초록

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시각적인 정보전달이 어려운 상황에서의 대상인식, 혹은 시각장애인의 대상인식에 있어서 소리는 어느 정도의 역할을 할 수 있을까? 이 연구는 소리를 통해 대상의 형태정보를 전달하기 위해 진행되었다. 하나의 음(musical tone)을 음높이와 음색, 지속시간을 조정한 후, 머리전달함수(Head-Related Transfer Function: HRTF)를 이용하여 수평선, 수직선, 대각선, 곡선의 형태로 운동하는 3-D 사운드 형태소로 만들었다. 그리고 이들의 연속적인 조합을 통해 단순한 도형에서부터 복잡한 도형, 이들 2차원상의 도형을 단면으로 하는 3차원상의 도형들까지 그려내는 소리자극을 구성하였다. 성인 대학생을 대상으로 한 실험에서, 이렇게 만들어진 청각이미지(auditory image)를 듣고 표상된 형태를 여러 개의 시각적인 이미지들(visual images) 중에서 선택하는 과제를 실시하였는데, 실험 결과는 평균 78%의 정확율을 보였다. 이는 소리를 이용한 형태정보 전달의 가능성이 있음을 시사하는 것이며, 이러한 시도는 청각 인터페이스의 응용범위를 확장하는데 도움이 될 것이다.

시각적인 정보전달이 어려운 상황에서의 대상인식, 혹은 시각장애인의 대상인식에 있어서 소리는 어느 정도의 역할을 할 수 있을까? 이 연구는 소리를 통해 대상의 형태정보를 전달하기 위해 진행되었다. 하나의 음(musical tone)을 음높이와 음색, 지속시간을 조정한 후, 머리전달함수(Head-Related Transfer Function: HRTF)를 이용하여 수평선, 수직선, 대각선, 곡선의 형태로 운동하는 3-D 사운드 형태소로 만들었다. 그리고 이들의 연속적인 조합을 통해 단순한 도형에서부터 복잡한 도형, 이들 2차원상의 도형을 단면으로 하는 3차원상의 도형들까지 그려내는 소리자극을 구성하였다. 성인 대학생을 대상으로 한 실험에서, 이렇게 만들어진 청각이미지(auditory image)를 듣고 표상된 형태를 여러 개의 시각적인 이미지들(visual images) 중에서 선택하는 과제를 실시하였는데, 실험 결과는 평균 78%의 정확율을 보였다. 이는 소리를 이용한 형태정보 전달의 가능성이 있음을 시사하는 것이며, 이러한 시도는 청각 인터페이스의 응용범위를 확장하는데 도움이 될 것이다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 본 연구는 소리를 통해 도형의 형태정보를 전달하기 위한 가능성을 탐색하기 위해 진행되었다. 이에 관한 이전의 연구는 시력이 좋지 않은 사람들이나 시각 장애인들을 위한 도구를 개발하는 것을 중심으로 진행되었는데, 음의 강도(Amplitude)를 대상의 밝기에, 주파수(Frequency)를 대상의 높이에 맞추어 소리를 변형시킨 다음 이를 동시에 결합하여 파장의 형태로 들려주는 시스템인 “vOICe”(Peter Meijer, 1992)는 현재까지도 계속 연구 중에 있다.
• 하지만 이러한 여러 이전연구들을 살펴보면 공통적으로는 실험 전에 많은 훈련기간과 연습시행이 필요했고, 구현하는 도형의 모양도 단순했으며, 정확율도 낮았다. 이에 본 연구에서는 머리전달함수(HRTF: Head-Related Transfer Function)를 이용하여 변형된 소리를 이용하여 도형의 형태정보를 전달하는 실험을 통해, 훈련기간을 없애 직관성을 높이고, 형태의 다양성과 정확도를 높이는 동시에 좀 더 많은 종류의 정보를 전달하는 가능성을 탐색하였다.  

가설 설정

• 본 연구는 시각적인 정보전달이 어려운 상황을 가정하였다. 시각적인 정보전달이 어려운 상황이란 첫째, 시각적인 주의용량을 분할할 수 없는 상황으로 자동차 운전을 예로 들 수 있다.

제안 방법

• 그 종류는 정사각형, 직사각형, 정삼각형, 직각삼각형, 정육면체(나무), 원기둥(유리), 슬로프(금속)로 한정하였다. 실험 참여자는 플래시를 보고 나서 곧바로 원, 정사각형, 정삼각형으로 구성된 연습시행을 세 번 실시하게 되고, 이후 2 차원 도형만으로 구성된 블록(블록 1), 3 차원 도형만으로 구성된 블록(블록 2), 2• 3 차원 도형으로 구성된 블록(블록 3)의 세 세트를 실시한다. 소리를 듣고 이해가 될 때까지 “반복” 버튼을 눌러 다시 들을 수 있었고, 지각이 되었다고 판단되면 “확인” 버튼을 누르게 되는데, 이와 동시에 앞서 보여준 51 가지의 도형들--블럭 1 에서는 15 개(2 차원 도형만), 블록 2 에서는 36개(3 차원 도형만), 블록 3 에서 51 개(2․ 3 차원 도형 모두)--이 제시된다.
• 이 실험에서는 현악기음색의 미(E4) 음을 기본음으로 사용하였다. 음악 편집툴을 이용하여 1초, 2 초의 지속시간(duration)을 가진 기본음으로 편집하였고, 이들 각각 음높이(frequency)를 조절하여 기본음(E4)에서 반음을 올린 파( F^#₄)음 까지 올라가는 소리, 반음 올린 파( F^#₄)음에서 기본음까지 내려오는 소리, 올라갔다가 내려오는 소리, 내려갔다가 올라오는 소리를 만들었다. 
• 이렇게 뒤로 물러날 때 들리는 소리는 일종의 메타포를 사용하였는데, 스캐너로 스캔을 할 때 들리는 소리를 연상할 수 있도록 하나의 음을 단속적으로 2초 동안 제시하였다. 이러한 소리를 여러 음색으로 만들어 심리학과 학부생 20 명에게 평정을 실시하였는데, 이를 통해 ‘나무’, ‘금속’, ‘유리’와 비슷한 소리를 결정하였다. 이렇게 만들어진 소리를 종합적으로 시각화하여 보여주면 다음 그림과 같다.
• 일치한다고 생각하는 도형을 마우스로 클릭하면 바로 다음 시행으로 넘어가게 된다. 정상시력, 청력을 가진 32(남 12, 여 20)명의 성인 실험참여자는 이렇게 블록 1 에서 9 회, 블록 2 에서 10 회, 블록 3 에서 10 회 총 29 회를 실시하게 되고, 실험자극은 무선화하여 제시하였다. 

대상 데이터

• Windows XP 에 있는 그림판(mspaint) 프로그램을 이용하여 가로 150 pixel, 세로 100 pixel 크기의 2 차원, 3 차원 상의 도형을 51 가지 만들었다. 이 중에는 청각이미지와 대응되는 도형들(점선 안쪽)은 물론, 대응되지 않고 선택을 방해하는 도형들(굵은 선 안쪽)도 포함되어있다.
• 이후 몇 가지 소리표본을 듣고 나서, 플래시 애니메이션을 통해 청각이미지와 동시에 시각적으로 선이 그어지고, 각도가 증가하는 모습을 볼 수 있다. 그 종류는 정사각형, 직사각형, 정삼각형, 직각삼각형, 정육면체(나무), 원기둥(유리), 슬로프(금속)로 한정하였다. 실험 참여자는 플래시를 보고 나서 곧바로 원, 정사각형, 정삼각형으로 구성된 연습시행을 세 번 실시하게 되고, 이후 2 차원 도형만으로 구성된 블록(블록 1), 3 차원 도형만으로 구성된 블록(블록 2), 2• 3 차원 도형으로 구성된 블록(블록 3)의 세 세트를 실시한다.
• Rigas, 2005). 실제로 구는 총 28 회 제시되었고, 그 중 20 회의 오답이 있었는데, 그 중에16 회는 원기둥으로, 3 회는 아령으로, 1 회를 머핀으로 선택하였다. 머핀모양 역시 총 26 회 제시된중에서 15 회의 오답이 있었는데, 직육면체(단면이정사각형인)가 7 회, 슬로프가 4 회, 나머지는 다른형태의 슬로프 모양을 선택하였다.

성능/효과

• 도형별로 보면 표 2 와 같이 우선 2 차원 도형 중에 이등변삼각형(넓은), 정삼각형, 직각삼각형, 직사각형, 반원, 원이 100%로 아주 높은 수준을 보였고, 정사각형, 평행사변형, 이등변삼각형(높은)의 순서로 정답율을 보였다. 3 차원 도형 중에서는 반원기둥과 삼각기둥이 각각 100%로 높은 순위를 차지했고, 직육면체, 원기둥, 아령이 그 뒤를 이었다.
• 반복 청취횟수는 블록 3 을 기준으로 했을 때, 참여자가 소리를 반복해서 들었던 횟수는 총 320회 중에서 9%(28 회)였고, 그 중 3-D 도형이 20 회, 그리고 이 중에서 반복 청취 후 정답을 맞춘 비율은 15 회다. 
• 이는 반복청취가 3-D 도형 총 20 회 중, 아령모양이 7 회를 기록한 것에서 기억부담이 월등하게 높았음을 알 수 있고, 이는 역으로, 다른 도형과 구분하기 쉬운 단서가 되었을 것이다. 본 실험은 이러한 기억의 부담에 있어서 가장 보수적인(conservative) 방법을 택했다. 자극 제시시간과 형태소간의 간격(pause)이 상당히 길었기 때문이다.
• 본 실험의 결과는 소리를 통해 대상의 형태정보를 전달하는 가능성을 보여주었다. 이것으로 본 연구는 그 목적을 달성하였으나, 차후 연구를 위해 도형의 특징에 따른 정답여부를 분석하고, 자극의 문제점을 지적한 후 그 개선방향을 제시하고, 차후 연구의 방향을 탐색하도록 하겠다.
• 실험결과 블록 1 의 평균 정답율은 83%, 블록2 는 66%, 블록 3 은 78%를 보였다. 
• 재질에 관한 선택과제는 3-D 상의 도형에서만 제시되었는데, 총 220 회의 3 차원 도형 재질 선택과제에서 정답율은, 93%를 기록하였다. 그 중 금속을 나무로 선택한 경우가 다수를 차지하였으며, 유리를 나무로 착각한 사례는 발견되지 않았다.

후속연구

• , 1999). 결국 청각이미지는 이러한 안내시스템을 좀 더 세밀한 정보를 전달할 수 있도록 개발하는 데에 도움이 될 것이다. 또한 청각장애인을 위한 웹사이트 제작에 있어서 기존의 단순한 스피치중심의 형식이 아닌, 사용자가 원하는 곳으로 마우스를 가져가면, 화면상의 대상을 지각할 수 있는 시스템을 개발할 수 있기 때문에, 그 사용성을 더욱 높일 수 있다.
• 논의에서 제기된 추가적인 연구를 통해 소리를 통한 형태정보의 전달이 가능해진다면, 이는 청각 인터페이스의 응용범위를 크게 넓힐 것이다. 
• 이처럼 시각과 청각은 그 각각의 장단점이 있다. 그러면 이러한 두 감각양식의 장점만을 취할 수 있을까? 만약 그렇다면, 눈으로 보지 않아도 대상인식이 가능할 것이고, 좀더 현실적으로는 시각적인 부담 없이 형태정보를 전달할 수 있을 것이다. 바꾸어 말하면 시각적으로 정보를 제시하기 힘든 불안정한 상황이나 직접적으로 볼 수 없는 위치의 대상인식이 청각을 통해 가능해질 것이다.
• 이러한 임의적인 조합은 응용가능성을 축소시키는 원인으로 작용할 것이다. 이 외에 앞서 말한바와 같이 자극의 길이, 자극 내부에서 각각의 소리들 간의 간격들을 현재 1000 ms 로 해 놓았지만, 앞으로는 이러한 부분을 조절하여 좀 더 효율적인 결론을 도출할 수도 있을 것이다. 그림자극 또한 더 높은 질의 보기를 사용할 수 있을 것이다.
• 본 실험의 결과는 소리를 통해 대상의 형태정보를 전달하는 가능성을 보여주었다. 이것으로 본 연구는 그 목적을 달성하였으나, 차후 연구를 위해 도형의 특징에 따른 정답여부를 분석하고, 자극의 문제점을 지적한 후 그 개선방향을 제시하고, 차후 연구의 방향을 탐색하도록 하겠다. 
• 하지만 확신할 수 없는 이유는 그 자극의 종류가 세 종류밖에 되지 않았기 때문에, 높은 정답율이 자극의 적절성 때문인지 기억 능력때문인지는 확실하게 평가할 수 없다. 이후 연구에서 소리를 좀 더 다양화한다면 결과를 확인할수 있을 것이다. 
• 자극 제시시간과 형태소간의 간격(pause)이 상당히 길었기 때문이다. 이후 연구에서는 이러한 자극 제시시간과 형태소간의 간격을 조절하여 가장 적절한 정도를 찾아낼수 있을 것이다. 

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질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
청각	청각은 무엇을 뛰어넘어 존재할 수 있는가?	소리는 시각을 통한 정보전달이 어려운 상황, 혹은 시각 장애인의 대상인식에 얼마나 도움이 될것인가? 시각은 시간을 뛰어넘어 존재하지만 청각은 공간을 뛰어넘어 존재할 수 있다(Dan Gärdenfors, 2001). 이처럼 시각과 청각은 그 각각의 장단점이 있다.
vOICe	vOICe는 어떤 시스템인가?	본 연구는 소리를 통해 도형의 형태정보를 전달하기 위한 가능성을 탐색하기 위해 진행되었다. 이에 관한 이전의 연구는 시력이 좋지 않은 사람들이나 시각 장애인들을 위한 도구를 개발하는 것을 중심으로 진행되었는데, 음의 강도(Amplitude)를 대상의 밝기에, 주파수(Frequency)를 대상의 높이에 맞추어 소리를 변형시킨 다음 이를 동시에결합하여 파장의 형태로 들려주는 시스템인 “vOICe”(Peter Meijer, 1992)는 현재까지도 계속 연구 중에 있다. 16 개의 스피커를 숫자 ‘8’의 형태로배열하고 이를 통해 ‘3’, ‘6’, ‘9’, ‘C’, ‘G’, ‘O’, ‘P’, ‘R’, ‘S’, ‘U’ 등의 숫자 및 알파벳을 인식하는 연구도 있었고(S.
소리를 통해 도형의 형태정보를 전달하기 위한 가능성	소리를 통해 도형의 형태정보를 전달하기 위한 가능성을 탐색하는 것에 관해 이전의 연구는 무엇을 중심으로 진행됐는가?	본 연구는 소리를 통해 도형의 형태정보를 전달하기 위한 가능성을 탐색하기 위해 진행되었다. 이에 관한 이전의 연구는 시력이 좋지 않은 사람들이나 시각 장애인들을 위한 도구를 개발하는 것을 중심으로 진행되었는데, 음의 강도(Amplitude)를 대상의 밝기에, 주파수(Frequency)를 대상의 높이에 맞추어 소리를 변형시킨 다음 이를 동시에결합하여 파장의 형태로 들려주는 시스템인 “vOICe”(Peter Meijer, 1992)는 현재까지도 계속 연구 중에 있다. 16 개의 스피커를 숫자 ‘8’의 형태로배열하고 이를 통해 ‘3’, ‘6’, ‘9’, ‘C’, ‘G’, ‘O’, ‘P’, ‘R’, ‘S’, ‘U’ 등의 숫자 및 알파벳을 인식하는 연구도 있었고(S.

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