[3학년][1학기][인간공학개론][5w]

피부 감각

• 피부에는 다섯 가지 감각계통(피부감각 수용기)
• 촉점, 압적, 통점, 온점, 냉점
• 촉각적 표시장치에서는 대개 손과 손가락을 기본 정보 수용기로 이용
• 손은 위치에 따라 촉감이 다름
• 일반적 척도 중 하나인 2점역은 두 점을 눌렀을 때 각 지점을 따로 지각할 수 있는 두 점 사이의 최소 거리(청각의 JND)
• 손바닥, 손가락, 손가락 끝으로 갈 수록 감도가 증가(2점역이 감소)
• 세밀한 구별이 필요한 촉각적 표시장치는 손가락 끝을 사용하도록 설계

촉각적 표시장치

• 현재 주로 사용되는 촉각적 표시장치는 보는 것을 위한 시각장애인용과 듣는 것을 대체하는 청각장애인용
• 가장 자주 사용되는 자극유형은 기계적 진동이나 전기자극
• 진동 장치의 위치, 주파수, 세기, 지속시간과 같은 물리적 매개변수에 기초한 기계적 진동에 의해 정보 전달 가능
• 전기자극은 전극 위치, 펄스속도, 지속시간, 강도, 위상 등으로 코드화할 수 있음

시각 대체장치

• 인쇄물 판독
  • 점자점의 위치, 점 사이의 거리, 크기를 달리하여 촉각으로 구별
  • 문자와 숫자의 시각적 이미지를 시각장애인이 해석할 수 있는 촉각적 진동으로 변환할 수 있음
• 길 찾기 보조수단
  • 촉각 지도는 정보 밀도를 낮춰야함(기호를 크게하고 간격을 두어야 촉각으로 확인 가능)
  • 지도 위의 점, 선, 면적 등으로 구분
• 촉각 그래프
  • 2차원 촉각 그래프
• 제어장치 식별
  • 가장 실제적으로 촉각이 이용되는 것은 제어장치 손잡이와 관련된 설계
  • 이러한 촉각 식별용 기구의 코드에는 모양, 감촉, 크기 등이 있음

청각 대체장치

• 듣는 것을 대체할 수 있는 촉각적 표시장치는 일반적으로 코드화된 메시지의 수용, 음성의 지각, 소리의 위치판단 등에 응용
• 코드 메시지의 수용
  • 기계적 진동을 사용한 초기의 예
  • 5가지 가슴 위치, 3가지 강도 수준, 3가지 지속시간을 사용하여 45종의 패턴 제작
  • 문자 26개, 숫자 10개, 자주 쓰는 단어 4개를 코드화
• 음성의 지각
  • 기계적, 전기적 자극을 통해 피부에 음성 전달
• 음의 위치 판단
  • 귀에 설치한 마이크로 소리의 세기 측정, 마이크의 출력 증폭하여 사용자가 검지손가락을 대고 있는 두 진동장치에 보냄

후각

• 냄새 감각기인 후상피는 콧구멍 상부에 있는 작은 후세포
• 후세포에는 후모가 있으며 이것이 서로 다른 냄새를 검출
• 후각세포는 뇌의 후신경과 연결
• 콧구멍 → 후상피 → 후세포 → 후모 → 후신경
• 코듣 민감한 기관이지만 민감도는 특정 물질과 개인에 따라 다름
• 거짓경보율이 높음(false alarm rate), 아무 냄새 없는데 냄새가 난다고 할 때 많음
• 특정 냄새의 절대적 식별에 당면하면 후각은 그다지 우수하지 않음
• 훈련 받지 않은 피검자는 15~32종의 자극 구분, 훈련 받으면 60종까지

후각적 표시장치

• 후각적 표시장치는 다음과 같은 이유로 널리 응용되지 않음
  • 사람마다 다양한 냄새에 대한 민감도 다름
  • 코가 막히면 감도 떨어짐
  • 빨리 냄새에 순응 → 잠시만 노출되어도 더이상 그 냄새 못 맡음
  • 냄새의 확산 제어 어려움
  • 어떤 냄새는 사람들이 싫어함
• 주로 경고용으로 유용
• 천연가스에 취기제(착취제)를 첨가하여 가스 누출을 검출 할 수 있게 함

음성 통신

• 음성은 청각정보 표시장치의 형태

음성의 성질

• 음성에 관계되는 기관은 폐, 후두, 인두, 입, 비강 등 여러가지
• 성대는 80~400회/sec로 아주 빨리 진동, 인두, 입 등을 통과하면서 진동수 증폭

음성의 종류

• 음성의 기본 단위는 음소, 단어의 의미를 변화시키는 음성의 최소 마디(모음과 자음)
• 음소가 모여서 음절이 되고, 음절이 모여 단어가 되고 이것이 문장을 구성

음성 묘사(표현)

• 음성을 비롯하여 소리의 공기 압력 변동을 그래프로 나타내는 여러 방법

1. 파형은 시간에 따른 공기 압력의 세기 변동을 보임
2. 스펙트럼은 임의 기간, 음소 또는 단어에 대하여 여러 주파수 별로 세기를 보임
3. 음향분석도는 주파수를 수직축에, 시간을 수평축에 나타내고 세기를 명암의 정도로 묘사

음성의 세기

• 음성의 평균 세기 또는 음성파워는 아주 다양, 일반적으로 모음이 자음보다 음성파워가 큼
• 음성의 전반적인 세기는 사람마다 다름, 남성의 음성세기는 여성보다 3~5dB 정도 큼
• 조용히 말할 때 45dBA, 일상 대화에서 55dBA, 전화로 강의 65dBA, 고함과 유사 75dBA, 고함 85dBA

음성의 주파수 구성

• 일반적으로 남성은 여성보다 낮은 주파수 성분이 우세

음성 평가기준

• 음성통신시스템의 설계과정에서 의도하는 용도에 부합하는지를 평가하는 기준
• 주된 기준은 요해도이지만 음성품질도 포함

음성 요해도

• 요해도란 음성메시지를 정확하게 인지할 수 있는 정도
• 요해도 평가에서는 말을 들려주고 이를 따라하게 하거나 들려준 것에 관한 물음에 답하도록 함
• 일반적 상황에서는 문장이 요해도가 가장 좋고 개별 단어는 이보다 낮고, 무의미 음절이 가장 나쁨

음성 품질

• 음성품질은(또는 음성의 자연스러움) 요해도 이상으로 중요
• ex) 전화기 너머로 들려오는 말하는 사람의 신원을 인식하는 상황
• 음성품질은 선호도에 따라 정해짐
• 일반적으로 시스템을 통해 음성샘플을 들려주고 품질 등급을 매기게 하거나, 어떤 표준과 비교하여 선호하는 것을 고르도록 함

음성통신시스템의 구성

• 말하는 사람, 메시지, 전송시스템, 소음환경, 듣는 사람으로 구성
• 말하는 사람
  • 음성 요해도는 말하는 사람의 목소리 특성에 따라서도 달라짐
  • 우수한 발표자는 음절 지속기간이 길고 큰소리로 말하며 전체 발음 시간이 길고 쉬는 시간이 적으며 말할 때 기본적인 음성 주파수의 변화가 많음
  • 적절한 말하기 연습을 하면 발표자의 요해도를 상당히 개선 가능

메시지

음소혼동

• DVPBDCET, FXSH, KJA, MN 등과 같은 부류의 문자는 서로 자주 혼동
• 일반적으로 소음이 있을 때는 단일 문자를 사용하지 말고 단어 철자 알파벳을 사용

단어 특성

• 일반적으로 짧은 단어보다는 긴 단어의 요해도가 큼
• 긴 단어는 일부만 알아들어도 전체 단어를 파악할 수 있음

문맥 특성

• 문장의 요해도가 개별 단어보다 좋은 것은 특정 단어를 알아듣지 못해도 문맥으로 정보 파악 가능하기 때문
• 의미가 있는 문장으로 배열하면 같은 문장을 무의미하게 나열했을 때보다 요해도 좋아짐
• 어휘에 다양한 단어를 사용할 수록 요해도 낮아짐(같은 의미의 단어를 여러 개 섞어 쓰면 안됨)
• 특히 소음 조건에서 메시지의 요해도를 개선하기 위해 설계할 때 다음 지침을 고려
  1. 어휘를 되도록 적게 사용
  2. 정보가 항상 같은 순서로 전달되도록 표준 문장 구조 사용
  3. 짧은 단어를 피하고, 개별 문자 대신에 단어 철자 알파벳 사용
  4. 수신자가 사용하는 단어와 문장구조에 친숙해지도록 함

전송시스템

• 음성전달시스템은 여러 형태로 왜곡될 수 있는데, 진폭왜곡, 주파수왜곡, 여과, 시간축 변조 등 → 음성 변조
• 진폭왜곡은 신호가 비선형 회로를 통과할 때 생기는 변형
• 이러한 왜곡 형태의 하나에 피크절단이 있음, 음성파의 피크가 절단되어 중앙 부분만 남음(낮음)
• 반면에 중앙절단은 주어진 값 이하의 진폭을 제거하여 음파의 피크를 남김(높음)

소음환경

• 소음은 외부 환경 소음이든 내부 소음이든 음성 요해도를 해침
• 소음이 음성통신에 미치는 영향을 평가하기 위한 가장 간단한 기법은 S/N비(신호 대 잡음 비)계산
• 잔향은 막힌 방의 벽, 천정, 바닥 등에서 소음이 울리는 효과
  • 잔향도(특히 소음이 그친 후 60dB까지 감쇄되는 시간)으로 인한 요해도 감소

듣는 사람

• 청력이 정상, 수신하는 통신 유형에 훈련, 스트레스에 견뎌야 함, 여러 상충되는 자극 중에서 하나에 집중
• 듣는 사람의 나이도 요해도에 영향 미친
• 60세 이후로 요해도 감소, 말이 빠르고 군중 속에서 다른 목소리 존재, 잔향이 있을 때 현저히 요해도 감소
• 이러한 감소는 연령으로 인한 정상적 청력손실과 그동안 소음 환경에서 살았기 때문
• 귀마개나 귀덮개와 같은 청각보호수 착용 시에도 음성 요해도에 영향 미침

합성 음성

합성음성의 사용

• 많은 소비자 제품은 음성합성장치가 내장
• 어린이 장난감(교육용), 항공(조종석 경고용), 전화회사(안내용), 장애인을 돕기위한 합성 음성

음성합성법의 유형

• 전통적 방법은 테이프에 아날로그 신호로 기록했다가 재생
• 음성을 디지털화하여 컴퓨터 기억장치에 저장(전통적 방법의 발전)
• → 문제는 디지털화한 정보를 저장하기 위해 대규모 저장용량이 필요
• 이 문제를 해결하기 위해 분석합성법과 규칙합성법이 개발됨

분석합성법

• 사전에 코드화하거나 저장했던 단어나 문구만으로 음성메시지 만듦
• ex) book + case → bookase(발음상)

규칙합성법

• 진정한 합성 음성
• 기본 음성을 만드는 규칙, 기본 음성을 단어와 문장으로 조합하는 규칙, 특정 음이나 단어에 강세를 주어 말의 운율을 만드는 규칙에 집합에 기초하여 음성 만듦
• 장점은 비교적 적은 컴퓨터 용량을 사용하여 아주 많은 어휘가 가능, 인간 음성 없이도 새로운 어휘 만들 수 있음
• 문제는 음성의 질이 디지털화 음성에 기초한 방법만큼 좋지는 않음(요즘엔 아님, 이 내용 지워도 됨)

합성음성을 사용한 성능

1. 합성음성 요해도
2. : 합성음성의 요해도는 자연음성일 때보다 나쁨, 기술이 발달해서 거의 비슷함
3. 합성음성 기억

• 사람들은 자연음성보다는 합성음성으로 말한 메시지를 잘 기억하지 못함
• 일반적으로 합성음성을 들을 때는 자연음성일 때보다 처리 용량이 더 필요
• 그러나 일단 코드화하면 합성음성도 자연음성과 마찬가지로 효과적으로 저장됨

합성음성 사용지침

• 음성 경고는 다른 음성과 정성적으로 달라야함
• 요해도를 최대화
• 가능하면 자연스럽게
• 재생모드를 설치하여 필요에 따라 사용자가 메시지를 재생할 수 있도록
• 사용자가 메시지를 중단할 수 있는 기능 제공 → 매번 들을 필요 없는 유경험자에게는 아주 중요
• 사용자가 시스템 음성에 친숙해지게하기 위해 소개 메시지나 훈련 메시지를 마련