http://dx.doi.org/10.14774/JKIID.2016.25.3.051 Journal of the Korean Institute of Interior Design Vol.25 No.3 Serial No.116 _ 2016. 06
시각정보의 수렴적 탐색활동을 위한 주의집중 개시 시간에 관한 연구
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Study on the Starting Time of Attention for Convergent Exploration of Visual Information
Author 김종하 Kim, Jong-Ha / 정회원, 동양대학교 건축소방행정학과 교수, 공학박사
정재영 Jung, Jae-Young / 동양대학교 컴퓨터정보전학과 교수, 공학박사
*Abstract The technique for Eye-tracking is to trace the movements of pupils so that the eye’s exploration response to be digitized. The procedure of Observation Experiment shows a mutual environmental characteristics between men and measuring devices. In order to improve the reliability and to secure the objectivity of the data acquired from eye-tracking, it is very important to analyze the procedures for the experiment to be prepared and the test data to be saved. Based on this viewpoint, the convergent exploration activities at the observation experiment with the objects of sport images were examined to find out what influences the context effect given by experimental environments have on this experiment. In addition, the starting time of attention affecting the reliability of observation data has been estimated. When the observation time is to be subdivided by the unit of second. The attention disperses for the individual characteristics to be appreciated. However, in case of analysis by the overall average, there was the problem that the section of attention dispersed to make it difficult to analyze the subjects’
observation features. The study results made it possible to understand the physiological characteristics which were near unconsciousness, when there was an intensive attention for the first 3 seconds and the observation data were shown to be in ordinary range after 4 seconds. The analysis of observation with the focus of the intensive attention enabled the analysis with the first 3 seconds excepted so that it might approach the ordinary range of observation data. The distribution of attention for the first 3 seconds showed the intensive attention, which was on the center. The emergence of intensive attention and the overlapping of the centers can be considered as a context effect due to the correction for the preparing process of experiment. Accordingly, it is thought to be helpful to the security of objectivity and the construction of reliability of eye-tracking data to analyze the observation features shown after the deletion of the data for the first 3 seconds.
Keywords 시선추적, 주시특성, 맥락효과
Eye-Tracking, Primacy Effect, Context Effect
1. 서론
1.1. 연구의 배경
눈의 움직임을 측정하는 방법으로 사용되는 시선추적 (eye tracking) 기법은 동공의 움직임을 추적하여 눈의 탐색반응을 수치화 하는 것이다. 이것은 눈을 통해 획득 되는 시각정보의 해석에 대한 시도로 디자인 분야에서는 시지각 특성, 공간반응, 공간 사용자의 무의식 영역 등을
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교신저자(Corresponding Author) ; [email protected]
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이 논문은 2014년 정부(교육부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임. (NRF-2014S1A5A2A03065532).
살피는 새로운 분석기법으로 받아들이고 있다.
시선추적에 의한 시지각 분석은 과거의 조사방법으로 접근하기 힘들었던 감정이나 무의식 영역까지 측정할 수 있다는 강점이 있다. 시선추적 장치를 사용하면 공간 사 용자가 어디를 먼저 보는지, 얼마나 자주 보는지, 얼마나 오랫동안 보는지, 어떠한 감정을 가지고 보고 있는지, 어 디를 건너뛰어 보고 있는지 혹은 어디를 무시하고 있는 지 등을 측정할 수 있다. 이러한 측정은 사후 설문조사 와 같은 기존의 조사방법에서 발생할 수 있는 기억의 변 형이나 왜곡에 영향을 받지 않기 때문에 더욱 신뢰할 수 있는 자료를 수집할 수 있어 최근 많이 시도되고 있다.
하지만 시선추적을 측정하는 과정에서 획득한 방대한
양의 데이터와 코딩에 걸이는 시간과 노력, 데이터의 신 뢰도 확보에 대한 문제도 상존하고 있다. 또한 어떤 대 상이나 장면에 시선이 고정된 데이터를 얻었다 하더라도 실제로 얼마나 해당 대상에 주의를 기울인 것인지에 대 한 확인도 필요하다. 왜냐하면 시선추적을 통해 얻은 실 험 결과는 주시과정에 대한 물리적인 증거일 뿐 실제로 실험에 참여한 피험자가 대상이 된 공간에 대한 이해나 자극정도가 얼마인지를 확인하는 것은 쉽지 않다.
HCI분야에서는 사람과 컴퓨터의 상호작용을 연구하여 많은 실적을 발표하고 있다.1) IT기술의 발달로 시선추적 장치와 같은 하드웨어는 진보를 이루었으나 인간의 시지 각 행태에 적용하는 과정은 아직도 풀어야할 난제가 많 다. 인간의 시지각 행태를 장치에 접목시켜 공간지각이 나 평가방법에 활용하기 위한 노력이 지속적으로 필요하 며 정밀하게 측정하는 기술 발달에 힘입어 인간의 시지 각에 대한 해석을 통해 공간평가와 디자인에 반영하기 위한 접근방법의 개발도 필요하다.
1.2. 연구의 목적
시선추적실험을 통해 획득한 주시데이터가 공간 디자 인에 적용되거나 사용자의 평가를 통해 신뢰받기 위해서 는 실험과정과 결과에 대한 신뢰도가 높아야 한다. 시각 정보가 높은 신뢰도를 가지기 위해서는 시선추적 실험과 정에서 「눈⇔시선추적 장치」 사이에서 일어나는 특성 을 살펴볼 필요가 있다. 시선추적 장치를 이용한 데이터 의 획득은 정상적인 시각 행태가 얻어진다는 것을 전제 로 주시데이터를 추출하고 저장하는 것을 기본으로 한 다. 하지만 피험자가 처음 실험영상을 접한 순간 ①주시 되는 「실험이미지」에 대한 순응시간이 필요하며, ②주 시실험의 사전작업으로 이루어지는 「교정」과정을 거친 후 「실험이미지」로 전이되는 순간에 일어나는 눈의 반 응결과가 실험데이터의 분석과정에 반영되어야 한다.
이러한 관점에서 보면 시선추적을 이용한 시지각 실험 의 초기 과정에서 피험자의 눈이 어떤 반응을 가진 상태 에서 실험이 진행되었으며, 초기 주시과정에서 일어나는 시지각 특성을 파악하는 것은 데이터의 신뢰도를 높임에 있어 중요하다는 것을 알 수 있다. 많은 피험자를 대상 으로 한 시선추적 실험에서는 전체적인 피험자의 평균 데이터를 기준으로 주시특성을 추출하는 것이 일반적이 다. 하지만 이러한 분석의 저변에는 데이터의 객관성과 신뢰도 확보가 중요하다. 또한 일부 데이터의 과도한 집 중이나 편중현상이 전체 주시경향에 악영향을 끼칠 수 있기 때문에 데이터의 객관성과 신뢰도를 떨어뜨리는 요 소를 찾아 제거하는 것이 필요하다.
1) 이승재, 자연이동에 영향을 미치는 시각적 요인 및 이동행태에 관 한 연구, 대한건축학회논문집 계획계 31권8호, 2015.8, pp53-60
본 연구는 시선추적 실험의 초기에 일어나는 눈의 움 직임을 대상으로, 실험환경에서 피험자가 영상에 순응하 여 정상적인 실험이미지를 주시하는 과정 속에서 주시데 이터의 특성을 살펴보고자 한다. 이러한 과정은 시선추 적 실험을 통해 획득한 주시데이터의 분석과정에 신뢰도 를 높일 수 있으며 실험결과를 실험목적에 적용함에 있 어서도 보다 효과적으로 작용할 수 있을 것이다.
2. 시선추적 실험과 시지각특성
2.1. 눈을 통한 영상정보의 지각과정
눈이 빛을 감지하는 데는 약 100 ㎳2)를 필요로 한다.3) 눈으로 들어온 정보가 대뇌를 거쳐 행동으로 이어지기까 지 최저 반응시간은 약 0.2초이며4) Solso(2000)는 지각한 대상이나 장면에 초점을 맞추는 시간을 0.2-0.25초로 정 의하였다.5) 눈을 통해 획득한 시각정보는 지각과 인지과 정을 통해 기억 되고 기억의 일부가 재인되기도 한다.
시각정보를 획득하기 위해서는 한 지점을 바라보면서 정지하는 것이 필요한데 이것을 응시(fixation)라고 한다.
응시의 지속시간은 보통 200-300 ㎳(0.2-0.3초)이며 1초에 3-4회의 도약 안구운동이 일어난다.6) 시선추적을 이용한 실험은 일반적으로 사진 이미지를 대상으로 일정 시간을 주시하게 하여 측정한다. 어떤 공간의 요소를 본다는 것 은 지각에서 인지로 바뀌는 과정이다. 우리의 눈이 공간 이나 대상에 주의가 집중된 것으로 볼 수 있는 시간은 0.1초이며7) 어떤 공간의 특정 부위를 의식적으로 주시한 시간은 0.2초이다. 시각정보의 획득과 기억과정에서 주의 가 집중된 후에 의식적으로 주시된다고 볼 경우 시각정 보에 노출되어야 하는 시간으로 최소 0.1초가 필요하며 이렇게 주시하는 시각정보가 0.2초 정도 응시한 채 유지 되어야 의식적으로 주시한 것으로 볼 수 있다.
2.2. 시선추적 실험
(1) 교정(calibration) 과정모니터를 이용한 시선추적 실험의 경우에는 교정과정 을 거친 후 실험에 들어간다. 본 실험과정으로 설명하면
<그림 1>의 좌측 하단과 같이 16개 주시점에 대해 교정 을 실시하고 시선과 실험화상을 조정 한 후에 실험이미 지로 전환되어 실험이 실시된다. 교정은 눈이 화상에 초
2) 1000㎳=1초
3) 박찬웅, 본다는 것, 초판, 도서출판 의학서원, 경기도, 2009, p.142 4) 夌島文夫, 感覺․知覺 Handbook, 誠信書店, 東京, 1969, pp.670-680 5) Robert L.Solso, 신현정·유상욱 옮김, 시각심리학, 초판, 시그마프레
스, 서울, 2000, p.27
6) Robert Snowden, Peter Thompson, Tom Troscianko, 오성주 역, 시각심리학의 기초, 초판, 학지사, 서울, 2013, p.378
7) 김영진, 웹 페이지를 바라보는 우리의 마음과 눈(1),
http://blog.naver.com/4bathory/20016893040
피험자 최초 획득데이터 유효개수 유효율 전(34명)
7188.6 6703.4 93.3
후(29명) 6822.8 94.9
증감 0 + 119.4 + 1.6
<표 1> 조정 전후의 주시데이터
점을 맞추는 과정이다. 하지만 교정을 거친 후에 실험이 미지로 바뀐 순간에 피험자가 주시점에 초점을 맞추던 시선의 움직임 에서 발생했던 ‘화면의 중앙을 보던’ 맥락 효과로 인해 실험이 개시된 이후에 피험자가 실험화상의 중심부분에 일정 시간동안 시선이 고정된 채 집중한 상 태가 한동안 지속될 가능성이 있다. 만약 교정의 영향으 로 인해 시선이 중심부에 한동안 멈추는 응시현상이 발 생했다면 이러한 주시특성이 본 실험데이터 전체에 영향 을 끼칠 수 있다.
본 연구는 실험 초기의 응시현상을 확인하기 위해 기 획된 연구이다. 초기 응시현상이 확인된다면 시선추적 실험데이터의 분석과정에 초기 응시에 나타난 시지각 특 성 반영하여 데이터 분석과정에 반영하는 것이 보다 객 관성이 확보된 주시데이터이며 시지각 특성을 연구하는 데 많은 도움이 될 것이다.
<그림 1> 교정과 실험 과정
(2) 시선추적 본 실험
시선추적을 이용한 주시데이터의 측정은 개인의 의도 성이나 동기화에 의해 주도될 수 있다는 관점에서 관찰 자의 의도성과 동기화를 살펴볼 수 있다. 본 연구에서 사용한 시선추적 장치는 1초에 60개의 데이터를 생성하 고 좌표로 소수점 4째 자리까지 기록된다. 실험 대상은 실내체육관에서 진행된 프로농구경기를 관객의 위치에서 촬영한 <그림 2>의 이미지이다.
<그림 2> 시선추적 실험 대상 이미지와 구역분할
피험자는 시력 0.5이상의 남자 34명이며 주시실험에 앞서 피험자에게 「당신은 농구경기를 관람하고 있는데, 선수들이 얼마나 운동에 열심히 참여하고 있는지를 보세 요」라는 목적성 문구를 제시하였다.
주시실험 주의사항에 대한 설명을 들은 후 시각장치를 착용하고 암실에서 순응시간을 가진 후 실험에 임하였 다. 시각장치(ViewPoint Eye Tracker PC-60 scene
Camera)를 착용한 상태에서 피험자의 눈과 모니터와의 거리는 70 ㎝이며 모니터의 크기는 50.8 ㎝×28.7 ㎝이다.
피험자는 모니터를 주시하는 눈과 측정점의 초점을 맞추 는 교정을 실시하고 2분 동안 주시실험을 하였다.
2.3. 주시데이터의 분석틀 설정
(1) 주시데이터의 정리시선추적 실험은 34명의 피험자를 대상으로 실시했지 만 최초 획득한 주시데이터를 「최초 획득데이터」로 볼 경우 평균 7188.6개의 데이터가 생성되었다. 분석 대상이 된 데이터는 [x, y]좌표 범위가 [0～1]에서 생성되며 눈 을 깜빡이거나 시선이 실험화상 밖으로 나가게 되면 좌 표값 중 하나 혹은 모두가 [-] 혹은 [1.0 초과]로 표시되 는데 이것은 실험영상을 벗어난 것으로 오류데이터로 분 류하였다. 낮게 나타난 피험자의 유효율은 분석 데이터 의 신뢰도에 영향을 끼치므로 90% 미만의 5명을 제외한 29명을 최종 분석대상으로 선정하였다.「최초획득데이 터」에서 오류데이터를 제외하여 유효개수를 산정한 결 과 평균 94.9%의 유효율을 얻었다.
(2) 분석틀의 설정
주시특성을 분석하는 방법으로 격자에 의한 분포8)외 에 색채 농도9), 주사경로10), 주시시간11), 공간구성 요 소12)를 기준으로 분석하는 방법 등이 있다. 그 중에서 가장 많은 성과가 보고되고 있는 격자분석의 경우 시간 이나 구역요소와 같이 구체적인 공간 구역별 분석이 가 능하다는 측면에서 유용한데, 격자의 크기는 <그림 2>
와 같이 12×12개로 분할하였다.13)
피험자의 주시데이터는 1초에 60개로 저장되는데 연구 목적에서 기술한 바와 같이 「눈⇔시선추적 장치」사이 에 일어난 눈의 미세한 움직임을 분석하기 위해서는 세
8) 유재엽, 박혜경, 임채진, 박물관 전시공간에서의 주시특성에 관한 기초적 연구, 한국실내디자인학회논문집 20권2호, 2011.4, pp.64-71 9) 김수완, 신동희, Eye Tracker를 활용한 페이스북상에서 공감 정도
가 사용자시선에 미치는 영향, 디지털컨텐츠학회논문집 15권3호, 2014.6, pp.387-393
10) Jongha Kim, Gaeyoung Choi and Eunkil Cho, Characteristics of Space Search Determined by Tracking Scanning Paths, JOURNAL OF ASIAN ARCHITECTURE AND BUILDING ENGINEERING, Vol.13(1), 2014.1, pp.101-108
11) 김종하, 반영선, 시선고정과 도약에 나타난 공간의 주시특성에 관 한 연구, 기초조형학연구, 13권5호, 2012.10, pp.83-91
12) 조형규, 시선 유도의 측면에서 살펴본 단독주택 입면이미지 인지 특성 분석, 대한건축학회논문집 계획계 31권10호, 2015.10, pp.83-90 13) 김주현, 김종하, 공간 이미지 분석을 위한 주시영역 분할기준에 관
한 연구, 기초조형학연구, 13권2호, 2012.4, pp.159-170
분화된 분석이 필요하다.
이러한 관점에서 본 연구에서는 주시데이터의 분석을 초 단위로 설정하여 <그림 2>와 같이 12×12구역에 의한 격자를 대상으로 초 단위로 분석하였다.
3. 주시시간과 주시집중 특성
3.1. 시간범위 설정과 주시집중 특성
(1) 시간 단위별 주시집중 출현 특성2.1절에 기술한 지각과정에서 대상에 ‘주의가 집중된 시간’은 0.1초로 설정했는데 이것은 본 실험의 주시횟수 6개에 해당하며14) 특정한 곳을 ‘의식적으로 주시한 시간’
에 해당하는 0.2초는 주시횟수 12개에 해당한다.
1번 피험자를 사례로 12×12개로 구획한 구역에 주시 횟수의 빈도를 1-6초까지 나타낸 것이 <그림 3>이다.
구역별 주시시간의 누계를 주시집중으로 살펴봄으로써 피험자가 ① 어떤 시간대에, ②어떤 구역을, ③어느 정도 의 강약으로 주시했는지를 초 단위로 파악하는 것이 가 능하다. 주시시간의 변화에 따른 주시특성을 보면 집중 정도와 위치 등이 계속해서 변한 것에서부터 탐색활동을 활발하게 한 것을 확인할 수 있다.
: 주의가 집중(0.1초) : 의식적으로 주시(0.2초)
<그림 3> 1번 피험자의 주시집중
(2) 피험자별 주시집중 출현 특성
주시특성을 분석하는 방법으로 기존연구에서는 피험자 의 구역별 평균에 의한 주시특성 분석방법을 사용하는 사례가 많았다.15) 본 항에서는 시범사례로 피험자 1-3번 을 대상으로 구역별 평균에 의한 주시집중 분석 결과를 살펴보았다. <그림 4>의 1초 시간대에서는 3명의 피험 자가 [의식적으로 주시]한 구역이 중간에 위치하고 있지 만 <그림 5>의 5초 시간대에서는 각 피험자가 서로 다 른 곳을 강하게 주시한 것을 확인할 수 있다.
14) 주시횟수 1개=0.0167초(16.67㎳)
15) 최계영, 백화점 공간의 연속 주시에 나타난 주의집중 특성, 한국실 내디자인학회논문집 24권6호, 2015.12, pp.128-136
<그림 4> 1초 시간대의 주시특성(1-3번 피험자)
<그림 5> 5초 시간대의 주시특성(1-3번 피험자)
(3) 시간대별 주시집중 출현 특성
(2)항에서는 개별 시간대나 피험자별 주시집중 특성에 초점을 맞춰 분석하였는데 본 항에서는 전체 피험자를 대상으로 시간범위별 주시특성을 분석하였다.
전체 피험자의 시간(초)별 주시특성을 평균으로 분석 하면 <그림 6>과 같이 정리하는 것이 가능하다. 개별 피험자나 시간대로 분석할 경우 의식적으로 주시(0.2초) 한 구역은 없어지고 주의가 집중(0.1초)된 구역만 산발적 으로 보인 것을 알 수 있다. 이것은 분석시간을 너무 짧 게 설정한 것과 전체 피험자의 평균에 의한 분석을 하는 과정에서 개별적인 피험자의 주시특성을 반영하지 못한 것에서 원인을 찾을 수 있다.
: 주의가 집중(0.1초) : 의식적으로 주시(0.2초)
<그림 6> 전체 피험자의 주시집중 평균
3.2. 주시집중의 유형화
(1) 주시집중 출현에 따른 유형화3.1절에서는 피험자별 혹은 주시시간에 대한16) 구역별 주시집중 출현을 살펴보았는데 일정한 유형을 보이고 있 다는 점에서 출현 특성을 유형화 시키는 것이 가능하다.
유형화를 통해 시간대별 시각정보의 수렴적 탐색활동 경 향을 알 수 있으며 주시집중 출현 특성을 살펴보는 것도 가능하다. 주시집중이 나타난 시간대별 패턴 특성을 근 거로 다음과 같이 7개 유형으로 정리할 수 있다.
① 강한집중[●] : <그림 7>의 (좌)와 같이 의식적 주 시가 한 곳에 집중되거나 서로 인접해서 연속된 경우이
16) 3.1절 (1)항에 기술한 주시시간으로 ‘주의가 집중된’ 0.1초와 ‘의식
적으로 주시한’ 0.2초에 대한 유형화임
다. 주의집중이 한 구역에서 강하게 일어난 것을 확인할 수 있다.17) 강한집중이 몇 개 구역에 걸쳐 연속적으로 나타나는 경우도 있었는데 최대 3개 구역까지 연속을 강 한집중으로 판정하였으며 그 이상이 출현하는 경우에는
<수평> <수직>등과 같이 다른 유형으로 분류하였다.
3개 구역까지로 한정한 이유는, 3개 구역으로 볼 경우 중심에서 좌우로 1개씩의 구역을 강하게 집중한 것으로 볼 수 있으나 그 이상이 되면 수평이동에 의한 주시특성 으로 보는 것이 타당할 것으로 보았기 때문이다.
② 양측집중[∞] : <그림 7>의 (우)와 같이 의식적 주시가 2 개 구역 이상이 서로 멀리 떨어져 나타난 경우로 의식적 주시 가 2개 구역으로 분리된 상태에서 강하게 일어난 것을 확인할 수 있다. 다만 2개 구역 이상으로 분산되더라도 의식적 주시가 1개 구역에서만 나타나고 그 외의 구역에서 주의가 집중된 곳 으로 나타난 경우는 <수평><수직><사선>으로 분류하였다.
강한집중[●] 양측집중[∞]
<그림 7> 강한집중과 양측집중
③ 분산[∵] : 주의가 집중된 구역이 분산되어 특정한 유형을 보이지 않는 경우이다. 의식적 주시를 한 구역은 나타나고 있지 않고 있으며 여러 곳으로 주의가 집중된 구역이 나타난 것을 확인할 수 있다.
분산 [∵] 수평 [≡]
<그림 8> 분산과 수평
④ 수평[≡], ⑤수직[∥], ⑥사선[＼] : 의식적 주시나 주의집중이 <수평> <수직> <사선>으로 출현한 경우이 다. 판단에 따라서는 양측집중으로 볼 수도 있으나 1구 역의 의식적 주시를 중심으로 <수평, 수직, 사선>형태로 주의가 집중되게 나타난 경우이다.
⑦ 혼합[√] : 여러 주시 유형이 하나의 시간 범위 안 에서 출현하는 경우이다. 분산과 혼합을 구분하는 것이 가장 어려웠는데 특정한 구역에 의식적 주시가 없는 상 태에서 여러 유형이 복합적으로 나타난 경우로 하였다.
17) 강한집중으로 분석하기 위한 기준은 앞 절에서 기술한 바와 같이 특정부위를 ‘의식적으로 주시’한 시간으로 설정하고 주시횟수가 12 개(0.2초) 이상인 곳으로 하였다.
수직 [∥] 사선 [＼]
<그림 9> 수직과 사선
Mix [√]
<그림 10> 혼합
(2) 피험자별 주의집중 특성
전체 피험자의 시간별 주의집중 유형에 따른 출현정도 를 1-20초 범위에서 정리한 것이 <표 2>이다.
시간(초)
피험자 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 ● ● ∵ ● ≡ ∞ ∞ ∥ ● ∥ √ ∵ ∵ ∞ √ ● ∵ ● ∵ ∵ 3 ● ● ∞ ∞ ∞ ● ● ● ● ● ∞ √ ● ∞ ＼ ● ∞ ∞ ● ∞ 4 ● ● ● ● ● ∞ ∞ ● ● ∥ ∞ ∞ ● ≡ ● ● ● ∵ ● ● 5 ∞ ∥ ● ● ● ∞ ● ● ＼ ● ∥ ● √ √ ● ∵ ● ● ∞ ● 6 ● ● ● ∞ ● ∵ ● ∞ ∞ ● ∞ ● ● ● √ ● ● ● ● ∞ 7 ● ● ● ● ∞ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ∞ ● ● 8 ● ● ● ● ≡ ∥ ≡ ● ≡ ∥ ∵ ∥ ∞ ● √ ● ∞ ● ● ≡ 9 ● ● ＼ ● ● ∞ ∞ ● ● ∵ ● ∵ ∵ ● ● ● ∞ ● √ ● 10 ● ● ● ∞ ∞ ∞ ● ● √ ● √ ∵ ● √ ∞ ● ∞ ● ● ● 11 ● ● ● ● ● ● ● ● ∞ ● ● √ ● ● ● ● ∞ ● ∞ ● 13 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ∵ √ √ ∥ ● ● ∵ ∥ ● 14 ● ∵ ∥ ∞ ∥ √ ∵ ＼ √ ● ● ∵ ● ● ∞ ≡ ● ● ∥ ∵ 16 ● ≡ ● ● ∞ √ ● √ ● ● √ ≡ ● ∥ ∞ ● ∞ ∞ ● ∞ 17 ● ● ● ● ∞ ● ∞ ● ● ＼ ● ● ∞ ＼ ∞ ● ≡ ≡ ≡ ● 18 ● ● ● ≡ ∞ ∞ ● ∥ ＼ ● ● ∞ ● ∥ ≡ ∵ ● ∞ ∥ ∞ 19 ● ∞ ● ● ∞ ∞ ＼ ∥ ∞ ● ∥ ● ● ● ∥ ∥ ≡ ● ＼ ≡ 20 ● ● ● ● ● ● ∵ ● ● ● ● ● ● ● ● ● √ ● ∞ ● 21 ● ● ＼ ≡ ＼ ∥ ∵ ● ● ● ● ∵ ● ∥ ∞ ● ● ● ∞ ● 22 ● ● ∞ ＼ ∞ ● ● ∞ ● ● ● ● ∞ ● ∞ ∞ ∞ ＼ ∥ ＼ 23 ● ● ≡ ● ∵ ● ● ≡ ● ≡ ∞ ● ● ● ● ● ● ● ● ● 24 ● √ ● ∵ ＼ ● ∥ ● ∵ ∵ ● ● √ ● ● ∵ √ √ ● √ 25 ● ● ● ∵ ∵ ∵ ● ∞ ● ∵ ● ● ● ● ∥ ● ∵ ∵ ≡ ∥ 26 ● ● ● ● ● ● ∥ ● ● ∞ ∞ ∵ ● ∥ ∥ ∞ ● ∥ ＼ ● 27 ● √ ∞ ∞ ● ● ≡ ● ● ● ● ● ≡ ● ∞ ● ∞ ● ∞ ● 28 ● √ ● ∵ √ ≡ ∞ √ ∞ ● √ ● ∞ ∵ √ √ ● ＼ ≡ ∞ 29 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ∵ ∞ ● ● ● ● ● ∥ ∞ ∞ ● 30 ● ● ● ● ● ● ● ● √ √ ∵ ● ● ● ● ● ∵ ∞ ● ∥ 32 ● ● ● ● ● ≡ ● ● ∞ ＼ ∞ ＼ √ ≡ ＼ ● ● ∥ ∞ ≡ 33 ● ● ● ● ● ● ● ∞ ● ∞ ● ∞ ● ∥ ● ∞ ● ● ● ●
●:강한집중, ∞:양측집중, ∵:분산, ≡:수평,
∥:수직, ＼:사선, ∥:수직, √:혼합
<표 2> 피험자별 주의집중 유형
시간(초)의 흐름에 따라 다양한 유형이 출현한 것을 확인할 수 있는데 <표 3>와 같이 강한집중(평균 11.3개) 이 가장 많았다. 시간대별 유형의 출현특성을 살펴본다 면 주시시간의 변화에 따른 집중유형을 분석하는 것이 가능하다.
유형
시간(초) ● ≡ ∥ ∵ ∞ ＼ √
1 28 1 0 0 0 0 0
2 22 1 1 1 1 0 3
3 21 3 1 1 1 2 0
4 18 5 2 0 3 1 0
5 13 8 2 1 2 2 1
6 13 7 2 2 2 0 2
7 16 5 2 2 3 1 0
8 18 4 1 3 0 1 2
9 17 5 1 0 1 2 3
10 16 2 1 3 4 2 1
11 14 7 0 2 2 0 4
12 14 3 1 1 7 1 2
13 18 4 1 0 2 0 4
14 15 2 2 5 1 1 3
15 11 7 1 4 0 2 4
16 20 3 1 1 3 0 1
17 13 8 2 1 3 0 2
18 14 6 1 2 3 2 1
19 11 7 3 4 1 2 1
20 15 5 3 2 2 1 1
평균 16.4 4.7 1.4 1.8 2.1 1.0 1.8
<표 4> 주시시간별 주의집중 출현 빈도 유형
피험자 ● ≡ ∥ ∵ ∞ ＼ √
1 6 1 2 6 3 0 2
3 10 0 0 0 8 1 1
4 13 1 1 1 4 0 0
5 11 0 2 1 3 1 2
6 13 0 0 1 5 0 1
7 18 0 0 0 2 0 0
8 9 4 3 1 2 0 1
9 12 0 0 3 3 1 1
10 11 0 0 1 5 0 3
11 16 0 0 0 3 0 1
13 14 0 2 2 0 0 2
14 7 1 3 4 2 1 2
16 9 2 1 0 5 0 3
17 11 3 0 0 4 2 0
18 8 2 3 1 5 1 0
19 8 2 4 0 4 2 0
20 17 0 0 1 1 0 1
21 11 1 2 2 2 2 0
22 9 0 1 0 7 3 0
23 15 3 0 1 1 0 0
24 9 0 1 4 0 1 5
25 10 1 2 6 1 0 0
26 11 0 4 1 3 1 0
27 12 2 0 0 5 0 1
28 5 2 0 2 4 1 6
29 15 0 1 1 3 0 0
30 14 0 1 2 1 0 2
32 9 3 1 0 3 3 1
33 15 0 1 0 4 0 0
평균 11.3 1.0 1.2 1.4 3.2 0.7 1.2
<표 3> 피험자별 주의집중 출현 빈도
(3) 주시 시간대별 주의집중 특성
3.2절 (2)항에서는 피험자별 주의집중 유형을 살펴보았 는데, 연구목적으로 기술한 「눈⇔시선추적 장치」 사이 에서 일어나는 특성을 살펴보기 위해서는 시간(초)단위 로 주의집중 출현 특성을 살펴볼 필요가 있다.
주시시간을 초기 20초까지로 한정하여 유형을 정리한 것이 <표 4>이다. 강한집중이 평균 16.4개로 가장 많았
으며 다음으로 양측집중(평균 4.7개)이 높았다. <그림 11>을 보면 강한집중이 시간을 불문하고 우세한 것을 확인할 수 있는데 강한집중은 3.2의 (1)항 ①에서 정리한 바와 같이 ‘의식적 주시가 한 곳에 집중되거나 서로 인 접해서 연속된 경우에 해당’한다. 즉 피험자가 한 곳을 집중한 경우로 초기 시간대에 강한집중이 많았다는 것을 알 수 있다.
<그림 11> 유형별 주의집중 출현 (단위 : 비율(%))
(4) 강한집중에 나타난 출현 빈도 특성
여기서 주목해야 하는 것은 <표 4, 그림 11>에 나타 난 초기 시간대의 강한집중의 출현 원인이,
ⅰ) 실험이미지의 특성 때문인지
ⅱ) 실험환경이 주시특성에 끼친 영향이 반영된 결과 인지를 살펴볼 필요가 있다.
시간(초)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20강한 집중
28 22 22 21 21 21 18 18 18 18 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 16 16 16 16 16 16 16 18 18 18 18 18 18 18 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
평균
16.415.715.415.114.915.015.115.114.814.614.514.614.614.114.014.613.313.313.015.0<표 5> 시간대별 강한집중의 빈도 누계
기존의 많은 피험자를 대상으로 한 시선추적 실험에서 는 전체적인 피험자의 평균 데이터를 기준으로 주시특성 을 추출하는 것이 일반적이었다. 평균에 의한 분석의 저 변에는 데이터의 객관성과 신뢰도 확보가 중요하는 점에 서 볼 때, 일부 데이터의 과도한 집중이나 편중현상이 전체 주시경향에 악영향을 끼칠 수 있다. 따라서 데이터 의 객관성과 신뢰도를 떨어뜨리는 요소가 있다면 찾아서
제거하는 과정이 필요하다.
<표 5>에서는 강한집중만을 대상으로 앞 시간대의 데 이터를 삭제하여 시간대별 누계에 의한 평균을 정리하였 다. <그림 12>에서 보이는 바와 같이 초기 시간대에 높 다가 4초부터 「정상범위」로 누계가 나타나고 있는 것 을 확인할 수 있다. 17초 이후의 후반 시간에 변곡이 심 하게 나타난 것은 누계하는 데이터의 수가 적었기 때문 으로 후반 시간의 데이터는 무시하였다.18)
<그림 12> 시간대별 강한집중의 변화
4. 수렴적 주의집중 특성
4.1. 수렴적 주의집중
(1) 주의집중 강도의 기준이상의 분석에서는 주시특성이 시간대와 평균으로 분 석하기 위한 데이터의 범위에 따라 주의집중이 변한 것 을 확인할 수 있었다. 전체적으로 강한집중이 많았으며 초기시간대에 강한집중이 집중된 것을 확인할 수 있었 다. 본 장에서는 강한집중을 대상으로 주시강도 특성을 살펴보았다. 구역별 강한집중이 일어난 주시횟수를 살펴 보면 1개소에 강한집중이 일어난 경우도 있지만 2-3개소 에서 일어난 경우도 있었다. 전체 피험자를 대상으로 강 한집중이 일어난 특성을 주시집중 강도값으로 분석하는 방법으로 다음 2가지를 생각해 볼 수 있다.
① 각 구역을 [1]개씩으로 환산하는 경우(약칭 A)
② 여러 구역으로 분산된 경우에는 주시횟수도 분산되 므로 구역의 개수를 [1/n]개로 환산하는 경우(약칭 B)
<그림 13> 강한집중이 일어난 구역과 주시횟수
(2) 주시집중 강도값 설정
<그림 13>를 기준으로 강한집중이 일어난 각 구역을
18) 주시데이터의 범위를 현재 20초까지에서 전체 시간 12초로 확대하 게 되면 「정상범위」에 근접한 분포를 얻을 수 있다.
A와 같이 [1]로 환산하는 경우 <그림 14>와 같이 각 시 간대별 집중구역이 [1․2․3]개가 되며 B의 방법으로 산 출하게 되면 <그림 15>과 같이 [1→1], [1→0.5․0.5], [1
→0.33․0.33․0.33]과 같이 주시집중 강도를 설정하는 것 이 가능하다.
<그림 14> 강한집중이 일어난 구역을 [1]로 표시-[A]
<그림 15> 강한집중이 일어난 구역을 [1/n]로 표시-[B]
(3) 주시집중 강도값 설정에 따른 사례분석
4.1절 (2)항에서 설정한 분석방법에 의해 29명의 시간 대별 데이터를 정리한 것이 <그림 16, 17>이다. 분석방 법에 따라 주시집중 강도값이 달라질 수 있는데 시간대 가 영향을 끼친 것을 알 수 있다.
[A] [B]
<그림 16> 1초 구역
[A] [B]
<그림 17> 7초 구역
<그림 16>을 보면 A에서 가장 높은 Gf와 Ff가 12 개․11개인데 비해 B는 6.5개(-45.8%)․6.3개(-42.7%)로 낮아지고 있다. A․B의 개수에 차이가 있었지만 구역별 순위는 변화지 않을 것을 확인할 수 있다. 이에 비해
<그림 17>의 7초 구역을 보면 A로는 Fg․Db가 5․2개 인데 B에서는 4.5개(-10%)․1.5개(-25%)이다. 시간대에 따라 강한집중을 나타내는 주시빈도의 감소율에 큰 차이 가 있음을 알 수 있다. 즉 어떤 분석방법을 사용하는가 에 따라 주시특성을 분석한 결과에 대한 해석이 달라질 수 있다.19) 이러한 내용을 보면 A에 비해 B로 분석하는
19) [A]방법에서 빈도가 아주 낮은 1개 구역으로 표시된 경우에 B의
분석을 사용하게 되면 0.5개(-50%)혹은 0.33개(-66.7%)로 크게 감
경우 감소율이 낮았는데 감소율이 낮다는 것은 구역별 상호 편차가 적다는 것으로 볼 수 있다. 따라서 이하의 수렴적 탐색활동을 위한 주의집중 분석에서는 B의 분석 방법을 선택하였다.
4.2. 주시시간에 나타난 주의집중 특성
(1) 주의집중 분포<그림 12>에서 강한집중이 4초 이후 시간대에서 정상 범위로 나타났다는 것을 근거로, 본 항에서는 주시시간 의 변화에 따른 주의집중 강도를 분석하였다. 초기 시간 범위로 1-10초 구역으로 한정하여 살펴본 것이 <그림 18>이다. 4.1.2항의 B의 분석방법으로 강도값을 산출하 였는데 <표 5>의 강한집중의 전체 출현 평균이 16.4개 였으므로 25%인 4.1개를 기준으로 4개와 1/2에 해당하는 2개의 집중 정도를 정리하였다.
: 주의가 집중(0.1초) : 의식적으로 주시(0.2초)
<그림 18> 1-10초 구역의 강한집중의 빈도와 집중 정도
(2) 주의집중 분포에 따른 주시특성
구역별 분포에서 4개 이상을 집중을 보인 곳을 보면 1 초 구역에서는 4곳, 2초-2곳, 3초-1곳으로 시간 경과와 함께 집중 정도를 보인 구역수가 낮아졌다. 구역별 2개 이상으로 나타난 구역은 3초 이후에 출현하고 있었다. 4 초 이후 시간대에서 4개 이상의 집중값을 가진 구역은 7 초에 한 번 있을 뿐, 2개 이상이 대부분이거나 일부 시 간대(5․7․10)에서는 2개 이상의 집중도를 가진 구역이 없었다.
구역 시간 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Ⅰ 4개 이상 4 2 1 0 0 0 1 0 0 0
Ⅱ 2개 이상 0 0 2 2 0 1 0 2 2 0
Ⅲ 일반 구역 7 15 17 20 18 17 18 18 18 22
Ⅳ 전체 구역 11 17 20 22 18 18 19 20 20 22
<표 6> 집중 정도의 출현 특성
주시시간을 기준으로 집중구역을 정리한 것이 <표 6, 그림 19>이다. <그림 19>의 Ⅳ구역을 보면 초기시간에 서 4초까지는 급격하게 상승하다가 그 이후로 약간 감소 했지만 다시 완만하게 상승하는 경향을 볼 수 있다. 이 에 비해 주의집중이 한 곳에 4개 이상 집중된 것으로 정
소하겠지만 빈도가 높은 곳을 중심으로 분석하는 것이 일반적이므 로 높은 빈도를 가진 구역에서 낮은 편차가 발생하는 방법을 선택 하였다.
의된 Ⅰ구역은 3초 이후에는 출현하지 않았으며(7초에서 한 번 출현), Ⅱ구역은 초기에는 없었지만 2개정도씩 출 현하는 시간구역이 많았다.
<그림 19> 주시시간별 집중 정도
3.2절 (3)항의 <그림 11>을 통해 주시시간 초기에 강 한집중이 발생한다는 것을 기술하였는데 <그림 18>를 보면 초기 시간에 강한집중이 중앙부에 집중해서 나타난 것을 확인할 수 있다.
일반적인 분석과정에서 주의집중이 동일한 시간에 한 곳에 많이 모인다는 것은 피험자들이 동일한 경향으로 주의집중을 한 것으로 볼 수 있으며 흩어진 경우에는 각 자 다른 관심을 반영해서 보고 싶은 곳을 주시한 것으로 볼 수 있다. 하지만 피험자들이 보고 싶어 하는 것을 자 유롭게 주시했다는 측면에서 본다면 후기 시간대에 나타 난 주의집중과 같이 피험자별 높은 주의집중 구역이 서 로 다른 곳을 주시하는 것이 정상적인 주시특성이다. 따 라서 모든 피험자가 한 곳에 집중했다면 처음 주시를 시 작한 상태에서 ⅰ) 어떤 ‘중요한 정보’가 중심부에 있어서 자연스럽게 모든 피험자가 집중했거나, ⅱ) ‘실험환경의 특수성’으로 인한 집중현상으로 볼 수 있다.
하지만 주시실험 대상이 된 <그림 2>는 ⅰ)의 이유로 주시하기 보다는 ⅱ)의 이유가 주시특성에 영향을 끼쳤 을 가능성이 높다. 원인으로는 주시실험 전에 실시한 교 정과정에서 초점을 맞추는 작업의 연장선상에서 일어난 맥락효과가 중앙부 집중을 하게 했으며 그로 인해 실험 초기 이미지 주시과정에 중앙부를 주시하게 된 것으로 본다. 이러한 내용을 종합해보면 초기 주시에서 실험준 비과정에서 발생한 맥락효과가 실험과정에서 초기 주시 시간 3초 정도까지 강한 영향을 끼친 것으로 볼 수 있으 며, 따라서 주시데이터의 객관성 확보와 신뢰도를 높이 는 차원에서 실험 초기 3초를 제외시켜 분석하는 것이 바람직할 것으로 보인다.
5. 결론
시선추적장치를 이용하게 되면 피험자의 다양한 시지
각 활동을 분석할 수 있지만 시선추적장치에 인간의 시 지각 특성을 반영시키는 과정에 대한 탐구는 미흡하게 된다. 본 연구는 시선추적 실험을 준비하는 과정과 실험 데이터를 대상으로 시선추적 실험결과의 객관성 확보와 신뢰도를 높이기 위해 수렴적 탐색활동에서 맥락효과가 영향을 갖는 시간을 살펴보았다. 본 연구를 통해 인간과 측정기기 사이에서 생겨날 수 있는 상호 환경적 특성을 살펴봤다는 측면에서 의미가 있으며 그 내용을 정리하면 다음과 같다.
첫째, 주시 집중 특성을 피험자와 시간을 기준으로 분 석하였는데 접근하는 분석방법에 따라 결과가 다를 수 있음을 확인할 수 있었다. 이것은 주시특성을 분석하는 과정에서 발생할 수 있는 일반적인 문제점으로 주시데이 터의 객관성 확보와 신뢰도를 높이는 작업이 선행되어야 함을 의미한다.
둘째, 주시시간을 초 단위로 세분할 경우 주의집중이 흩어져 개별 특성을 파악할 수 있으나 전체의 평균으로 분석할 경우 집중 구역이 흩어지게 되어 피험자의 주시 특성을 분석하기 어렵다는 문제가 발생했다. 하지만 무 의식에 가까운 생리적 특성을 파악하는 것은 가능해서 초기 3초까지 강한집중이 발생했고 4초 이후에는 주시데 이터가 정상범위에서 발생하였다.
셋째, 강한집중에 초점을 맞춰 주시특성을 분석할 경 우, 초기 3초까지를 제외하고 분석하는 것이 주시데이터 의 정상범위에 근접했는데, 1-3초까지 주의집중 분포를 보면 강한집중이 나타남과 동시에 중심부에 나타나고 있 다. 강한집중의 출현과 중심부가 겹침 현상은 이미지의 특성 보다는 실험 준비과정의 교정 작업으로 인한 맥락 효과로 볼 수 있다는 것에서부터 주시실험을 시작한 초 기 3초까지의 데이터를 삭제하고 그 이후의 시간에 나타 난 주시특성을 대상으로 분석하는 것이 시선추적 데이터 의 객관성 확보와 신뢰도 구축에 도움이 될 것으로 판단 된다.
본 연구는 시선추적 실험 초기에 생겨날 수 있는 맥락 효과에 따라 제외되어야 하는 시간범위를 분석함으로써 보다 신뢰도 높은 주시데이터를 확보하기 위한 방안을 살펴보았다. 하지만 시선추적 실험을 통해 획득한 주시 특성은 남녀가 다르고 어떤 공간을 보여주면서 실험을 하는가 하는가에 따라서도 달라질 수 있다. 인간의 감성 을 IT에 접목시키기 위한 다양한 시도가 전개되어야 할 것이다.
