基于定量腦電圖的音樂和燈光顏色對情緒的影響*

盧 偉 黃爾齊 原晉霞

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院, 南京 210031) (2南京師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院, 南京 210097)

1 引言

當(dāng)人類的視覺和聽覺受到情緒刺激時, 大腦會對此進(jìn)行信息處理并調(diào)節(jié)情緒。視覺刺激包括明度、色調(diào)和飽和度; 聽覺刺激包括音調(diào)、音強和音色(Bakker & Martin, 2015; Figueiro, Bierman, Plitnick,& Rea, 2009; Naranjo et al., 2011)。醫(yī)學(xué)研究證明,情緒刺激的信息處理由大腦多個部分共同完成。比如, 情緒信息處理由額葉負(fù)責(zé), 視覺信息處理由枕葉負(fù)責(zé), 聽覺信息處理由顳葉負(fù)責(zé)。同時, 腦電圖研究發(fā)現(xiàn), 大腦在積極情緒效價狀態(tài), 左腦半球皮層的腦電活動高于右腦半球皮層, 而在消極情緒效價狀態(tài), 右腦半球皮層的腦電活動高于左腦半球皮層(Nidal & Malik, 2014)。例如, 右側(cè)大腦受損時,其腦電活動異常小于左側(cè)大腦, 會引起病理性笑癥狀。當(dāng)左側(cè)大腦受損時, 其腦電活動異常小于右側(cè)大腦, 會引起病理性哭癥狀(Sackeim et al., 1982)。這些研究都證明情緒刺激可以誘發(fā)情緒的改變, 同時改變大腦皮層對應(yīng)位置的電位信號(Pham, Tran,Ma, & Tran, 2015)。

研究聽覺與情緒的關(guān)系時, 通常把音樂作為誘發(fā)情緒改變的因素, 分析音樂自身的情感內(nèi)容、標(biāo)簽音樂的情緒以及分析音樂對大腦的影響。例如,國際情感數(shù)字化聲音(The International Affective Digital Sounds system, IADS)是一套規(guī)范化的情緒素材, 可用于研究音樂的情感內(nèi)容實驗(Bradley &Lang, 1994, 2007)。額腦不對稱理論和EEG實驗表明可以使用兩個通用模型ANN1(EEG記錄與情緒)和 ANN2(音樂內(nèi)容與情緒)對音樂進(jìn)行情緒標(biāo)簽化(Hsu, Zhen, Lin, & Chiu, 2018)。功能磁共振成像(functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)研究表明, 當(dāng)播放悲傷音樂時, 杏仁體、海馬體、海馬旁回、顳極活動增強, 播放愉快音樂時, 腹側(cè)紋狀體、前上島、羅蘭迪克島蓋呈興奮狀態(tài), 并且形成音樂處理的相關(guān)運動回路, 表明情緒標(biāo)簽音樂會影響大腦不同部位的活動(Koelsch, Fritz, V Cramon,Müller, & Friederici, 2006)。但是, 情緒標(biāo)簽音樂對人情緒的影響還需進(jìn)一步驗證和實驗探究。

研究視覺與情緒之間關(guān)系的過程中, 通常把燈光作為誘發(fā)情緒改變的因素。影響視覺的燈光因素包括照明、色溫、顏色和布置等(Gilbert, Fridlund, &Lucchina, 2016; Koelsch et al., 2006; Knez, 1995;Maher et al., 2001; Park, Ha, Ryu, Kim, & Jung,2013)。在現(xiàn)代工作生活中, 不同的環(huán)境和時間對照明條件的需求不同, 并且燈光的明度、色調(diào)、飽和度都會影響人的生理和心理。已有研究表明, 當(dāng)辦公環(huán)境處于在富含藍(lán)光和白光的條件下, 員工的工作效率比只有白光時高(Bakker & Martin, 2015;Iskra-Golec, Wazna, & Smith, 2012; Park et al., 2013)。工作環(huán)境顏色對人的工作效率和情緒的影響明顯,Kwallek和 Lewis (1990)的研究發(fā)現(xiàn), 紅色辦公室與白色辦公室相比, 紅色辦公室中員工注意力更集中、工作效率更高、工作錯誤率更低; 紅色辦公室與綠色辦公室相比, 紅色辦公室中員工困惑程度更低、緊張度平緩(Kwallek & Lweis, 1990)。情緒與認(rèn)知能力研究發(fā)現(xiàn), 亮度為 300lx、色溫為 3000K的暖白光或者亮度為1500 lx、色溫為4000K的冷白光可產(chǎn)生積極的情緒。晝夜節(jié)律系統(tǒng)研究表明,人在晚上對短波長(藍(lán))的光最敏感且有警覺性, 對長波長(紅)的光最不敏感且無警覺性(Figueiro et al.,2009)。Phipps等人通過記錄反應(yīng)時間和EEG數(shù)據(jù)分析指出即使藍(lán)光強度非常低, 夜間長時間照射藍(lán)光也可增強人的警覺性(Phipps-Nelson, Redman,Schlangen, & Rajaratnam, 2009)。

已有的環(huán)境心理學(xué)分析環(huán)境因素對情緒的影響, 都只從單種環(huán)境因素分析兩者的關(guān)系。如琴弦音樂大調(diào)、小調(diào)對情緒的誘發(fā)機(jī)制(Bakker & Martin,2015), 住宅環(huán)境中直接或間接的照明對情緒和大腦活動的影響(Shin et al., 2015)。一些研究嘗試分析顏色與情緒的對應(yīng)關(guān)系(Buechner, Maier, Lichtenfeld,& Elliot, 2015; Kaya & Epps, 2004), Sutton和Altarriba(2016)研究發(fā)現(xiàn)憤怒和失敗等消極情緒詞匯與紅色關(guān)聯(lián)性最高, 開心和滿足等積極情緒詞匯與黃色和白色關(guān)聯(lián)性最高。Meier, Robinson和Clore (2004)研究指出光亮色通常與積極情緒詞匯相對應(yīng), 而暗沉色與消極情緒詞匯相對應(yīng)。Lee, Latchoumane和Jeong (2017)嘗試使用情感計算預(yù)測情緒對應(yīng)的顏色, 他們利用Thayer (1990)的情緒模型和模糊認(rèn)知圖(Fuzzy Cognitive Map, FCM)建立一個輸入層為紅綠藍(lán)三色, 輸出層為情緒效價和喚醒度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型, 其中模擬最佳驗證均方誤差為8.90%。還有一些研究嘗試分析音樂與顏色的情緒對應(yīng)關(guān)系。如 Barbiere等(2007)采用自我報告法, 在被試接受情緒音樂刺激后, 在同一情緒背景下, 主觀選擇同樣情緒刺激最多的顏色作為代表色。結(jié)果發(fā)現(xiàn),快樂的歌曲通常匹配的是黃色、紅色、綠色和藍(lán)色,悲傷的音樂通常對應(yīng)的是灰色。還有研究單獨分析音樂的大調(diào)、小調(diào)和燈光的色溫、亮度對腦電圖平均頻帶功率的影響。比如, 腦電圖(EEG)的平均頻帶功率攜帶著關(guān)于音樂調(diào)式的信息; 暖色低光或者冷色高光對 α的平均頻帶功率有提高作用, 而且EEG信息的有效性和敏感性隨著實驗深入而增強。眾多研究都表明 EEG可以作為生物標(biāo)記分析多色光對認(rèn)知能力的影響(Jenni, Oechslin, & James, 2017;Min, Jung, Kim, & Park, 2013; Shin et al., 2015)。

綜上所述, 音樂和燈光顏色作為刺激, 被主觀賦予情緒的含義, 并且都能影響情緒(Kone?ni, 2008;Moharreri, Rezaei, Dabanloo, & Parvaneh, 2014)。音樂、燈光顏色之間也具有內(nèi)在聯(lián)系。為探究音樂和燈光顏色疊加對情緒的影響, 本文采用定量的情緒效價–喚醒度框架(valence-arousal framework)和腦電圖技術(shù)(EEG)組成定量腦電圖(qEEG)來研究音樂和燈光顏色對情緒的影響。情緒效價是測量情緒積極和消極狀態(tài)的通用指標(biāo)(Lang, 1995), 情緒效價–喚醒度框架通過使用維度測量的方式計算情緒活動狀態(tài)。已有的影響情緒效價的 EEG實驗研究根據(jù)左右大腦不對稱活動(asymmetric activation)理論,通過分析大腦皮層(cerebral cortex)不同位置電極的α波(8～15 Hz)和β波(15～30 Hz)的平均頻帶功率在不同刺激下的數(shù)值得出結(jié)論(Cook, O’Hara, Uijtdehaage,Mandelkern, & Leuchter, 1998)。測量喚醒度的傳統(tǒng)實驗方法為檢測心率圖(heart rate)、皮膚溫度(skin temperature)或者皮膚電反應(yīng)(galvanic skin response)。一些研究表明, 腦部活動已經(jīng)用于檢測喚醒度(Aftanas, Varlamov, Pavlov, Makhnev, & Reva, 2002)。比如, 高壓力工作狀態(tài)對應(yīng)高喚醒度(Brookhuis &de Waard, 2001), 低精神狀態(tài)對應(yīng)低喚醒度(Kroemer,Kroemer, & Kroemer-Elbert, 1994)。

α波頻率范圍是 8～15 Hz。研究發(fā)現(xiàn) α波頻率值與覺醒度、閉眼狀態(tài)、警覺度和創(chuàng)造力有關(guān)。通過檢測大腦區(qū)域的活動, 發(fā)現(xiàn)α波在頭的后半部和枕骨(occipital bone)區(qū)域的振幅較高, 腦部不對稱活動在額葉皮層(frontal cortex)表現(xiàn)特別強烈與明顯(Schutter, van d’Alfonso, Postma, & de Haan, 2001)。一些研究表明, α頻帶功率在腦電活動中不會一直處于主導(dǎo)地位, 而是呈現(xiàn)一種負(fù)相關(guān)的關(guān)系。這表明, 在腦部活動較弱時, α頻帶功率高于其他頻帶功率。在腦部活動較強時, α頻帶功率會低于其他頻帶功率(Cook et al., 1998)。根據(jù)事件相關(guān)電位(eventrelated potentials, ERP)研究, 基于頻譜圖像分析顏色對大腦活動的影響, α頻帶功率在綠色刺激下高于藍(lán)色和紅色(Nidal & Malik, 2014)。以上研究僅證明環(huán)境刺激對α頻帶功率影響, 尚未定量研究腦電圖(qEEG)與情緒的關(guān)系。

β波頻率范圍是15～30 Hz, 僅在正常成年人身上發(fā)現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)β波與注意力活躍度、思考活躍度、解決關(guān)鍵問題能力和對外界世界的集中力有關(guān)(Patel, 2011), 被稱為感覺運動節(jié)律。實驗證明, β波主要集中在腦部前方和中央?yún)^(qū)域, 振幅在正常情況下低于30 μV。根據(jù)ERP研究發(fā)現(xiàn), 紅色對大腦β波頻率有促進(jìn)作用, 并且大于其他顏色對腦部的影響, 這種影響取決于最高頻率的改變, 此結(jié)論也適用于β波平均頻帶功率 (Zhang & Tang, 2011)。

本研究利用情緒效價–喚醒度框架, 通過控制環(huán)境因素(音樂、燈光顏色)的組合, 分析環(huán)境因素對被試情緒的影響。為避免燈光的波長與顏色交互影響, 本研究使用可控變色燈進(jìn)行燈光顏色實驗。利用定量腦電圖獨立頻段數(shù)據(jù)采集的技術(shù), 單獨考察環(huán)境因素對α波、β波頻率和頻帶功率的影響以及各個頻段與情緒的關(guān)系。情緒效價根據(jù)大腦左右半球不對稱理論將左腦半球α頻譜功率減去右腦半球α頻譜功率, 正值表示左腦半球比右腦半球有更高的活動反應(yīng), 表示積極情緒效價狀態(tài); 同理, 負(fù)值表示消極情緒效價。喚醒度是基于精神壓力, 利用β頻帶在壓力上的數(shù)值特點, 計算β頻帶功率與α頻帶功率的比值, 以此顯示活躍度與非活躍度的狀態(tài)(Brookhuis & de Waard, 2001)。

實驗假設(shè), 在情緒效價–喚醒度框架上, 兩種正相關(guān)情緒的環(huán)境因素疊加后可能對情緒影響作用加強, 被試情緒效價和喚醒度變化程度在雙因素刺激時可能大于單因素刺激, 即被試情緒變化程度更大。兩種負(fù)相關(guān)情緒的環(huán)境因素疊加后可能對情緒影響作用減弱, 被試情緒效價和喚醒度可能主要受影響情緒更強的因素影響, 即被試情緒變化程度小于任意一種環(huán)境因素單獨刺激的情緒變化程度(Bylsma, Morris, & Rottenberg, 2008)。在EEG生理指標(biāo)上, 雙環(huán)境因素比單環(huán)境因素可能更容易誘發(fā)α波和β波頻帶功率出現(xiàn)更大波幅。被試初始狀態(tài)不同, 環(huán)境因素影響效果可能也不同。當(dāng)被試初始狀態(tài)為積極時, 環(huán)境因素對α波頻譜功率振幅影響較小, β波頻譜功率振幅影響可能較大; 當(dāng)被試初始狀態(tài)為消極時, α波振幅較大, β波振幅較小。根據(jù)已有 EEG實驗和 10/20電極設(shè)置(International 10/20 system)通過左腦半球(AF3、F7、F3、FC5、T7、P7、O1)和右腦半球(AF4、F8、F4、FC6、T8、P8、02)采集到的EEG數(shù)據(jù)與情緒的相關(guān)性高。以往的研究更多分析環(huán)境因素與情緒詞匯的聯(lián)系, 較少分析單雙環(huán)境因素對 EEG數(shù)據(jù)的影響。在單環(huán)境因素刺激下, 情緒詞匯可能更容易給予被試心理暗示使 EEG信號振幅較小, 大腦皮層的頻譜圖可能比較平滑, 噪聲較少; 在雙環(huán)境情緒因素刺激下, 環(huán)境因素強于情緒詞匯對大腦的影響使 EEG信號振幅較大, 大腦皮層的頻譜圖可能噪聲和毛刺較大。

2 實驗1：音樂和燈光因素單獨作用對情緒的影響

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

探討 4種音樂調(diào)式(西方大調(diào)和小調(diào), 東方宮調(diào)和羽調(diào))和3種原色燈光(紅色、藍(lán)色、綠色)對中國被試的單因素情緒誘發(fā)效應(yīng), 考察被試在聆聽音樂和感受燈光過程中單環(huán)境因素的情緒體驗和腦電特征。

2.2 方法

2.2.1 被試

21名自愿實驗的本科生和研究生被試(男生11人, 女生 10人, 年齡在 20～25歲之間)。全部被試都是第一次參與本次實驗, 并且沒有參與過相似的實驗, 也未填寫過相似的實驗材料, 同時醫(yī)療檔案中沒有關(guān)于腦部疾病、色盲、聽力問題的記錄。在實驗之前, 被試被告知這次實驗的流程。

2.2.2 實驗材料和器材

實驗中的音樂材料, 參照 Bakker和 Martin(2015)和白學(xué)軍、馬諧和陶云(2016)的實驗流程, 并請音樂學(xué)院的學(xué)生從《貝多芬鋼琴奏鳴曲集》、《鋼琴基礎(chǔ)教程》和古箏教學(xué)教材中選取4種音樂調(diào)式(大調(diào)和小調(diào)、宮調(diào)和羽調(diào)), 每一種調(diào)式截取 3個選段作為刺激(Bakker & Martin, 2015; 白學(xué)軍等,2016), 且采用中–西音樂相結(jié)合來避免實驗局限于一種音樂調(diào)式。為提高音樂調(diào)式在實驗中對情緒效價和喚醒度的準(zhǔn)確性, 我們選取的西方音樂大、小調(diào)統(tǒng)一為C調(diào), 東方音樂宮調(diào)、羽調(diào)統(tǒng)一為C和D調(diào)(材料節(jié)選如圖1所示)。實驗燈光材料參考已有研究 Park等(2013), 選用可控變色燈進(jìn)行實驗, 燈泡光源發(fā)出三原色(紅、藍(lán)、綠)作為燈光顏色刺激。此外, 對招募的 20個人進(jìn)行音樂和燈光顏色的情緒效價和喚醒度評定。結(jié)果顯示, 音樂調(diào)式和燈光顏色在情緒效價(

p

〈 0.001)和喚醒度(

p

〈 0.001)上均有顯著差異。以5作為情緒效價和喚醒度的基準(zhǔn)線,

t

檢驗結(jié)果顯示, 大調(diào)音樂(

p

〈 0.001)、宮調(diào)音樂(

p

〈 0.005)、紅色燈光(

p

= 0.02)及綠色燈光(

p

=0.02)屬于積極情緒刺激, 小調(diào)音樂(

p

= 0.005)和羽調(diào)音樂(

p

= 0.004)屬于消極情緒刺激。

實驗中腦電信號的采集, 選用 Emotiv公司的EPOC+腦電波檢測儀記錄被試的α波、β波頻帶功率值, 采樣頻率為500 Hz。實驗中燈光顏色刺激通過 LED變色控制系統(tǒng)呈現(xiàn), 波長可控范圍為(480～630 nm), 實驗中音樂刺激通過筆記本電腦和線控式耳機(jī)播放。

2.2.3 實驗設(shè)計

實驗控制 4種音樂調(diào)式(大調(diào)和小調(diào)、宮調(diào)和羽調(diào))和3種燈光顏色(紅、藍(lán)、綠), 一共組成7組單因素實驗條件：大調(diào)音樂、小調(diào)音樂、宮調(diào)音樂、羽調(diào)音樂、紅色燈光、藍(lán)色燈光、綠色燈光。被試進(jìn)入一個隔音良好的實驗室中, 主試介紹實驗任務(wù)并進(jìn)行示范, 工作人員幫助受試者佩戴腦電波測試儀、線控式耳機(jī), 調(diào)整被試與LED燈源的距離。隨機(jī)挑選白熾燈條件和兩首音樂對被試進(jìn)行3次練習(xí),接著在白熾燈、無噪聲環(huán)境下完成3道20以內(nèi)加減混合運算數(shù)學(xué)題以調(diào)整被試的情緒。

正式實驗前, LED燈呈關(guān)閉狀態(tài), 被試佩戴耳機(jī)且無播放音樂。實驗條件順序如圖2所示。前4組音樂刺激實驗流程為：填寫SAM以完成情緒刺激前的情緒評定, 播放實驗音樂材料。被試注意力在音樂刺激上, 避免其他刺激的干擾, 記錄音樂刺激時被試的EEG數(shù)據(jù), 刺激時間為20s。刺激結(jié)束后, 音樂停止。后3組燈光顏色刺激實驗流程為：填寫 SAM 以完成情緒刺激前的情緒評定, 進(jìn)行燈光顏色刺激。被試注意力在燈光顏色刺激上, 避免其他刺激的干擾, 記錄燈光顏色刺激時被試的EEG數(shù)據(jù), 刺激時間為20 s。刺激結(jié)束后, 燈光關(guān)閉。每一個試次結(jié)束后, 被試需要填寫音樂或者燈光顏色的SAM, 以評價接受刺激后的情緒。接著完成3道20以內(nèi)混合運算的計算題, 使被試達(dá)到心情的平復(fù), 如果計算錯誤, 增加 1 min休息時間。休息結(jié)束后, 進(jìn)入下一個實驗試次, 重復(fù)進(jìn)行實驗, 直至7組實驗條件都完成一遍。共記錄14條被試主觀情緒數(shù)據(jù), 及7組單環(huán)境因素影響的EEG數(shù)據(jù)。

圖1 實驗1材料節(jié)選

圖2 實驗順序

2.3 數(shù)據(jù)結(jié)果和分析

實驗基于 EMOTIV公司的 EPOC+腦電波檢測儀(圖 3a)及 EEG 軟件編程接口(application programming interface, API)建立實時情緒測量系統(tǒng),通過情緒效價–喚醒度框架對情緒進(jìn)行定量腦電波(qEEG)分析。首先, 使用EPOC+腦電波檢測儀記錄相對應(yīng)電極的EEG, 電極位置參照已有研究按照國際10-20系統(tǒng)設(shè)置(圖3b)。研究表明當(dāng)時域信號采用 REST時, 可有效減小電極之間的相關(guān)性, 提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性(Qin, Xu, & Yao, 2010)。本研究所用電信號為儀器經(jīng)過CMS/DRL降噪配置處理后的頻域信號, 設(shè)置P3、P4電極作為參照電極, 數(shù)據(jù)采集電極在左腦半球(AF3、F7、F3、FC5、T7、P7、O1)和右腦半球(AF4、F8、F4、FC6、T8、P8、02)。每次佩戴儀器時使用 EmotivXavierControlPanel軟件檢測電極與大腦連接程度, 所有電極連接良好后再進(jìn)行實驗。電極采樣頻率為500Hz, 在EEG連續(xù)時域數(shù)據(jù)通過漢明窗轉(zhuǎn)換成頻域后, 在頻域中直接讀取 α 波(8～15 Hz)和 β 波(15～30 Hz)的平均頻帶功率, 每一個電極的頻帶功率在正則化后輸入情緒效價–喚醒度模型。在包含二維坐標(biāo)的可視化情緒板上, 縱坐標(biāo)表示情緒效價, 橫坐標(biāo)表示喚醒度(Russel, 1980)。每個試次顯示單環(huán)境因素刺激下被試情緒變化在二維坐標(biāo)移動趨勢, 可用于分析刺激的情緒標(biāo)簽與對被試情緒影響是否一致。

分別對每個實驗條件下的情緒效價, 喚醒度進(jìn)行疊加和取平均, 最終得到由音樂調(diào)式(大調(diào)和小調(diào)、宮調(diào)和羽調(diào))和燈光顏色(紅色、藍(lán)色、綠色)組成的7組qEEG實驗數(shù)據(jù)(大調(diào)音樂、小調(diào)音樂、宮調(diào)音樂、羽調(diào)音樂、紅色燈光、藍(lán)色燈光、綠色燈光)。由于本實驗研究單環(huán)境因素對被試情緒的影響, 為防止光照強度在第四試次以后作為第三環(huán)境因素影響實驗結(jié)果, 被試距離燈光位置保持不變,且被試不能直接注視光源, 防止殘影效應(yīng)導(dǎo)致下一次試次燈光波長的疊加。每位被試共進(jìn)行7個試次,每個試次的情緒變化通過情緒效價–喚醒度圖可視化。對于測出的平均頻譜功率進(jìn)行單環(huán)境因素測量方差分析。

圖3 腦電檢測儀及電極設(shè)置

2.3.1 主觀結(jié)果

2.3.2 qEEG 結(jié)果

3 實驗2：音樂和燈光雙環(huán)境因素作用對情緒的影響

3.1 實驗?zāi)康?/h3>

探討 4種音樂調(diào)式(西方大調(diào)和小調(diào), 東方宮調(diào)和羽調(diào))和3種原色燈光(紅色、藍(lán)色、綠色)對中國被試的雙環(huán)境因素情緒誘發(fā)效應(yīng), 考察被試在聆聽音樂和感受燈光過程中雙環(huán)境因素的情緒體驗和腦電特征。

3.2 方法

3.2.1 被試

同實驗1。

3.2.2 實驗材料和器材

同實驗1。

3.2.3 實驗設(shè)計

將實驗燈光顏色(紅色、藍(lán)色、綠色)與音樂調(diào)式(大調(diào)、小調(diào)、宮調(diào)、羽調(diào))組成12組。實驗條件為：3種燈光顏色與4種音樂調(diào)式組合成3×4種實驗條件。其它同實驗1。重復(fù)實驗, 直至12組實驗條件都完成一遍, 共記錄 24條被試主觀情緒數(shù)據(jù),及240 s雙環(huán)境因素影響的EEG數(shù)據(jù)。

3.3 數(shù)據(jù)結(jié)果和分析

情緒測量及分析方法同實驗 1, 分別對每個實驗條件下的情緒效價, 喚醒度進(jìn)行疊加和取平均。此外, 實驗中燈光顏色和音樂刺激同時施加, 以避免某刺激單獨影響被試。每位被試共進(jìn)行12試次,每個試次的情緒變化通過情緒效價–喚醒度圖可視化。對于測出的平均頻譜功率進(jìn)行雙環(huán)境因素測量方差分析。

3.3.1 主觀結(jié)果

表1 音樂和燈光顏色作為單環(huán)境因素影響被試的主觀反應(yīng)(n = 21)

表2 音樂和燈光顏色作為單環(huán)境因素影響被試的生理反應(yīng)(n = 21)

3.3.2 qEEG 結(jié)果

表3 音樂和燈光顏色作為雙環(huán)境因素影響被試的主觀反應(yīng)(n = 20)

表4 音樂和燈光顏色作為雙環(huán)境因素影響被試的生理反應(yīng)(n = 20)

4 討論

4.1 音樂和燈光顏色的情緒標(biāo)簽

被試對音樂調(diào)式評價分析, 不同音樂調(diào)式的情緒標(biāo)簽差異明顯。音樂的情緒效價標(biāo)簽顯示, 在東方音樂中, 宮調(diào)的情緒效價大于羽調(diào)的情緒效價;在西方音樂中, 大調(diào)的情緒效價大于小調(diào)的情緒效價, 并且宮調(diào)音樂和大調(diào)音樂是積極情緒影響, 羽調(diào)和小調(diào)是消極情緒影響。因為東方宮調(diào)音樂和西方大調(diào)音樂寬廣明亮、節(jié)奏快速; 東方羽調(diào)音樂和西方小調(diào)音樂陰暗憂郁, 節(jié)奏慢速(Bakker & Martin,2015; Bresin & Friberg, 2011; 白學(xué)軍等, 2016)。通過分析得出西方音樂調(diào)式差異大于東方音樂調(diào)式差異, 由于情緒刺激材料中, 西方音樂的C大調(diào)、C小調(diào)每一節(jié)符合自然大調(diào)和自然小調(diào)的七聲。而東方音樂的宮調(diào)、羽調(diào)符合東方調(diào)式的五聲。西方大、小調(diào)體系中, 使用大、小三度音程突出大調(diào)的明亮特性, 小調(diào)的暗淡特性。東方音樂的宮、商調(diào)體系中, 使用二度音程使音樂旋律流暢、清晰。使得西方音樂調(diào)式區(qū)分度大于東方音樂調(diào)式, 易于被試對西方音樂調(diào)式進(jìn)行標(biāo)簽(李虻, 2007; Juslin,Liljestr?m, V?stfj?ll, Barradas, & Silva, 2008; 施忠,2010)。音樂評價的喚醒度標(biāo)簽顯示, 在東方音樂中,宮調(diào)的喚醒度大于羽調(diào)的喚醒度; 在西方音樂中,大調(diào)的喚醒度大于小調(diào)的喚醒度, 并且宮調(diào)音樂和大調(diào)音樂是正性喚醒度, 羽調(diào)音樂和小調(diào)音樂是負(fù)性喚醒度。結(jié)果與以往中西方音樂的研究不同(白學(xué)軍等, 2016), 標(biāo)簽評價分析發(fā)現(xiàn), 西方音樂大調(diào)的喚醒度大于東方音樂宮調(diào)的喚醒度, 西方音樂小調(diào)的喚醒度大于東方音樂羽調(diào)喚醒度。正如上文所述, 東方的宮調(diào)、羽調(diào)音樂是五聲調(diào)式, 在音樂情緒表達(dá)方面弱于西方七聲調(diào)式, 使被試對東方音樂刺激材料產(chǎn)生較弱的喚醒度(耿元卿, 2013; 李虻,2007; Liu, Niu, Feng, & Liu, 2014)。

被試對燈光顏色評價分析, 不同燈光顏色的情緒標(biāo)簽差異明顯。燈光顏色的情緒效價標(biāo)簽顯示,藍(lán)色燈光的情緒效價小于綠色燈光的情緒效價; 綠色燈光的情緒效價與紅色燈光的情緒效價無顯著差異。通過分析得出：藍(lán)色燈光是消極情緒刺激, 紅色燈光和綠色燈光是積極情緒刺激。與之前Elliot,Maier, Moller, Friedman 和 Meinhardt (2007)與Sutton和Altarriba (2016)的研究結(jié)果一致, 積極情緒詞匯通常對應(yīng)顏色排名為紅色、綠色、藍(lán)色。此外, 燈光顏色評價的喚醒度標(biāo)簽顯示, 藍(lán)色燈光的喚醒度小于綠色燈光的喚醒度; 綠色燈光的喚醒度小于紅色燈光的喚醒度, 表明燈光顏色在喚醒度上的情緒影響分類與情緒效價相同。但是之前的研究也有不同的結(jié)果, 比如Sutton和Altarriba (2016)的研究認(rèn)為紅色是消極情緒詞最常見的顏色, 其次是藍(lán)色, 綠色; 還有 Viola, James, Schlangen和 Dijk(2008)表明, 藍(lán)色燈光具有提高喚醒度的能力, 提高被試的表現(xiàn)。推測原因, 可能是西方被試認(rèn)為紅色與憤怒等消極詞匯相聯(lián)系, 中國文化中紅色具有喜慶含義, 導(dǎo)致燈光顏色作為情緒刺激材料, 中國被試標(biāo)簽的差異; 還可能是照射燈光時間長短不同,使被試對燈光有依賴性和疲勞性, 長時間的藍(lán)光照射, 會加強對藍(lán)色燈光的依賴并提高喚醒程度(Viola et al., 2008; Park, Ha, Ryu, Kim, & Jung, 2013)。

4.2 音樂調(diào)式和燈光顏色環(huán)境因素對情緒的影響

本研究采用qEEG技術(shù)和自我報告法分析了環(huán)境因素(音樂、燈光顏色)對情緒的影響。在實驗 1中, 音樂情緒效價和喚醒度的行為數(shù)據(jù)(表 1)顯示,被試在大調(diào)音樂、宮調(diào)音樂刺激后, 對情緒效價和喚醒度有積極影響; 被試在小調(diào)音樂、羽調(diào)音樂刺激后, 對情緒效價和喚醒度有消極影響。在音樂對情緒的影響方面, 實驗結(jié)果與 Bakker和 Martin(2015)、Jaimovic, Coghlan 和 Knapp (2012)和白學(xué)軍等(2016)的實驗結(jié)果一致, 大調(diào)音樂和宮調(diào)音樂在情感表達(dá)上表達(dá)積極情緒, 而小調(diào)音樂和羽調(diào)音樂表達(dá)的是消極情緒(Sutton & Altarriba, 2016;Vieillard et al., 2008)。根據(jù)qEEG的情緒效價和喚醒度數(shù)據(jù)(表 2)顯示, 在效價上大調(diào)音樂和宮調(diào)音樂都屬于積極情緒刺激, 小調(diào)音樂和羽調(diào)音樂屬于消極情緒刺激。與行為數(shù)據(jù)結(jié)果和大部分實驗研究結(jié)果(Bakker & Martin, 2015; 蔡之幸, 張振賢, 吳麗麗, 余元殊, 2015; Jaimovich et al., 2012; Koelsch et al., 2010; Vieillard et al., 2008; 王金芳, 張寧, 2009)相同, 證明音樂調(diào)式對情緒效價和腦電波影響有一致性, 但在喚醒度上沒有發(fā)現(xiàn)顯著差異。推測其原因, 可能是小調(diào)音樂會使被試的大腦額葉部位的 β頻帶功率大于大調(diào)音樂(Jenni et al., 2017), 使得情感悲傷, 調(diào)速緩慢的音樂計算出較高的喚醒度, 令不同調(diào)式音樂對情緒影響無法形成顯著差異。

分析燈光顏色刺激情緒效價和喚醒度的行為數(shù)據(jù), 結(jié)果(表1)顯示, 被試經(jīng)過紅色、藍(lán)色和綠色燈光刺激后, 喚醒度顯著大于小調(diào)音樂。但是3種顏色之間并沒有出現(xiàn)主效應(yīng)顯著, 與之前 Elliot和Maier (2014)的研究結(jié)果不一致。其原因一方面可能是在安靜、無干擾的環(huán)境下, 被試的情緒更趨近于平靜狀態(tài), 僅有燈光顏色一種情緒刺激改變還不足以使被試的心情發(fā)生明顯的變化; 另一方面可能是被試的情緒確實被燈光顏色改變所影響, 但是變化還不足以使被試發(fā)現(xiàn)自己情緒的變化。根據(jù)qEEG的情緒效價和喚醒度數(shù)據(jù)(表2), 紅色燈光在情緒效價對被試產(chǎn)生消極影響, 而在喚醒度產(chǎn)生積極影響; 而藍(lán)色燈光在兩方面都是消極影響; 只有綠色燈光在情緒效價和喚醒度上都能產(chǎn)生積極影響且其影響大于其他兩種顏色。雖然3種顏色之間沒有出現(xiàn)顯著性差異, 但是與以往研究相同, 如Yoto, Katsuura, Iwanaga 和 Shimomura (2007)的研究結(jié)論, 在觀察顏色刺激時, 紅色對被試情緒的 β波頻帶功率的影響大于藍(lán)色。

在實驗2中雙環(huán)境因素刺激與單環(huán)境因素刺激作對比。音樂燈光的行為數(shù)據(jù)(表 3)整體分析表明,在音樂與燈光顏色刺激作用下, 兩者交互作用不明顯, 音樂調(diào)式主效應(yīng)顯著, 大調(diào)、宮調(diào)音樂對情緒效價和喚醒度是積極影響; 小調(diào)、羽調(diào)音樂對情緒效價和喚醒度是消極影響。表明同時給予視覺和聽覺刺激時, 聽覺占據(jù)主導(dǎo)影響位置, 即大腦更傾向于分析音樂的情感內(nèi)容(Lee et al., 2017; Oechslin,van de Ville, Lazeyras, Hauert, & James, 2013)。細(xì)致分析顯示, 不同顏色燈光與音樂調(diào)式組合會產(chǎn)生與單環(huán)境因素不同的結(jié)論。比如從情緒效價上分析,紅色燈光不僅抑制了大調(diào)和宮調(diào)音樂的積極影響,還抑制了小調(diào)和羽調(diào)音樂的消極影響; 此外, 藍(lán)色和綠色燈光都促進(jìn)了西方調(diào)式音樂的積極影響, 但也抑制了東方調(diào)式音樂的消極影響。說明當(dāng)音樂和燈光進(jìn)行互補會增強情緒的影響(Lee et al., 2017)。再比如喚醒度上分析, 紅色、綠色燈光促進(jìn)了大調(diào)和宮調(diào)音樂的積極影響, 卻抑制了小調(diào)和羽調(diào)音樂的消極影響; 紅色、綠色燈光與音樂對情緒的影響不相同, 推測其原因, 可能是音樂調(diào)式使人產(chǎn)生共鳴, 產(chǎn)生聯(lián)想。當(dāng)紅色燈光符合聯(lián)想場景可以促進(jìn)情緒狀態(tài)的改變, 反之抑制情緒的轉(zhuǎn)變。當(dāng)聯(lián)想的場景為歡慶喜悅時, 紅色燈光令人有溫暖、幸福之感, 當(dāng)聯(lián)想的場景為悲慘凄涼時, 紅色燈光使人恐怖、恐懼(Elliot & Maier, 2014; Kone?ni, 2008;Sutton & Altarriba, 2016; Yoto et al., 2007; Park et al., 2013), 也可以認(rèn)為燈光顏色與受試的經(jīng)歷有密切關(guān)系。

音樂燈光qEEG數(shù)據(jù)(表4)整體分析表明, 與行為結(jié)果結(jié)論相同音樂調(diào)式在情緒效價上主效應(yīng)顯著, 兩者交互作用不明顯。大調(diào)、宮調(diào)音樂對情緒有積極影響, 小調(diào)、羽調(diào)對情緒有消極影響。根據(jù)上文分析聽覺優(yōu)勢的特點, 以及結(jié)合腦部不對稱理論, 可知即使燈光顏色對情緒沒有影響, 但是在腦部不同區(qū)域或者頻段都會做出相應(yīng)的反應(yīng)。比如Plitnick, Figueiro, Wood和Rea (2010)實驗表明β波頻帶功率可以測量昏暗條件下對被試緊張度的影響; Shin等人(2015)研究表明 θ波頻帶功率可以作為不同燈光環(huán)境反映情緒狀態(tài)的標(biāo)志。以上結(jié)果都說明可以從多方面測量燈光顏色對情緒的影響(Hsu et al., 2018; Maher et al., 2001; Shin et al.,2015)。從情緒效價和喚醒度綜合分析, 紅色燈光促進(jìn)音樂對情緒積極影響; 綠色燈光抑制音樂對情緒積極影響; 藍(lán)色燈光促進(jìn)西方音樂對情緒效價的積極影響, 但是對東方古典音樂卻是抑制這種影響。這與之前討論的情況相符合, 紅色燈光營造一種暖色調(diào)氛圍調(diào)節(jié)情緒向積極的方向, 這種調(diào)節(jié)作用大于藍(lán)色或者綠色的能力(Tantanatewin & Inkarojrit,2016)。但藍(lán)色燈光依然能產(chǎn)生積極的影響, 比如Iskra-Golec等(2012)等人的研究結(jié)論發(fā)現(xiàn), 因為由于藍(lán)色屬于冷色系列, 容易讓人產(chǎn)生消極的影響,但是能使人感覺到愉悅, 即藍(lán)光對被試影響為平靜和滿足。

4.3 情緒標(biāo)簽與影響情緒的一致程度

綜合音樂、燈光顏色和情緒標(biāo)簽的結(jié)果。單環(huán)境因素對情緒的影響實驗表明：從音樂分析, 音樂情緒標(biāo)簽與音樂對情緒影響的匹配程度達(dá)到100%,即表示, 音樂調(diào)式攜帶的情緒會影響聽者, 并誘導(dǎo)聽者向其攜帶的情緒改變; 從燈光顏色分析, 藍(lán)色和綠色燈光符合情緒標(biāo)簽與情緒影響的一致性, 紅色燈光不滿足一致性?？梢宰C明紅色作為中國傳統(tǒng)喜慶顏色, 會直接給紅色標(biāo)簽為積極情緒, 但是在情緒影響上往往是令人感到恐懼、警告等消極影響(Elliot & Maier, 2014; Elliot et al., 2007; Sutton &Altarriba, 2016)。雙環(huán)境因素對情緒的影響實驗表明：根據(jù)聽覺優(yōu)勢的特點, 音樂調(diào)式對情緒影響的強度大于燈光顏色對情緒影響的強度, 所以滿足情緒標(biāo)簽與雙環(huán)境因素對情緒影響的一致性(Lee et al., 2017)。

5 結(jié)論

在本實驗條件下可得出如下結(jié)論：(1)通過qEEG技術(shù)研究不同類型的音樂調(diào)式和燈光顏色對人情緒的影響是可行的。(2)大調(diào)、宮調(diào)音樂和綠色燈光產(chǎn)生積極情緒影響, 小調(diào)、羽調(diào)音樂和紅色燈光產(chǎn)生消極情緒影響。(3)音樂和燈光雙環(huán)境因素對情緒同時刺激時, 具有交互作用, 情緒正相關(guān)影響雙環(huán)境因素對情緒影響有加強, 負(fù)相關(guān)影響雙環(huán)境因素對情緒影響有削弱。(4)在燈光顏色與音樂作為雙環(huán)境因素刺激被試時, 主要由音樂調(diào)式影響情緒變化, 但是燈光顏色與音樂調(diào)式組合時, 對情緒影響程度依然有顯著差異。紅、藍(lán)、綠三色的燈光刺激, 喚醒度均大于小調(diào)音樂。(5)音樂刺激本身具有的情緒信息與被試被誘發(fā)的情緒相一致, 燈光顏色的情緒標(biāo)簽與被試被影響的情緒基本一致。