음악 선호도 추정을 위한 TRF 기반 뇌파 신경동기화 분석 연구

Abstract

음악과 신경 동기화에 대한 electroencephalography 측정 연구는 주파수, 스펙트로그램, 주파수 위상 등을 추정하는 방향으로 진행되고 있으나 해당 방식은 시간에 따라 변화하는 음악의 특성을 반영하지 못하고 뇌파 반응만을 사용해 분석하기 때문에 복잡하고 변화하는 음악 정보에 대한 뇌의 반응이 반영되지 않는다. 최근 연구에서는 연속적인 음성 자극을 신 경 반응에 매핑하여 반응을 추정하는 선형 시불변 시스템이 제시되고 있다. 본 연구에서는 선형 시불변 시스템의 한 종류인 temporal response function(TRF)을 사용하여 선호 음원과 비선호 음원에 대한 뇌파 반응을 추정하였고, 선호도를 평가할 수 있음을 파악하였다. 또한 delta band, theta band, alpha band, beta band로 주파수 대역 을 나누어 각 주파수 대역의 뇌파 반응이 선호 음원에 대해 어떻게 반응하는지 분석하였고 envelope과 spectral flux 중 어떤 음악적 특징이 선호도에 강한 동기화를 일으키는 지 확인하였다. 1-30 Hz 대역 및 delta, theta, alpha, beta band의 TRF기반 추정 뇌파에 대한 분석 결과 100-200 ms 시간대에서 선호 음원에 대한 뇌파 반응이 비선호 음원에 대한 뇌파 반 응보다 전두엽에서 더욱 강하게 활성화되며 Wilcoxon signed-rank test를 통해 유의한 차이가 있음을 검증하였다. Envelope과 spectral flux의 음악적 특징을 각각 사용하여 TRF한 결과 envelope의 재구성 정확도가 200ms 시간대에서 더 높은 것으로 나왔다. 본 연구를 통해 TRF를 사용해 선호와 비선호 음원이 구별 가능함과 저주파 대역과 음원의 envelope이 선호도 분석에 유리함을 입증하였다. 본 연구의 결과를 개인의 음악 선호도 예측, 음악 추천, 시장 전략 수립 등의 방면에서 활용할 수 있을 것이다. [주제어] Electroencephalography, Temporal response function, Music preference