不同樂器訓(xùn)練對音樂音高感知的影響

王桂純，倪 杉，周 莉，胡欣月

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)藝術(shù)與傳媒學(xué)院，湖北 武漢 430074)

音高作為音樂的基本要素之一，是音樂構(gòu)成不可或缺的一個重要元素.音高是指音的高低，由發(fā)生物體的振動頻率決定，頻率越高，音調(diào)越高，反之則音調(diào)越低[1].音高感知是聽者感知到不同頻率之間引起的聲音變化，是音樂中的主要知覺成分.研究表明，音樂訓(xùn)練可以促進(jìn)聽覺系統(tǒng)的快速成熟[2]，一定時間的音樂訓(xùn)練可以提高音高的感知能力.音樂訓(xùn)練包括聲樂訓(xùn)練和樂器訓(xùn)練等，對人腦結(jié)構(gòu)和功能有重要的影響[3],能使音樂家將與聲音有關(guān)的聽覺表征和動作表征連接得更加精準(zhǔn)[3].長期的樂器訓(xùn)練會引起行為改變以及塑造大腦的結(jié)構(gòu)發(fā)育，是一種強(qiáng)烈的、多感官的、運(yùn)動性的體驗[4].

隨著素質(zhì)教育的普及，樂器學(xué)習(xí)呈現(xiàn)低齡化和長期化的趨勢，長期的樂器訓(xùn)練對人的音高感知能力的影響也受到了研究者的關(guān)注.有研究通過比較阿拉伯古典音樂聽眾與西方音樂聽眾的聽覺感知能力，發(fā)現(xiàn)聲學(xué)環(huán)境的不同會導(dǎo)致不同聽覺感知能力的差異[5]；也有研究通過比較音樂家與非音樂家的音高感知與辨別能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過多年的音樂訓(xùn)練后，音樂家對音高感知的個體JND閾值(Just Noticeable Difference threshold)顯著優(yōu)于非音樂家[6].然而，部分研究有不同回答.Wayland等[7]為區(qū)別音樂家與非音樂家在音高感知方面的不同，進(jìn)行了純音識別的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與偏差刺激的頻率間隔越大，音樂家與非音樂家對音高辨別的正確率都越高，音樂家對純音的聽覺處理相對更加敏銳；然而，通過多變量分析得出的結(jié)果是：在任何頻率之間，音樂家的表現(xiàn)并不明顯優(yōu)于非音樂家.一系列以音樂家和非音樂家為被試的實證研究也支持了上述觀點(diǎn).有研究表明，接受音樂訓(xùn)練的音樂家與未接受音樂訓(xùn)練的非音樂家在對簡單的聲音刺激的辨別上不存在明顯差異[8].這可能是由于純音刺激材料或刺激材料間隔過于簡單，導(dǎo)致音樂家與非音樂家兩類被試產(chǎn)生“天花板效應(yīng)”.

樂器訓(xùn)練涉及多個感官與運(yùn)動通道之間的連接與交互，對聽覺感知的促進(jìn)作用顯著[3，9].因此，長期的樂器訓(xùn)練對聽覺具有一定的影響.韓寶強(qiáng)[10]通過成對比較法測試不同音分與不同音色對不同專業(yè)音樂家的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同音分差會影響不同專業(yè)音樂家的音差分辨能力.

關(guān)于音樂訓(xùn)練對音樂音高感知能力的影響，目前的研究主要集中在受過音樂訓(xùn)練的人士與未受過音樂訓(xùn)練的人士的能力比較上，較少有研究從音樂專業(yè)人士中針對不同樂器訓(xùn)練對音樂音高感知的影響進(jìn)行研究.如果從不同樂器訓(xùn)練者的角度，將被試分為固定音高樂器組與無固定音高樂器組，在這種情況下，被試的音高感知能力是否存在差異性？基于此，本研究采用oddball經(jīng)典范式，以兩兩刺激對之間相差5 Hz的純音為實驗刺激的音高材料，考察不同樂器訓(xùn)練者在感知微小音高變化時的差異，為合理運(yùn)用樂器訓(xùn)練來改善受訓(xùn)者的音高感知能力提供重要的參考.

1 實驗方法

1.1 被試

無固定音高樂器組：無固定音高樂器指的是如大提琴、小提琴、二胡類等需演奏者根據(jù)音高感知能力調(diào)節(jié)音高位置的樂器.如表1所示，本次實驗招募的無固定音高樂器組的被試是來自中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)的本科生，共11人，男性6名，女性5名.被試年齡在20～25歲(M=22.73，SD=1.62，M表示均值，SD表示標(biāo)準(zhǔn)差，下同)之間，被試接受樂器訓(xùn)練的時間在9～16 a(M=13.36，SD=2.58)，被試均為右利手，身體健康，無任何腦部疾病及聽力損傷，視力或矯正視力正常.在實驗前，被試都填寫了知情同意書.

固定音高樂器組：固定音高樂器指的是鍵盤類等無需演奏者調(diào)節(jié)音高位置的樂器.如表2所示，本次實驗招募的固定音高樂器組的被試是來自中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)音樂專業(yè)的本科生和研究生，共14人，但是由于設(shè)備原因，導(dǎo)致其中2名被試的數(shù)據(jù)沒有被記錄下來，因此數(shù)據(jù)分析不包含他們的數(shù)據(jù).被試包括鋼琴、古箏、吉他等專業(yè)的學(xué)生，男性4名，女性10名.被試年齡在20～24歲(M=22.93,SD=1.14)之間，接受樂器訓(xùn)練的時間在9～19 a(M=13.36，SD=3.15)，被試均為右利手，身體健康，無任何腦部疾病及聽力損傷，視力或矯正視力正常.在實驗開始前，被試都填寫了知情同意書.

表1 無固定音高樂器組Tab.1 Instrument group of non-definite pitch

表2 固定音高樂器組Tab.2 Instrument group of definite pitch

1.2 實驗材料、設(shè)備

材料：本實驗以435，440以及445 Hz的純音為音高材料，音高材料由專業(yè)制作軟件Adobe Audition CC 2015.2制作完成，純音的采樣率為44 100 Hz、采樣位數(shù)為16 bit，所有純音的音量標(biāo)準(zhǔn)化到-3 dB、1 000 ms，最后輸出.wavs文件.

實驗開始前，選擇與標(biāo)準(zhǔn)音構(gòu)成±1～±9 Hz的頻率差值，為避免“地板效應(yīng)”與“天花板效應(yīng)”，選取15名不參與正式實驗的被試進(jìn)行前測，經(jīng)過15名不同樂器專業(yè)的被試進(jìn)行頻率差值的篩選，最終選取標(biāo)準(zhǔn)音以及標(biāo)準(zhǔn)音上下拓展5 Hz的音頻作為實驗樣本.

設(shè)備：本實驗使用一臺Lenovo筆記本電腦播放測試程序，被試者頭戴AKG監(jiān)聽耳機(jī)聆聽測試音高.

1.3 實驗程序

圖1 實驗流程示意圖Fig.1 Experimental flow chart

實驗在安靜的環(huán)境下進(jìn)行，正式實驗開始前，有一個實驗練習(xí)的block，被試先聽到數(shù)次標(biāo)準(zhǔn)音的啟動刺激后，目標(biāo)刺激隨機(jī)呈現(xiàn).在練習(xí)實驗中，被試可以根據(jù)自己的聆聽偏好調(diào)整音量大小，練習(xí)包含15個試次.實驗試次通過E-prime 2.0軟件進(jìn)行呈現(xiàn)，如圖1所示.首先，在電腦屏幕中心出現(xiàn)一個500 ms的黑色加粗注視點(diǎn)“+”和300 ms空屏，表示標(biāo)準(zhǔn)刺激(440 Hz)即將出現(xiàn).靶刺激(445 Hz或435 Hz)在標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)數(shù)次后隨機(jī)出現(xiàn)，這時，被試需要盡可能快而準(zhǔn)確地判斷靶刺激是偏高還是偏低于標(biāo)準(zhǔn)刺激，并作出按鍵反應(yīng).

1.4 實驗設(shè)計

本研究采用2×3混和設(shè)計，實驗的自變量為音高和專業(yè).音高為被試內(nèi)變量，包含3個水平：435 Hz，440 Hz以及445 Hz；專業(yè)為被試間變量，包含2個水平：固定音高樂器組和無固定音高樂器組.因變量取反應(yīng)時和正確率兩個指標(biāo).實驗采用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析.

2 實驗結(jié)果

2.1 正確率的統(tǒng)計結(jié)果

圖2 固定音高樂器組與無固定音高樂器組的音高判斷正確率Fig.2 Pitch judgment accuracy rate of definite pitch and non-definite instrument group

本研究預(yù)期無固定音高樂器組的正確率高于固定音高樂器組的，通過卡方檢驗，得到p值均大于0.05(p=0.103>0.05，p=0.804>0.05)，與預(yù)期效果無顯著性差異.以專業(yè)和音高為自變量，正確率為因變量進(jìn)行統(tǒng)計分析.研究結(jié)果如圖2所示，無固定音高樂器組的表現(xiàn)明顯優(yōu)于固定音高樂器組的.無固定音高樂器組的正確率(M=98.5%)高于固定音高樂器組的(M=94.2%)，專業(yè)類別的主效應(yīng)非常顯著(p<0.01).

2.2 反應(yīng)時的統(tǒng)計結(jié)果

不同專業(yè)組的反應(yīng)時的統(tǒng)計結(jié)果表明，固定音高樂器組與無固定音高樂器組在反應(yīng)時方面無顯著差異，然而，與預(yù)期結(jié)果相反的是，無固定音高樂器組(M=611.95 ms)的表現(xiàn)沒有優(yōu)于固定音高樂器組的(M=611.65 ms)，不同專業(yè)組的被試的平均反應(yīng)時幾乎沒有差別.

3 實驗結(jié)論

3.1 不同樂器訓(xùn)練者對微小音高差別的感知存在差異

實驗結(jié)果表明，無固定音高樂器組對5 Hz微小音高差別感知的正確率明顯高于固定樂器組的，先前的研究[6]表明音樂家與非音樂家在接受純音識別任務(wù)中并無明顯差異，這可能是由于刺激材料的間隔過于簡單，導(dǎo)致音樂家與非音樂家都能明顯識別音高差異.與先前的研究不同的是，本研究的對象針對的是同樣接受過音樂訓(xùn)練的不同專業(yè)的學(xué)習(xí)者.無固定音高樂器組的被試長期通過音高感知能力來判斷樂器的音高位置，這會導(dǎo)致該類樂器訓(xùn)練者的音高感知能力比固定音高樂器訓(xùn)練者的更強(qiáng)，本研究結(jié)果也證實了這一觀點(diǎn).

以往的研究也有對接受不同樂器訓(xùn)練的被試的音高感知能力進(jìn)行研究，通過不同音高與不同音色考察不同專業(yè)被試的音差分辨能力.本研究結(jié)果與韓寶強(qiáng)[9]的研究結(jié)果一致，其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大提琴與小提琴專業(yè)的被試對4音分音差就已具有分辨能力，而鋼琴專業(yè)的被試對8音分音差才有分辨能力.這與本研究無固定音高樂器組的音高感知能力優(yōu)于固定音高樂器組的結(jié)論一致.

3.2 不同樂器訓(xùn)練者對音高感知的反應(yīng)時不存在顯著差異

實驗結(jié)果表明，接受不同樂器訓(xùn)練的被試對音高感知的反應(yīng)時并不存在顯著差異，甚至固定音高樂器組的平均反應(yīng)時略優(yōu)于固定音高樂器組的.這說明無論接受哪種樂器訓(xùn)練，對人對音高感知的反應(yīng)時的影響程度幾乎是相同的.

綜上所述，不同樂器訓(xùn)練對人類的音樂音高感知能力具有一定的影響.通常情況下，不同樂器訓(xùn)練者對微小音高感知的能力存在一定的差異性，無固定音高樂器組在純音識別任務(wù)中的正確率明顯高于固定音高樂器組，但在對音高的反應(yīng)時上兩組沒有明顯的差異.

本研究也存在幾點(diǎn)不足：(1)本研究實驗樣本材料過于單一，增加不同音色對不同專業(yè)被試的音高感知能力是否存在差異，還有待進(jìn)一步細(xì)化研究；(2)由于疫情原因，招募到的被試較少，對研究結(jié)果的代表性有一定的影響.