周文婷++孟琪

摘要：聲景是研究聲音、使用者、空間以及環(huán)境間相互關(guān)聯(lián)的新興學(xué)科，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則可通過分析和學(xué)習(xí)大量已有的評價數(shù)據(jù)，總結(jié)研究對象與影響因素間的關(guān)系，并由這些“關(guān)系”預(yù)測未知結(jié)果，故綜合聲景研究與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可預(yù)測使用者在不同環(huán)境下的聲景觀感受。在運(yùn)動心理學(xué)領(lǐng)域，對比賽場地聲景預(yù)測可用于對賽前的運(yùn)動員心理進(jìn)行調(diào)控，從而可作為新的研究策略用于未來各運(yùn)動項目運(yùn)動員的賽前備戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：賽前心理調(diào)控；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；比賽場地；聲景預(yù)測

中圖分類號：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008 - 2808（ 2015） 03-0015-07

Abstract：Research of soundscape is a new kind of research which studies the association a-mong sounds， user， space and environment. Artificial neural network， however， concludesthe relationship between experimental subjects and influent effects by analyzing and learningamount of existing evaluation data and enhance predicts the unknown results according to therelationship. Therefore， by combining these two researches， people could predict the sound-scape feelings of users in different environments and in physical psychology field， peoplecould regulate the athletes' psychological situation before competitions using soundscape pre-diction of the venue. Thus， it could be used for the preparation of competitions for the ath-letes of different sports.

Key words：Psychological regulation before competitions； Artificial neural network； Venue ；Prediction of soundscape

對優(yōu)秀運(yùn)動員而言，大賽中的臨場發(fā)揮是檢驗其訓(xùn)練水平及賽前備戰(zhàn)情況的最顯著標(biāo)志，受多種因素影響，其中運(yùn)動員的心理適應(yīng)能力及臨場調(diào)控水平是重要的組成部分。一般認(rèn)為，賽前心理調(diào)控是運(yùn)動員在比賽前針對比賽激烈程度、競技水平等對其心理狀態(tài)進(jìn)行的調(diào)節(jié)與控制。從決定運(yùn)動員比賽成績的內(nèi)部因素分析，則運(yùn)動員的比賽成績?nèi)Q于比賽表現(xiàn)，而比賽表現(xiàn)取決于賽前身體、技戰(zhàn)術(shù)和心理狀態(tài)[1]。姚家新等在2010年發(fā)表的《中國運(yùn)動心理學(xué)發(fā)展的現(xiàn)狀與展望》中指出，當(dāng)前的

（1）通過輸入層導(dǎo)人基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行交互計算，這些數(shù)據(jù)一般通過前期調(diào)研和計算獲得。

（2）通過隱藏層進(jìn)行數(shù)據(jù)訓(xùn)練。在隱藏層中，每個節(jié)點(diǎn)均被賦予一個權(quán)重，而該權(quán)重由因子的數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練次數(shù)、隱藏層結(jié)構(gòu)和計算函數(shù)共同決定。

（3）通過輸出層導(dǎo)出計算結(jié)果。以聲景觀預(yù)測為例，網(wǎng)絡(luò)會把計算出的預(yù)測結(jié)果與聲景觀的實際評價結(jié)果相比較。若出入較大，則重新計算，分配權(quán)重，直到與實測結(jié)果達(dá)到最佳擬合度為止。

1.2 輸入數(shù)據(jù)的采集與分析

聲景觀評價的作用是衡量人對聲音的主觀感受，包括主觀響度、聲舒適度、聲喜好等幾個層面。這些主觀感受以及影響主觀感受的因素需要通過主觀調(diào)查和客觀測量來采集。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則作為聯(lián)系影響因素和主觀感受之間的橋梁。每個影響因素都作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入因子，與作為網(wǎng)絡(luò)輸出因子的主觀感受一一對應(yīng)。為了達(dá)到滿足評價主觀感受的準(zhǔn)確度要求，需要大量的收集的評價數(shù)據(jù)作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入單元。故而，在建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲景觀預(yù)測模型前，需針對研究范圍采集相關(guān)的研究數(shù)據(jù)，并分析這些數(shù)據(jù)與聲景觀的聯(lián)系，具體流程見圖2。

2 聲景研究概述

聲景研究，最早始于20世紀(jì)60年代加拿大Schafer的杰出工作。作為音樂家和作曲家，Scha-fer早期致力于研究人耳、使用者、聲環(huán)境和社會之間的關(guān)系[5]，并在上世紀(jì)60年代至70年代期間，使聲環(huán)境的重要性被廣泛認(rèn)識，全球聲景研究學(xué)會從而得以建立[6]。1993年，世界聲景論壇成立，其成員組成涉及聲學(xué)、藝術(shù)學(xué)、人類學(xué)、建筑學(xué)、傳媒學(xué)等多個學(xué)科的研究人員，通過在自然科學(xué)、社會科學(xué)和文化學(xué)等方面的探索，他們在自然聲與人工聲環(huán)境下，繪制了各學(xué)科研究范圍內(nèi)的聲景藍(lán)圖[5]。

2.1 國外聲景研究進(jìn)展

目前，國外聲景學(xué)的研究范疇已十分廣泛，研究不僅涉及聲景與環(huán)境保護(hù)、心理認(rèn)知、人體健康及社會文化等諸多方面，在電聲系統(tǒng)、音響、軟件等方面也多有涉獵，并最終與聲品質(zhì)，如汽車制造、設(shè)備加T、印刷和交通等方面研究密切關(guān)聯(lián)[7]。不難發(fā)現(xiàn)，迄今為止的聲景研究主要從聲音、使用者、空間和環(huán)境四方面開展，故以下將就此四部分內(nèi)容進(jìn)行探討，以概述國外相關(guān)研究的成果。

2.1.1 聲音獨(dú)立聲音對人具有影響。1969年，Southworth等[8]研究發(fā)現(xiàn)，聲喜好的影響因素較聲音的物理屬性更復(fù)雜，且這種聲喜好可隨聲音的新穎性、語義性和文化性增強(qiáng)而提高，隨后Delage等[9]和Rabimbault等[10]分別根據(jù)語意類別和聲音中是否有人的參與，對聲音進(jìn)行了分類。在1998年的兩項日本研究中，Iwamiya等[11]調(diào)查了居住在日本福岡的外國僑民的家鄉(xiāng)聲景特征，Tamura等[12]則著重研究了聲音的類型與主觀評價。結(jié)果，前者研究中福岡僑民均認(rèn)為家鄉(xiāng)的聲景與日本的聲景間存在諸多差異，后者則發(fā)現(xiàn)人們最喜歡與最不喜歡的身邊聲音類型各不相同。2001年Fastl等[13]研究了聲音的語義與主觀評價間的關(guān)聯(lián)。他采集了生活中一些帶語義的聲音，而后去掉這些聲音的語義，僅保留其響度等物理特征，并在受試者中對兩組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行評價，結(jié)果表明受試者的主觀評價結(jié)果部分受到了聲音語義部分的影響，與Bodde等[14]的研究結(jié)果不謀而合。endprint

除了以上研究，近年來Nilsson等[15]、Berglund等[16]及Hatfield等[17]還分別就聲音的響度與主觀評價以及聲源屬性與聲音效果的關(guān)系進(jìn)行了多角度、多層次的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不僅聲音響度會顯著影響人們的主觀感受，聲源的遠(yuǎn)近、動靜、角度、數(shù)量、開敞性和持續(xù)性也均會影響聲音的主觀評價的結(jié)果。

2.1.2 使用者 使用者是感受聲音的主體，在聲音的敏感度方面差異顯著。Ellermeier[18]等認(rèn)為，個體的聲敏感度存在顯著的個體差異，并決定了其對大多數(shù)聲音的感受，即個體的聲音主觀評價主要取決于心理對聲音的印象，故使用者本身的聲喜好決定了主觀判斷的主要影響因素，在這其中，聲壓級的高低[9-21]、使用者的年齡差異[22-25]、性別[26-27]以及社會文化因素[28-29]、個體的聲音閱歷[30-32]均可能影響聲景評價。研究發(fā)現(xiàn)，長期處于高聲壓級環(huán)境下的人群要么更關(guān)心和同情他人，對環(huán)境更重視，更聰慧和具有創(chuàng)造力[19]，要么與此完全相悖[20-21]；個體年齡會影響不同聲壓級室外環(huán)境下個體對聲壓級和聲舒適的感受[24]，而個體聲喜好可受經(jīng)驗影響[25]；女性較男性聲音敏感性更強(qiáng)[26-27]；人們在城市中的“逗留的時間”、“對所處環(huán)境的定義”和“付出的社會責(zé)任”影響了他們對城市環(huán)境聲質(zhì)量的評價[28]，所處環(huán)境相同者的聲喜好相似，不同者間則差異較顯著[29]；而個體對聲音的熟知程度[3]及歷史情況在時間上的大幅改變[32]均可能導(dǎo)致個體聲景評價的差異。

2.1.3 空間 混響時間的長短由空間的大小決定，但康健等的研究發(fā)現(xiàn)，聲壓級恒定的情況下，聲音的煩惱度隨混響時間的增長而加強(qiáng)[33]，選擇合適的混響時間可增強(qiáng)街道音樂廣播的舒適度[35]，空間的不同用途則影響了使用者對不同類型聲音舒適度感受間的差異[25]。

2.1.4 環(huán)境環(huán)境與聲景研究中視聽關(guān)系是重要的研究方向，在視聽環(huán)境中重視視覺景觀，聽覺感受會降低，反之亦然。例如，研究發(fā)現(xiàn)，城市內(nèi)的景觀越多，與之相關(guān)的聽覺感覺就越復(fù)雜[35]，而實驗室環(huán)境下，視覺參數(shù)遠(yuǎn)較聽覺信息的影響更大[36]，風(fēng)景優(yōu)美的環(huán)境可降低人的聲煩惱度[37]，聽覺則可借助增加識別功能和增強(qiáng)聲音的語義性增加受試者的視覺景觀[38]。

2.2 國內(nèi)研究概述

相較于國外研究，國內(nèi)的聲景研究起步較晚，雖然1998年臺灣新竹清華大學(xué)的王俊秀[39]就撰文論述了聲景的由來和釋義，并對聲景研究與傳統(tǒng)聲學(xué)研究進(jìn)行了比較，國內(nèi)的聲景研究卻直到本世紀(jì)初才逐步開展起來，且目前仍處于探索階段，其主要成果體現(xiàn)為：

2. 2.1 聲景的教育指導(dǎo) 2001年李國棋[40]對北京市民進(jìn)行了聲景教育，詳細(xì)介紹世界各地聲景的研究現(xiàn)狀，論述了聲景學(xué)與傳統(tǒng)聲學(xué)和傳統(tǒng)景觀學(xué)的區(qū)別，在收集大量聲音素材的基礎(chǔ)上，建立了“聲音博物館”，為聲景研究提供了難得的資料。2005年，秦佑國[4]從環(huán)境、人和聲音等角度定義了聲景學(xué)的范疇，認(rèn)為聲景學(xué)需研究視覺景觀與聲音的配合和協(xié)同關(guān)系以及人與聲音的關(guān)系中環(huán)境的影響，并否定了虛擬場景與環(huán)境的配音作為聲景學(xué)的研究范疇。

2. 2.2 聲景的研究評價 近十年來，國內(nèi)學(xué)者紛紛就城市中的聲景情況進(jìn)行了多角度研究，不僅包括城市公共開放空間中的聲景研究[42]、城市景觀設(shè)計層次[43]、城市居民聲喜好情況調(diào)查[44]、還包括了對古代社會聲環(huán)境的重構(gòu)[45]、對國內(nèi)外公園[46-47]及中國古典園林[48-49]聲景特征的探索、對大學(xué)內(nèi)工作環(huán)境和學(xué)習(xí)環(huán)境下人聲喜好的調(diào)查[50]，以及對聲景研究的主體和客體、內(nèi)涵和外延的重新界定[51]，獲得了大量有益的結(jié)果，大大豐富了當(dāng)前的聲景研究，為其進(jìn)一步的分析和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3 運(yùn)動員賽前心理調(diào)控與比賽場地聲景預(yù)測

3.1 運(yùn)動員賽前心理調(diào)控

在各種運(yùn)動項目中，隨著比賽時間的臨近，運(yùn)動員的技、戰(zhàn)術(shù)水平和身體狀態(tài)已難以再有太大的變化，而伴隨著運(yùn)動員運(yùn)動水平的不斷提高，心理因素對比賽的影響就越來越大，其情緒上的細(xì)微變化往往會導(dǎo)致競技狀態(tài)的大起大落，從而直接影響到比賽的結(jié)果，故國內(nèi)外各高水平運(yùn)動隊均十分重視運(yùn)動員的賽前心理準(zhǔn)備，并將它作為培養(yǎng)運(yùn)動員最佳競技狀態(tài)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[52]。

當(dāng)前，運(yùn)動員賽前心理狀態(tài)的典型表現(xiàn)包括賽前過度興奮狀態(tài)、賽前淡漠狀態(tài)和賽前盲目自信狀態(tài)，其不良心理狀態(tài)的原因包括了主觀與客觀兩方面原因[52-53]。運(yùn)動員的賽前心理準(zhǔn)備通常由運(yùn)動心理學(xué)專家、領(lǐng)隊、總教練、教練員和運(yùn)動員共同完成，其賽前心理狀態(tài)調(diào)控策略則包括參賽角色的合理定位、比賽欲望的調(diào)節(jié)策略、運(yùn)動員自我臨場應(yīng)激心理調(diào)節(jié)及自我心理控制[52]，即通過增強(qiáng)運(yùn)動員自信、制定合理的參賽目標(biāo)、賽前預(yù)測，模擬訓(xùn)練及積蓄賽前的心理潛力等方法[53]，調(diào)整運(yùn)動員的不良心理狀態(tài)，全心全意備戰(zhàn)比賽。

3.2 比賽場地聲景預(yù)測

如前所述，對不同環(huán)境下的聲景觀，只要事先經(jīng)過大量的調(diào)研和測量，掌握該環(huán)境聲景觀評價的影響因素，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以通過計算了解這些因素對聲景觀評價的影響趨勢，從而預(yù)測出該環(huán)境下聲景觀的感受。

運(yùn)動員，尤其是優(yōu)秀運(yùn)動員，其競技水平的臨場發(fā)揮常常受心理因素影響。無論室內(nèi)還是室外運(yùn)動，其比賽場地的環(huán)境與常規(guī)訓(xùn)練時比往往相干差萬別。突發(fā)的聲響、不適的聲環(huán)境以及沉重的競賽壓力，對于優(yōu)秀運(yùn)動員的能力發(fā)揮及成績?nèi)〉糜绊懮醮?，不僅如此，經(jīng)過多年研究，雖然出現(xiàn)了一些關(guān)于不同專項運(yùn)動員比賽中心理調(diào)控策略的研究，迄今為止卻尚未出現(xiàn)一種準(zhǔn)確的模型來提前預(yù)測運(yùn)動員對比賽場地環(huán)境的心理適應(yīng)情況，即相關(guān)研究仍處于“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”的狀態(tài)，難以實現(xiàn)提前針對運(yùn)動員個體情況制定比賽戰(zhàn)術(shù)和策略，對運(yùn)動員全面提高競技能力和比賽成績效果有限。故而，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測比賽場地聲景，在日常訓(xùn)練中模擬該比賽環(huán)境，使運(yùn)動員對其逐漸產(chǎn)生心理適應(yīng)或針對突發(fā)狀況提前進(jìn)行心理調(diào)控，對于運(yùn)動員備戰(zhàn)大型比賽，盡早進(jìn)入最佳競技狀態(tài)，繼而獲得理想成績就顯得尤為重要，而利用比賽場地聲景預(yù)測模型預(yù)測該項目運(yùn)動員對其他比賽環(huán)境的心理反應(yīng)，對于制定個性化比賽戰(zhàn)術(shù)，獲得最優(yōu)戰(zhàn)績具有重要的實踐價值，具體實驗流程見圖3。endprint

4 結(jié)論

本文從實踐角度出發(fā)，介紹了聲景研究概括以及基于人T神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的聲景觀預(yù)測的理論、方法和實現(xiàn)過程。通過大量研究表明，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲景觀預(yù)測模型具有以下特點(diǎn)：（1）科學(xué)合理：科學(xué)的數(shù)據(jù)采集、分析方法和模型的構(gòu)建過程保證了模型的計算結(jié)果精確。（2）直觀明晰：模型的結(jié)果定量化，能清晰地反映出不同使用者在特定空間環(huán)境內(nèi)的感受。（3）便于應(yīng)用：適合不同背景的專業(yè)人員，只需要輸入所關(guān)注的影響因子，就可以自動計算出預(yù)測結(jié)果，并可以根據(jù)需要修改設(shè)計，以達(dá)到最佳的效果。

基于以上特點(diǎn)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型不僅可以應(yīng)用在聲環(huán)境、建筑設(shè)計、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，在運(yùn)動心理學(xué)領(lǐng)域也可能發(fā)揮巨大的作用，為我國優(yōu)秀運(yùn)動員的賽前心理調(diào)控及賽前個性化戰(zhàn)術(shù)制定提供新思路。

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