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Sensing Atmospheres: experiences of electrodermal activity measurements
09/12/2011
Edito n°48
Seckin Basturk
• Doctorant en architecture, Built Environment Control Laboratory RiAS, Seconde université de Naples, Aversa (CE), Italie.
• PhD candidate in Architecture, Built Environment Control Laboratory RiAS, Second University of Naples, Aversa (CE), Italy.
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Le séminaire de l’année dernière organisé par Cost TD0804 [1] et intitulé « Soundscape - Measurement, Analysis, Evaluation »1 [2] à Aix-la-Chapelle, Allemagne, comprenait notamment un exercice de promenade sonore que les participants ont réalisé en deux groupes dans le centre d’Aix-la-Chapelle. Les deux groupes ont emprunté le même chemin mais ont commencé leur promenade sonore à partir de points différents : le premier groupe est parti du centre-ville pour se diriger vers la périphérie tandis que l’autre groupe est parti de la périphérie pour avancer vers le centre. À l’issue de la séance de promenade, des différences surprenantes sont apparues entre les deux groupes concernant leur ressenti des qualités de la ville. Pour mon groupe et moi-même, la place entre l’Hôtel de ville et la cathédrale était très calme ; je pouvais même distinguer les mots d’un couple relativement éloigné de moi. Mon expérience était comparable à celle du calme d’une bibliothèque, mais je me trouvais en plein centre d’Aix-la-Chapelle, entre deux lieux d’intérêt touristique importants. Je me sentais calme, détendu mais éprouvais en même temps une sensation d’ennui, voire un peu de lassitude. En revanche, l’autre groupe est resté occupé au même endroit pendant près d’une heure, prenant plaisir à écouter un orchestre de rue, à observer les gens rassemblés et probablement à danser au son de la musique.
Cette expérience personnelle m’a fait remettre en question les techniques et termes que nous employons habituellement pour décrire le bruit et les environnements acoustiques des villes. Et en réponse à cette expérience, une étude préliminaire a été entreprise afin d’explorer les relations spatio-temporelles entre des stimuli physiques (son) et des réactions émotionnelles à ces stimuli dans notre vie quotidienne. Une expérience en situation réelle a été menée, en étudiant les réactions émotionnelles d’un sujet par le biais de l’activité électrodermale (EDA) (également appelée conductivité de la peau), des niveaux sonores et d’auto-évaluations subjectives pendant différentes activités.
Dans ce contexte, un sujet a été équipé d’un capteur de variables d’environnement [3] et d’un capteur d’EDA [4], et transmettait des auto-évaluations en temps réel au moyen d’un smartphone sur une période d’expérimentation de trois jours. Les niveaux de pression acoustique (dB), l’emplacement (latitude et longitude), et les niveaux d’EDA (μS) en temps réel ont été consignés à chaque seconde tout au long de la période de trois jours. De plus, les réactions du sujet à l’environnement en termes d’états émotionnels et de bruit perçu ont été mesurées à de multiples reprises, ainsi que d’autres variables, à l’aide d’un questionnaire en ligne accessible par smartphone. En outre, le participant transmettait également des informations sur l’activité entreprise au moment de la transmission du questionnaire. Les états émotionnels étaient rapportés dans deux dimensions : le calme et la résonance. Le bruit perçu diffère du niveau de pression acoustique par le fait que ce dernier est un paramètre physique tandis que le bruit perçu résulte de l’interprétation des stimuli sonores en fonction de leur caractère acoustique, de leur source, de leur signification et de leur harmonie dans le contexte (Figure1).
Les résultats de l’expérimentation indiquent que les niveaux d’EDA et le niveau de pression acoustique mesuré présentaient une corrélation significative. De plus, l’état émotionnel de calme auto-évalué était fortement lié à la fois au niveau réel de pression acoustique et au bruit perçu. Par ailleurs, il existait une cohérence apparente entre le calme auto-évalué et les niveaux d’EDA mesurés (Figure 2).
En conclusion, les résultats préliminaires font apparaître des concordances étonnantes entre les mesures subjectives et physiologiques d’émotions fortement associées aux sons de tous les jours, ce qui laisserait entendre que le suivi du niveau d’EDA peut s’avérer un outil précieux pour l’évaluation, basée sur l’émotion, de qualités sensorielles et d’ambiances sonores de notre environnement. En outre, la collecte d’informations spatio-temporelles – subjectives, physiologiques et environnementales – auprès d’experts locaux dans leur cadre de vie réel au moyen de systèmes mobiles sans fil, promet une visibilité unique sur les ambiances urbaines. Néanmoins, afin que les résultats soient plus conséquents et les observations de plus en plus fiables, il est crucial d’élargir l’échantillonnage des participants à l’étude et de poursuivre l’expérimentation.
Remerciements
L’étude a été menée lors de ma période de visite au Laboratoire « Senseable City Lab » du MIT. Je tiens à remercier pour leur soutien Carlo Ratti, Rex Britter et Prudence Robinson du MIT Senseable City Lab., Rosalind Picard et Rob Morris du MIT Media Lab. Affective Computing group, ainsi que Luigi Maffei et Massimiliano Masullo du Laboratoire RiAS, SUN.
1 NdT : Environnement acoustique : Mesure, analyse, évaluation
Légendes
Figure 1. Schéma représentant le processus d’expérience pilote :
a. capteur de variables d’environnement [3]
b. capteur d’activité électrodermale [4]
c. smartphone.
Figure 2. Représentation des résultats de détection sur trois jours.
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Last years seminar organized through Cost TD0804 [1] entitled “Soundscape - Measurement, Analysis, Evaluation” [2] in Aachen, Germany, incorporated a soundwalk exercise that participants carried out in two groups throughout the center of Aachen. Both groups took the same path but started their soundwalks at different points; one group began at the city center and moved towards the periphery, whilst the other group set out from the periphery and walked towards the center. After the soundwalk session intriguing differences emerged between the two groups regarding their experienced qualities of the city. For me and my group, the square between the Rathaus and the Cathedral was very quiet, I could even recognize the words of a couple relatively distant from me. My experience was similar to that of being in a quiet library, but I was right in the center of Aachen between two important, touristic landmarks. I felt calm, relaxed but at the same time bored and maybe a bit wearisome. In contrast, the other group remained occupied at the same location for almost one hour, having fun listening to a street band, observing people gathered and probably dancing to the music.
This first-hand experience made me question the techniques and terms that we usually employ to describe noise and soundscapes of cities. And in response to this experience, a preliminary study was undertaken to investigate spatiotemporal relationships between physical stimuli (sound) and emotional responses to it in our daily lives. A real-life experiment was carried out, monitoring a subject’s emotional reactions by means of: electrodermal activity (EDA) (also known as skin conductance), sound levels and subjective self-reports during different activities.
Within this context, a subject carried one environmental sensor [3] and one EDA sensor [4], and submitted self-reports in real-time using a smartphone over a three day experimentation period. Real-time sound pressure levels (dB), location (latitude and longitude), and EDA levels (μS) were logged every second throughout the 3-day period. Furthermore, the individual’s responses to the environment in terms of emotional states and perceived noisiness were measured multiple times along with other variables using an online questionnaire accessed via a smartphone. In addition, the participant also submitted information on the actual activity being undertaken at the time of questionnaire submission. The emotional states were reported in two dimensions; calmness and vibrancy. Perceived noisiness differs from sound pressure level in that the sound pressure level is a physical parameter while perceived noisiness is a result of the interpretation of the sound stimuli as a function of its acoustic character, its source, its meaning and its harmony with its context (Figure1).
The results of the experiment indicate that EDA levels and measured sound pressure level had a significant correlation. Furthermore the self-reported emotional state of calmness was strongly correlated with both actual sound pressure level and perceived noisiness. In addition, there was apparent consistency between the self-reported calmness and measured EDA levels (Figure 2).
In conclusion, the preliminary results indicate intriguing consistencies between subjective and physiological measures of emotions that were significantly correlated with everyday sounds. This would suggest that EDA level monitoring may prove to be a useful tool for an emotion based assessment of sensory qualities and soundscapes of our surroundings. In addition, gathering spatiotemporal information – subjective, physiological and environmental – from local experts in their real-life setting through wireless mobile devices, promises unprecedented insight into urban ambiances. Nonetheless, in order to draw more substantial results and have increasingly reliable insights, it is crucial to scale up the sampling size of participants within the study and do further experimentation.
Acknowledgement
The study is conducted during my visiting period at MIT Senseable City Lab. I gratefully acknowledge the support of Carlo Ratti, Rex Britter and Prudence Robinson from MIT Senseable City Lab., Rosalind Picard and Rob Morris form MIT Media Lab. Affective Computing group, Luigi Maffei and Massimiliano Masullo from Laboratory RiAS, SUN.
Legend
Figure 1. Flowchart representing the pilot experiment process.
a. environmental sensor [3]
b.electrodermal activity sensor [4]
c.smartphone.
Figure 2. Representation of the three day sensing results.
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NOTES
[1] “About Soundscape of European Cities and Landscapes.” [Online]. Available: http://soundscape-cost.org/. [Accessed: 14-Oct-2011].
[2] A. Fiebig et al., “Education in Soundscape-A seminar with young scientists in the COST Short Term Scientific Mission ‘Soundscape-Measurement, Analysis, Evaluation’ ” in 20th International Congress on Acoustics, ICA 2010, Sydney Australia, 2010.
[3] Sensaris, “Eco Senspod,” Smart Wireless Sensor Solutions, 2011. [Online]. Available: http://www.sensaris.com/environment/. [Accessed: 12-Sep-2011].
[4] “Galvanic Skin Response for Measuring Emotions | Q Sensor | Affectiva.” [Online]. Available: http://www.affectiva.com/q-sensor/. [Accessed: 13-Oct-2011].
[5] Ming-Zher Poh, N. C. Swenson, and R. W. Picard, “A Wearable Sensor for Unobtrusive, Long-Term Assessment of Electrodermal Activity,” IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 57, pp. 1243-1252, May 2010.
[6] C. Nold, Emotional Cartography - Technologies of the Self. Wellcome Trust, 2009.
[7] R. Cain, P. Jennings, and J. Poxon, “Setting targets for soundscape design: The practical useof a 2-dimensional perceptual space,” in 39th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering - Inter Noise 2010, Lisbon, Portugal, 2010.
[8] M. Martino, R. Britter, C. Outram, C. Zacharias, A. Biderman, and C. Ratti, “Senseable City,” in Digital Urban Modelling and Simulation, Springer, 2010.
[1] “About Soundscape of European Cities and Landscapes.” [Online]. Available: http://soundscape-cost.org/. [Accessed: 14-Oct-2011].
[2] A. Fiebig et al., “Education in Soundscape-A seminar with young scientists in the COST Short Term Scientific Mission ‘Soundscape-Measurement, Analysis, Evaluation’ ” in 20th International Congress on Acoustics, ICA 2010, Sydney Australia, 2010.
[3] Sensaris, “Eco Senspod,” Smart Wireless Sensor Solutions, 2011. [Online]. Available: http://www.sensaris.com/environment/. [Accessed: 12-Sep-2011].
[4] “Galvanic Skin Response for Measuring Emotions | Q Sensor | Affectiva.” [Online]. Available: http://www.affectiva.com/q-sensor/. [Accessed: 13-Oct-2011].
[5] Ming-Zher Poh, N. C. Swenson, and R. W. Picard, “A Wearable Sensor for Unobtrusive, Long-Term Assessment of Electrodermal Activity,” IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 57, pp. 1243-1252, May 2010.
[6] C. Nold, Emotional Cartography - Technologies of the Self. Wellcome Trust, 2009.
[7] R. Cain, P. Jennings, and J. Poxon, “Setting targets for soundscape design: The practical useof a 2-dimensional perceptual space,” in 39th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering - Inter Noise 2010, Lisbon, Portugal, 2010.
[8] M. Martino, R. Britter, C. Outram, C. Zacharias, A. Biderman, and C. Ratti, “Senseable City,” in Digital Urban Modelling and Simulation, Springer, 2010.
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