JND

들어가며

이제 연구실에서 실험을 설계해야 할 일이 좀 생긴다. 근데 어떡해야 할지 모르겠다. 그렇게 또 나날들을 보내다가 교수님께 바로 도움을 요청했다. 아무래도 HCI 분야이다 보니 사람이 "인식" 을 어떻게 하는지가 중요하다. 여기서 추천 받은게 JND 이다. 좀 옛날거긴 한데 결과가 빨리 나와서 추천해주셨다.

JND (Just Noticable Difference)

JND는 심리물리학(Psychophysics)이라는 분야에서 나온 개념이다. 말이 좀 거창하지만 쉽게 말하면 물리적인 자극과 심리적인 반응 사이의 관계를 다루는 학문이다. 이게 HCI랑도 찰떡인게, 결국 UI/UX 설계나 센서 피드백도 사람이 느끼는 반응을 다루기 때문에 실험이 되게 직관적이다. 이해를 돕기 위해 예시를 들어보면, 100g짜리 무게를 들고 있는데 거기에 1g 더 올리면 아무런 변화가 없다고 느끼지만 5g을 올리면 "어? 좀 무거워졌는데?" 하고 느낀게 되는것이다. 이때 그 "느껴지는 그 차이" 가 JND이다.

사실 위 예시처럼 그렇게 간단한거는 아니긴 하다. 이론적으로 좀 더 파 보면 베버의 법칙, 페히너의 법칙 등등 또 무슨무슨 법이 있다.

베버의 법칙

사람은 절대값이 아닌 비율로 변화를 느낀다.

$\Delta I \over I$$= k$
$\Delta I$ : 느껴지는 최소 변화량 (JND)
$I$ : 원래 자극의 크기

쉽게 예를 들어 설명해보자면, 볼륨이 10일 때는 2만 올려도 확 차이나는데, 볼륨이 90일 때는 2 올려봐야 변했다고 인식하기가 쉽지가 않다.

실제 실험

사실 일단 사람을 대상으로 하는 실험이기 때문에 피실험자가 "느껴진다" 라고 했을때 바로 단정을 하기는 어렵다. 여기서는 통계가 사용된다. 일반적으로 JND는 두 자극이 다르다고 인식할 확률이 50%일 때의 차이값을 기준으로 정의한다. 이것도 예시를 추가로 들어보자.

실험

스마트워치에서 오는 진동 강도를 사람에게 얼마나 미세하게 구분시킬 수 있는지를 확인 해보자.

1. 기준 자극($I$): 예를 들어 진동 강도 50%짜리를 기준으로 잡는다.

2. 비교 자극($\Delta I$): 진동 강도를 52%, 54%, 56% … 이런 식으로 점점 강하게 해서 비교 자극을 준비한다.

3. 실험 방식: 참가자한테 두 진동을 연속해서 주고, 차이를 구분할 수 있는지 물어본다.

4. 결과 분석: 강도 차이가 커질수록 "달랐다"는 응답률이 올라간다.

5. JND 구하기: 응답률이 50%가 되는 강도 차이값이 바로 JND 이다.

마무리하며

한 줄 요약하자면, JND는 ‘사람이 자극 차이를 인식할 수 있는 최소 단위’ 고 우리가 실험을 설계할 때 자극의 민감도나 조건을 잡는 데 핵심 기준이 된다. 지금까지는 단순히 실험 조건 "이 정도면 느껴지겠지?" 하고 감으로 정했다면, 이제는 JND라는 이론적 근거를 갖고 좀 더 과학적으로 설계할 수 있는 거다. 다음 글에서는 실제로 JND 실험 어떻게 설계하면 좋은지 방식 위주로도 한번 정리해볼게요. 오늘도 예시 덕지덕지 붙여서 설명 짧게 마쳐보겠습니다.