감정 표현은 보편적이고 감정 상태는 우리 생활 모든 분야에 영향을 미치는 매우 중요한 인자이다. 현재까지, 감정이 유발된 상황 하에서 획득된 뇌파를 분석하고 그 결과들을 토대로 해당 감정 상태를 정의하려는 노력은 주로 심리학자들에 의해서 많이 이루어져왔다. 하지만 최근에 이러한 감정과 관련된 정보는 정신활동을 지배하는 뇌가 활성화될 때 발생하는 뇌파를 통해서도 파악이 가능하다는 연구결과들이 발표되었다. 따라서 본 연구에서는 뇌파를 이용해서 인간이 흔히 느낄 수 있는 감정들을 비교 분석 하고자 하였다. 특정 감정에 대한 뇌파 변화를 얻기 위해 평안, 기쁨, 슬픔, 스트레스 등 감정에 변화를 줄 수 있는 영상과 음악을 피험자에게 가해지는 자극들로 활용하고 측정한 뇌파 신호를 FFT 변환 후 델타파, 세타파, 알파파, 베타파, 감마파 각각 파워스펙트럼을 분석하여 성능을 검증 한 결과 다른 감각들을 통해 느끼는 감정 유발에 대한 뇌파 변화의 정도를 제시하고자 하였다.
감정 표현은 보편적이고 감정 상태는 우리 생활 모든 분야에 영향을 미치는 매우 중요한 인자이다. 현재까지, 감정이 유발된 상황 하에서 획득된 뇌파를 분석하고 그 결과들을 토대로 해당 감정 상태를 정의하려는 노력은 주로 심리학자들에 의해서 많이 이루어져왔다. 하지만 최근에 이러한 감정과 관련된 정보는 정신활동을 지배하는 뇌가 활성화될 때 발생하는 뇌파를 통해서도 파악이 가능하다는 연구결과들이 발표되었다. 따라서 본 연구에서는 뇌파를 이용해서 인간이 흔히 느낄 수 있는 감정들을 비교 분석 하고자 하였다. 특정 감정에 대한 뇌파 변화를 얻기 위해 평안, 기쁨, 슬픔, 스트레스 등 감정에 변화를 줄 수 있는 영상과 음악을 피험자에게 가해지는 자극들로 활용하고 측정한 뇌파 신호를 FFT 변환 후 델타파, 세타파, 알파파, 베타파, 감마파 각각 파워스펙트럼을 분석하여 성능을 검증 한 결과 다른 감각들을 통해 느끼는 감정 유발에 대한 뇌파 변화의 정도를 제시하고자 하였다.
Emotional expression is universal and emotional state impacts important areas in our life. Until now, analyzing the acquired EEG signals under circumstances caused by invoked feelings and efforts to define their emotional state have been made mainly by psychologists based on the results. But, recent...
Emotional expression is universal and emotional state impacts important areas in our life. Until now, analyzing the acquired EEG signals under circumstances caused by invoked feelings and efforts to define their emotional state have been made mainly by psychologists based on the results. But, recently emotion-related information was released by research results that it is possible to identify mental activity through measuring and analyzing the brain EEG signals. So, this study has compared and analyzed emotional expressions of human by using brain waves. To get EEG difference for a particular emotion, we showed specific subject images to the people for changing emotions that peace, joy, sadness and stress, etc. After measured EEG signals were converged into frequence domain by FFT signal process, we have showed EEG changes in emotion as a result of the performance analyzing each respective power spectrum of delta, theta, alpha, beta and gamma waves.
Emotional expression is universal and emotional state impacts important areas in our life. Until now, analyzing the acquired EEG signals under circumstances caused by invoked feelings and efforts to define their emotional state have been made mainly by psychologists based on the results. But, recently emotion-related information was released by research results that it is possible to identify mental activity through measuring and analyzing the brain EEG signals. So, this study has compared and analyzed emotional expressions of human by using brain waves. To get EEG difference for a particular emotion, we showed specific subject images to the people for changing emotions that peace, joy, sadness and stress, etc. After measured EEG signals were converged into frequence domain by FFT signal process, we have showed EEG changes in emotion as a result of the performance analyzing each respective power spectrum of delta, theta, alpha, beta and gamma waves.
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문제 정의
감정을 유발하는 방법은 시각, 청각, 미각, 촉각, 후각의 다섯 가지 감각기관을 통해 유발시킬 수 있으며, 본 연구는 자극과 진정성 성향의 감정을 유발하기 위해 다섯 가지 감각기관 중 시각적인 감각과 청각적인 감각으로 감정에 관련된 정보가 뇌파를 통해서도 파악 가능한 지를 확인하고, 다른 감각에 대한 감정 유발이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는지 비교하고 분석을 하였다.
그렇기 때문에 뇌파는 뇌의 활성을 이용하여 뇌기능에 대한 변화를 알아보기 위한 지표로 널리 사용이 되고 있다. 본 논문에서는 이러한 감정에 관련된 정보가 정신활동을 지배하는 뇌가 활성화될 때 발생하는 뇌파를 통해서도 파악 가능한 지를 확인하고, 다른 감각에 대한 감정 유발이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는지 그 차이를 실험 분석을 통해 확인하고자 한다. 분석의 재료가 되는 뇌파를 채집하는 과정에서 특정의 감정 상태를 자연스럽게 유발하기 위해, 심리적 특성에 기반을 두어 설계된 lnternational Affective Picture System(IAPS)로 명명된 영상들,[5] 진정과 자극성향을 가진 음악들, 그리고 이야기 전개를 통해 감정 상태로의 효과적 몰입을 꾀하는 뮤직비디오와 같은 동영상을 피험자에게 가해 시각적인 측면과 청각적인 측면으로 측정하여 뇌파에 미치는 영향을 비교 분석 하였다.
본 연구에서는 사용자의 감정에 따른 뇌파를 분석 하여 실험을 시행하였다. 그림 2는 10-20 국제 시스템 (International 10-20 System)의 전극배치법을 나타낸 그림이다[6].
제안 방법
실험을 위한 전극배치는 표 1과 같다. International 10-20 electrode system의 기준에 따라 추리, 계획, 운동, 감정, 문제해결에 관여를 하는 전전두엽 부위의 좌우지점인 Fp1, ground 부위 A1, reference 부위 A2의 3곳을 선정하여 단극 유도법으로 측정하였다.
데이터 수집순서는 잡파의 혼입이 없는 안정된 뇌파가 10초 이상 지속되어졌을 때 청각적 영향의 진정성 음악 -> 자극성 음악, 시각적 영향의 진정성 사진 -> 자극성 사진, 시청각적 영향의 진정성 영상 -> 자극성 영상의 순서로 5분간 피험자에게 자극을 주고 다른 감정 상태로 넘어가기 전에 약 5분간 휴식을 취하게 하였다. 뇌파 측정은 표본화주파수(Sampling Frequency)를 256Hz로 하여 연속적으로 측정하였고, 0.06에서 50Hz의 주파수 영역에서 필터링 하였으며 Resolution은 16bit로 하였다. 수집한 뇌파의 분석은 Laxtha사의 뇌파 분석 software인 Telescan을 사용하여 움직임이나 안구 운동에 민감하게 반응하는 delta파를 제거 한 후 뇌파 스펙트럼을 분석하여 감정에 따른 뇌파 변화를 분석해 보았다.
데이터 수집순서는 잡파의 혼입이 없는 안정된 뇌파가 10초 이상 지속되어졌을 때 청각적 영향의 진정성 음악 -> 자극성 음악, 시각적 영향의 진정성 사진 -> 자극성 사진, 시청각적 영향의 진정성 영상 -> 자극성 영상의 순서로 5분간 피험자에게 자극을 주고 다른 감정 상태로 넘어가기 전에 약 5분간 휴식을 취하게 하였다.
본 연구에서의 감정 분류방법으로 IAPS라는 국제 표준화된 사진 자극을 이용하여 시각적인 감정을 유발 하였고, 진정과 자극성향을 가진 음악을 이용하여 청각적인 감정을 유발 하였고, 이야기 전개를 통해 감정 상태로의 효과적 몰입을 꾀하는 뮤직비디오와 같은 DVD 영상을 이용하여 시청각적 감정을 유발 하였다.
본 논문에서는 이러한 감정에 관련된 정보가 정신활동을 지배하는 뇌가 활성화될 때 발생하는 뇌파를 통해서도 파악 가능한 지를 확인하고, 다른 감각에 대한 감정 유발이 뇌파에 어떠한 영향을 미치는지 그 차이를 실험 분석을 통해 확인하고자 한다. 분석의 재료가 되는 뇌파를 채집하는 과정에서 특정의 감정 상태를 자연스럽게 유발하기 위해, 심리적 특성에 기반을 두어 설계된 lnternational Affective Picture System(IAPS)로 명명된 영상들,[5] 진정과 자극성향을 가진 음악들, 그리고 이야기 전개를 통해 감정 상태로의 효과적 몰입을 꾀하는 뮤직비디오와 같은 동영상을 피험자에게 가해 시각적인 측면과 청각적인 측면으로 측정하여 뇌파에 미치는 영향을 비교 분석 하였다.
06에서 50Hz의 주파수 영역에서 필터링 하였으며 Resolution은 16bit로 하였다. 수집한 뇌파의 분석은 Laxtha사의 뇌파 분석 software인 Telescan을 사용하여 움직임이나 안구 운동에 민감하게 반응하는 delta파를 제거 한 후 뇌파 스펙트럼을 분석하여 감정에 따른 뇌파 변화를 분석해 보았다.
뇌파 데이터의 수집은 2차에 걸쳐 진행하였는데, 감정 몰입 능력이 좋은 사람을 대상으로 하여 1차에 4명, 2차에 5명을 선정하여 한 사람에 3회씩 수집하였다. 여학생의 경우 생리기간을 피하여 실험하였고, 각 피험자에게는 실험 당일에 중추신경계 및 자율신경계에 영향을 줄 수 있는 담배, 카페인, 약물, 음주 등을 피하도록 하였다. 데이터 수집은 소음이 차단된 조용한 강의실에서 적합한 온도(23∼26℃)와 습도(50∼65%)를 조성한 상태에서 이루어졌다.
피험자의 두피에 센서를 부착하고 polyG-I(PolyG-I, Laxtha, Inc)를 통해 수집된 뇌파신호는 Telscan(Laxtha, Inc)이라는 데이터 수집 장비 및 분석 프로그램을 이용하여 다양 하게 분석하였으며, 노트북이나 데스크탑 PC로 실시간 모니터링을 통해 뇌파를 측정 분석 하였다.
대상 데이터
뇌파 데이터의 수집은 2차에 걸쳐 진행하였는데, 감정 몰입 능력이 좋은 사람을 대상으로 하여 1차에 4명, 2차에 5명을 선정하여 한 사람에 3회씩 수집하였다. 여학생의 경우 생리기간을 피하여 실험하였고, 각 피험자에게는 실험 당일에 중추신경계 및 자율신경계에 영향을 줄 수 있는 담배, 카페인, 약물, 음주 등을 피하도록 하였다.
데이터 수집은 소음이 차단된 조용한 강의실에서 적합한 온도(23∼26℃)와 습도(50∼65%)를 조성한 상태에서 이루어졌다.
성능/효과
본 연구에서는 자극과 진정성 성향의 감정을 유발하기 위해 다섯 가지 감각기관 중 시각적인 감각과 청각적인 감각으로 실험을 하였으며 감정에 관련된 정보가 알파파, 세타파에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었고 감정이 뇌파에 미치는 영향은 감각과 감정의 종류에 따라 다르게 나타난 것을 알 수 있었다. 청각적인 감각은 알파파에 영향을 미치고 시각적인 감각은 세타파에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
실험 결과 감정에 따른 뇌파 변화가 알파파, 세타파에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었고 소수의 피험자를 제외한 대다수 인원의 측정값이 유사한 형태임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 자극과 진정성 성향의 감정을 유발하기 위해 다섯 가지 감각기관 중 시각적인 감각과 청각적인 감각으로 실험을 하였으며 감정에 관련된 정보가 알파파, 세타파에 많은 영향을 미치는 것을 알 수 있었고 감정이 뇌파에 미치는 영향은 감각과 감정의 종류에 따라 다르게 나타난 것을 알 수 있었다. 청각적인 감각은 알파파에 영향을 미치고 시각적인 감각은 세타파에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 시청각적 감각은 알파파 세타파 동시에 영향을 미치는데 이는 시청각적 영상이 사진과 음악에 비해 두 감정으로써 몰입성과 집중도가 높기 때문이라고 추론하였다.
후속연구
진정성 성향의 감정과 자극적 성향의 감정에 따른 뇌파 변화는 유사한 형태의 결과 값을 얻을 수 있었으며, 자극적 성향의 감정이 진정성 성향의 감정 보다 낮은 알파파와 세타파를 확인 할 수 있으나 그 값이 아주 미묘하여 이 부분에 대한 연구를 더 할 필요가 있다.
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