何穆，楊永恩，羅超良，孟子厚

低音刺激對(duì)主觀情緒感知的影響

何穆1,2,3，楊永恩2，羅超良1，孟子厚2

(1. 廣州飛達(dá)音響股份有限公司，廣東廣州 510820；2.中國(guó)傳媒大學(xué)，北京 100024；3. 北部灣大學(xué)，廣西欽州 535011)

以低頻噪聲對(duì)人的心理影響機(jī)理為基礎(chǔ)，從低音可改變主觀情緒感知的角度，采用等級(jí)評(píng)定法進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)信號(hào)包括了低頻多頻聲和1/3倍頻程窄帶信號(hào)兩類，試驗(yàn)結(jié)果顯示，低音可以增強(qiáng)被試的喚醒程度、使被試感覺(jué)受到信號(hào)的影響和支配，以及引起較為明顯和強(qiáng)烈的煩惱感、空間感和帶入感，可以增強(qiáng)主觀情緒感知。該試驗(yàn)結(jié)果可應(yīng)用于利用低音來(lái)增強(qiáng)電影情感方面。

低音；主觀情緒感知；等級(jí)評(píng)定法

0 引言

目前對(duì)低音(15～120 Hz)的研究主要是集中在所包括的次聲和可聽(tīng)頻率范圍的低頻噪聲對(duì)人的生理和心理影響方面[1]，譬如在日常生活中的低頻噪聲的危害性方面[2]。生活環(huán)境中的低頻噪聲一般聲壓級(jí)不高且具有持續(xù)性，最主要的是人從主觀上不想聽(tīng)到的、會(huì)引起人負(fù)面的、煩惱感覺(jué)的聲音[3]。但是在一些特殊場(chǎng)合，譬如電影聲音中的低頻成分，是頻率范圍與環(huán)境低頻噪聲相同，但從主觀上卻是人們想聽(tīng)到的聲音，是可以使人感受到電影聲音震撼感的主要來(lái)源。即使是和生活中一樣的低頻噪聲，由于其在電影中出現(xiàn)的目的是配合視覺(jué)信息，達(dá)到更真實(shí)的電影場(chǎng)景表現(xiàn)，而不再被認(rèn)為是噪聲。對(duì)低音用于電影聲音效果領(lǐng)域的研究非常少，實(shí)際工程應(yīng)用中也只是簡(jiǎn)單地通過(guò)均衡等方法對(duì)低頻進(jìn)行音量的控制[4]。

本文以研究低音在電影還音系統(tǒng)中的作用為應(yīng)用背景，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要與電影情感場(chǎng)景有關(guān)，通過(guò)主觀評(píng)價(jià)的方法分析低音對(duì)人的主觀感知的影響程度。研究的目的是找到可以增強(qiáng)某些電影場(chǎng)景所表達(dá)的情感的低音信號(hào)。

1 主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)人員及設(shè)備

共有45名被試(男25人，女20人，年齡為20～45歲)參與試驗(yàn)，試驗(yàn)前接受過(guò)關(guān)于電影中低音方面的相關(guān)培訓(xùn)，并對(duì)其解釋主觀評(píng)價(jià)所采用的評(píng)價(jià)參數(shù)的含義及尺度分類方法。試驗(yàn)采用兩只33 in (1 in= 2.54 cm)的超低音音箱進(jìn)行放音，其頻率下限可達(dá)15 Hz。試驗(yàn)場(chǎng)地為飛達(dá)公司的試驗(yàn)電影院。

1.2 試驗(yàn)信號(hào)

共有20個(gè)試驗(yàn)信號(hào)(如表1所示)。1～11為120 Hz以下的以1/12倍頻程的粉紅噪聲按照諧波原理組合并調(diào)整聲壓級(jí)的多頻聲信號(hào)，其中1是基頻，2～5依次為2至5次諧波頻率，聲壓級(jí)按照各個(gè)諧波分量依次降低17、26、35和43 dB進(jìn)行調(diào)整。8～11則以虛擬基頻理論從2次諧波開(kāi)始進(jìn)行組合。12～20為1/3倍頻程窄帶粉紅噪聲信號(hào)。調(diào)整每個(gè)信號(hào)的聲壓級(jí)在聽(tīng)音位置處為91 dB。

表1 20個(gè)試驗(yàn)信號(hào)的頻率參數(shù)

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用等級(jí)評(píng)定法(Rating Scale Method)[5-7]進(jìn)行試驗(yàn)，共6個(gè)主觀評(píng)價(jià)參數(shù)，其中愉悅度、喚醒度和優(yōu)勢(shì)度是按照自我報(bào)告(Self-Assessment Manikin)的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]，每個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)包含了1～9個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)情緒感知從低狀態(tài)(1)到中立狀態(tài)(5)至高狀態(tài)(9)。另外對(duì)煩惱感、空間感和帶入感按照“無(wú)感、略微、明顯、較強(qiáng)和很強(qiáng)”5個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)定。每個(gè)信號(hào)時(shí)長(zhǎng)為10 s，間隔為25 s，試驗(yàn)時(shí)間約為45 min。在被試聽(tīng)音過(guò)程中要求其閉上眼睛進(jìn)行聽(tīng)音，信號(hào)結(jié)束后睜開(kāi)眼睛進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)參量等級(jí)的評(píng)分。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 等級(jí)評(píng)定法計(jì)算結(jié)果

首先對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的結(jié)果進(jìn)行信度檢驗(yàn)，由于試驗(yàn)信號(hào)由兩類低音信號(hào)組成，因此對(duì)20個(gè)信號(hào)整體以及兩類信號(hào)分別進(jìn)行信度檢驗(yàn)，去掉內(nèi)部一致性信度值得分低的被試結(jié)果。再按照等級(jí)評(píng)定法進(jìn)行計(jì)算，得到20個(gè)信號(hào)在每個(gè)主觀評(píng)價(jià)參數(shù)內(nèi)的等級(jí)值和尺度值。另外計(jì)算了男女被試的結(jié)果用于比較性別之間的差異性。圖1是6個(gè)主觀評(píng)價(jià)參數(shù)的結(jié)果，橫坐標(biāo)是該參數(shù)的相對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)值(無(wú)單位)，根據(jù)等級(jí)評(píng)定法的數(shù)據(jù)處理原理，每個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)的等級(jí)值是不同的[5-6]。圖中1～20對(duì)應(yīng)的是1～20在這個(gè)主觀評(píng)價(jià)參數(shù)的評(píng)價(jià)尺度值，結(jié)果表示20個(gè)信號(hào)的愉悅度在4～6之間，屬于剛剛可以引起愉悅或者不愉悅的狀態(tài)；喚醒度在4～7等級(jí)內(nèi)，屬于已經(jīng)可以喚醒到很激動(dòng)和清醒的狀態(tài)；優(yōu)勢(shì)度在4～7之間，處于被試覺(jué)得自己居于支配的狀態(tài)；煩惱感的結(jié)果是在略微感到煩惱和明顯感到煩惱兩個(gè)等級(jí)內(nèi)；空間感則包括了略微、明顯和較強(qiáng)3種等級(jí)，大部分都處于明顯可以引起空間感的等級(jí)內(nèi)；帶入感有一半信號(hào)處于略微等級(jí)，另一半則被評(píng)價(jià)為明顯和較強(qiáng)的結(jié)果。這些結(jié)果表明，文中采用的低音信號(hào)并不能使被試產(chǎn)生明顯的愉悅或者不愉悅的感覺(jué)，但是可以起到喚醒被試注意力的作用并產(chǎn)生較強(qiáng)的煩惱的感覺(jué)，同時(shí)可以增強(qiáng)被試對(duì)空間感知的判定，并且由于低音的存在，被試更容易被帶入某種情景或感覺(jué)中。

2.2 相關(guān)性及差異性統(tǒng)計(jì)結(jié)果

對(duì)6個(gè)主觀參數(shù)之間的尺度值進(jìn)行了Spearman相關(guān)性計(jì)算，按照顯著性值0.05標(biāo)注顯著性。結(jié)果顯示愉悅度與其他5個(gè)主觀參數(shù)之間不存在顯著的相關(guān)性。喚醒度、煩惱度、空間感以及帶入感4個(gè)參量之間有著顯著的正相關(guān)性，而優(yōu)勢(shì)度和帶入感之間存在著顯著的負(fù)相關(guān)性。喚醒度、煩惱感和空間感相對(duì)于帶入感是較為單一的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而帶入感則較為綜合，相關(guān)性結(jié)果表明當(dāng)?shù)鸵艨梢詥拘驯辉囎⒁饬?，或者被試感覺(jué)到煩惱以及所處空間有變化時(shí)都可以認(rèn)為被帶入到了某個(gè)狀態(tài)中。除此之外，由于低音信號(hào)是在等聲壓級(jí)情況下進(jìn)行的試驗(yàn)，頻率差異會(huì)造成響度的區(qū)別，因此根據(jù)文獻(xiàn)[9]中的方法對(duì)20個(gè)信號(hào)的響度進(jìn)行了計(jì)算。再計(jì)算6個(gè)主觀評(píng)價(jià)尺度值和響度值的相關(guān)性，結(jié)果顯示響度與愉悅度和優(yōu)勢(shì)度有顯著的負(fù)相關(guān)性，即被試認(rèn)為低音信號(hào)越響則越不愉悅，并且會(huì)覺(jué)得自己被該聲音控制和影響，而響度與其他4個(gè)參數(shù)之間有著顯著的正相關(guān)性。同時(shí)比較了整體計(jì)算和分開(kāi)兩類信號(hào)計(jì)算之間是否存在差異，結(jié)果顯示只有1～11的優(yōu)勢(shì)度結(jié)果與整體得到的優(yōu)勢(shì)度結(jié)果沒(méi)有顯著正相關(guān)性，其他結(jié)果都表示20個(gè)信號(hào)一起進(jìn)行等級(jí)評(píng)定法的計(jì)算和分開(kāi)計(jì)算得到的結(jié)果是相同的。優(yōu)勢(shì)度結(jié)果的差異可能是由于被試認(rèn)為該評(píng)價(jià)參數(shù)較難掌握評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)造成的，這個(gè)指標(biāo)的信度檢驗(yàn)表示結(jié)果呈兩極化。

對(duì)男女被試的結(jié)果進(jìn)行了差異性比較，采用的是獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，表2中的結(jié)果顯示男女被試在愉悅度和優(yōu)勢(shì)度的選擇上有顯著性差異。表2中：表示變量顯著性檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量；為自由度；(2-tailed)表示差異性顯著的檢驗(yàn)值(雙側(cè))。另外相關(guān)性計(jì)算也驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)果，男女被試在喚醒度、煩惱感、空間感和帶入感的尺度值之間都有顯著正相關(guān)性。

為了比較兩類低音信號(hào)的頻率成分與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性，根據(jù)表3中等級(jí)值進(jìn)行了比較并統(tǒng)計(jì)等級(jí)值相同的個(gè)數(shù)，例如1和2的等級(jí)值結(jié)果中只有優(yōu)勢(shì)度都在“5”級(jí)別，其他都不相同，則統(tǒng)計(jì)相同的等級(jí)值個(gè)數(shù)為1；2和3的等級(jí)值結(jié)果都相同，則統(tǒng)計(jì)值為6，以此類推，統(tǒng)計(jì)20個(gè)信號(hào)兩兩比較的結(jié)果，相同等級(jí)值的個(gè)數(shù)大于等于4時(shí)，認(rèn)為這樣的兩個(gè)信號(hào)之間的關(guān)聯(lián)性較強(qiáng)。將統(tǒng)計(jì)結(jié)果按照兩類信號(hào)組內(nèi)和組間進(jìn)行比較分析。多頻聲的規(guī)律性不太明顯，其中2和3之間雖然少了3次諧波成分但是等級(jí)值等級(jí)完全相同，而1和4之間也只有5次諧波的區(qū)別(見(jiàn)表1)卻只有2個(gè)等級(jí)值相同；另外7和8、9和10之間分別有4個(gè)等級(jí)值相同(見(jiàn)表3)，可以認(rèn)為是因?yàn)槠漕l率較為相近并且只有3個(gè)諧波成分。1/3倍頻程窄帶低音信號(hào)的結(jié)果規(guī)律性較強(qiáng)，較低頻率的12和13之間相同等級(jí)值以及較高頻率的17、18、19、20之間相同等級(jí)值都超過(guò)4個(gè)，可以認(rèn)為當(dāng)此類型的低音信號(hào)在31.5 Hz以下和63 Hz以上有相似的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果。另外，15作為12的2次諧波也得到了相同的等級(jí)結(jié)果。兩類低音信號(hào)之間的比較結(jié)果表明1與17～20這4個(gè)信號(hào)都有非常相似的結(jié)果，這可能是因?yàn)?中包含了5次諧波成分的原因，在11與17～19中也可得到類似的結(jié)果。

表2 男女受試者的測(cè)試結(jié)果比較

表3 20個(gè)信號(hào)的6個(gè)主觀參數(shù)的等級(jí)值等級(jí)

3 結(jié)論

本文采用主觀評(píng)價(jià)的方法，以15～120 Hz范圍內(nèi)的低頻多頻聲和1/3倍頻程窄帶粉紅噪聲為低音信號(hào)進(jìn)行愉悅度、喚醒度、優(yōu)勢(shì)度、煩惱感、空間感和帶入感6個(gè)主觀參量的等級(jí)評(píng)價(jià)。依據(jù)等級(jí)評(píng)定法的結(jié)果表明了低音可以增強(qiáng)被試的喚醒程度、提高注意力；使被試感覺(jué)到受到低音信號(hào)的影響和支配時(shí)自身的優(yōu)勢(shì)度下降，并可以引起較為明顯和強(qiáng)烈的煩惱感覺(jué)；增強(qiáng)被試對(duì)空間感知的判定，并且由于低音的存在使被試更容易被帶入某種情景或感覺(jué)中。男女被試在評(píng)價(jià)低音引起的愉悅程度和受到信號(hào)影響、控制的程度有顯著的差異性，這個(gè)差異性可能與不同性別對(duì)愉悅感以及對(duì)自我優(yōu)勢(shì)程度級(jí)別設(shè)定的不同有關(guān)。1/3倍頻程粉紅噪聲信號(hào)的結(jié)果可以大致以31.5 Hz和63 Hz進(jìn)行劃分，由于人耳對(duì)低音的敏感性較低，120 Hz以下的窄帶低音信號(hào)對(duì)主觀情緒感知的影響可能大致分為3個(gè)等級(jí)。低頻多頻聲的結(jié)果規(guī)律性不強(qiáng)，主要是各諧波成分之間的影響規(guī)律并不清楚，因此需要增加試驗(yàn)信號(hào)的組合以及數(shù)量進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)研究。

本文通過(guò)分析結(jié)果證明了低音可以增強(qiáng)主觀情緒感知，這個(gè)結(jié)論可以應(yīng)用于已有這些情緒感知的場(chǎng)合中并起到進(jìn)一步增強(qiáng)的作用，或者通過(guò)低音來(lái)制作想要體現(xiàn)這些主觀情緒感知的音效。對(duì)于本文的應(yīng)用背景，即具體哪些電影場(chǎng)景可以通過(guò)低音進(jìn)行情緒感知的調(diào)節(jié)需要進(jìn)一步的研究。

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The influence of low-frequency sound on subjective emotion perception

HE Mu1,2,3, YANG Yong’en2, LUO Chaoliang1, MENG Zihou2

(1. First Audio Manufacturing(Guangzhou) Ltd, Guangzhou 510820, Guangdong, China; 2. Communication University of China, Beijing 100024, China; 3. Beibu Gulf University, Qinzhou 535011, Guangxi, China)

Based on the theoretical assertion that low-frequency noise has a significant influence on people, an experimental evaluation of subjects is conducted by using the graphic rating scale method. The hypothesis of this test is that low-frequency sound could modulate people’s emotional response and subjective perception. The multifrequency sound and the narrowband signals of 1/3 Octave range, which are all at low frequencies are used as the test signals. The obtained results show that low-frequency sound could enhance subjective emotional perceptions, such as elevating arousal levels, causing subjects to feel overwhelmed by the perceived “domineering” effect of the sound, and causing intensified sensations of annoyance as well as altered perceptions of space and immersion. This scientific discovery could be applied to enhancing and manipulating the emotion experience of sensory media such as film, through the strategic use of low-frequency sound.

low frequency sound; subjective emotional perception; rating scale method

B845.2

A

1000-3630(2020)-02-0220-04

10.16300/j.cnki.1000-3630.2020.02.016

2018-12-11;

2019-02-10

廣西自然科學(xué)基金(2019GXNSFBA245027)資助項(xiàng)目。

何穆(1983－), 女, 黑龍江哈爾濱人, 在站博士后, 研究方向?yàn)榈皖l噪聲及腦電波測(cè)量研究。

孟子厚,E-mail: mzh@cuc.edu.cn