低音刺激對主觀情緒感知的影響

何穆，楊永恩，羅超良，孟子厚

低音刺激對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. 廣州飛達音響股份有限公司，廣東廣州 510820；2.中國傳媒大學，北京 100024；3. 北部灣大學，廣西欽州 535011)

以低頻噪聲對人的心理影響機理為基礎，從低音可改變主觀情緒感知的角度，采用等級評定法進行了主觀評價試驗。試驗信號包括了低頻多頻聲和1/3倍頻程窄帶信號兩類，試驗結果顯示，低音可以增強被試的喚醒程度、使被試感覺受到信號的影響和支配，以及引起較為明顯和強烈的煩惱感、空間感和帶入感，可以增強主觀情緒感知。該試驗結果可應用于利用低音來增強電影情感方面。

低音；主觀情緒感知；等級評定法

0 引言

目前對低音(15～120 Hz)的研究主要是集中在所包括的次聲和可聽頻率范圍的低頻噪聲對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不高且具有持續(xù)性，最主要的是人從主觀上不想聽到的、會引起人負面的、煩惱感覺的聲音[3]。但是在一些特殊場合，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到的聲音，是可以使人感受到電影聲音震撼感的主要來源。即使是和生活中一樣的低頻噪聲，由于其在電影中出現(xiàn)的目的是配合視覺信息，達到更真實的電影場景表現(xiàn)，而不再被認為是噪聲。對低音用于電影聲音效果領域的研究非常少，實際工程應用中也只是簡單地通過均衡等方法對低頻進行音量的控制[4]。

本文以研究低音在電影還音系統(tǒng)中的作用為應用背景，采用的評價指標主要與電影情感場景有關，通過主觀評價的方法分析低音對人的主觀感知的影響程度。研究的目的是找到可以增強某些電影場景所表達的情感的低音信號。

1 主觀評價試驗內容

1.1 試驗人員及設備

共有45名被試(男25人，女20人，年齡為20～45歲)參與試驗，試驗前接受過關于電影中低音方面的相關培訓，并對其解釋主觀評價所采用的評價參數(shù)的含義及尺度分類方法。試驗采用兩只33 in (1 in= 2.54 cm)的超低音音箱進行放音，其頻率下限可達15 Hz。試驗場地為飛達公司的試驗電影院。

1.2 試驗信號

共有20個試驗信號(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整聲壓級的多頻聲信號，其中1是基頻，2～5依次為2至5次諧波頻率，聲壓級按照各個諧波分量依次降低17、26、35和43 dB進行調整。8～11則以虛擬基頻理論從2次諧波開始進行組合。12～20為1/3倍頻程窄帶粉紅噪聲信號。調整每個信號的聲壓級在聽音位置處為91 dB。

表1 20個試驗信號的頻率參數(shù)

1.3 評價方法

采用等級評定法(Rating Scale Method)[5-7]進行試驗，共6個主觀評價參數(shù)，其中愉悅度、喚醒度和優(yōu)勢度是按照自我報告(Self-Assessment Manikin)的方式進行評價[8]，每個評價參數(shù)包含了1～9個等級，分別對應情緒感知從低狀態(tài)(1)到中立狀態(tài)(5)至高狀態(tài)(9)。另外對煩惱感、空間感和帶入感按照“無感、略微、明顯、較強和很強”5個等級進行評定。每個信號時長為10 s，間隔為25 s，試驗時間約為45 min。在被試聽音過程中要求其閉上眼睛進行聽音，信號結束后睜開眼睛進行主觀評價參量等級的評分。

2 試驗結果及分析

2.1 等級評定法計算結果

首先對每個評價指標的結果進行信度檢驗，由于試驗信號由兩類低音信號組成，因此對20個信號整體以及兩類信號分別進行信度檢驗，去掉內部一致性信度值得分低的被試結果。再按照等級評定法進行計算，得到20個信號在每個主觀評價參數(shù)內的等級值和尺度值。另外計算了男女被試的結果用于比較性別之間的差異性。圖1是6個主觀評價參數(shù)的結果，橫坐標是該參數(shù)的相對評價等級值(無單位)，根據(jù)等級評定法的數(shù)據(jù)處理原理，每個評價參數(shù)的等級值是不同的[5-6]。圖中1～20對應的是1～20在這個主觀評價參數(shù)的評價尺度值，結果表示20個信號的愉悅度在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等級內，屬于已經(jīng)可以喚醒到很激動和清醒的狀態(tài)；優(yōu)勢度在4～7之間，處于被試覺得自己居于支配的狀態(tài)；煩惱感的結果是在略微感到煩惱和明顯感到煩惱兩個等級內；空間感則包括了略微、明顯和較強3種等級，大部分都處于明顯可以引起空間感的等級內；帶入感有一半信號處于略微等級，另一半則被評價為明顯和較強的結果。這些結果表明，文中采用的低音信號并不能使被試產生明顯的愉悅或者不愉悅的感覺，但是可以起到喚醒被試注意力的作用并產生較強的煩惱的感覺，同時可以增強被試對空間感知的判定，并且由于低音的存在，被試更容易被帶入某種情景或感覺中。

2.2 相關性及差異性統(tǒng)計結果

對6個主觀參數(shù)之間的尺度值進行了Spearman相關性計算，按照顯著性值0.05標注顯著性。結果顯示愉悅度與其他5個主觀參數(shù)之間不存在顯著的相關性。喚醒度、煩惱度、空間感以及帶入感4個參量之間有著顯著的正相關性，而優(yōu)勢度和帶入感之間存在著顯著的負相關性。喚醒度、煩惱感和空間感相對于帶入感是較為單一的評價指標，而帶入感則較為綜合，相關性結果表明當?shù)鸵艨梢詥拘驯辉囎⒁饬?，或者被試感覺到煩惱以及所處空間有變化時都可以認為被帶入到了某個狀態(tài)中。除此之外，由于低音信號是在等聲壓級情況下進行的試驗，頻率差異會造成響度的區(qū)別，因此根據(jù)文獻[9]中的方法對20個信號的響度進行了計算。再計算6個主觀評價尺度值和響度值的相關性，結果顯示響度與愉悅度和優(yōu)勢度有顯著的負相關性，即被試認為低音信號越響則越不愉悅，并且會覺得自己被該聲音控制和影響，而響度與其他4個參數(shù)之間有著顯著的正相關性。同時比較了整體計算和分開兩類信號計算之間是否存在差異，結果顯示只有1～11的優(yōu)勢度結果與整體得到的優(yōu)勢度結果沒有顯著正相關性，其他結果都表示20個信號一起進行等級評定法的計算和分開計算得到的結果是相同的。優(yōu)勢度結果的差異可能是由于被試認為該評價參數(shù)較難掌握評價標準造成的，這個指標的信度檢驗表示結果呈兩極化。

對男女被試的結果進行了差異性比較，采用的是獨立樣本T檢驗，表2中的結果顯示男女被試在愉悅度和優(yōu)勢度的選擇上有顯著性差異。表2中：表示變量顯著性檢驗的統(tǒng)計量；為自由度；(2-tailed)表示差異性顯著的檢驗值(雙側)。另外相關性計算也驗證了這個結果，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性。

為了比較兩類低音信號的頻率成分與主觀評價結果之間的關聯(lián)性，根據(jù)表3中等級值進行了比較并統(tǒng)計等級值相同的個數(shù)，例如1和2的等級值結果中只有優(yōu)勢度都在“5”級別，其他都不相同，則統(tǒng)計相同的等級值個數(shù)為1；2和3的等級值結果都相同，則統(tǒng)計值為6，以此類推，統(tǒng)計20個信號兩兩比較的結果，相同等級值的個數(shù)大于等于4時，認為這樣的兩個信號之間的關聯(lián)性較強。將統(tǒng)計結果按照兩類信號組內和組間進行比較分析。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值等級完全相同，而1和4之間也只有5次諧波的區(qū)別(見表1)卻只有2個等級值相同；另外7和8、9和10之間分別有4個等級值相同(見表3)，可以認為是因為其頻率較為相近并且只有3個諧波成分。1/3倍頻程窄帶低音信號的結果規(guī)律性較強，較低頻率的12和13之間相同等級值以及較高頻率的17、18、19、20之間相同等級值都超過4個，可以認為當此類型的低音信號在31.5 Hz以下和63 Hz以上有相似的主觀評價結果。另外，15作為12的2次諧波也得到了相同的等級結果。兩類低音信號之間的比較結果表明1與17～20這4個信號都有非常相似的結果，這可能是因為1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果。

表2 男女受試者的測試結果比較

表3 20個信號的6個主觀參數(shù)的等級值等級

3 結論

本文采用主觀評價的方法，以15～120 Hz范圍內的低頻多頻聲和1/3倍頻程窄帶粉紅噪聲為低音信號進行愉悅度、喚醒度、優(yōu)勢度、煩惱感、空間感和帶入感6個主觀參量的等級評價。依據(jù)等級評定法的結果表明了低音可以增強被試的喚醒程度、提高注意力；使被試感覺到受到低音信號的影響和支配時自身的優(yōu)勢度下降，并可以引起較為明顯和強烈的煩惱感覺；增強被試對空間感知的判定，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中。男女被試在評價低音引起的愉悅程度和受到信號影響、控制的程度有顯著的差異性，這個差異性可能與不同性別對愉悅感以及對自我優(yōu)勢程度級別設定的不同有關。1/3倍頻程粉紅噪聲信號的結果可以大致以31.5 Hz和63 Hz進行劃分，由于人耳對低音的敏感性較低，120 Hz以下的窄帶低音信號對主觀情緒感知的影響可能大致分為3個等級。低頻多頻聲的結果規(guī)律性不強，主要是各諧波成分之間的影響規(guī)律并不清楚，因此需要增加試驗信號的組合以及數(shù)量進一步進行試驗研究。

本文通過分析結果證明了低音可以增強主觀情緒感知，這個結論可以應用于已有這些情緒感知的場合中并起到進一步增強的作用，或者通過低音來制作想要體現(xiàn)這些主觀情緒感知的音效。對于本文的應用背景，即具體哪些電影場景可以通過低音進行情緒感知的調節(jié)需要進一步的研究。

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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

廣西自然科學基金(2019GXNSFBA245027)資助項目。

何穆(1983－), 女, 黑龍江哈爾濱人, 在站博士后, 研究方向為低頻噪聲及腦電波測量研究。

孟子厚,E-mail: mzh@cuc.edu.cn