音樂情感感知對混響的作用

日期：2015/12/8 來源：中國演藝科技網

混響是房間中從聲源發出的聲波能量，在傳播過程中在各方向來回反射，并不斷被壁面吸收而逐漸衰減的現象。室內混響的存在很早便被人們注意到，自從賽賓發現混響時間公式，室內音質的設計和控制就從經驗和藝術進入相對理性的階段，混響時間成為室內聲學中的基本概念和決定室內音質最重要的、甚至是唯一可以操作的參數。本文就混響時間對于音樂的主觀感受，即音樂情感感知的影響進行了實驗研究。實驗分成兩步，首先是對音樂情感的主觀評判，得到音樂素材在各個情感的心理尺度值，并提取了音樂的情感主分量；然后根據音樂情感感知評判結果選取音樂素材并對其進行不同的混響處理，通過主觀聽音實驗來考察混響對音樂情感感知的影響。

1 音樂情感的主觀評判

1.1 音樂素材 選取了90首民樂片段作為實驗素材，對其進行統一的混響處理。民樂混響主觀偏愛的混響時間平均值在1.3s附近，故選取了混響時間為1.3s的混響脈沖響應與90首音樂片段分別卷積來得到聽音素材。研究結果都是基于連續混響，所以對信號的尾部都進行了統一處理，以避免末端混響的影響。實驗用的90首民樂如表1所列。表1 用于聽音試驗的民樂素材 1.2 評判方法 評判依據為涵蓋音樂基本情感的描述詞，共26個：歡樂、悲傷、激情、安逸、快樂、憂傷、力量、安寧、愉快、憂郁、生機、閑適、輕松、神秘、甜蜜、溫柔、自由、柔情、活力、悠閑、神圣、夢幻、恬靜、柔和、寧靜、無奈。實驗采用系列范疇法，用五級評價尺度對情感描述進行評判，情感的強烈程度等級按照遞增尺度進行，依次為很弱、弱、中等、強、很強。將90個音樂信號隨機打亂，每個信號放三遍，要求被試對評價表中給出的情感描述詞和相應情感的強烈程度上進行勾選。如果認為不涉及該類情感，則可以直接跳過不予勾選，進行下一個指標的等級評判。實驗環境為標準聽音室，利用耳機單聲道重放方式呈現，耳道口聲壓級保持在75dBA左右，共有19名被試者參與實驗。 1.3 評判結果分析 根據主觀實驗的結果，對評價結果進行統計，經處理得到相應的90個信號在26個評價詞的心理尺度值并進行主成分分析，提取了四個情感主分量。 （1）第一個情感主分量有快樂、輕松、憂郁、無奈、歡樂、愉快、自由、憂傷，這些情感包含了情緒基調中的正面和負面的情感，故將第一個情感主分量定義為情感的悲喜度； （2）第二個情感主分量有激情、力量、溫柔，集中表現了情感的緊張或者松弛，因此，將第二個情感主分量定義為情感的力度； （3）第三個情感主分量有閑適、悠閑，則第三個情感主分量定義為閑適度； （4）第四個情感主分量有夢幻、神秘、神圣，因此，將第四個情感主分量定義為神圣度。 2 混響對音樂情感感知的影響 在經過音樂情感評判實驗后發現許多樂曲聽感上的情感并不是單一的，可能包含多種情感。所以在考察混響時間對音樂情感感知體驗的影響時，選取了音樂情感傾向比較明顯的音樂素材，共30首。在情感感知強弱判斷之前必須讓被試者對音樂情感達成共識，并用準確的語意詞匯描述該曲目的情感，并根據此情感對音樂情感感知強弱進行判斷。 將這30首樂曲達成共識的情感可得到五類：快樂類，包含歡樂、快樂、愉快、喜悅等情感；悲傷類，包含悲傷、無奈、憂郁、憂傷；閑適類包含悠閑、閑適；柔靜類，包含柔和、安寧、柔情、寧靜；神圣類，包含神圣、神秘。根據情感分類將30首曲目分類，如表2所示。混響的控制通過混響時間來實現。為了控制除了混響時間之外的其他變量，選定了Odeon軟件中的一個固定廳堂來制作反映混響狀態的房間脈沖響應信號。保持房間的空間結構、大小以及聽音位置不變，只均勻地改變房間的吸聲量，得到了混響時間分別為0.5s、1.0s、1.5s、2.0s、3.0s、4.0s、5.0s、7.0s的房間脈沖響應信號，在與音樂信號卷積之后對信號的尾部都進行了統一的淡出處理。表2 音樂曲目分類 2.1主觀評價實驗 判斷音樂情感感知強烈程度的評價方式是尺度估計法。以每首曲目為例，與8個不同混響時間的脈沖響應信號卷積之后共有8個聽音信號。將混響時間為1.5 s的信號設為參考信號，其他7個信號與之進行隨機配對，7對信號隨機播放兩遍，即每首曲目有14對信號。根據曲目達成共識的情感對相繼播放的兩個信號在該情感感知強弱程度上進行對比評判并打分。評分表格如表3，即選出情感感知強烈的信號，在相應的位置上劃勾，然后情感感知強烈的信號相比情感感知較弱的信號大概成幾倍的關系，要求被試者在相應的尺度上進行標注。聽音時聲壓級參考標準為帶仿真耳人工頭耳道入口處聲壓級75 dBA。被試者共26人。 2.2 實驗結果分析 將混響時間為1.5s信號的音樂情感感知的強度設為1，由主觀評價實驗的結果得到各個信號情感感知尺度相對于參考信號的強弱倍數，發現這些散點用某種三項式能夠較好的擬合。將同類情感曲目的曲線放在一起觀察，曲線趨勢不一致的曲線用虛線標出，發現多數情感類似的音樂情感感知強弱隨混響時間的變化都呈現出比較明顯的一致性趨勢，如圖1到圖5所示。圖1 混響對快樂類音樂情感感知的影響圖2 混響對悲傷類音樂情感感知的影響圖3 混響對閑適類音樂情感感知的影響圖4 混響對柔靜類音樂情感感知的影響圖5 混響對神圣類音樂情感感知的影響 根據實驗結果，混響對每種情感感知的影響趨勢是比較明顯的，即對于快樂、悲傷、閑適、柔靜和神圣類的音樂，它們的情感感知隨著混響時間的變化通常表現出某種特定的規律。剔除個別感知規律明顯不一致的曲目，將其他曲目的情感值做平均，得到每類情感隨混響時間變化的趨勢擬合圖，如圖6所示。圖6 混響對各類音樂情感感知的影響 根據上圖可以發現，在7s的混響時間以內，隨著混響時間變大，各類音樂情感感知強弱的變化規律如下： （1）快樂類音樂情感感知的強弱趨勢是上升再下降的。混響時間為2 s時情感感知最強烈，混響時間為6 s時情感感知最弱； （2）悲傷類音樂情感感知的強弱趨勢是先上升再下降的。混響時間在3 s~4 s時情感感知最強烈； （3）柔靜類音樂情感感知的強弱趨勢是在3 s左右前比較平緩，之后下降； （4）閑適類音樂情感感知的強弱趨勢是在4 s左右前下降，之后比較平緩； （5）神圣類音樂情感感知的強弱是先下降再上升，混響時間在4 s左右時情感感知最弱。

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