Yapı cephelerinin yatay ve düşey ekseninde renk algısının EEG analizi için bir yaklaşım önerisi: eğitim yapıları örneği
A proposal for an approach to EEG analysis of color perception along the horizontal and vertical axes of building facades: the example of educational buildings
- Tez No: 1019624
- Danışmanlar: PROF. DR. FATMA DEMET AYKAL, DOÇ. DR. ABDULNASIR YILDIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mimarlık Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mimari cepheler, bir yapının dış dünya ile kurduğu ilişkinin en güçlü temsil araçlarından biri olup, kullanıcıların yapı hakkında ilk izlenimlerini oluşturan temel bileşendir. Özellikle eğitim yapılarında cephe tasarımı; yalnızca estetik bir kompozisyon problemi değil, aynı zamanda öğrenciler, öğretmenler ve diğer kullanıcılar üzerinde psikolojik, bilişsel ve davranışsal etkiler üreten bir çevresel uyaran sistemidir. Renk, yönelim, oran, ritim, doluluk–boşluk, malzeme, doku ve ışık–gölge ilişkileri gibi tasarım parametreleri, bireylerin mekânı algılama ve yorumlama süreçlerini doğrudan etkilemektedir. Bununla birlikte mimari algıya ilişkin değerlendirmeler çoğunlukla öznel yargılara dayanmakta; bu algısal süreçlerin nörofizyolojik temelleri sınırlı sayıda çalışmada nesnel verilerle ortaya konulmaktadır. Çalışma, eğitim yapılarının cephe tasarımında kullanılan renk sıcaklığı (sıcak–soğuk) ve yönelim (düşey–yatay) parametrelerinin bireylerin nörofizyolojik tepkileri üzerindeki etkisini deneysel olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışmada, görsel uyaranların beyinde oluşturduğu nöral aktivasyon örüntülerini ölçmek amacıyla EEG (elektroensefalografi) yöntemi kullanılmıştır. Böylece mimari algının yalnızca öznel bir deneyim olmadığı; beyinde ölçülebilir ve analiz edilebilir bir bilişsel süreç olduğu varsayımı test edilmiştir. Alan çalışması, Diyarbakır'da 15.000 m²'den büyük kampüs alanı bulunan ve kampüs içerisinde tekil yapı organizasyonuna sahip eğitim kurumları olan Özel Doğa Koleji ve Özel Yediiklim Okulları ile sınırlandırılmıştır. Kampüs büyüklüğü ve yapı sayısı kriterleri dikkate alınarak seçilen bu okulların giriş cepheleri çalışma alanı olarak belirlenmiştir. Seçilen yapıların mevcut cepheleri temel alınarak, Adobe Photoshop programı aracılığıyla sıcak ve soğuk renklerin düşey ve yatay yönelimlerle kombinasyonunu içeren toplam sekiz farklı görsel uyaran hazırlanmıştır. Deneysel çalışma 17 gönüllü katılımcı üzerinde yürütülerek, EEG verileri kaydedilmiştir. Araştırma yöntemi; EEG verilerinin toplanması, artefakt giderme ve filtreleme süreçlerini içeren veri ön işleme aşaması, öznitelik çıkarımı, yapay zekâ tabanlı analiz, sınıflandırma ve sonuçların yorumlanması adımlarından oluşmaktadır. EEG sinyallerinden elde edilen 1×96 boyutlu özellik vektörleri kullanılarak denetimli makine öğrenmesi modelleri uygulanmıştır. Bu kapsamda Multi-Layer Perceptron (MLP) ve Random Forest (RF) algoritmaları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca analiz sürecinde iki farklı kanal yaklaşımı uygulanmıştır. İlk yaklaşımda, tüm EEG kanalları kullanılarak bütüncül bir model oluşturulmuştur. İkinci yaklaşımda ise görsel algı ve görsel-mekânsal işlemleme süreçleriyle ilişkili posterior kortikal alanları temsil eden kanallar kullanılarak ayrı bir model geliştirilmiştir. Her iki model aynı analiz ve sınıflandırma adımlarıyla değerlendirilerek, elde edilen performans sonuçları karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma, cephe tasarım parametrelerine verilen nörofizyolojik yanıtın tüm beyin genelinde mi yoksa özellikle görsel işleme bölgelerinde mi belirginleştiğini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Model kararlılığı ve genellenebilirliğini değerlendirmek amacıyla seçili altı EEG kanalı (T5, T6, O1, O2, P3, P4) üzerinden 10-katlı çapraz doğrulama analizi uygulanmıştır. Bu yöntem ile veri seti farklı alt kümelere ayrılarak modellerin yalnızca belirli bir veri bölümüne bağlı kalmadan, farklı örneklemler karşısındaki tutarlılığının test edilmesi amaçlanmıştır. Sınıflandırıcıların daha önce eğitim sürecinde yer almayan bir katılımcı üzerindeki genelleme performansını incelemek amacıyla görülmeyen bir denek üzerinde bağımsız test yaklaşımı kullanılmıştır. Bu yaklaşım ile gerçekleştirilen analizler sonucunda, cephe kompozisyonlarına ilişkin EEG örüntülerinin anlamlı düzeyde sınıflandırılabildiği görülmüştür. RF modeli, bireyler arası değişkenliğe rağmen daha yüksek doğruluk ve daha dengeli performans değerleri üreterek, renk sıcaklığı ve yönelim parametrelerinin nörofizyolojik düzeyde ayırt edilebilir etkiler oluşturduğunu ortaya koymuştur. Bulgular, özellikle görsel işlemleme ile ilişkili beyin bölgelerinde belirgin ayrışmaların gerçekleştiğini göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, eğitim yapılarında kullanılan sıcak–soğuk renklerin ve düşey–yatay yönelim kararlarının soyut olarak ifade edilen algısal etkilerinin somut nörofizyolojik veriler üzerinden değerlendirilebileceğini ortaya koymaktadır. Çalışma, mimari algının yalnızca estetik ve kültürel yorumlara dayalı bir değerlendirme alanı olmadığını; beyinde ölçülebilir, analiz edilebilir ve sınıflandırılabilir bir süreç olduğunu bilimsel olarak göstermektedir. Sonuç olarak bu tez çalışması, mimarlık ile nörobilim disiplinlerini bütünleştiren deneysel ve veri temelli bir metodolojik çerçeve sunmakta; eğitim yapılarının cephe tasarımında kullanıcı odaklı, kanıta dayalı ve ölçülebilir tasarım yaklaşımlarının geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Architectural facades are among the most powerful means of expressing a structure's relationship with the external world and are the fundamental component that forms users' initial impressions of the building. In educational buildings, facade design is not merely an aesthetic composition problem; it is also an environmental stimulus system that produces psychological, cognitive, and behavioral effects on students, teachers, and other users. Design parameters such as color, proportion, rhythm, density-space relationships, material, texture, and light-shadow effects directly influence individuals' perception and interpretation of space. However, evaluations regarding architectural perception are mostly based on subjective judgments; the neurophysiological foundations of these perceptual processes are demonstrated with objective data in a limited number of studies. The study aims to experimentally examine the effect of color temperature (warm–cool) and orientation (vertical–horizontal) parameters used in the facade design of educational buildings on individuals' neurophysiological responses. In the study, the EEG (electroencephalography) method was used to measure the neural activation patterns generated by visual stimuli in the brain. Thus, the assumption that architectural perception is not merely a subjective experience but a measurable and analyzable cognitive process in the brain was tested. The field study was limited to Özel Doğa Koleji and Özel Yediiklim Okulları, which are educational institutions with campus areas larger than 15,000 m² in Diyarbakır and feature a single-building organizational structure within the campus. The entrance facades of these schools, selected based on campus size and building number criteria, were designated as the study area. Building on the existing facades of the selected structures, a total of eight different visual stimuli were prepared through Adobe Photoshop, incorporating combinations of warm and cool colors in vertical and horizontal orientations. The experimental study was conducted on 17 volunteer participants, and EEG data were recorded. The research method consists of the following steps: data preprocessing, which includes EEG data collection, artifact removal, and filtering; feature extraction; artificial intelligence-based analysis; classification; and results interpretation. Supervised machine learning models were applied using 1×96 dimensional feature vectors obtained from EEG signals. In this context, the Multi-Layer Perceptron (MLP) and Random Forest (RF) algorithms were comparatively evaluated. Additionally, two different channel approaches were applied during the analysis process. In the first approach, a holistic model was created using all EEG channels. In the second approach, a separate model was developed using channels representing posterior cortical areas associated with visual perception and visuospatial processing. Both models were evaluated using the same analysis and classification steps, and the obtained performance results were compared. This comparison aims to determine whether the neurophysiological response to facade design parameters is manifested throughout the entire brain or specifically in visual processing regions. To evaluate model stability and generalizability, a 10-fold cross-validation analysis was performed on six selected EEG channels (T5, T6, O1, O2, P3, P4). With this method, the data set is divided into different subsets to test the consistency of the models across different samples without relying solely on a specific data segment. To examine the generalization performance of the classifiers on a participant not previously included in the training process, an independent testing approach was used on an unseen subject. As a result of the analyses conducted with this approach, it was observed that EEG patterns related to facade compositions could be classified at a significant level. The RF model demonstrated that color temperature and orientation parameters exert distinguishable effects at the neurophysiological level, producing higher accuracy and more consistent performance values despite inter-individual variability. The findings indicate that significant differences occur, particularly in brain regions associated with visual processing. The results obtained demonstrate that the perceptual effects of warm-cool colors and vertical-horizontal orientation decisions used in educational environments can be evaluated through concrete neurophysiological data, expressed abstractly. The study scientifically demonstrates that architectural perception is not merely a field of evaluation based on aesthetic and cultural interpretations; it is a measurable, analyzable, and classifiable process in the brain. Consequently, this thesis study presents an experimental and data-driven methodological framework that integrates the disciplines of architecture and neuroscience; it contributes to the development of user-focused, evidence-based, and measurable design approaches in the facade design of educational buildings.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- İstanbul'da Balyan ailesi tarafından yapılan dini yapılarda cephe biçimlenmesi ve mimari elemanlar
Facade formation and architectural elements in religious buildings made by Balyan family in İstanbul
EDA AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERRİN ALPER
- Binalarda güneş ısısı kazanç faktörü ve yüzey sıcaklıklarının saydam ve opak yüzey tasarımına etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of solar heat gain factor in buildings and the effects of surface temperatures on transparent and opaque surface design
BETÜL BEKTAŞ EKİCİ
- Cephede dıştan kullanılan gölgeleme elemanları ve uygulama yöntemlerinin örnekler üzerinden incelenmesi
External shading devices that are applied to facades and examining shading devices' application methods through application examples
NACİYE SENA ÖZYER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERKAN KARAGÜLER
- Dünya'da ve Türkiye'de giydirme cephe sistemlerinde kullanılan standartlar ve deneysel kontrol yöntemleri
Standards and experimental control methods for cladding wall systems in Turkey and the world
GÜLŞAH YAVUZ KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MimarlıkBursa Uludağ ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞENKAL SEZER