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건국대학교 의학공학부 정 순 철 PowerPoint PPT Presentation


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건국대학교 의학공학부 정 순 철. 감성 공학 Human Sensibility Ergonomics. 차 례. 감성 / 감성공학이란 ?. 생리 / 심리적 반응을 통한 감성 평가. 동적 환경에서의 감성평가. 동적 Simulator 환경에서의 감성평가. 종합 감성평가 시스템. 향후 감성 연구의 접근 방법은 ?. 감성 공학 (Human Sensibility Ergonomics). 감성이란 ? 외부의 물리적 자극에 의한 감각 , 지각으로부터 인간의 내부에 야기되는

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건국대학교 의학공학부 정 순 철

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Presentation Transcript


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건국대학교

의학공학부

정 순 철

감성 공학

Human Sensibility Ergonomics


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차 례

감성/감성공학이란 ?

생리/심리적 반응을 통한 감성 평가

동적 환경에서의 감성평가

동적 Simulator 환경에서의 감성평가

종합 감성평가 시스템

향후 감성 연구의 접근 방법은 ?


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감성 공학 (Human Sensibility Ergonomics)

감성이란?

외부의 물리적 자극에 의한 감각,

지각으로부터 인간의 내부에 야기되는

심리적 체험으로 쾌적감, 고급감, 불쾌감,

불편함 등의 복합적인 감정


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EEG

EOG

ECG

PTG

감성 공학 (Human Sensibility Ergonomics)

감성 공학 이란?

인간의 감성을 정량, 정성적으로 측정하고 과학적으로 분석, 평가하여

이를 제품이나 환경의 설계에 적극 응용하여 보다 편리하고 안락하며,

안전하고 더 나아가 인간의 삶을 쾌적하게 하고자 하는 기술

제품의 부가가치/경쟁력 향상

고급감 편리함

쾌적감 안전함


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감성 공학 (Human Sensibility Ergonomics)

감성 에어콘

에어콘에 응용

설악산, 무주구천동의 자연바람 패턴을 연구하여 에어콘에 응용


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생리적 반응

s

s

피로회복

: EEG, ECG, GSR, CFF...

각성작용을

가진

공급

주관적 평가

: 피로감, 졸림감

s

적정농도의 O2

공급

 운전자 피로감의 정량적 평가 척도 개발

 차량 내 자동 산소 및 향 발생장치 개발


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“삼성 제품이 ‘월드프리미엄’ 제품이 되기 위해선 디자인과 브랜드의

경쟁력을 강화해 기능과 기술은 물론 소비자 감성의 벽까지도 넘어서야 한다.


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감성공학기술 개념도

오감

제품에 대한

사용자의

반응측정

 생리적 측정기술

 심리적 측정기술

 Sensing 기술

 사용성 평가기술

Fuzzy, Neural Network

센서, 신호처리

인공현실감 기술

Engineering 기술

-생리반응

-심리반응

-생화학반응

-동작 및 자세반응

감성제품

인간공학기술

 감성디자인기술

 감성 지식베이스

 감성 인터페이스 기술

감성설계요소 파악/

제품설계 파라미터

로 변환

감각/감성 지표, DB

생리/감성 지표, DB

심리/감성 지표, DB

감성 평가기술

 인지공학기술

사용자의 감성

분석, 평가


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방 법

내 용

주관적 평가

설문지를 이용하여 피험자의 주관적 감성평가

중추신경계의 반응을 이용하여 감성평가

ElectroEncephaloGram (EEG)

자율신경계의 반응을 이용하여 감성평가

ElectroCardioGram (ECG)

자율신경계의 반응을 이용하여 감성평가

Galvanic Skin Responces (GSR)

자율신경계의 반응을 이용하여 감성평가

Skin Temperature

주관적 평가

얼굴 근전도를 이용하여 감성평가

ElectroMyoGram (EMG)

생리 평가

생리/심리적 반응을 통한 감성 평가


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주관적 평가지

통계적 분석

SPSS 8.0V 사용

양극 7점

분석 방법

- 요인분석

- T-test

- 분산분석

단극 5점

전체적인 선호도

: 7점 척도

주관적 평가를 이용한 감성 평가


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EEG

ECG

GSR

SKT

PPG

Oxygen

Deoxygen

Laser blood oxygen monitor

생체 신호를 이용한 감성 평가


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긍정 및 부정 감성 자극

시각

후각

청각

촉각


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감성 평가를 위한 측정 실험실


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뇌파 종류

출현 조건

DC - 4Hz, 수면

4 - 8Hz, 정서 또는 스트레스 자극

8 - 13Hz, 안정, 이완, 또는 눈을 감고 있을 때, 긍정 정서

13 - 20Hz, 일반적인 정신활동, 부정 정서

EEG 반응에 따른 감성 분류


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EEG 반응에 따른 감성 분류

Rest

꽃 향기


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ECG 반응에 따른 감성 분류

분석 파라메터

감성 상태

심박율

시간당 심박동 수, 이완 또는 안정 일 때 간격이 커짐

(LF+MF)/Total

교감신경계의 활동도, 긴장 또는 부정 정서일 때 커짐

HF/Total

부교감신경계의 활동도, 이완 또는 긍정 정서일 때 커짐


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ECG 반응에 따른 감성 분류

시각 자극

심전도 파형

평균 R-R 간격

평균 R-R 간격

1.2 sec

Rest

0.88 sec

0.64 sec


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분석 파라메터

감성 상태

Amplitude

진폭, 각성 또는 부정 감성 일 때 커짐

Latency

반응의 속도, 민감한 자극일 때 latency가 짧다

Slope

반응의 민감도, 갑작스럽거나 민감한 자극일 때 커짐

GSR 반응에 따른 감성 분류


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GSR 반응에 따른 감성 분류

Slope

Maximum

amplitude

시각 자극

Rest


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긍정 (이완, 쾌적) 부정 (긴장, 불쾌)

파가 증가 파가 증가

EEG

R-R 간격 길어진다 짧아진다

(LF+MF)/Total 작아진다 커진다

HF/Total 커진다 작아진다

ECG

GSR

Amplitude 작아진다 커진다

SKT

Amplitude 커진다 작아진다

긍정 및 부정 감성 자극에 따른 생체 반응


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속도 (저속, 고속)에 따른 감성변화

급출발, 급제동에 따른 감성변화

도로형태 (아스팔트, 비포장)에 따른 감성변화

시각환경 (숲길, 골목길)에 따른 감성변화

쾌/불쾌, 긴장/이완의 동적 환경 제시에 따른 감성 평가

생리신호 (EEG, ECG, GSR, PPG)와

주관적 평가를 통한 동적환경에서 감성 측정


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감성자극변수입력

Video

Recording

Sound

recording

Thermal

condition

recording

Vibration

recording

생리신호측정

분석 결과

감성

자극

변수

display

실시간

생리신호분석

생리신호입력

실시간

생리신호 분석 결과

mean value

slope

spectrum analysis

.

.

.

 실시간 감성 생리 신호

측정 및 분석

 동적 (복합) 감각 자극과

반응의 관련성 규명

동적 환경 제시 Simulator

제작을 위한 DB 로 활용

실시간 생리신호 처리 시스템 구축


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 속도변화에 따른 생리변화

0 km/h

30 km/h

60 km/h

90 km/h

120 km/h

R-R interval

Skin temperature

GSR

*

1

**

*

*

0.2

*

2

*

0.9

1.5

0.15

0.8

1

0.1

0.7

0.5

*

*

Rest

30km/h

60km/h

90km/h

120km/h

0.05

*

*

0

Rest

30km/h

60km/h

90km/h

120km/h

안정

30km/h

60km/h

90km/h

120km/h

긴장 / 이완

 운전 형태 변화

 속도 변화

쾌/불쾌, 긴장/이완의 동적 환경 제시에 따른 감성 평가


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동적 환경 시험 평가를 위한 차량 시뮬레이터 개발


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실시간 차량동력학 시뮬레이션 소프트웨어

3차원 이미지 영사 시스템

Full-Scale Driving Simulator 개념도

대표적인 3차원 그래픽 이미지


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종합 감성평가 시스템

%

쾌도

긴장도

t

불쾌

현재의 감성은?

긴장

긴장

불쾌

t

이완

이완

종합 감성 평가 시스템

  • 연구 배경

  • 분석 및 평가에 많은 시간과 노력 필요 실시간 분석

  • - 분석에 전문적인 know-how가 필요 자동 분석

  • - 주관 평가와 생리 신호 평가의 상관성이 작음 통합 분석

생리신호에 의한

실시간 감성평가시스템

Digitizer를 이용한

실시간 주관 감성평가시스템

데이터 베이스

자동주관 감성평가시스템


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통합감성평가 시스템 (통합모듈)

주관평가를 이용한

감성평가

생리신호를 이용한

감성평가

통합 감성평가

+

=

통합 감성평가 = 실시간 주관평가 + 실시간 생리신호 평가 (1- )

(  : Weighting Factor, 0    1)

최종 결과화면

실시간 주관평가를

이용한

2차원의 감성평가

자동 주관평가를

이용한

주관평가결과의

보충설명

정량화된

감성 결과

쾌도: %

불쾌도: %

긴장도:%

이완도:%

실시간 생리신호를

이용한

2차원의 감성평가

통합 감성평가


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향후 감성 공학의 접근 방법은 ?

1세대

- 주관적 평가를 통한 감성 평가

2세대

- EEG, ECG, GSR, EMG 등의 생체 신호와 주관적 평가를 통한 감성평가

functional MRI, PET, MEG

3세대 ?

- 감성의 생리적, 인지적 모델링을 뇌의 기능으로부터 유도


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fMRI 기법

PET 기법

MEG 기법

Brain functional Imaging


Cortical activation by sad pansori

Cortical Network Activated by Korean Traditional Opera (Pansori) : A Functional MRI Study

Cortical Activation by Sad Pansori

Cortical Activation by Hilarious Pansori


Brain activation area with emotional dimensions using fmri

Brain Activation Area with emotional dimensions Using fMRI

Pleasure

Unpleasure

Relaxation

Arousal


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Results (1)

Subtraction between

two Emotion Tasks:

Negative – Positive

(불쾌사진자극- 쾌사진자극)


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Results (2)

Subtraction between

two Emotion Tasks:

Positive – Negative

(쾌사진자극- 불쾌사진자극)


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