Exploring the User Preference of Auditory Icons as In- Vehicle Signals Under Autonomous Driving Contexts

Abstract

최근에는 차량 내에 자율 기술의 발달로 자율주행차의 기능이 고도화가 이루어졌고, 우리가 알고 있는 인간-차량 인터랙션은 점점 인간-로봇 인터랙션으로 패러다임이 변하고 있다. 차량 내에서 청각 유저 인터페이스는 운전자의 인지 부하를 줄이고, 운전자에게 정보를 제공하기 위해 차량 기술에 사용되고 있다. 그러나, 자율주행차는 새로운 기술 도메인으로 인해 사용자, 즉, 탑승자 사용맥락과 시나리오에 따라 청각 피드백 유형 설계가 필요하다. 본 논문에서는 세 가지 주요 연구 목표는 (1) 탑승자의 관점에 기반한 자율주행차량에 대한 직관적인 청각 피드백 설계 제안, (2) 자율주행차량에 적용된 청각 피드백에 대한 선호도, 그리고, (3) 자율주행차에서 필요한 청각 사용자 경험 시나리오 도출하는 것이다. 본 논문의 연구 목적을 달성하기 위해 제작된 청각적 피드백의 인지용이성, 직관성 일관성 또는 적절성을 측정하여 청각 피드백의 유형 및 정보 유형의 패턴이 탑승객의 선호에 영향을 미치는지 조사하는 방향을 잡았다.

본 논문은 파일럿 테스트와 대규모 온라인 사운드 평가로 실험을 진행하였다. 파일럿 테스트에는 총 13명 참가자 연령 27.23세(±7.53) 대상으로 실시하였고, 제작된 사운드 샘플의 의도된 정보(조작 확인음, 조작 오류음, 감지음, 진행음, 약경고음, 강경고음)와 인지적으로 용이성과 직관성이 있는지 진행하였다. 추가적으로, 청각 피드백이 필요한 자율주행차량의 시나리오를 도출하기 위해서도 빈도분석을 진행하였다. 인지용이성과 직관성 평가를 통해 얻은 데이터는 분산분석(ANOVA)과 다중 비교를 위한 본페로니 사후 검정을 사용하여 분석하였다. 파일럿 테스트 결과, 진행음 피드백을 제외하고 모든 사운드 샘플이 의도된 정보로 직관적으로 설계된 것으로 확인하였다. 따라서, 본 논문에서 사용되는 진행음을 다시 설계 및 제작해야 하는 것이다. 또한, 개발된 27가지 시나리오 중 탑승객의 사용맥락에 기반한 청각 피드백이 필요한 상황이 15가지 필수 시나리오로 도출하였다. 파일럿 테스트를 이어서, 사운드 평가는 평균 연령이 37.15세(±11.4)인 총 125명의 참가자를 대상으로 온라인으로 대규모 수행되었으며, 7점 척도로 일관성/적절성 측정을 통해서 어떤 사운드 유형 (이어콘과 오디토리 아이콘의 혼합 또는 일련의 이어콘/오디토리 아이콘)을 선호하는지 조사하였다. 진행음은 올라가는 멜로, 내려가는 멜로, 변형 및 단순 음색으로 4가지 파라미터로 재제작하였다. 본 평가에서 얻어낸 일관성/적절성 데이터는 각 사운드 세트에 대한 쌍별 t-테스트 비교를 사용하여 분석하였다. 진행음은 만족도로 측정하여 분산분석(ANOVA)을 사용하여 분석하였다. 마지막으로, 참가자들의 의견들을 정성적 분석을 위해 텍스트 네트워크 분석으로 시각화를 하였다. 각 시나리오에 독립적인 표번 t-테스트의 결과에 따르면, 사용자가 자율주행차량 탑승의 시나리오에서 이어콘과 오디토리 아이콘의 혼합보다는 일관된 사운드 세트를 선호한다는 결과가 나타났다. 또한, 진행음의 결과는 내려가는 멜로디와 단순 음색의 파라미터로 높은 만족도가 보였다. 마지막으로, 본 논문의 토의 부분에서는 파일럿 테스트와 온라인 대규모 사운드 평가 실험을 통해서 얻은 결과를 바탕으로 연구 목표의 달성에 대해 토의하였다. 결론 부분에서는 본 논문의 한계점과 향후 연구 방향에 대해서도 논의하였다.

The rise of autonomous technology that has been incorporated into vehicles allows the autonomous vehicles to shifted its functionality as an interactive system where providing interaction and feedback between the user and system is essential. In addition, auditory user interface has been used in vehicle technology to reduce cognitive workload and provide information to the drivers. However, autonomous vehicle is still regarded as a new technology domain, and it is necessary to investigate what type of in-vehicle signals feedback that should be designed to the passenger depending on the context-of-use and scenarios involved. In this thesis, the three main research aims are; (1) to present a design proposal for in-vehicle signals feedback for autonomous vehicles based on passengers perspective, (2) to explore the passengers sound preference for in-vehicle signals feedback used in autonomous vehicle, and (3) to suggest a fully derived scenario when designing an in-vehicle signals feedback used in autonomous vehicles based on user-centered design process. To achieve the research aim, this thesis focuses on investigating whether the design of in-vehicle signal types such as earcon and auditory icon, and temporal pattern of information signal types would affect the passengers preferences by measuring its perceivability, intuitiveness and consistency or appropriateness as an in-vehicle signal.

This thesis includes two experiments; a pilot test and a large scale online sound evaluation study. Prior to the sound set evaluation, a pilot test was conducted on a total of 13 participants with an average age of 27.23(±7.53) to investigate whether the auditory sound sample that was created for sound evaluation has the congruity that matches with the intended information (confirmatory, error, detection, in progress, alert and warning), and to further develop the scenario for passengers in autonomous vehicles context. There were two measures used for the pilot test, which is perceivability and intuitiveness to determine if the designed sound sample with temporal pattern matches with the intended information as this paper suggested. The pilot test was conducted in an acoustic chamber, and participants were asked to give their evaluation in a 7-points Likert scale for perceivability and intuitiveness of the sound samples, and conducted survey of multiple choices to select the appropriate scenarios for each sound. The data obtained for perceivability and intuitiveness were analyzed using analysis of variance (ANOVA) and Bonferroni correction post-hoc test for multiple comparisons. Result of the pilot test shown that all sound samples are perceivable intuitively designed with the intended information, except for in progress type signal. Hence, in progress type signals will need to be re-created for this study. Also, out of the 27 scenarios that was developed prior to the pilot study, this study narrowed down 15 essential scenarios which in-vehicle signal feedbacks are imperative to autonomous vehicles based on passengers context.

The sound set evaluation was conducted online with a total of 125 participants with an average age of 37.15(±11.4) to investigate which type of sounds (a mixture of earcons and auditory icons, or a set of earcon/auditory icon consecutively) they prefer by measuring consistency/appropriateness measure in 7-points Likert scale. In progress sounds were re-created in ascending, descending, variated and simple tone parameters, and were evaluated by its satisfaction measures. The data obtained for consistency/appropriateness were analyzed using pairwise t-test comparison for each sound sets. The in-progress sounds were analyzed using four-way analysis of variance (ANOVA). Lastly, all of the participants opinions were collected for qualitative analysis by performing text network analysis for visualization. Results from the independent samples t-tests for each scenario shown that users or listeners prefer a consistent family of sounds, rather than a mixture of earcons and auditory icons in a scenario. The result from the in-progress sounds also shows that a descending-simple tone melody sounds has high satisfaction level. In the discussion, this study discussed whether the research aim is fulfilled based on the results obtained and added implications for the sound design. In summary and conclusion, this study also discussed the limitation of this study and the future direction.