[논문]음원의 주파수와 심박변화율의 상관관계 분석

김재경; 박민호; 장계선; 고일주

음원의 주파수와 심박변화율의 상관관계 분석
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김재경 (숭실대학교 미디어학부) , 박민호 (숭실대학교 미디어학부) , 장계선 (숭실대학교 미디어학부) , 고일주 (숭실대학교 미디어학부)

음원은 개인의 감정변화에 많은 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 객관적인 근거가 없어 어떤 자극원이 영향을 주는지 알 수가 없다. 사람은 감정은 실시간적으로 변한다. 그렇기 때문에 이것을 측정 할 수 있는 심전도 센서를 가지고 심박변화율을 측정하여 변화되는 자극을 측정 할 수 있다. 음악은 주파수로 이루어져 있으며 음악을 들을 때 동시에 여러 대역에서 음악이 나온다. 이러한 주파수의 변화와 심박의 변화를 분석하면 감정변화의 기반하는 특징을 알 수 있을 것이다. 이것의 기초 단계로 안정감을 주는 음악은 주파수 영역이 저음 영역으로 규칙적이고 반복적이며 파형의 변화가 없다. 저음영역에서 고음영역으로 변화 되는 음원을 사용하여 심박변화율을 살펴봄으로써 자극음원이 사람에게 영향을 끼치는지를 분석하였다.

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문제 정의

심박변화율는 거의 변화가 없고 일정함을 알 수 있다. 본 논문은 심박변화율과 음원과 동일 시간대로 상관관계를 분석함으로써 자극음원의 영향이 심박변화율과 관계를 알아 낼 수 있다.
이러한 자극요소는 음원연구의 기초단계로 음원의 영향력을 판단 할 수 있을 것이다. 본 논문은 이러한 자극변화를 분석하였다.

가설 설정

대중음악은 클래식보다 심박수를 증가시킨다고 한다.[4] 사람들은 스트레스를 받으면 심박수가 빨라지고 흥분을 하게 된다.[5] 대중음악은 클래식보다 스트레스를 더 많이 받을 수 있다.

제안 방법

이러한 주파수를 저음 중음 고음으로 나누고 있으며 저음은 낮은 음파를 말하는데 20hz~100hz 정도의 음역을 저음, 중저음은 100hz~500hz, 중음은 500hz~2khz, 중고음 2khz~8khz, 고음은 8khz~20khz이라는 주파수영역에 분포한다.[7] 이런 주파수의 특징을 기반하여 중음의 2khz기준으로 저음과 고음을 나누어 분류를 하였다. 모차르트 음원을 분석해 보면 대부분은 연주가 피아노를 연주하고 있다.
실험을 통한 계획방법은 과 같으며 자극전과 자극후의 측정은 실험자의 평균 심박을 측정하기 위해서 실험하였다.
음원을 선택은 모차르트의 음원인 “두대의 피아노를 위한 소나타”를 분석 해보았다.
이처럼 감정과 같이 바로 표출이 가능한 심박변이도를 분석하여 음원의 매초마다 변화 되는것을 측정하고 음원과 심박 변화율와 상관관계를 분석하였다.
그러나 이와는 반대로 저음과 고음 전대역에서 분포하고 있는 음악은 사람들이 많이 듣는 대중음악으로 이유는 여러 가지 주파수대의 악기와 음성이 섞여 있기 때문이다. 자극음원을 선택할시 저음 대역을 기반으로 하고 자극부분은 전대역에 걸친 영역을 기본으로 하는 음원을 선택하였다. 사람의 음성이 들어있지 않는 무음을 사용해야 저음을 기반으로 할수 있다.

대상 데이터

신체 건강한 20대를 대상으로 실험을 하였다. 온도는 불쾌지수가 70이하의 쾌적한 환경 23~25도를 유지 하였으며 실험 장소는 폐쇄적 느낌이 들지 않는 장소를 사용했다.
실험에 사용한 음원은 저음을 기준으로 해야 하기 때문에 사람음성이 없는 무음으로 선정하였다. 저음 대역이 고루 분포하면서 고음자극이 있는 음원은 찾아 보기 힘들다.
온도는 불쾌지수가 70이하의 쾌적한 환경 23~25도를 유지 하였으며 실험 장소는 폐쇄적 느낌이 들지 않는 장소를 사용했다. 실험자는 약물복용을 하지 않고 충분한 6시간 이상의 수면을 취한 사람을 대상으로 하였다. 충분한 잠을 취하지 않으면 심박변이도가 급격히 변하기 때문이다.
신체 건강한 20대를 대상으로 실험을 하였다. 온도는 불쾌지수가 70이하의 쾌적한 환경 23~25도를 유지 하였으며 실험 장소는 폐쇄적 느낌이 들지 않는 장소를 사용했다. 실험자는 약물복용을 하지 않고 충분한 6시간 이상의 수면을 취한 사람을 대상으로 하였다.
충분한 잠을 취하지 않으면 심박변이도가 급격히 변하기 때문이다. 음악에 대해서 예민한 사람은 급격히 반응 할 수 있으므로 하루 1시간 이상 음악 청취자를 대상으로 실험 대상으로 하였다. 측정 시간은 오전 9시에 측정 하였다.
[5] 대중음악은 클래식보다 스트레스를 더 많이 받을 수 있다. 자극음원을 선정은 모차르트와 같이 저음대역을 기반으로 하고 전체적인 주파수가 강조된 음원을 선택하였다. 앨버트 릴리 박사는 소리의 템포를 표시하는 기계 메트로놈을 각자 자기가 좋아하는 템포에 고정시켜 보라고 했더니 대부분의 시람들은 1분간에 50~90박자에 고정 하였다.

성능/효과

2003년에서는 아날로그음악이 디지털음악이 앞서는 변화의 시점에 이르렀다.[1] 계속적으로 디지털음악 시장은 성장하였고 사람들은 많은 음원과 다양한 음악을 접할 기회가 온것이다. 수많은 MP3 Player의 보급과 휴대폰의 발전으로 디지털 음원의 보급은 가속화 되고 있다.
본 논문은 음원의 자극이 저음 영역에서 고음 영역으로 진행 할 때 개인의 긴장도가 증가하면서, 심박의 변화가 발생하는 것을 알 수 있었다. 실험 결과 저음 영역에서의 심박 변화가 경미하게 나타나며, 상대적으로 고음 영역에서 심박변화가 상승하는 것을 알 수 있었다.
본 논문은 음원의 자극이 저음 영역에서 고음 영역으로 진행 할 때 개인의 긴장도가 증가하면서, 심박의 변화가 발생하는 것을 알 수 있었다. 실험 결과 저음 영역에서의 심박 변화가 경미하게 나타나며, 상대적으로 고음 영역에서 심박변화가 상승하는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 개인의 심박변화율은 음원에 포함되어 있는 고음 영역에 민감하게 반응 한다는 것을 실험 결과를 통해 증명되었다.
실험 결과 저음 영역에서의 심박 변화가 경미하게 나타나며, 상대적으로 고음 영역에서 심박변화가 상승하는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 개인의 심박변화율은 음원에 포함되어 있는 고음 영역에 민감하게 반응 한다는 것을 실험 결과를 통해 증명되었다.

후속연구

향후 연구에서는 음원의 고음의 영역에 대한 좀 더 세분화된 분석을 통해 심박에 자극원이 되는 주파수 영역을 찾아야할 것으로 생각되며, 음원 자체의 주파수 성분과 함께 음악의 장르와 개인의 성격유형을 고려한 연구를 필요할 것 이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

음원은 어디에 많은 영향을 주는가?

음원은 개인의 감정변화에 많은 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 하지만 객관적인 근거가 없어 어떤 자극원이 영향을 주는지 알 수가 없다.

음악은 무엇으로 이루어져 있는가?

그렇기 때문에 이것을 측정 할 수 있는 심전도 센서를 가지고 심박변화율을 측정하여 변화되는 자극을 측정 할 수 있다. 음악은 주파수로 이루어져 있으며 음악을 들을 때 동시에 여러 대역에서 음악이 나온다. 이러한 주파수의 변화와 심박의 변화를 분석하면 감정변화의 기반하는 특징을 알 수 있을 것이다.

바로크 음악의 박자 수는 사람의 심장박동과 비슷해 집중력 향상에 도움을 주고 기억력을 향상시키는 효과가 있는데 이는 어떤 과정을 통해 진행되는가?

바로크 음악을 박자 수가 사람의 심장박동과 비슷해 집중력 향상에 도움을 주고 기억력을 향상시키는 효과가 있다. 즉 바흐, 모차르트, 등 규칙적이고 일정한 박자가 반복되는 바로크 음악은 심리적 안정상태를 유지시키는 알파파와 세타파를 유도하고 도파민이나 세로토닌의 생성을 자극해 집중력을 높이는 데 도움을 준다. 고전주의음악의 대표적인 모차르트 음악은 저음위주로 주파수가 낮게 분포하고 규칙적이며 반복적으로 큰변화가 없는것이 특징이다.

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