樂音音形的感知與諧和性分析

陸赫，孟子厚

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樂音音形的感知與諧和性分析

陸赫，孟子厚

(中國傳媒大學傳播聲學研究所，北京 100024)

針對樂音的諧和性問題，以聽覺與視覺之間的通感現象為基礎，從聽音聯想的角度將“音形”定義為聽到樂音時主觀聯想到的圖形。在保證樂音信號等聲壓級的前提下，通過樂音音形的感知實驗和諧和性評價實驗，類比視覺審美法則，探索感知音形與聽覺諧和性之間的關系。實驗及分析結果顯示，樂音的感知音形呈現一定的規律性，且感知音形與樂音諧和性評價之間相互關聯。樂器單音音形多被感知為單一圖形，音程的感知音形多由兩個圖形組成，且這兩個圖形分別對應于構成音程的兩個單音的感知音形。樂器單音及音程的感知音形與聽感諧和性之間存在四種關系，分別是一致、比例、對稱和對比融合。

通感；樂音；諧和性；感知音形；圖形

0 引言

對于樂音諧和性問題的研究早在古希臘時期就已經開始，Helmholtz對純音音程和復合音音程定義了協和的概念，并提出用諧波之間及雙音之間基頻的頻率比來解釋聲音的協和性，這些構成了西方音樂中諧波理論[1]。國內對于“和”的研究也由來已久，但都是從民族文化審美角度進行討論，對于民樂協和性的系統研究還較為薄弱。中國傳媒大學傳播聲學研究所以民族樂器合奏的配器及民樂交響性問題為背景，通過主客觀相結合的方法，對民族彈撥樂單音、音程及旋律的諧和性聽感問題進行了大量研究。其中，王鑫明確了單音諧和性與音程協和性的區分及定義[2]。

從民族心理學的研究來看，通感現象在音樂審美中非常豐富。佘亞明等人從器樂演奏和教學的角度談到“音形”的概念[3]；周海宏以通感為切入點，結合美學及心理學，對音樂與形式進行了研究[4]；金秋亞從信號分析的角度研究了時域包絡與音形之間的關系[5]。不過對于“音形”的定義及其在聽感上的表現并沒有得到細致明確的論證。

本文通過對通感現象心理和生理兩方面產生機理的分析，論證視聽互通現象存在的真實性。選取實錄的琵琶、二胡和笙3種民族樂器的單音和音程，在保證樂音信號等聲壓級的前提下進行樂音音形的感知及諧和性評價實驗。分析被試整體對于樂音音形的感知規律，并類比視覺審美法則[6]，分析諧和性評價與感知音形之間的關系，希望能夠為樂音諧和性的分析有所啟發。

1 通感產生的基礎

在心理學、語言學、生理學等領域的研究中都是使用Synesthesia一詞來描述通感現象。韋氏大學詞典(第11版)中對于Synesthesia一詞的解釋為：通感(心理學)——同時出現的不同感覺，例如聽到某個聲音時就像是看到了某種特有的顏色。

在生理方面，科學家們通過“倒帶眼鏡”實驗證明了感官互通的真實性和普遍性，通過腦科學分析發現人們從外界接收到的感覺信息是傳輸到丘腦來進行處理的，它會把各條信息以纖維的形式都傳送給大腦表面[1,7]。生理解剖學家們通過研究證明，各感覺器官之間確實在很大程度上存在著關聯性，這種關聯情況主要發生在人腦中的前額葉?？茖W家利用核磁共振成像等技術也證明在出現通感現象的時候，大腦中分管各感覺器官的區域會發生一定的重疊。

感覺里面存在著心理活動，屬于審美的研究范疇。通感是一種心理現象，是建立在生理基礎之上的。從民族心理學的研究結果中可以看出，中華民族一直以來都以審美中的豐富通感而著稱，在音樂審美中表現得更加突出，古代文學作品中就都有體現。施詠詳細探討了建立在中國音樂審美觀念基礎上的通感心理現象及其出現的原因[8]。周海宏結合音樂美學及音樂心理學，對音樂屬性和它所表現對象之間的對應規律做了較為深入的心理學研究[4]。生理和心理兩方面的研究表明，通感現象真實存在于人們的感知之中。

2 樂音音形的感知及規律分析

2.1 樂音信號的等響及測量

選取民樂中吹、拉、彈三類9種樂器音域內的所有a音高(包括a、a1、a2和a3)進行等響實驗，實驗采用平均差誤法[9]，信號通過監聽耳機重放給被試。被試單人獨立完成單次實驗，通過自主調節實驗信號的電平值，使其與標準信號(二胡a1單音)等響。被試共23人，其中男生9人，女生14人，均為聲頻技術專業在校研究生。所有被試均無聽力障礙，且都有聽音實驗經驗。對通過主觀實驗得到的等響信號進行聲壓級測量，其中，等響信號為被試實驗結果的均值。聲壓級的測量使用聲級計，用耳罩式監聽耳機罩在人工耳上進行。本文的工作均是在確保樂音信號的Aeq測量值一致的前提下進行的。

2.2 樂音“音形”的定義

佘亞明等人從器樂演奏及教學的角度提出“音形”由音頭和音延兩部分組成，金秋亞從信號特征分析的角度研究了時域包絡與音形的關系。但都未明確提出“音形”的概念。本文通過對通感現象及圖形分類體系等內容的分析，將樂音“音形”定義為人們在聽到單音或音程時主觀聯想到的圖形。

2.3 樂音音形的感知

實驗信號包括單音、同一樂器音程組合、不同樂器音程組合三部分，演奏樂器選取民樂中的笙、二胡和琵琶，單音音高選取C大調d1~d2八度音區內的13個半音，如表1所示，均為消聲室內實際錄制的單音信號，實驗前將所有樂器單音的客觀聲壓級調整到80 dBA。音程構成如表2和表3所示，均由實際演奏的單音混縮而成，混縮前各單音的聲壓級均調整到80 dBA，混縮后再次調整到80 dBA。

表1 各樂器演奏的單音

表2 單個樂器的音程組成

表3 不同樂器間音程組成

被試共20人，其中男生7人，女生13人，均為聲頻技術專業在校研究生。所有被試均無聽力障礙，且都有聽音實驗經驗。

實驗中要求被試在聽到單音或音程時在坐標紙中繪制出所感知到的簡單圖形，可以是單對圖形也可以是多對圖形。三種樂器的39個單音信號、48個音程信號，共87個樂音信號隨機播放，每個信號播放兩遍，繪制完成后播放下一個信號。實驗開始前被試先進行一組練習，熟悉實驗流程和方法，準確掌握后再開始正式實驗。

2.4 感知規律分析

感知實驗中被試繪制音形示例如圖1所示。

繪制的音形總數如表4所示，其中，回收音形繪制表20份，回收音形總數1740個，立體及抽象圖形被視為無效圖形，有效音形數1697個，數據有效率94.5%。使用其中一組實驗共30個樂音信號對20名被試進行重測信度檢驗，比較被試對于同一樂音信號前后兩次的感知，音形類型相同的概率為83%，說明所有被試的實驗結果均可信。

表4 實驗繪制音形數量

對于樂器單音而言，分析20名被試根據每種樂器的13個音高單音繪制出二百余個有效的感知音形，發現不同樂器感知的音形有所不同，且與演奏的樂器琴體某部分呈現一定的相似性。各樂器的感知音形分布的統計如圖2所示。

從圖2中可以看出，琵琶的單音音形主要被感知為圓形、水滴形和三角形，與琵琶背板的形狀接近；笙的音形主要被感知為扁平狀的長方形、三角形及線型，與笙苗的形狀相類似；二胡的音形則主要被感知為與琴桿和弓子相似的線型。以琵琶為例，如圖3所示。

對于樂音的音程組合，20名被試繪制了三種樂器的各13個音程，外加不同樂器間的同度和八度音程的感知音形，共計898個有效音形。去除同一樂器的同度音程，在844個有效的音程感知音形中，86%的音形是由兩個圖形組合而成，且這些圖形都對應于單音音形感知時出現的圖形，如圖4所示。

3 樂音音形的諧和性分析

3.1 視覺形式美法則

形式美原理是美學設計中的一個重要的組成部分。在古希臘時期，Pythagoras提出了美是數的和諧這一美學命題，德國心理學家Fechner指出美是復雜中的秩序，美學家Herbert Read則主張美是五官的感知關系在形式上的統一[10]。人們在長期的生產生活中不斷地創造美，將點、線、面、體、顏色、肌理、聲音等要素經過一定的結合，從而塑造出人們的審美對象，這樣就產生了美的形式[11]。形式美其實是一種抽象美的概念，人們將那些能夠使自己產生美感、擁有審美體驗的物體歸納整理后，提煉出一些規則性，也就是所謂的形式美原則。常用的形式美的原理主要包括六個方面，分別是整齊一律、對稱均衡、比例、節奏韻律、對比調和及多樣統一[12-13]。

3.2 音形的諧和性分析

進行諧和性評價的樂器及音高與樂音的音形感知實驗相同，被試也為相同的20名研究生。實驗采用對偶比較法[9]，分別對同一樂器的13個單音、13個音程及不同樂器間的12個音程(包括3個相同樂器的同度音程)進行諧(協)和性評價。隨機播放的每對信號中包括序號提示音及兩個相互比較的樂音信號，要求被試在隨機出現的一對信號中挑選出諧(協)和性較好的信號。其中，單音的諧和性被解釋為音色悅耳、圓潤，聽感舒適；音程的協和性解釋為音色的平衡、穩定、融合、協調、聽感舒適。

將每個被試所繪制的單音和音程感知音形按照其個人的諧和性評價排序后分析，類比視覺審美法則，從一致、比例、對稱和對比融合四個方面進行討論，其中，一致和比例適用于單音，對稱和對比融合適用于音程。

3.2.1 一 致

被試對于每個樂器的不同音高單音的諧和性評價比較穩定，在音形的感知也呈現出一定的穩定性，與音高的變化無明顯關系。觀察按照每個被試諧和性評價排序的單音感知音形可以發現，僅當單音諧和性評價很差時，被試才會將其音形繪制的與其他單音有所不同，這就是感知音形的一致性。以某被試對琵琶單音的感知音形為例，按照諧和性降序排列的感知音形如圖5所示。

3.2.2 比 例

琵琶單音音形中的三角形部分的底邊與高之比從接近黃金比值開始，隨著協和性評價的降低，感知音形比例先升高后降低，如圖6(a)所示。笙單音音形中短長軸之比隨著諧和性的下降呈現下降趨勢，如圖6(b)所示。

(a) 琵琶單音

(b) 笙單音

圖6 單音諧和性與音形比例的關系

Fig.6 The relationship between single tone's harmony and auditory-image's proportion

二胡單音的音形與諧和性評價之間的關系有兩種，對于線型類音形來說，隨著單音的諧和性下降，線條的波動度有所增大，此處的波動度根據坐標紙中曲線的方差來衡量；對于其他音形而言，與笙的單音音形規律類似，其短長軸之比隨著諧和性下降而下降。

3.2.3 對 稱

被試對于音程的協和性評價與感知音形的對稱性和對稱軸條數有關。當協和性評價較好時，感知音形呈現對稱性，其中存在一條或多條對稱軸；而協和性評價較差時，音形中的兩個圖形則不再對稱。以琵琶為例，其感知音形與協和性評價之間的關系如圖7所示，其中音程的協和性評價按a、b、c的順序逐漸下降。

3.2.4 對比融合

相同樂器的同度音程用一個圖形來表示，八度音程用兩個相同或相似的圖形表示；兩個樂器組合的音程就用兩個不同類型的圖形表示，且這些圖形都與該樂器單音的音形感知相一致。

協和性評價最好的是同一樂器的同度音程，其感知音形為一個軸對稱圖形，如圖8(a)所示；協和性評價較好的，其感知音形多為兩個相同形狀的對稱排列或是兩個不同形狀的相互疊加，如如圖8(b)所示；協和性評價最差的音程音形多是由兩個不同的形狀排列組合而成，如圖8(c)所示。

4 結論

本文在論證了視聽通感現象存在的可能性基礎上，將人們聽到樂音時聯想到的圖形定義為“音形”，對等聲壓級下琵琶、二胡和笙的單音和音程進行音形感知及諧和性評價實驗。類比視覺審美法則，得到樂音音形的感知規律，以及音形與諧和性評價之間的關系。初步得到樂音音形的感知規律：

(1) 單音的感知音形為單一圖形，圖形的形狀與演奏樂器音色有關，且與琴體某部分呈現一定的相似性；音程的感知音形多為兩個圖形的組合，且這兩圖形分別與構成音程的兩個單音的音形相符。

(2) 主觀感知到的樂音音形與聽感的諧和性之間存在一致、比例、對稱及對比融合四種關系。其中，一致和比例適用于單音，對稱及對比融合適用于音程。

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Perception and harmonic analysis of musical auditory-image

LU He, MENG Zi-hou

(10024)

Based on the synesthesiabetween perceptions of auditory and visual, the 'auditory-image' is defined as the perceived figures by people who are hearing the musical tone from the point of association. The auditory pressure level of music signals are set to the same before the subjective experiment. Single tones and intervals played by three kinds of the Chinese instruments are chosen to carry out the perception experiment of auditory-image and the evaluation of harmony. According to visual aesthetic rules, the relationships between acoustic harmony and perception of musical auditory-image are found. The results of experiment and analysis show that the perception of musical auditory-images has regularities. Perceptive auditory-images and evaluation of harmony are related to each other. A single tone is usually perceived as one figure. The auditory-image of interval is the combination of two figures which correspond to two perceived tones respectively. There are four relationships between the acoustic harmony and the perception of musical auditory-images: uniform, proportion, symmetry and contrast fusion.

synesthesia; musical tone, harmony; perceptive auditory-image; figure

B845.2

A

1000-3630(2016)-04-0349-06

10.16300/j.cnki.1000-3630.2016.04.013

2015-11-01;

2016-02-28

陸赫(1990－), 女, 江蘇人, 碩士研究生, 研究方向為聲頻技術。

孟子厚, E-mail：mzh@cuc.edu.cn