 분석하고 그 결과를 Heat Map과 Gaze Plot을 통해 시각적으로 표현하였다. 또한, 두 집단과 평균 차이에 대한 통계적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t검정을 실시하였다. 실험결과, 유채색의 형태가 무채색의 형태보다 시각적 주의가 크며, 난색의 형태가 한색의 형태보다 더 높은 평균을 보여 시각적 주의가 크다는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 주관적으로 해석되기 쉬운 디자인적 요소를 객관적인 해석이 용이한 정량적 방법을 제시하는데 의의가 있다. 향후 본 연구결과를 토대로 더 많은 추가 연구가 수행되어 다양한 색상과 형태로부터 시각적 주의의 차이를 확인할 수 있는 정량적 해석 방법이 제시된다면 기초 디자인에 대한 가이드라인을 제공하는데 활용될 수 있을 것이다.
시각과 관련된 감성 연구 중에서 색에 대한 연구나 움직임에 대한 연구는 많이 이루어져 왔으나 정적인 형태 자체에서 감성을 불러일으킬 수 있는가에 대한 연구는 많이 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 기본적인 3가지 형태를 중심으로 색상과 결합하여 영역 설정(AOI)에 의한 시각적 주의를 아이트래킹을 활용하여 분석하고 그 결과를 Heat Map과 Gaze Plot을 통해 시각적으로 표현하였다. 또한, 두 집단과 평균 차이에 대한 통계적 유의성을 검증하기 위해 대응표본 t검정을 실시하였다. 실험결과, 유채색의 형태가 무채색의 형태보다 시각적 주의가 크며, 난색의 형태가 한색의 형태보다 더 높은 평균을 보여 시각적 주의가 크다는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 주관적으로 해석되기 쉬운 디자인적 요소를 객관적인 해석이 용이한 정량적 방법을 제시하는데 의의가 있다. 향후 본 연구결과를 토대로 더 많은 추가 연구가 수행되어 다양한 색상과 형태로부터 시각적 주의의 차이를 확인할 수 있는 정량적 해석 방법이 제시된다면 기초 디자인에 대한 가이드라인을 제공하는데 활용될 수 있을 것이다.
Among the visual sensibility studies, many studies of color or movement have been done, but not much have been done about whether it can evoke sensibility in static form itself. Therefore, in this study, visual attention by AOIs(Area of Interests) combined with color based on three basic forms was a...
Among the visual sensibility studies, many studies of color or movement have been done, but not much have been done about whether it can evoke sensibility in static form itself. Therefore, in this study, visual attention by AOIs(Area of Interests) combined with color based on three basic forms was analyzed using eye tracking, and the results were visually expressed through Heat Map and Gaze Plot. In addition, A Paired t-test was performed on the mean difference between the two groups to verify the statistical significance of each color and form. As a result of the experiment, the chromatic color form was more visual attention than the achromatic color form and warm color form was higher mean than cool color, so the visual attention was greater. In this study, it is meaningful to suggest a quantitative method which is easy to interpret objectively the design element that is easily interpreted subjectively. Based on the results of this study, if more further studies and quantitative analysis methods are presented that can identify differences in visual attention from various colors and forms, it can be used to provide guidelines for basic design.
Among the visual sensibility studies, many studies of color or movement have been done, but not much have been done about whether it can evoke sensibility in static form itself. Therefore, in this study, visual attention by AOIs(Area of Interests) combined with color based on three basic forms was analyzed using eye tracking, and the results were visually expressed through Heat Map and Gaze Plot. In addition, A Paired t-test was performed on the mean difference between the two groups to verify the statistical significance of each color and form. As a result of the experiment, the chromatic color form was more visual attention than the achromatic color form and warm color form was higher mean than cool color, so the visual attention was greater. In this study, it is meaningful to suggest a quantitative method which is easy to interpret objectively the design element that is easily interpreted subjectively. Based on the results of this study, if more further studies and quantitative analysis methods are presented that can identify differences in visual attention from various colors and forms, it can be used to provide guidelines for basic design.
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문제 정의
본 연구는 색상과 형태의 시각적 주의를 분석하는 아이트래커를 이용한 실험 연구로서 색상과 형태를 실험 자극으로 설정하고 이에 대한 시각적 주의를 위한 연구방법은 다음과 같다.
본 연구에서는 색상과 형태의 디자인 기본요소를 분석하고 직접적이고 객관적인 결과를 위해서 아이트래커을 활용한 실험연구를 실시하였다
연구문제. 색상과 형태에 따라 시각적 주의가 다르게 나타나는가? 색상(빨간색(R), 초록색(G), 파란색(B), 흰 색(W), 검정색(K))과 형태(원형, 삼각형, 사각형)에 따 라 시각적 주의의 유의한 차이가 있는지를 알아보려는 것이다. 색상과 형태의 종류에 따른 시각적 주의의 차 이를 2개의 가설로 검증하고자 한다.
아이트래킹을 통해 색상과 형태를 중심으로 분석, 해석함으로서 디자인 기초연구에 있어 주관적으로 해석되어지기 쉬운 디자인적 요소를 정량적 방법으로 객관화시키는데 그 목적이 있다.
가설 설정
연구가설 1. 무채색의 형태보다 유채색 형태의 시각적 주의가 더 클 것이다
연구가설 2. 한색의 형태보다 난색 형태의 시각적 주의가 더 클 것이다
제안 방법
둘째, 본 연구 방법의 설정은 기존 연구방법의 고찰을 통해 설정하였고, 이에 따른 실험 분석 틀을 구성하고 그 틀을 통해 연구문제와 연구가설을 검증하였다.
시지각은 사용자가 사물을 인지할 때 70% 이상을 차지하는 중요한 의사소통이다. 따라서 기존의 언어적 방법에서의 한계점과 오류를 극복하는 새로운 방법으로서 실험 대상자가 현재 무엇을 보고 있는지에 대한 직접적인 데이터 축적이 가능하며, 눈동자 움직임에 대한 정량적인 값을 알 수 있는 아이트래킹을 활용하여 유채색 형태와 무채색 형태에 대한 시선 정보를 분석하였다. 유채색 형태에 대한 평균값이 무채색에 비해 더 높은 것으로 파악되었으며 유채색 형태와 무채색 형태 응시시간과 방문횟수 모두 유의미한 차이를 보여주는 것을 알 수 있었으며 한색 형태와 난색 형태에 대한 분석결과 응시시간과 방문횟수 모두 난색 형태가 더 높은 평균값을 보여주었다.
본 연구는 실험 전 설문조사를 통해 몇 가지 색상과 형태에 관한 피험자들의 주관적인 평가를 실시하였다.
아이트래커에서 측정된 데이터 값을 통해 추출할 수 있는 데이터 목록들은 스튜디오 분석 소프트웨어에서, Raw Data Text Export 기능을 통해 추출할 수 있으며, 향후 분석을 위해 통계 프로그램으로 데이터를 불러낼 수 있다. 본 연구에서 AOI 설정을 통해 Fixation Duration, Fixation Count, Visit Duration, Visit Count 측정값을 도출해 낼 수 있다. 아이트래킹 분석 방법으로는 실험 목적에 따른 이미지 영역을 설정하고 시선응시 시간에 따른 통계수치를 보여주는 AOI Sequence 영역과 시선이 어디에 있는지를 보여주는 Bee Swarm, 시선으로부터 주목받은 양을 투명도의 크기에 따라 보여주는 Focus Map, 시선이 머무는 영역을 온도의 색으로 나타내는 Heat Map이 있다.
그러나 현재까지의 인간 시지각에 대한 연구는 주로 주관적 감성평가에 의존하고 있다. 본 연구에서는 시지각 이론에 근거하여 시지각 반응 요인들을 선택하였다. 본 연구의 토대가 되는 시지각 연구의 이론적 배경은 루돌프 아른하임(Rudolf Arnheim, 2003)의 균형(Balance), 형(Shape), 형태(Form), 성장(Growth), 공간(Space), 빛(Light), 색상(Color), 운동(Movement), 긴장(Tension), 표현(Expression) 10가지 시지각 기초 개념 중 색상(Color)과 형태(Form)를 시각적 반응의 요인으로 설정하였다.
본 연구에서는 시지각 이론에 근거하여 시지각 반응 요인들을 선택하였다. 본 연구의 토대가 되는 시지각 연구의 이론적 배경은 루돌프 아른하임(Rudolf Arnheim, 2003)의 균형(Balance), 형(Shape), 형태(Form), 성장(Growth), 공간(Space), 빛(Light), 색상(Color), 운동(Movement), 긴장(Tension), 표현(Expression) 10가지 시지각 기초 개념 중 색상(Color)과 형태(Form)를 시각적 반응의 요인으로 설정하였다. 사용자가 색상을 경험하는 상황에 대한 이해를 바탕으로 색 자극, 5가지 색상(빨간색(Red), 초록색(Green), 파란색(Blue), 흰색(White), 검정색(Black))과 3가지 디자인 기본 형태 원형(Circle), 삼각형(Triangle), 사각형(Rectangle)를 인체에 적용하였을 때 사용자의 시각적 주의에 어떤 변화가 일어나는지 아이트래킹을 통해 연구하고자 한다.
본 연구의 토대가 되는 시지각 연구의 이론적 배경은 루돌프 아른하임(Rudolf Arnheim, 2003)의 균형(Balance), 형(Shape), 형태(Form), 성장(Growth), 공간(Space), 빛(Light), 색상(Color), 운동(Movement), 긴장(Tension), 표현(Expression) 10가지 시지각 기초 개념 중 색상(Color)과 형태(Form)를 시각적 반응의 요인으로 설정하였다. 사용자가 색상을 경험하는 상황에 대한 이해를 바탕으로 색 자극, 5가지 색상(빨간색(Red), 초록색(Green), 파란색(Blue), 흰색(White), 검정색(Black))과 3가지 디자인 기본 형태 원형(Circle), 삼각형(Triangle), 사각형(Rectangle)를 인체에 적용하였을 때 사용자의 시각적 주의에 어떤 변화가 일어나는지 아이트래킹을 통해 연구하고자 한다.
색상과 형태는 색에 대한 즉각적인 반응을 알아볼 수 있도록 피험자에게 한번만 보여주었고 총 실험시간은 1분 50초 동안 실험을 하였다.
셋째, 실험 전에 피험자들의 색상과 형태에 관한 주관적 평가를 위해 설문을 실시하였다. 선호하는 색상과 선호하는 이유, 싫어하는 색상과 싫어하는 이유문항을 주관식으로 진행되었다. 본 연구에서 사용되어진 실험자극의 선정은 디지털 색상인 RGB(Red, Green, Blue)와 흰색(White), 검정색(Black)를 대상으로 하였고 형태에 대해서는 원형(Circle), 삼각형(Triangle) 및 사각형Rectangle)의 총 20개 색상과 형태의 시각자극 모델을 사용하였다.
셋째, 실험 전에 피험자들의 색상과 형태에 관한 주관적 평가를 위해 설문을 실시하였다. 선호하는 색상과 선호하는 이유, 싫어하는 색상과 싫어하는 이유문항을 주관식으로 진행되었다.
시각적 주의의 색상과 형태에서 관심영역(AOI: area of interest)을 설정하여 시각적 응시시간과 방문횟수를 알아보고 특정 AOI에 얼마나 자주 시각적 주의가 머물렀으며 얼마간 지속되었는지를 아래 분석틀로 시각적주의에 대한 주된 데이터를 수집하여 분석하였다. 또한 Heat Map과 Gaze Plot을 통해 피험자의 시선의 빈도나 머무르는 시간을 정량적으로 측정하고 시각적으로 한눈에 알아보기 쉽게 표현하였다.
실험자극 색상과 형태 자극은 피험자가 편안한 상태에서 휴식을 취한 후 아이트래커 모니터에서 자동으로 제시되는 실험자극을 5초 동안 응시하도록 하였다.
아이트래커를 통해 실험자극을 볼 수 있으며 피험자는 토비(Tobii) 프로그램을 통해 모니터와의 적절한 간격(60~70Cm)[그림 3]을 유지하면서 캘리브레이션(Calibration)를 거쳐 눈의 위치와 높이를 조절하였다. 아이트래커에서 자동(5초 간격)으로 넘어가는 실험자극(이미지)을 주시하면 되므로 피험자는 평소 인터넷 서핑하듯 편안한 마음으로 실험에 임하였다
첫째, 연구방법은 문헌 및 선행연구 자료와 이론을 통해 본 연구의 실험 방법인 아이트래킹의 정의와 특성, 색상과 형태가 인간의 시각적 주의에 어떤 영향을 미치는가를 검토하고 해석하였다.
대상 데이터
선호하는 색상과 선호하는 이유, 싫어하는 색상과 싫어하는 이유문항을 주관식으로 진행되었다. 본 연구에서 사용되어진 실험자극의 선정은 디지털 색상인 RGB(Red, Green, Blue)와 흰색(White), 검정색(Black)를 대상으로 하였고 형태에 대해서는 원형(Circle), 삼각형(Triangle) 및 사각형Rectangle)의 총 20개 색상과 형태의 시각자극 모델을 사용하였다.
실험에 사용한 시선 추적 장치는 토비(Tobii) T60XL로 기존의 장치보다 화면이 넓어 보다 높은 정확도를 가진 데이터를 제공하고 효율적인 데이터 해석이 가능하다. Tobii T60 XL의 시스템 환경은 윈도우XP, 펜티엄4, 4Gb의 컴퓨터에 TFT가 통합되어 있는 높은 해상도의 24인치 와이드 스크린 모니터로 구성되어 있다.
연구대상자는 부산에 살고 있는 한국인 남⋅녀 대학생 및 일반인으로 구성하였고 3인의 예비실험 후 46명이 실험에 참여하였다. 실험에 참여한 피험자들은 일반인 여자 11명과 남자12명, 대학생 여자 11명과 남자12명이 참여하였다. 연령대는 20세~43세로 구성되었다.
연구대상자는 부산에 살고 있는 한국인 남⋅녀 대학생 및 일반인으로 구성하였고 3인의 예비실험 후 46명이 실험에 참여하였다.
데이터처리
아이트래킹에 따른 유채색 형태와 무채색 형태 간의 차이를 검증하기 위하여 paired t-test를 실시하였다. 분석 결과, 응시시간과 방문횟수 모두 유채색 형태에 대한 평균값이 무채색에 비해 더 높은 것으로 파악되었으며 대응표본 검정, 대응1에서는 유채색 형태와 무채색 형태의 응시시간에서는 t값 5.
성능/효과
가장 좋아하는 색은 파란색(22.2%) > 흰색 (19.4%)>하늘색, 검정색 (11.1%)> 남색 (8.3%)> 연두색, 보라색, 노란색(5.5%) > 기타 순으로 나타났으며 좋아하는 이유로는 차가움과 밝고 맑음이었다.
형태에 관한 분석 결과 가장 부드러운 형태는 원형 >삼각형 > 사각형, 가장 가벼운 형태는 삼각형 > 원형 > 사각형, 가장 단순한 형태는 원형 > 삼각형 > 사각형>, 가장 안정적인 형태는 원형 > 사각형 > 삼각형, 가장 정적인 형태는 사각형 > 삼각형 > 원형 순으로 나타났다. 결과적으로 원형이 가장 부드럽고 사각형이 가장 딱딱하다는 주관적 평가가 나타났다.
그 결과, 제품 선택 시 관심 있게 보는 것에 대한 결과는 형태(디자인)(80%) 본다는 답변이 가장 많았고 다음으로는 색상(8.7%) > 브랜드(8.7%) > 크기(2.2%) > 기타(2.2%) 순으로 나타났다.
대응표본 검정의 결과를 살펴보면 대응1한 색 형태와 난색 형태의 응시시간에서는 t값 -.157로 나타나 유의미한 차이를 도출할 수 없었으며 대응2에 대한 분석의 결과 t값 –2.517로 나타나 통계적으로 유의미한 집단간 차이를 도출할 수 있었다[표 6].
또한 가장 싫어하는 색은 노란색 > 빨간색, 검정색 > 초록색 순으로 나타났고 싫어하는 이유로는 강렬함으로 나타났다.
아이트래킹에 따른 유채색 형태와 무채색 형태 간의 차이를 검증하기 위하여 paired t-test를 실시하였다. 분석 결과, 응시시간과 방문횟수 모두 유채색 형태에 대한 평균값이 무채색에 비해 더 높은 것으로 파악되었으며 대응표본 검정, 대응1에서는 유채색 형태와 무채색 형태의 응시시간에서는 t값 5.747, 방문횟수는 t값 6.840로 나타나 통계적인 범위 내에서 유의미한 차이를 보여주었다[표 3][표 4].
아이트래킹에 따른 한색 형태와 난색 형태간의 분석결과를 살펴보면 응시시간과 방문횟수 모두 난색 형태의 평균이 한색 형태 평균 보다 더 높은 평균을 보여주었다[표 5]. 대응표본 검정의 결과를 살펴보면 대응1한 색 형태와 난색 형태의 응시시간에서는 t값 -.
따라서 기존의 언어적 방법에서의 한계점과 오류를 극복하는 새로운 방법으로서 실험 대상자가 현재 무엇을 보고 있는지에 대한 직접적인 데이터 축적이 가능하며, 눈동자 움직임에 대한 정량적인 값을 알 수 있는 아이트래킹을 활용하여 유채색 형태와 무채색 형태에 대한 시선 정보를 분석하였다. 유채색 형태에 대한 평균값이 무채색에 비해 더 높은 것으로 파악되었으며 유채색 형태와 무채색 형태 응시시간과 방문횟수 모두 유의미한 차이를 보여주는 것을 알 수 있었으며 한색 형태와 난색 형태에 대한 분석결과 응시시간과 방문횟수 모두 난색 형태가 더 높은 평균값을 보여주었다.
형태에 관한 분석 결과 가장 부드러운 형태는 원형 >삼각형 > 사각형, 가장 가벼운 형태는 삼각형 > 원형 > 사각형, 가장 단순한 형태는 원형 > 삼각형 > 사각형>, 가장 안정적인 형태는 원형 > 사각형 > 삼각형, 가장 정적인 형태는 사각형 > 삼각형 > 원형 순으로 나타났다.
후속연구
또한, 이러한 연구는 기존의 연구방법보다 신뢰성을 향상시킬 수 있는 근간이 되며, 기본 색상과 기본 형태에 대한 시각적 주의의 차이를 시선추적실험으로 분석할 수 있는 가능성을 제시할 수 있다.
시각적 주의를 색상과 형태 중심으로 분석함으로서 아이트래킹이 직관이나 가치관을 앞세우기 쉬운 조형의 표현 방식들을 분석하는데 있어 좀 더 설득력 높은 근거자료로 자리 잡게 되기를 바라며 이를 바탕으로 디자인 응용 분야에 높은 활용 가치가 있기를 기대한다.
아이트래커에서 측정된 데이터 값을 통해 추출할 수 있는 데이터 목록들은 스튜디오 분석 소프트웨어에서, Raw Data Text Export 기능을 통해 추출할 수 있으며, 향후 분석을 위해 통계 프로그램으로 데이터를 불러낼 수 있다. 본 연구에서 AOI 설정을 통해 Fixation Duration, Fixation Count, Visit Duration, Visit Count 측정값을 도출해 낼 수 있다.
아이트래킹 분석 시에 사용할 수 있는 분석 방법은 고정점과 안구의 순간 이동 외에도 시선 응시(Attention Map: Heat Map, Focus Map), 시선 경로(Scan Path), 관심 영역(AOI: Area of Interest), 시선 응시 치수(Binning Chart)가 있으며 이를 분석하여 인지적 사고에 대한 객관적인 추론을 이끌 수 있을 것이다[13].
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
주목성(visual attention)이란?
심리학자 제임스(James, 1981)에 의하면 주목성(visual attention)이란 ‘what’ 혹은 ‘의미’, ‘인간이 관심을 가지고 기대’라고 정의하고 있다. 일반적으로 주목이란 뇌가 관심 있는 자극을 처리할 수 있게 선택하여 정신을 한곳으로 집중하는 것이다.
아이트래킹의 장점은?
아이트래킹은 시간이나 비용, 분석 방법에 있어서 많은 투자를 요구하나 이용자의 시각적 주의의 변화에 대한 데이터를 객관적 수치로 정량화함으로써 기존 연구방법의 한계가 다소 극복되기 때문에 논리적으로 객관화하는데 효과적이라는 장점이 있다.
아이트래커에서 시점 조정이 중요한 이유는?
시점 조정은 피험자마다 다른 응시 패턴을 교정하여 정확한 결과가 나오도록 돕는 과정이다. 이는 저울의 영점과 같이 기준점을 잡는 것으로 실험의 오차를 줄일 수 있는 과정으로써 데이터의 신뢰도나 정확도에 절대적인 영향을 미친다[12].
참고문헌 (18)
김덕용, 이은경, 이정아, "색상과 형태의 이미지연상의 유사성에 관한 연구," 한국색채학회논문집, 제23권, 제1호, pp.81-96, 2009.
홍정인, 최경실, "형태의 추상화에 따른 색상(Hue)별 의식 변화에 관한 연구," 한국색채학회논문집, 제24권, 제2호, pp.79-88, 2010.
박선명, 김종하, 이정호, "시지각 주의집중에 대한 시선추적 조사방법의 가능성에 관한 연구," 대한건축학회 논문집 - 계획계, 제31권, 제6호, pp.121-129, 2015.
박혜경, "아이트래킹 기법을 이용한 지하철 공공환경시설물의 시지각 주목성 평가연구," Archives of Design Research, 제23권, 제1호, pp.238-247, 2010.
신현신, 신경아, 선일기, "옥외광고(sign)의 레이아웃 구성 형태와 색상조화에 따른 차이가 수용자 기억과 상점태도에 미치는 영향에 관한 연구," 옥외광고학연구, 제6권, 제4호, pp.127-149, 2009.
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