Der Einfluss systematischer Variation mimischer Expressivität auf die humane Emotionserkennung
Die Fähigkeit, Emotionen erkennen zu können, ist für die soziale Interaktion von enormer Bedeutung und ein wichtiges Element in
den Konstrukten der Empathie, Emotionsregulation und Emotionalen Intelligenz. Die Faktoren, welche die Erkennungsleistung mimisch expressiver Emotionen beeinflussen, sind allerdings aufgrund der Komplexität emotionaler Prozesse letztlich noch nicht geklärt.
Insbesondere werden zur Untersuchung der humanen Emotionserkennung Stimuli benötigt, welche mimisch expressive Gesichter valide darstellen. Aufgrund der Heterogenität der Vielzahl frei zugänglicher emotionaler Bildersätze und der daraus resultierenden teils widersprüchlichen Datenlage ist es allerdings erforderlich, den Einfluss des Stimulusmaterials auf die Erkennungsraten mimisch expressiver Emotionen systematisch zu untersuchen. Inwieweit und in welchem Maße eine derartige Variation des Stimulusmaterials die humane Emotionserkennung beeinflusst war Gegenstand der Arbeit.
Zu diesem Zweck wurde mit dem „Facial Expression Morphing Tool“ eine Software entwickelt, anhand derer Stimuli der sechs Basisemotionen (Angst, Ärger, Ekel, Trauer, Freude und Überraschung) mit unterschiedlichem emotionalem Inhalt bezüglich der Faktoren Intensität, zeitliche Charakteristik und bereichsabhängigem emotionalen Inhalt synthetisiert werden konnten (siehe Abbildung 1 und 2).
- Abbildung 1: Synthetisierte Stimuli unterschiedlicher emotionaler Intensität (40%, 60%, 80%, 100%). Die oberste Bilderreihe stellt verschiedene Intensitäten der Emotion „Ärger“, die untere Bilderreihe Intensitäten der Emotion „Freude“ dar. Ganz links ist jeweils das Bild mit dem neutralen Gesichtsausdruck zu sehen (0% Intensität), wohingegen die Bilder auf der rechten Seite den vollständigen emotionalen Ausdruck (100% Intensität) zeigen.
Da über den exakten zeitlichen Verlauf von mimischem Emotionsausdruck keine exakten Daten existieren, wurde in einer ersten Studie die zeitliche Charakteristik der mittels des „Facial Expression Morphing Tool“ synthetisierten dynamischen Stimuli (Videoclips) untersucht. Demnach liegt das Zeitfenster für die Entstehung der sechs Basisemotionen zwischen 480 und 1120 Millisekunden. Überraschung und Angst stellen die Emotionen mit der kürzesten, Trauer die Emotion mit der längsten Entstehungsdauer dar.
Ein Vergleich der Erkennungsraten zeitlich optimierter Emotionssequenzen (Videoclips) und statischer Stimuli zeigte keinen signifikanten Unterschied. Allerdings wurden die dynamischen Stimuli der Emotionen Angst und Überraschung signifikant besser erkannt als vergleichbare statische Reize. Dies deutet darauf hin, dass die in den dynamischen Sequenzen enthaltene Bewegungsinformation eine entscheidende Rolle in der Differenzierung dieser beiden Emotionen spielt, insbesondere da diese bei statischer Darbietung recht häufig miteinander verwechselt werden.
- Abbildung 2: Synthetisierte Stimuli mit bereichsabhängigem emotionalem Inhalt unterschiedlicher Intensität (25%, 50%, 75%, 100%). Die oberste Reihe zeigt Bilder der Emotion „Überraschung“, in denen die Transformation ausschließlich in der oberen Hälfte des Gesichts berechnet wurde. Die untere Reihe stellt hingegen Bilder derselben Emotion dar, in denen lediglich die untere Hälfte transformiert wurde. In den Ausgangsbildern (links) ist anhand der roten Markierung der jeweilige Transformationsbereich ersichtlich.
Weiterhin konnte gezeigt werden, dass spezifische Areale im Gesicht existieren,
welche für eine hohe Erkennungsrate der jeweiligen Emotion unmittelbar relevant sind. Insbesondere für die Emotionen Angst und Freude konnte nachgewiesen werden, dass diese faktisch nicht erkannt werden konnten, wenn deren emotionaler Inhalt lediglich in der unteren bzw. oberen Gesichtshälfte präsentiert wurde (vgl. Abbildung 2).
Die Untersuchung des Einflusses emotionaler Intensität auf die humane Emotionserkennung zeigte, dass ein direkter Zusammenhang zwischen Intensität und Erkennungsleistung existiert. Die Erkennungsraten emotionaler Stimuli verbesserten sich demnach mit ansteigender Intensität, sowohl beim Vergleich subtiler
(50% Intensität) und intensiver Expressionen (100% Intensität), als auch bei einer schrittweisen Erhöhung (in Stufen von 10%). Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Frauen insbesondere im Erkennen von subtil expressiven Emotionen einen
Vorteil gegenüber Männern aufweisen, nicht jedoch bei der Erkennung intensiver Gesichtsausdrücken.
Abschließend bleibt festzuhalten, dass die Erforschung der humanen Emotionserkennung durch eine starke Methodenabhängigkeit geprägt ist und demnach eine systematische Kontrolle jeglicher Einflussgrößen erforderlich macht.
Preisträger 2011
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Christina Schwenck-Bothner
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