Ⅰ. 서 론
현재 옵토메트리 분야는 굴절이상과 양안시기능에 대 한 연구 외에도 독서, 컴퓨터, 스마트폰 등 환경적 요인 에 의한 시각적 자극과 인간의 시기능 특성 사이의 관계 를 분석하려는 시도가 이루어지고 있다.
그 중 안구운동의 특성을 분석하기 위하여 최근에는 아이트래커가 이용되고 있으며,1-5) 시각적 자극의 원인 에 따른 안구운동 특성을 분석한 결과도 제시되었다.
Webber 등1)은 DEM 검사를 하는 동안 아이트래커를 이용하여 독서속도와 홱보기의 상관성을 분석하였고, Quiroga와 Pedreira4)는 주시 운동이 개인에 따라 차이 가 있지만 공통된 유형을 나타낸다고 하였다. Koo 등6) 은 과제를 수행하는 동안 과제수행시간과 주시 횟수 및 홱보기 횟수가 양의 상관성을 보인다고 제시하였다.
최근 현대인들은 일상생활에서 TV, 스마트폰, 컴퓨터 등의 디스플레이에 의한 시각적 자극에 과도하게 노출되 고 있으며, 이에 따라 디스플레이에 의한 시각적 자극을 이용한 연구가 다양하게 진행되고 있다.
Lee 등7)은 영상물을 시청하는 동안 유발된 피로도를 분석한 결과, 주관적 평가와 생리적 반응 및 안구운동에 서 모두 피로가 유발된다고 하였다. Kim 등8)이 LCD TV에서 제공되는 표준시청모드와 영화시청모드에 따른 생리반응, 주관적 피로도, 동공 및 눈깜박임의 변화를 측정한 결과, 표준시청모드가 영화시청모드보다 백색의 휘도, 명암비가 더 큰 값을 가지게 되어 눈의 피로감을 유발한다고 하였다. Koo 등9)은 아이트래커를 사용하여 영상물 시청에 의해 유발된 주관적 피로도와 동공직경의 변화를 측정한 결과, 디스플레이의 형상이나 배경의 휘 도 또는 영상물의 내용에 따라 차이가 있다고 하였다.
이러한 선행연구들에서 디스플레이의 기계적 특성, 영상 자체의 휘도 및 여러 요인들을 분석하였으나 영상 물의 화질이나 피사체의 움직임 등에 따른 안구 움직임 에 관한 연구는 미미하였다.
최근 영상제작기술의 발달로 온라인이나 오프라인에 서 스트리밍 서비스 여건에 따라 다양한 영상제작방식을 채용한 영상이 제작되어, 고화질 영상과 저화질 영상이 동시에 제공되고 있다. 이에 따라 영상물을 시청하는 동 안 영상 내에서 구현되는 피사체의 움직임 정도와 화질 에 따른 안구 움직임을 측정하고 결과를 비교하여 그 특 성을 제시할 필요가 있다고 생각된다.
따라서 본 연구에서는 LED TV를 이용하여 고화질과 표준화질로 제작된 액션 및 토론 영상물을 시청하는 동 안, 아이트래커를 이용하여 눈깜박임, 동공직경, 주시 및 홱보기 등의 안구운동요소를 측정하고, 화질과 영상물의 장르가 안구운동에 미치는 영향을 분석하고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. 대상
본 연구의 취지에 동의하는 평균 연령 24.44±3.68 세의 성인 남녀 64명을 대상으로 하였다. 모든 대상은 최근 3개월 이내에 안과 질환 및 관련 약물 투여 경험이 없고, 단안 및 양안의 나안시력이나 교정시력이 1.0 이 상이며, 근시와 난시도가 각각 S –6.00 D 및 C –2.00 D 이하인 사람을 선별했다. 시력검사는 5 m 용 한식표 준시시력표(Han-Medical, Seoul)를 사용했다.
본 연구는 을지대학교 기관생명윤리위원회의 승인을 받 은 후 진행하였으며(EU 16-45), 모든 대상자에게 연구의 목적과 내용을 설명하고 연구 참여 동의서를 받았다.
2. 영상물 시청조건
영상물 시청 공간의 조도는 조도계(ANA-F9 LUX METER, Tokyo photo-electric Co., Japan)를 이용 하여 200 lx로 맞추었다. 모든 대상은 1개의 영상물을 시청한 후, 30분간 휴식하고 나머지 영상물을 시청하도 록 했다. 휴식시간 동안 스마트폰 사용과 같은 근거리 작업을 하지 않도록 했고, 학습 효과를 배제하기 위해 영상물의 종류와 화질을 무작위로 선정했다. 또한 파티 션 등을 이용하여 대상자의 집중력에 영향을 미치는 외 부 환경을 최대한 차단하였다.
3. 디스플레이와 영상물
대상으로부터 70 cm 떨어진 거리에서 32인치 디스플 레이(XPEER ST32EH3500, Speed Technology Co., Korea)를 통해 영상물을 재생했다. 전체 시청시간이 30 분인 액션 및 토론 영상물 2편을 어도비 프리미어 CS6 (Adobe Premiere Pro CS6, Adobe Systems Incorporated, USA) 프로그램을 사용하여 ISO 11172 규격의 MPEG4 파 일로 각각 변환시켰다. 이때 두 영상물에서 피사체의 움직 임 정도를 비교하기 위한 기준으로 액션영상과 토론영상을, 화질에 따른 안구운동의 변화를 측정하기 위한 기준으로 고 화질(1920×1080, High definition; HD) 및 표준화질 (720×480, Standard definition; SD)을 영상물 변환 프로그램의 조건으로 각각 선택했다.
4. 안구움직임의 측정
모든 대상이 영상물을 시청하는 동안 아이트래커(Eye movement tracking device, SMI Co., Germany)를 사용하여 재생시간 30분 동안 동공직경, 눈깜박임 횟수, 주시 횟수 및 홱보기 횟수를 1분 단위로 각각 측정하였 다. 이때 사용된 적외선 센서의 주파수는 60 Hz 였고, 영상물을 시청하기 전 매번 눈금보정을 실시했다.
5. 통계분석
통계분석은 SPSS Statics Version 20(IBM, Co., USA), Origin 8.5(OriginLab, Co,. USA)을 사용하였고, 아이트래커를 이용하여 측정한 안구운동요소를 각 영상의 종류 및 화질 간의 독립표본 t 검정을 실시하였고, 영상시 청시간과 안구운동요소 사이의 회귀분석을 실시하였다. 모든 통계분석의 신뢰수준은 95%를 적용하였다.
Ⅲ. 결 과
영상물의 종류에 따른 동공직경은 액션영상이 토론영 상보다 더 컸고, 눈깜박임 횟수는 액션영상이 토론영상 보다 더 적었으며, 주시 횟수와 홱보기 횟수는 액션영상 이 토론영상보다 더 많았다(p<0.050). 그러나 영상물의 화질에 따른 동공직경, 눈깜박임 횟수, 주시 횟수 및 홱 보기 횟수는 유의한 차이가 없었다(Table 1, Fig. 1).
1. 시청시간 별 동공직경 변화
영상의 종류에 따른 동공직경은 액션영상이 토론영상 보다 더 컸다. 영상이 재생되는 동안 시청자의 동공 면 에서 측정한 화면의 밝기는 액션영상이 토론영상보다 더 낮았다(p<0.050). 액션영상과 토론영상 모두 고화질과 표준화질 사이의 화면의 밝기는 유의한 차이가 없었다 (Table 2, Fig. 2, 3).
2. 시청시간 별 눈깜박임 횟수 변화
영상물의 종류에 따른 눈깜박임 횟수가 토론영상보다 액션영상을 시청할 때 더 적었다. 액션영상에서 고화질과 표준화질 모두 시청시간이 증가할수록 눈깜박임 횟수가 현저하게 감소하는 경향을 보였으며(액션 HD: r2=0.42, p=0.000, 액션 SD: r2=0.34, p=0.000), 토론영상에서 는 고화질과 표준화질 모두 시청시간의 증가와 눈깜박임 횟수는 유의한 상관성을 보이지 않았다(Fig. 4).
3. 시청시간 별 주시 횟수 변화
영상물의 종류에 따른 주시 횟수는 토론영상보다 액션 영상을 시청할 때 더 많았다. 액션영상에서 고화질과 표준 화질 모두 시청시간이 증가할수록 주시 횟수가 감소하는 경향을 보였으며(액션 HD: r2=0.22, p=0.010, 액션 SD: r2=0.35, p=0.000), 토론영상에서 시청시간의 증가와 주 시 횟수는 유의한 상관성을 보이지 않았다(Fig. 5).
4. 시청시간에 따른 홱보기 횟수 변화
영상물의 종류에 따른 홱보기 횟수는 토론영상보다 액션영상을 시청할 때 더 많았다. 액션영상에서 고화질 과 표준화질 모두 시청시간이 증가할수록 홱보기 횟수가 감소하는 경향을 보였으며(액션 HD: r2=0.19, p=0.010, 액션 SD: r2=0.37, p=0.000), 토론영상에서 시청시간 의 증가와 홱보기 횟수는 유의한 상관성을 보이지 않았 다(Fig. 6).
Ⅳ. 고 찰
영상의 특성은 디스플레이의 종류와 화질, 제작 방법 및 영상의 주제 등에 따라 달라질 수 있다. 영상의 특성 에 따라 시청자가 느끼는 시자극 또한 변화하여 안구 움 직임에 영향을 미치기 때문에, 본 연구는 일상적인 시생 활에서 반복적으로 접하며 안구움직임에 많은 영향을 주 는 시자극 중 하나인 영상시청과 시기능의 관계를 조사 하기 위해 영상의 특성이 시청자의 안구움직임에 미치는 영향을 분석하였다.
본 연구는 영상시청거리가 70 cm 로 조절력이 부족 한 노안인 사람은 영상시청이 부적합할 것으로 보여 대 상 연령을 35세 이하 성인으로 하였다. 조절력이 부족한 사람을 대상으로 근거리에서 영상시청 시 안구움직임 변 화에 대한 연구는 중간거리 시력이 교정된 상태에서 실 시할 필요가 있을 것이다.
본 연구에서 표준화질보다 고화질에서 더 좋은 화질 을 구현하였으나, 화질에 따른 안구 움직임은 액션영상 과 토론영상 모두 차이가 없었다. 이는 화질의 정도가 영상을 표현하는데 있어서 섬세함과 선명도에 차이를 보 일 수는 있으나, 그 차이가 안구 움직임에 미치는 영향 은 미미한 것으로 보인다.
액션영상과 토론영상 모두 고화질과 표준화질 사이에 서 시청시간에 따른 동공직경 변화가 유사하였고, 시청 시간이 지날수록 일정한 범위에서 증가와 감소가 반복되 는 추이를 보였으며, 액션영상을 시청할 때 동공직경은 토론영상을 시청할 때보다 더 큰 상태를 유지했다. 서로 다른 종류의 영상물인 뮤직비디오와 다큐멘터리가 동공 직경의 변화에 영향을 주지 못했다고 제시한 Lee10)의 연구결과로 볼 때, 영상물의 종류가 동공직경에 미치는 영향은 미미한 것으로 보인다. 영상을 시청할 때 시청자 의 동공 면에서 측정한 화면의 밝기가 토론영상이 액션 영상보다 더 밝았기 때문에, 영상물에 의한 피로도나 영 상의 종류보다는 조도가 영향을 준 것으로 생각된다. 또 한 영상 시청 간에 동공직경이 3.78∼4.79 mm로, 조도 에 따라 동공직경을 측정하여 제시한 Ko 등11)의 결과(5 lx일 때 7.17 mm, 500 lx일 때 4.94 mm)와 차이가 있 었다. 선행연구는 조도를 고정하여 동공직경을 측정하였 지만 본 연구는 영상의 특성에 따라 조도가 계속적으로 변화하는 상황에서 측정한 동공직경의 평균치이기 때문 에 측정 조건에서 차이가 있다고 볼 수 있다. 빛의 밝기 에 대한 시각적 순응이 주변 환경 밝기와 차이가 존재할 경우, 매번 새롭게 적응하고 빛에 대한 눈의 감도가 끊임 없이 변한다고 제시한 Lee와 Oh12)의 연구결과로 볼 때, 디스플레이에서 재생되는 영상에 의해 조도가 계속적으로 변하는 환경이 동공직경에 영향을 미친 결과로 보인다.
눈깜박임 횟수는 액션영상이 토론영상보다 더 적었 다. 이는 영상물에서 대상의 흥미가 증가하였기 때문에 눈깜박임 횟수가 감소되었다고 제시한 Bullough13)의 연 구결과와 일치한다. 하지만 본 연구에서는 액션 및 토론 영상물의 내용과 관련된 흥미를 느끼는 정도를 측정하지 못했으며, 액션영상 내 피사체의 움직임이 토론영상에 비해 상대적으로 많아 대상이 내용을 이해하기 위해 더 집중력이 유도된 것이 다소 눈깜박임 횟수의 감소에 영 향을 미친 것으로 보인다.
주시 횟수 및 홱보기 횟수는 액션영상이 토론영상보 다 더 많았다. 이는 상대적으로 동적인 영상물에서 주시 횟수 및 홱보기 횟수가 감소하였다는 Koo9)의 연구와 차 이가 있었다. 선행연구와 본 연구의 영상재생시간은 30 분으로 같았다. 그러나 주시 횟수와 홱보기 횟수는 선행 연구가 약 20회의 차이를 보인 반면, 본 연구는 약 1,000회로 큰 차이를 보였다. 이는 선행연구와 본 연구 의 비교 영상이 서로 다르고, 영상을 나누는 기준 또한 다르고, 그 차이가 주시 및 홱보기에 다른 영향을 미쳤 기 때문인 것으로 여겨진다.
Dorr 등14)은 영상의 유형에 따라 분류한 4가지 영상 (Natural movies, Trailers, Stop motion, Static) 중 Static 영상에서 주시 지속시간이 가장 길고, 홱보기 진 폭은 Trailers 영상에서 가장 높았다고 제시하였다. 본 연구와 유사하게 영상의 유형에 따라 분류하여 안구 움 직임을 비교하였으나, 본 연구는 홱보기 진폭과 주시 지 속시간을 측정하지 못했으며, 그에 따라 안구 움직임 측 정 결과를 비교하는데 한계가 있었다. 영상의 특성에 따 라 주시 지속시간과 홱보기 진폭 등 보다 다양한 안구운 동요소를 측정하여 비교하고 상관성을 확인하는 등의 후 속연구가 필요할 것으로 보인다.
Ⅴ. 결 론
본 연구는 영상의 특성이 시청자의 안구 움직임에 미 치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 본 연구의 결과, 영상의 종류에 따라서 동공직경, 눈깜박임, 주시 횟수 및 홱보기 횟수에 변화가 있으므로 영상특성(주제, 화질, 피사체의 움직임 정도)이 안구운동요소에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
