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技術(shù)文章

面部表情分析系統(tǒng)助力城市聲音景觀研究
更新時(shí)間:2019-08-27   點(diǎn)擊次數(shù):1610次

隨著社會(huì)生活的發(fā)展,人們對(duì)生活居住環(huán)境的要求也越來越高。噪音會(huì)影響人們的生活質(zhì)量,但僅僅關(guān)注噪音是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。所以,聲音景觀(Soundscape)簡稱聲景,開始日益受到關(guān)注。那么聲景是什么呢?

 

所謂聲景,標(biāo)準(zhǔn)將其定義為:個(gè)體、群體或社區(qū)所感知的在給定場景下的聲環(huán)境。它是研究人、聽覺、聲環(huán)境與社會(huì)之間的相互關(guān)系,是營造健康、良好居住環(huán)境的重要因素之一。這里要指出的是,它與傳統(tǒng)的噪音控制是有差異的。聲景注重的是人的感知和積極和諧的聲音,并非只側(cè)重噪音。

 

研究聲景并進(jìn)行有規(guī)劃的相關(guān)設(shè)計(jì),可以從整體上了解人們對(duì)聲音的感受,從而能夠真正為人們營造舒適、的聲音生態(tài)環(huán)境。已經(jīng)有大量的研究人員針對(duì)聲音景觀進(jìn)行了研究,如城市街道、公園、學(xué)校、公交站與自然聲、噪聲(如飛機(jī)、鐵路、道路等),但這些研究基本上是以主觀問卷調(diào)查為主,為了得出更客觀的數(shù)據(jù)結(jié)果,需要更客觀的研究工具。

 

面部表情分析系統(tǒng)是一款專業(yè)用于測(cè)量和分析面部表情的軟件,應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛,如心理學(xué)研究、游戲研究、消費(fèi)者行為研究、感官測(cè)試研究、測(cè)謊研究等,但在城市聲景研究領(lǐng)域卻很少使用。為此,哈爾濱工業(yè)大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院的學(xué)者們就做了一項(xiàng)關(guān)于城市聲音景觀的研究。

 

該研究采用主觀問卷調(diào)查與面部表情分析系統(tǒng)(FaceReader)相結(jié)合,研究目標(biāo)是:一、對(duì)比問卷調(diào)查結(jié)果與面部表情分析結(jié)果,探討面部表情分析系統(tǒng)是否能夠應(yīng)用于聲景觀研究;二、分析不同聲音景觀對(duì)面部表情的影響。

 

該研究對(duì)城市的8個(gè)不同地點(diǎn)進(jìn)行了錄音,如下圖1所示:

                                                                         圖1

其中P1:濱水區(qū)公共活動(dòng)場所,P2:主干道附近的停車場,P3:橋下公共活動(dòng)區(qū)域,P4:主干道附近的歷史建筑區(qū),P5:城市主干道,P6:濱水廣場,P7:公園聚會(huì)場地,P8: 公交站附近。

測(cè)試是在特定的實(shí)驗(yàn)場景進(jìn)行,如圖2所示:

                                                               圖2

被試在測(cè)試時(shí)坐在固定的座位上,座位前方配有與電腦連接的攝像頭,聆聽錄音時(shí),會(huì)在大熒幕上給被試展示錄音所在地的全景。數(shù)據(jù)分析主要分為主觀問卷和面部表情分析兩個(gè)階段。

一、主觀問卷

 

被試在聽完錄音后會(huì)填一份問卷,主要內(nèi)容如表2所示,主要包括一些個(gè)人基本信息、對(duì)聲環(huán)境舒適性的評(píng)價(jià)和聲音的主要組成。

                                        圖3

P1,P3,P6處的錄音主要由大自然的聲音為主,P2, P4, P5處的錄音主要由交通噪音構(gòu)成,P7, P8主要由人為音構(gòu)成。圖3是被試對(duì)8個(gè)不同地點(diǎn)聲景環(huán)境舒適性的評(píng)價(jià)結(jié)果。從圖3可以看出:被試對(duì)P1,P3,P6和P7的聲環(huán)境舒適性評(píng)價(jià)較高,P8次之,然后是P2,P4,評(píng)價(jià)低的是P5。

 

二、面部表情分析

 

面部表情分析系統(tǒng)可分析中性、高興、悲傷、驚訝、恐懼和厭惡等基本情緒和效價(jià),在人的基本表情種,高興和悲傷變化為明顯,積極和消極情緒的也體現(xiàn)在情緒效價(jià)上,所以該研究主要關(guān)注高興、悲傷和情緒效價(jià),圖4,5為面部表情分析結(jié)果。

                                                                                 圖4

P1,P3,P6處的錄音主要由大自然的聲音為主,P8位于一條非常安靜的街道上,伴有間歇式的交通噪音,同時(shí)還有音樂、對(duì)話聲音等。從圖4可以看出:

• 被試聽P1,P3,P6,P8處錄音時(shí),情緒效價(jià)趨勢(shì)得到提高; 

• P1處以水聲為主,被試的情緒效價(jià)先上升后保持平穩(wěn),表明水聲可促使情緒保持穩(wěn)定;

• P3處以鳥叫聲為主,被試的情緒效價(jià)呈波動(dòng)式上升,表明鳥叫聲對(duì)情緒效價(jià)的影響隨著時(shí)間的增加而上升; 

• 聲音對(duì)情緒的影響是波動(dòng)變化的(P3,P6)。

 

                                                                                   圖5

從圖5可以得出:

• 從總趨勢(shì)來看,P2,P4,P5,P7處的錄音,對(duì)被試的情緒效價(jià)有消極影響;

• P2處并非是持續(xù)的交通噪音,所以情緒效價(jià)會(huì)有階段式的上升(前半段比較安靜,音樂聲也比較明顯),后半段交通噪音和機(jī)器聲比較顯著,所以情緒效價(jià)降低;

• P4,P5錄音開始時(shí),被試情緒效價(jià)降低,錄音結(jié)束后,被試情緒效價(jià)基本恢復(fù)到初狀態(tài);

• P5處被試情緒效價(jià)下降比P4處更明顯,因?yàn)镻5是主干道,而P4離主干道較遠(yuǎn)一些,噪音也小很多。

 

三、結(jié)論

 

•表情數(shù)據(jù)結(jié)果與問卷結(jié)果基本保持一致,證實(shí)了面部表情分析系統(tǒng)可以用于城市聲音景觀研究; 

• 問卷調(diào)查結(jié)果中,被試對(duì)與大自然的聲音評(píng)價(jià)比較積極,對(duì)與交通噪音等相關(guān)的評(píng)價(jià)比較低; 

• 大自然的聲音能夠提高被試的情緒效價(jià),以水聲為主的會(huì)使被試保持穩(wěn)定的情緒狀態(tài),以鳥叫聲為主的,被試的情緒效價(jià)會(huì)隨著時(shí)間的增加而上升; 

• 交通、機(jī)器噪音對(duì)被試的情緒有消極影響,錄音播放結(jié)束后,被試的情緒效價(jià)會(huì)恢復(fù)到初的狀態(tài);

• 聲級(jí)比較低的噪音對(duì)被試情緒可能存在一定的積極影響。

 

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