孫傳林 袁一茗

近年來(lái)，隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，曾經(jīng)慣用于腦科學(xué)及心理學(xué)研究的技術(shù)也逐漸交叉出新的研究領(lǐng)域，為研究電影電視節(jié)目的受眾反應(yīng)提供了新的可能性。目前，部分國(guó)內(nèi)外高校及電影電視公司均有研究者把目光移向了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，嘗試采用眼動(dòng)追蹤、腦電、功能性近紅外光學(xué)成像、功能性磁共振成像、皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段考查觀影個(gè)體觀看效果的反饋。

在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的諸多方法中，由于電生理信號(hào)的真實(shí)性和客觀性，基于電生理信號(hào)的識(shí)別已經(jīng)成為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)相對(duì)成熟的研究方式。該研究主要通過(guò)對(duì)采集到的電生理信號(hào)進(jìn)行分析，提取能夠代表特定受眾關(guān)注度或情緒反應(yīng)的特征，建立受眾關(guān)注度或情緒反應(yīng)的研究模型。①皮膚電反應(yīng)作為一種重要的電生理信號(hào)，已經(jīng)被證明包含可靠的情感生理反應(yīng)特征。另外，相對(duì)于其他電生理信號(hào)，皮膚電反應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法簡(jiǎn)單、容易量化測(cè)試，且信噪比在可接受范圍內(nèi)。皮膚電反應(yīng)較為敏感，可以對(duì)應(yīng)人類(lèi)的情緒反饋，數(shù)據(jù)來(lái)源于皮膚汗腺的自主激活，與情緒、喚醒度和注意力等因素密切相關(guān)，是生理學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的測(cè)量指標(biāo)類(lèi)型之一。同時(shí)，因其穩(wěn)定性高、測(cè)量簡(jiǎn)便、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，已成為反映個(gè)體交感神經(jīng)興奮性變化最有效、最敏感的生理參數(shù)。因此，皮膚電反應(yīng)可以作為評(píng)價(jià)個(gè)體生理喚醒、認(rèn)知負(fù)荷、努力程度、情緒反應(yīng)以及應(yīng)激能力的良好指標(biāo)，可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、用戶(hù)體驗(yàn)測(cè)評(píng)、操作人員應(yīng)激反應(yīng)等研究?jī)?nèi)容。皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)近些年來(lái)也被部分國(guó)外高校及廣播電視公司用于影視研究中，用以確定人們?cè)陔娪盎螂娨暭捌渌问降囊暵?tīng)媒體上聽(tīng)到或看到特定信息時(shí)的反應(yīng)。這種類(lèi)型的研究可以幫助電影電視創(chuàng)作者了解“傳統(tǒng)”影像美學(xué)、技巧的準(zhǔn)確性，以便用更為理性的角度理解影像；也能夠使制片、營(yíng)銷(xiāo)人員更好地了解目標(biāo)人群和市場(chǎng)，并根據(jù)這些信息做出決策。②深入探討皮膚反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用，有助于為電影學(xué)的研究提供新的可能性，可以進(jìn)一步利用實(shí)驗(yàn)采集所需要的皮膚電反應(yīng)信號(hào)建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理和非線性特征提取，進(jìn)而進(jìn)行受眾情緒、關(guān)注度識(shí)別監(jiān)測(cè)，最后建立客觀的影片評(píng)價(jià)體系。而這一客觀評(píng)價(jià)可以為電影電視內(nèi)容、拍攝方法及后期處理環(huán)節(jié)提供指導(dǎo)或創(chuàng)新性的建議，為電影電視的研究提供新的可能性。

一、皮膚電反應(yīng)簡(jiǎn)介

普通人類(lèi)的身體大約有三百萬(wàn)個(gè)汗腺，在手掌、手指以及腳底分布較為密集。當(dāng)機(jī)體受到感官刺激或者情緒產(chǎn)生變化時(shí)，皮膚內(nèi)的血管會(huì)產(chǎn)生收縮和舒張，機(jī)體的汗腺就會(huì)被激活而發(fā)生變化，進(jìn)而分泌水分，并通過(guò)毛孔滲出皮膚表面，在分泌液中的離子能夠改變電流正負(fù)平衡，這種可測(cè)量的皮膚電導(dǎo)的變化（皮膚電導(dǎo)增加等于皮膚電阻降低）稱(chēng)之為皮電活動(dòng)。①皮電活動(dòng)能夠快速、靈敏地反應(yīng)刺激事件對(duì)個(gè)體的影響程度。人類(lèi)的汗液是由自主神經(jīng)驅(qū)動(dòng)來(lái)滿(mǎn)足行為需求。一般來(lái)說(shuō)，自主神經(jīng)包括兩個(gè)部分：交感神經(jīng)系統(tǒng)代表快速反應(yīng)動(dòng)員系統(tǒng)，促進(jìn)立即行動(dòng)；交感神經(jīng)活動(dòng)的增加與自主神經(jīng)相關(guān)，如心率變快、血壓增加等。副交感神經(jīng)系統(tǒng)表示緩慢變化，與調(diào)節(jié)、休戚等相關(guān)。

在神經(jīng)電影學(xué)研究領(lǐng)域，皮膚電反應(yīng)通常有以下術(shù)語(yǔ)：皮膚電導(dǎo)（SC）、原發(fā)性皮膚反應(yīng)（GSR）、皮膚電反應(yīng)（EDR）、皮膚電導(dǎo)反應(yīng)（SCR）、交感神經(jīng)皮膚反應(yīng)（SSR）和皮膚傳導(dǎo)水平（SCL）等。據(jù)相關(guān)資料顯示，皮電基本上采用EDA和GSR兩種簡(jiǎn)稱(chēng)表示，但兩者之間沒(méi)有明確區(qū)別，EDA表示的是皮膚電活動(dòng)，GSR表示的是原發(fā)性皮膚電反應(yīng)。②

皮膚電反應(yīng)信號(hào)主要分為兩部分，由漸變信號(hào)Tonic Data和突變信號(hào)Phasic Data組成。Tonic Data指總體的緩慢變化信號(hào)，因個(gè)體間的基線水平差異較大，范圍在2—20?S之間。根據(jù)不同的環(huán)境因素和皮膚特性，同一個(gè)人的皮膚在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)Tonic Data也會(huì)發(fā)生變化。皮膚電導(dǎo)水平（SCL）是測(cè)量Tonic成分最常用的方法。相關(guān)研究表明，SCL的變化與個(gè)體的自主覺(jué)醒水平有關(guān)，如情緒的一般水平和壓力水平。③由于SCL變化緩慢，所以測(cè)量時(shí)間需要足夠長(zhǎng)。SCL水平會(huì)根據(jù)個(gè)體差異和實(shí)驗(yàn)環(huán)境變化而變化，所有數(shù)值本身需要結(jié)合基線分析才有意義。Phasic Data指交感神經(jīng)活動(dòng)引起的快速變化部分，也被認(rèn)為是皮膚電導(dǎo)響應(yīng)（SCRs）。SCRs在皮電信號(hào)中可以直觀地看到快速的波動(dòng)及較大的波幅。④其中包括：事件相關(guān)SCR（ER-SCR），常用作解釋特定刺激事件與情緒喚醒水平相關(guān)關(guān)系的測(cè)量方法；非特異性SCR（NS-SCR），不同被試的NS-SCR頻率可能不同，平均為每分鐘1—3次，高水平的覺(jué)醒也與較高的NS-SCR頻率有關(guān)。在進(jìn)行ER-SCR實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，SCR響應(yīng)速度有一定延后性（一般在刺激呈現(xiàn)之后1—5s開(kāi)始反應(yīng)），需要保證刺激之間的時(shí)間間隔。⑤

二、皮膚電反應(yīng)在神經(jīng)電影學(xué)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

皮膚電反應(yīng)和電影的交叉研究淵源可以追溯到1970年，查爾斯·凱撒（Charles Kaiser）與羅伯特·羅斯勒（Robert Roessler）在美國(guó)的休斯頓大學(xué)貝勒醫(yī)學(xué)院召集了20名男性學(xué)生，分別在平靜休息時(shí)間、溫和劇情的電影放映期間和有一定緊張刺激情節(jié)的電影放映期間監(jiān)測(cè)皮膚電反應(yīng)。但當(dāng)時(shí)神經(jīng)電影學(xué)的概念還尚未被提出，實(shí)驗(yàn)僅測(cè)試出在有一定緊張刺激情節(jié)的電影放映期間產(chǎn)生的皮膚電反應(yīng)水平和幅度最大，而在平靜休息時(shí)間產(chǎn)生的皮膚電反應(yīng)水平和幅度最小，由此獲得了皮膚電反應(yīng)水平和幅度與MAACL評(píng)分之間的直接關(guān)系。⑥這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論被廣泛地應(yīng)用于心理學(xué)研究，雖然沒(méi)有進(jìn)一步探討認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與電影學(xué)的交叉領(lǐng)域，但這些皮膚電反應(yīng)指數(shù)與電影刺激的平行變化支持電影劇情因素在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)機(jī)制方面的重要解釋。

神經(jīng)電影學(xué)自被提出，就立刻受到了高校、電影公司、廣播電視公司的廣泛關(guān)注。2011年，一位名叫蘭德?tīng)枺≧andal K.）的學(xué)者在Fastcompany期刊發(fā)表了題為《神經(jīng)電影學(xué)的興起：好萊塢電影公司如何利用腦電波贏得奧斯卡獎(jiǎng)》（Rise of neurocinema： How Hollywood studios harness your brainwaves to win Oscars.）的文章。①該文章披露，美國(guó)電影工業(yè)以好萊塢電影公司為代表，已經(jīng)驗(yàn)證了神經(jīng)電影學(xué)的實(shí)用性并將其引入到了電影的實(shí)際生產(chǎn)中。好萊塢電影公司選擇了研究及使用成本較高、精準(zhǔn)度高的腦電波實(shí)驗(yàn)方法。直到2017年，成本更為低廉的皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)被哥本哈根大學(xué)、英國(guó)廣播公司（BBC）營(yíng)銷(xiāo)和觀眾中心、丹麥廣播公司（DR）科研中心引入到實(shí)驗(yàn)和科研領(lǐng)域。該項(xiàng)目的初期實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選用了電視連續(xù)劇《金錢(qián)流向》（DR，2015）的第一集，以此進(jìn)行觀眾情感投入的實(shí)證研究。該研究通過(guò)測(cè)量和分析皮膚電導(dǎo)（SC）反應(yīng)作為情緒喚醒的指標(biāo)，監(jiān)控實(shí)時(shí)的觀眾反應(yīng)。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：每個(gè)場(chǎng)景的平均皮膚電導(dǎo)測(cè)量值與劇情發(fā)展中事件的峰值分布密度高度重合，詳見(jiàn)圖1、2、3、4：

該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)及神經(jīng)電影學(xué)領(lǐng)域具有較高精確度。皮膚電反應(yīng)也表現(xiàn)出抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。此外，因其較為低廉的實(shí)驗(yàn)成本和小巧輕便的體積，很適合由大量被試者佩戴進(jìn)入日常觀影場(chǎng)所，以便測(cè)試場(chǎng)景接近實(shí)際觀看場(chǎng)景。相比需在特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的核磁共振數(shù)據(jù)或腦電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)可將無(wú)關(guān)變量降至更低水平。低廉的實(shí)驗(yàn)成本也意味著可以采集更多被試受眾的數(shù)據(jù)，更符合建立實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的較大樣本數(shù)據(jù)量需求，以及影片評(píng)價(jià)體系模型建立等科研與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐數(shù)據(jù)量訴求。②主流認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)及神經(jīng)電影學(xué)研究手段優(yōu)缺點(diǎn)具體如表1所示：

在國(guó)內(nèi)，北京師范大學(xué)藝術(shù)與傳媒學(xué)院王宜文教授團(tuán)隊(duì)較早展開(kāi)了該領(lǐng)域的研究。王宜文教授團(tuán)隊(duì)基于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)，利用功能性核磁共振（fMRI）等技術(shù)對(duì)電影理論中情緒、視聽(tīng)、鏡像機(jī)制等方面進(jìn)行研究并取得了一定成果。神經(jīng)電影學(xué)亦在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的觀影評(píng)價(jià)等方面表現(xiàn)出了較大的現(xiàn)實(shí)意義和社會(huì)商業(yè)價(jià)值。[1]

三、神經(jīng)電影學(xué)研究實(shí)驗(yàn)中皮膚電反應(yīng)的測(cè)量、統(tǒng)計(jì)與分析

皮電反應(yīng)是由于當(dāng)機(jī)體受外界刺激或情緒狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，其植物神經(jīng)系統(tǒng)的活動(dòng)引起皮膚內(nèi)血管的舒張和收縮以及汗腺分泌等變化，從而導(dǎo)致皮膚電阻發(fā)生改變引起的反應(yīng)。皮電反應(yīng)測(cè)量技術(shù)是通過(guò)將一對(duì)電極放置在皮膚表面，在皮膚上施加一個(gè)微小的恒定電壓，流過(guò)皮膚的電流與皮膚電導(dǎo)成正比，通過(guò)電流電壓轉(zhuǎn)換后，皮膚電導(dǎo)變化信號(hào)將以數(shù)值形式被記錄，因此皮膚電導(dǎo)響應(yīng)又稱(chēng)為皮膚電流響應(yīng)。在技術(shù)層面，通常使用電極測(cè)量皮膚電導(dǎo)率，測(cè)量單位為微西門(mén)子micro-Siemens（μS）。[2][3]

為獲得良好的皮電反應(yīng)信號(hào)質(zhì)量，電極應(yīng)該接觸到皮膚中汗腺充足的區(qū)域。在我們身體的各個(gè)部位都能找到不同比例的汗腺，其中，手掌、足底、手指和肩膀是放置皮電電極最常見(jiàn)的位置，因?yàn)檫@些部位具有高密度的汗腺（圖5所示）。

對(duì)比汗腺密度，手掌的密度最高，因此是連接EDA電極的首選部位；手指相對(duì)比手掌的皮電信號(hào)低，但手指測(cè)量不影響電導(dǎo)率分析，大多數(shù)情況下也是放置電極的合適位置；足底、腳的內(nèi)側(cè)也是測(cè)量皮電的一種選擇，但因操作相對(duì)不便，使用較少。當(dāng)參與者需要使用雙手進(jìn)行任務(wù)操作時(shí)，例如測(cè)試交互式電影或XR媒體項(xiàng)目時(shí)則推薦此種方式。

電極的放置位置取決于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、可用電極的類(lèi)型以及被試所允許的干擾程度。在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，如果確定了最合適的測(cè)量位置，應(yīng)盡量保持對(duì)所有被試對(duì)象采取同樣的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以便更可靠地進(jìn)行結(jié)果對(duì)比。

在觀看時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)的電影、電視以及其他媒體內(nèi)容時(shí)，受試對(duì)象處于長(zhǎng)時(shí)間情緒刺激，漸變信號(hào)SCL則是常用的統(tǒng)計(jì)與分析指標(biāo)。個(gè)體活躍時(shí)，電導(dǎo)水平相對(duì)增高，松弛時(shí)則相對(duì)較低，是對(duì)啟動(dòng)勢(shì)能的一種良好評(píng)價(jià)參數(shù)。SCL的變化亦可從認(rèn)知負(fù)荷的角度解釋分析：特定任務(wù)造成人體認(rèn)知負(fù)荷的提高，中樞神經(jīng)及交感神經(jīng)會(huì)更加活躍；相應(yīng)的受其控制的汗腺分泌汗液活動(dòng)也會(huì)加強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致SCL升高。[4][5]

在測(cè)試獨(dú)立刺激事件時(shí)，突變信號(hào)的監(jiān)測(cè)更有實(shí)際意義。皮膚電反應(yīng)的陡峭波峰被稱(chēng)為皮膚電導(dǎo)反應(yīng)（SCR），統(tǒng)計(jì)指標(biāo)一般包括：SCR開(kāi)始反應(yīng)時(shí)間（Onset Time）、Peak Time峰值時(shí)間、Rise Time上升時(shí)間、Amp幅值、Half Deacy Time半衰減期、SCR反應(yīng)分析結(jié)果等。從個(gè)體接收到刺激開(kāi)始，皮電上升至峰值點(diǎn)，然后逐漸恢復(fù)至基線水平，上升時(shí)間反映了個(gè)體對(duì)刺激的響應(yīng)程度，峰值測(cè)量個(gè)體對(duì)刺激的喚醒強(qiáng)度，半衰期測(cè)量了個(gè)體情緒的自我恢復(fù)水平，可以用于對(duì)比鏡頭內(nèi)部和切換時(shí)的戲劇性強(qiáng)度、敘事節(jié)奏、畫(huà)面刺激、聲音設(shè)計(jì)以及劇情邏輯合理性反應(yīng)等。由特定事件引起的SCR皮膚電導(dǎo)反應(yīng)，稱(chēng)為ER-SCR。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)包括刺激反應(yīng)個(gè)數(shù)（nSCR）、反應(yīng)延遲時(shí)間（Latency）、反應(yīng)幅值（Amplitude Summary）、反應(yīng)水平（SCL）、平均半衰減期（Average Half Decay Time）、平均上升時(shí)間（Average Rise Time）、平均幅值（Average Amp）、平均反應(yīng)水平（Average SCL）等。①

結(jié)語(yǔ)

神經(jīng)電影學(xué)被認(rèn)為是新興的跨學(xué)科。它依靠神經(jīng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)來(lái)探索電影、電視等視聽(tīng)媒體對(duì)受眾感知覺(jué)、情緒情感等各個(gè)方面的影響，并以此對(duì)視聽(tīng)媒體的創(chuàng)作技法、觀念、受眾分析等進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。皮膚電反應(yīng)的監(jiān)測(cè)分析技術(shù)是神經(jīng)電影學(xué)研究的新角度，自被提出就受到了國(guó)際學(xué)界、業(yè)界的廣泛關(guān)注，在英國(guó)、美國(guó)等大學(xué)研究院較早開(kāi)展了相關(guān)研究。近年來(lái)，神經(jīng)電影學(xué)在國(guó)內(nèi)也開(kāi)始發(fā)展，并取得了一定的成果。核磁共振成像技術(shù)作為準(zhǔn)確的研究手段，最先在世界范圍內(nèi)被廣泛采用。其主要依托核磁共振成像技術(shù)來(lái)分析觀眾接受影像聲音刺激時(shí)的腦部區(qū)域反應(yīng)，并用來(lái)驗(yàn)證電影學(xué)的基本理論。其優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能夠從大腦的活躍區(qū)域以及興奮程度來(lái)對(duì)影像進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。缺點(diǎn)在于成本較高，定量分析相對(duì)不足，在被測(cè)試者的觀看屏幕尺寸、節(jié)奏的準(zhǔn)確性上都有所欠缺。因此，更為便利的皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)得以運(yùn)用，其可以增加研究樣本量，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和修正，建立多樣化的測(cè)量體系。在應(yīng)用價(jià)值上，當(dāng)前傳播手段從圖文時(shí)代快速進(jìn)入到影像時(shí)代，電影、電視、短視頻等對(duì)于信息的傳播占有更大的優(yōu)勢(shì)，所以為視頻生產(chǎn)、影像美學(xué)流變等提供理論與技術(shù)支持的神經(jīng)電影學(xué)研究具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，基于皮膚電反應(yīng)監(jiān)測(cè)分析技術(shù)的簡(jiǎn)便、廉價(jià)、方便量化、具備成熟的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，可以為影像/聲音技術(shù)、內(nèi)容、評(píng)價(jià)等方面提供準(zhǔn)備而快速的信息支撐及發(fā)展指導(dǎo)，對(duì)拓寬電影研究者們研究思路方面也能有所裨益。[6]隨著神經(jīng)電影學(xué)更大范圍、更深的發(fā)展，電影工業(yè)也將面臨一個(gè)新的世界。這個(gè)新世界中，影像和聲音對(duì)人腦各個(gè)方面的影響將會(huì)被相對(duì)客觀、徹底的審視。

【作者簡(jiǎn)介】? 孫傳林，男，江蘇鹽城人，燕京理工學(xué)院傳媒學(xué)院副教授，主要從事電影攝影技術(shù)與理論研究；

袁一茗，男，河北保定人，燕京理工學(xué)院傳媒學(xué)院助教。

【基金項(xiàng)目】? 本文系2022年度河北省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目“基于多種生物電信號(hào)的神經(jīng)電影學(xué)交叉研究”（編號(hào)：SD2022107）階段性成果。

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