朱 婷 何 凌

（1.四川音樂學(xué)院，四川 成都 610021；2.四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，四川 成都 610065）

0 引言

音樂治療學(xué)主要是由音樂學(xué)、醫(yī)學(xué)和心理學(xué)構(gòu)成且包涵多門學(xué)科的知識范疇，屬于科技和文化的交叉性應(yīng)用學(xué)科[1]。音樂治療是一個系統(tǒng)的干預(yù)過程，以心理治療、醫(yī)療的理論方法為基礎(chǔ)，運用音樂特有的生理、心理效應(yīng)，在音樂治療師引導(dǎo)下通過各種音樂行為、經(jīng)歷音樂體驗達(dá)到清除心理障礙、恢復(fù)或增進(jìn)身心健康的目的。 目前，音樂治療在中國越來越受到重視，但存在音樂選擇西方化、音樂體驗過程難監(jiān)測、治療療效難評估等問題。 因此，本文擬將中國傳統(tǒng)音樂及音樂美學(xué)思想綜合運用到音樂治療之中，通過計算機技術(shù)對不同類型、不同風(fēng)格的中國傳統(tǒng)音樂在身體機理反應(yīng)方面進(jìn)行定性定量分析，并研究出一套“音樂治療-身體機理反應(yīng)-自動療效評估”系統(tǒng)。

1 中國傳統(tǒng)音樂概說

中國傳統(tǒng)音樂的歷史源遠(yuǎn)流長，早在新石器時代早期，音樂已經(jīng)作為一種文明現(xiàn)象登上了我國歷史的舞臺，其代表性音樂考古實物為河南省舞陽縣賈湖出土的20 余支骨笛[2]。 據(jù)碳十四測定，這是目前證實我國音樂文化產(chǎn)生時期的最早文物實證。 另外，國內(nèi)學(xué)者對浙江省余姚縣河姆渡遺址出土的骨笛進(jìn)行音孔、吹孔位置布局等方面的分析，證實我國先民早在七千多年以前已認(rèn)識和掌握了吹管樂器的各種發(fā)音原理。殷商時期，甲骨文中已有“樂”字的記載。周代，我國最早的詩歌總集《詩經(jīng)》中的“國風(fēng)”記錄了當(dāng)時北方15個地區(qū)的民歌。 這些民歌以文字的形式保留下來，雖無樂譜可尋，但學(xué)術(shù)界已從詩歌的歌詞結(jié)構(gòu)分析出當(dāng)時的民歌曲式結(jié)構(gòu)已有10 余種之多， 對后世中國傳統(tǒng)音樂曲式結(jié)構(gòu)的發(fā)展起著十分重要的作用。先秦時期，由于青銅鑄造技藝發(fā)達(dá)、音律科學(xué)達(dá)到一定高度，鐘磬之樂是這一時期的主要音樂文化特點。例如湖北省隨縣出土的曾侯乙編鐘，是目前我國出土文物中最大型、最完整、最具有科學(xué)水準(zhǔn)與學(xué)術(shù)研究價值的一套編鐘。 漢代， 產(chǎn)生了多段大型歌舞藝術(shù)表演形式——相和大曲。 同時，鼓吹樂在宮廷得到確定和發(fā)展。這一時期，由于張騫通西域，使中原地區(qū)和西域少數(shù)民族以及周邊外國的音樂文化交流頻繁。魏晉南北朝時期， 隨著西方和北方的少數(shù)民族向中原遷移，許多少數(shù)民族音樂家進(jìn)入內(nèi)地，促進(jìn)了中原音樂文化向多元化、多樣化發(fā)展。 隋唐時期，西域音樂文化盛行，如宮廷音樂十部樂中的天竺樂、龜茲樂、西涼樂、疏勒樂等。此外，燕樂、法曲、鼓吹樂、古琴音樂也是這一時期的重要音樂品種。 說唱音樂也在唐代正式形成。 宋代，說唱藝術(shù)趨于成熟。同時，詞樂和古琴音樂成為這一時期的代表性音樂品種。 金元時期，雜劇與南戲發(fā)展迅速， 諸宮調(diào)成為這一時期的大型說唱藝術(shù)形式。明清時期，形成了昆腔、高腔、梆子腔、皮黃腔四種戲曲聲腔體系，開創(chuàng)了中國戲曲音樂發(fā)展的新局面。 同時，說唱音樂發(fā)展迅猛，目前現(xiàn)有大部分曲種均形成于清代。 這一時期，各類不同樂隊組合形式及音樂品種遍及全國各地。

2 中國傳統(tǒng)音樂治療相關(guān)文獻(xiàn)概述

從先秦時期開始，我國就保存了較為豐富的傳統(tǒng)音樂治療相關(guān)文獻(xiàn)記載。 例如《左傳·昭公二十五年》中，子產(chǎn)將“陰陽”說、“五行”說聯(lián)系起來，認(rèn)為音樂必須受“禮”的節(jié)制，既要“奉五聲”節(jié)制其形制，又要“制六志”，節(jié)制其內(nèi)容。這種“奉五聲”“制六志”的音樂作用是使人們得以健康長壽，社會長久安寧。 又如《國語·周語下》中單穆公從“陰陽”“五行”的字宙觀出發(fā)，認(rèn)為音樂平和與否必然影響人的怨氣，進(jìn)而影響人的精神狀態(tài)。戰(zhàn)國時期的《樂記》也提到“夫樂者，可以善民心”“致樂，以治心者也”，這也是對音樂與人身心健康和社會行為健康關(guān)系進(jìn)行討論的史料。 兩漢之際，《新論》《白虎通議》《漢書》《說苑》《法言》等史書及《洞籌賦》《長笛賦》《琴賦》《薯師賦》等諸賦中亦記錄了關(guān)于音樂對人的“治療”作用。 如《洞簫賦》說盲人奏樂：“寡所舒其思慮兮，專發(fā)憤乎音聲。 ”借音樂抒發(fā)生活中的不幸與不平遭遇。至魏晉，阮籍的《樂論》、嵇康的《聲無哀樂論》均強調(diào)“平和”之樂能使人民獲得喜樂的寬和寧靜。嵇康的《琴賦》與《養(yǎng)生論》《答難養(yǎng)生論》共同探討了音樂對于“宣和情志”的作用：使哀樂之情得到宣泄而歸于平和。而后宋元明清時期，《唱論》《琴史》《夢溪筆談》《樂書》《溪山琴況》《閑情偶寄》等著作與諸多文人詩詞歌賦中對音樂于人的作用多有涉及，其中亦有不少是關(guān)于音樂治療的內(nèi)容。此外，在《道德經(jīng)》《黃帝內(nèi)經(jīng)》《傷寒雜病論》等史冊中也相繼出現(xiàn)了“五行音樂”“五行說”“情志致病論”等記載，如：宮商角徵羽構(gòu)成五聲調(diào)式，并對應(yīng)金木水火土五行；在中醫(yī)中五行又對應(yīng)心肝脾肺腎，可見古人對音樂與身心的聯(lián)系早有了獨到的見解。 明代，著名兒科醫(yī)學(xué)家萬全所著《幼科發(fā)揮》中詳細(xì)記載了5 個小兒相思的病案，通過音樂治療的方式使寒顫、高熱、手足抽動等病癥消失。 以上歷史文獻(xiàn)記載說明，我國傳統(tǒng)音樂治療的理論實踐由來已久，在不同歷史時期均有不同傳統(tǒng)音樂治療思想的表述。

3 音樂治療測試中對傳統(tǒng)音樂曲目的選擇

我國各民族、 各地區(qū)的傳統(tǒng)音樂曲目浩如煙海、音樂風(fēng)格各異、品種豐富多樣。 按照大多數(shù)民族音樂理論家的分類觀點， 常常將傳統(tǒng)音樂劃分為民間音樂、宮廷音樂、文人音樂、宗教音樂四大類別[3]。 其中，民間音樂在我國傳統(tǒng)音樂中最基礎(chǔ)，占有絕對優(yōu)勢和地位，是最富有生命力和最豐富的部分。宮廷音樂、文人音樂和宗教音樂這三大類別均與民間音樂有著十分密切的關(guān)系。因此，在音樂治療測試過程中，治療師在對傳統(tǒng)音樂曲目的選擇方面主要集中在民間音樂部分。 下面，分別從民間歌曲、民間器樂、說唱音樂和戲曲音樂幾個類別對曲目的選擇提出一些建議：

3.1 民間歌曲

音樂治療師針對不同心理狀態(tài)下的受試者，播放不同類型的中國傳統(tǒng)音樂。 如音調(diào)高亢嘹亮、節(jié)奏悠長自由的青海民歌 《上去高山望平川》、 蒙古族民歌《牧歌》等；曲調(diào)柔和優(yōu)美、節(jié)奏舒緩平和的四川民歌《槐花幾時開》、甘肅民歌《下四川》、江蘇民歌《一根絲線牽過河》、東北民歌《搖籃曲》等，曲調(diào)輕快活潑、節(jié)奏活躍規(guī)整的山西民歌 《打酸棗》、 河北民歌 《放風(fēng)箏》、青海民歌《一對鴿子虛空里飛》、臺灣民歌《一只鳥仔》等，模仿大自然聲響的侗族多聲部民歌《蟬蟲歌》等。測試者通過聆聽不同音樂風(fēng)格的民歌，可獲得不同情感的體驗以及真善美的認(rèn)知感悟。

3.2 民間器樂

音樂治療師在進(jìn)行測試時，可選擇民間器樂獨奏曲中具有田園風(fēng)味、 優(yōu)美流暢且富有歌唱性的作品，如笛子曲《姑蘇行》、箏曲《漁舟唱晚》、琵琶曲《夕陽簫鼓》等；或旋律寬廣、節(jié)奏悠長的作品，如古琴曲《流水》中舒緩靜謐的音樂片段等，或曲調(diào)輕快活潑的作品，如笛子曲《喜相逢》、嗩吶曲《百鳥朝鳳》、古琴曲《梅花三弄》等，或器樂合奏音樂中富有輕柔、秀麗、細(xì)膩音樂風(fēng)格的江南絲竹和廣東音樂等作品。測試者通過聆聽這些器樂曲，可以達(dá)到修身養(yǎng)性、陶冶情操的作用。

3.3 說唱音樂

說唱音樂是以說、唱、表演來講述故事供人們娛樂消遣的表演藝術(shù)，具有以敘述性為主、兼有抒情性與語言音調(diào)密切結(jié)合的音樂特征[4]。 各說唱曲種均用當(dāng)?shù)胤窖匝莩Y(jié)合地方民間音調(diào)，具有鮮明的地方色彩，反映了市民的生活情趣、意識和愿望。音樂治療師可根據(jù)不同地區(qū)的測試者，有針對性地選擇測試者家鄉(xiāng)的說唱曲種，增強測試過程中的親切感；或根據(jù)測試者的心理情緒選擇不同音樂風(fēng)格的作品。如可選擇旋律流暢、柔美細(xì)膩的蘇州彈詞、揚州彈詞；也可選擇活潑、輕快，旋律優(yōu)美的四川清音等。

3.4 戲曲音樂

音樂治療師應(yīng)選擇戲曲音樂中聲腔柔和婉轉(zhuǎn)、細(xì)膩圓潤，伴奏樂器以絲竹樂器為主的聲腔劇種，如昆曲中的南昆、越劇等；或聲腔輕快、活潑的劇種，如黃梅戲、評劇、湖南花鼓戲等。

另外，《黃帝內(nèi)經(jīng)》一書中闡述了不同民族調(diào)式的音樂對人的情感會產(chǎn)生不一樣的體驗過程[5]。因此，音樂治療師也可以按照中國傳統(tǒng)音樂的調(diào)式理論體系，選擇一部分宮調(diào)式、商調(diào)式、角調(diào)式、徵調(diào)式和羽調(diào)式的音樂作品對測試者進(jìn)行分別測試。 通過計算機技術(shù)，分析哪些音樂會引發(fā)人的沉靜、厚重的情感體驗，哪些音樂會引發(fā)人的哀郁、婉轉(zhuǎn)的情緒體驗，哪些音樂會引發(fā)人的通澈、清新的情感體驗，哪些音樂會引發(fā)人的歡快、熱烈的情感體驗，哪些音樂會引發(fā)人的凄切、柔潤的情感體驗。

4 音樂治療對身體機理反應(yīng)及自動療效評估

近年來，音樂治療在中國越來越受到關(guān)注，具有很大的應(yīng)用與發(fā)展空間。 音樂治療是一個系統(tǒng)的干預(yù)過程，運用音樂的各種形式（如演唱、演奏、律動等），基于音樂特有的生理、心理效應(yīng)，激發(fā)人體反應(yīng)，使人體通過各種音樂行為、 經(jīng)歷音樂體驗達(dá)到增進(jìn)身心健康的目的。 目前，音樂治療體系還并不完善，國內(nèi)音樂治療存在瓶頸，如音樂選擇西方化，缺乏對中國傳統(tǒng)音樂應(yīng)用于音樂治療的系統(tǒng)研究； 缺乏對不同類型及形式的音樂特征的自動檢測算法研究； 音樂行為及音樂體驗過程難監(jiān)測；音樂治療療效難以量化評估等。

本系統(tǒng)擬結(jié)合計算機信息技術(shù)，實現(xiàn)中國傳統(tǒng)音樂治療對身體機理反應(yīng)及療效自動評估。系統(tǒng)首先應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對中國傳統(tǒng)音樂聲學(xué)特征自動提取， 結(jié)合支持向量機 （SVM：Support Vector Machine）分類器，實現(xiàn)音樂類型的自動分類。 針對不同心理狀態(tài)下的受試者，播放不同類型的中國傳統(tǒng)音樂，實現(xiàn)音樂治療，并通過對受試者腦電信號檢測，實現(xiàn)對音樂治療效果的自動評估。

4.1 基于計算機數(shù)字信號處理技術(shù)的聲學(xué)特征參數(shù)自動提取

應(yīng)用計算機數(shù)字信號處理技術(shù)，提取中國傳統(tǒng)音樂的音高、音值、音強、音色等特征。 其自動提取的聲學(xué)特征參數(shù)如下[6]：

4.1.1 短時過零率

短時過零率特征參數(shù)，是音樂時域分析中的一種特征參數(shù)，指在每幀信號內(nèi)，信號通過零值的次數(shù)。短時過零率特征參數(shù)，可實現(xiàn)對音樂時域信號過零點次數(shù)的自動提取，與音高、音值、音強、音色等音樂特性相關(guān)。 其計算公式為：

其中，x 為音樂信號，N 為音樂信號的幀長，sng[ ]是符號函數(shù)，即：

4.1.2 短時能量

聲波在空氣傳播過程中，其信號強度隨時間而變化，可用短時能量特征參數(shù)進(jìn)行表征。 短時能量特征參數(shù)為每幀信號各個采樣點值的平方和。 短時能量體現(xiàn)信號在不同時刻的強弱程度，與音高、音強等音樂特性相關(guān)。設(shè)第n 幀音樂信號xn（m）的短時能量為En，則其計算公式為：

4.1.3 短時平均幅度差

短時平均幅度差特征體現(xiàn)了音樂信號在時域的幅度特性與周期特性，與音高、音值、音強、音色等音樂特性相關(guān)。 且對于具有周期特性音頻，平穩(wěn)噪聲情況下利用短時平均幅度差可以更好地觀察周期特性。假設(shè)x 是加窗截斷后的信號，短時平均幅度定義為：

4.1.4 短時功率譜密度

短時功率譜密度特征將信號從時域轉(zhuǎn)變到頻域上，計算了音樂信號在頻域的特性。 其功率譜計算公式為：

4.1.5 譜熵

譜熵特征參數(shù)，表征了音樂信號在頻譜的信息分布特性。 在進(jìn)行譜熵計算之前，首先對每一幀信號的頻譜絕對值歸一化：

根據(jù)上式得到了概率密度，進(jìn)而求取熵：

4.1.6 基音頻率

演唱音樂中，演唱者的基音頻率是一重要的音樂聲學(xué)特征參數(shù)。基音頻率為聲門相鄰兩次開閉之間的時間間隔或開閉的頻率， 是描述激勵源的重要參數(shù)?；纛l率與演唱者的聲帶結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系， 一般來說，男性演唱者的基音頻率較低，女性和兒童演唱者的基音頻率較高。 基音頻率與音樂信號的音色相關(guān)?；纛l率的自動檢測算法，可提取出和聲帶振動頻率一致的聲門激勵軌跡曲線。

基音頻率可以通過自相關(guān)函數(shù)法進(jìn)行計算。首先計算自相關(guān)函數(shù)：

4.2 基于模式識別技術(shù)的音樂類型自動分類

采用二叉樹型的多分類支持向量機（SVM）[7]進(jìn)行中國傳統(tǒng)音樂類型的自動分類，將傳統(tǒng)音樂分為“亢奮”“正?！薄胺潘伞?三類。 支持向量機是由 Cortes 和Vapnik 等人提出的一種機器學(xué)習(xí)算法，建立在統(tǒng)計學(xué)理論和結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化的基礎(chǔ)之上。支持向量機在諸多模式分類應(yīng)用領(lǐng)域中具有優(yōu)勢。支持向量機能夠?qū)?shù)據(jù)樣本映射到一個更高維度的特征空間里，建立一個最大間隔的超平面以達(dá)到線性可分。區(qū)分樣本點的特征空間中，超平面的兩邊建有兩個互相平行的超平面，平行超平面間的距離或差距越大，分類器的總誤差越小。

4.3 基于腦電信號分析的音樂治療療效評估

腦電波是一種使用電生理指標(biāo)記錄大腦活動的方法，腦電圖是腦神經(jīng)細(xì)胞電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映[8]。受試者在音樂治療過程中，大腦產(chǎn)生的電生理活動，可由腦電記錄儀以腦電波的形式表現(xiàn)出來，通過對腦電信號的頻率分析，評估受試者心理狀態(tài)的變化，實現(xiàn)對音樂治療療效的評估。

5 結(jié)語

中國傳統(tǒng)音樂歷史悠久、品種多樣、色彩紛呈。傳統(tǒng)音樂治療理論在各朝各代的相關(guān)文獻(xiàn)中均有或多或少的記載。但這些音樂和理論觀點較少運用在當(dāng)今音樂治療的學(xué)科中。 因此，本課題結(jié)合計算機信息技術(shù)，實現(xiàn)中國傳統(tǒng)音樂治療對身體機理反應(yīng)及自動療效評估。 系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)，提取音樂信號過零率、短時能量、短時平均幅度差、短時功率譜密度、 譜熵和基音頻率聲學(xué)特征參數(shù)， 結(jié)合SVM 分類器，實現(xiàn)音樂類型的自動分類。 針對不同心理狀態(tài)下的受試者，播放不同類型的中國傳統(tǒng)音樂，實現(xiàn)科技干預(yù)的音樂治療， 并通過對受試者腦電信號檢測，實現(xiàn)對音樂治療效果的自動評估。