【摘 要】 以古琴為實驗對象，研究古琴音色主觀評價術語與客觀分析的相關性。結果顯示，人耳對音色的感知受多方面因 素的影響，其中某些較突出因素在音色評價中具有重要的作用。同時也證明將主觀評價術語和客觀分析相結合的 研究方法是可行的。

【關鍵詞】 古琴；音色；術語；主觀評價；音頻分析；客觀數(shù)據(jù)

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.06.011

The Subjective and Objective Relevance of the Guqin Timbre Term

YANG Bo

（China Conservatory of Music， Beijing 100101， China）

【Abstract】Taking Guqin as an object of study， the author studies the correlation between subjective evaluation terms and objective analysis of Guqin's timbre. The results show that the perception of human ear to timbre is influenced by many factors， some of which are important factors in timbre evaluation. At the same time， it is proved that the research method combining subjective evaluation terms with objective analysis is feasible.

【Key Words】Guqin； timbre； terminology； subjective evaluation； audio analysis； objective data

音色，是樂音的重要屬性，是主觀性較強的屬性。目前對音色進行的研究，主要依賴主觀評價。人們根據(jù)所聽到的聲音（樂器的聲音、嗓音等），選擇能夠描述這些聲音的詞語來評價其音色，這些描述詞即為音色評價術語。一方面，評價術語是否適用、是否全面，直接影響了主觀評價的結果；另一方面，個人文化背景、語言習慣、專業(yè)領域、身體狀況等情況的不同，也會對主觀評價的結果造成影響。根據(jù)已有的研究，樂器的音色與樂器聲音的諧音、起振、持續(xù)、衰減、頻譜等因素有關。

同時，聲音的客觀物理屬性是穩(wěn)定不變的。對樂音進行客觀分析，也是一種研究樂音音色的方法。其優(yōu)點在于不受主觀因素的影響，因此，結果是固定不變的。而音色本身是一個主觀概念，客觀分析不足以完整地詮釋音色特點。因此，研究音色的主觀評價與客觀物理量之間的相關性，是十分重要且有意義的。

古琴是中國的傳統(tǒng)弦樂器，在中華文化中占有重要的地位。當代對于古琴的研究，主要集中在樂譜、技法、演奏、美學等方面，對古琴進行科學的研究還是比較少的。其中，從音樂聲學的角度研究古琴更是屈指可數(shù)。新疆藝術學院楊帆[1-5]在此領域有一些研究成果，主要從樂器聲學角度研究古琴材料、形制等方面，研究手段有建模、頻譜分析等方法。其余類似研究比較少。另外，主觀評價和客觀分析結合的研究，也鮮有。

本文以古琴為實驗對象，研究音色主觀評價術語與客觀數(shù)據(jù)的相關性。選用四張不同形制、材料和琴弦的古琴作為研究樣本。具體信息參看表1。

1 研究情況

楊帆在《古琴聲學特性與音響表現(xiàn)關系解析》一文中，闡釋古琴聲學結構、發(fā)聲系統(tǒng)以及聲音特點（音高、音長、音強和音色）與古琴音響特點的關系。其中提到音色與頻譜、波形包絡、起振衰減等有密切關系，值得學習和借鑒。馬繼超在《古琴聲音的數(shù)字化研究》一文中，利用音頻分析技術，研究古琴常規(guī)音（散音、按音和泛音），三種演奏法（滑音、顫音和走手音）以及三種裝飾音（倚音、和音和刮奏）。文章從數(shù)據(jù)的角度，用可視化的手段研究古琴聲音的“虛”與“實”，并且將古琴和鋼琴以及人聲進行比較。文章還指出，古琴演奏的“微細節(jié)”對于音樂的表達十分重要。文章嘗試使用比較基礎的音頻分析手段（可視化）對古琴聲音進行分析。但是，該文缺少客觀分析與主觀評價的結合。周昌樂等人在《一種古琴音色重構仿真方法及其實現(xiàn)》一文中，提出兩種利用計算機對古琴音色重構的方法：第一種是通過錄音、修建、后期等過程，建立古琴音色庫；另一種是根據(jù)古琴振動特點和律制特點，對古琴聲音頻譜進行分析和仿真。第二種方法比較有創(chuàng)新意義，即深入研究古琴聲音的頻譜信息。但重構方法描述得不夠細致，例如關于古琴諧音的能量比值未能詳細說明。楊帆在《分音時域特性分析法應用于樂音音色比較初探——以古琴為例》一文中，比較從頻域和時域角度研究古琴聲音的利弊。文章結論是，聲音分音在時域中的展示能夠更好地反映音色的差異。筆者擬使用頻域和時域相結合的辦法，研究古琴聲音，并根據(jù)主觀評價進行相關性研究。

在國外相關文獻中，《Physical modeling of the guqin a Chinese string instrument》和《Model-based sound synthesis of the guqin》與本文的關系較為密切。這兩篇文章，比較詳細地使用信號處理的方法研究古琴的聲音。研究內容包含：古琴不同按音范式（指尖按音和指甲按音）對聲音持續(xù)時間的影響、時域內弦振長度和能量的變化、泛音的結構以及滑音的情況和滑音的噪聲成分。研究方法是使用不同功能的濾波器，對聲音信號進行分析，目的在于對古琴聲音的再產生。文章從物理和數(shù)學計算角度研究古琴的聲音，未能與主觀聽覺相結合。但文章使用的研究方法值得學習，文章中對噪聲成分的研究更值得借鑒。因此，在本文實驗研究過程中，加入了對非諧音成分的分析。另外，《Acoustic imaging of string instrument soundboxes》一文使用傳聲器矩陣，研究三種弦樂器的聲音空間分布情況，其中包含古琴，能夠用在古琴的錄音當中。

2 音頻庫

根據(jù)本次實驗的要求，所有音頻都應在同一錄音棚中錄制，且都由同一位演奏者演奏。所以，需要自行建立音頻庫。本實驗目前不涉及古琴演奏法對于音色的影響，所以僅錄制空弦散音作為樣本。錄音時，令演奏員使用相同的力度演奏每張琴的空弦散音，直到余音完全消失。

錄音共得到28個用于實驗的音頻，如果全部用來進行實驗，會導致試聽實驗量過大，試聽結果的質量會受到影響。另一方面，在實驗的過程中，必不可少要加入信度的檢驗（后文會提到）過程，無疑會導致試聽實驗時間過長。因此，多方面考慮之后，選擇最粗弦（1弦C2）、最細弦（7弦D3）和中間弦（4弦G2）的空弦散音進行實驗。這樣選擇的好處有兩點：一方面，減少主觀評價的實驗量，提高實驗結果的質量；另一方面，最細和最粗弦的聲音差別會比較大，主觀評價的結果的差距也會因此變大，最終主觀評價和客觀數(shù)據(jù)結合時，更容易進行對比。

3 主觀評價

研究古琴音色，必不可少需要關注到的便是兩篇論述古琴音色的文章：徐上瀛所著的《溪山琴況》①和冷謙所著的《琴聲十六法》。調查發(fā)現(xiàn)，眾多古琴演奏家、斫琴師以及音樂美學研究者，都針對該文有大量的研究和論述。其中多為與《溪山琴況》相關的研究，所以筆者亦從此文入手。且王紅梅在其文章中說到：“《溪山琴況》之所以為后人稱為集琴美學思想的大成之作，就在于其較全面地繼承和概括了以往的琴學研究成果……②”關于《溪山琴況》這些研究中，包括吳毓清在《<溪山琴況>論旨的初步研究》中提出二層論，即《琴況》中二十四況可分為意境和音色兩個層面；張法在《<溪山琴況>美學思想體系之新解》中提出三層論，認為這二十四況可分為琴韻、琴音和琴技三個層次；劉承華在《<谿山琴況>結構新論》一文中，又將該二十四況分為本體論、風格論、音色論和技法論四個層面。

通過研究之前提到的幾篇文章，筆者發(fā)現(xiàn)，眾人較為統(tǒng)一地將二十四況中的五況認為是對古琴音色的論述，分別是“麗”、“亮”、“采”、“潔”、“潤”。所以，本次古琴音色研究實驗中擬使用這五個字作為描述詞。

“麗”，字典中解釋：好看，漂亮。被試者對于該描述詞用于描述音色的認識看法不一，認為該描述詞與音色優(yōu)雅、柔和、靜美等方面相關。“亮”，字典中解釋：明，有光；光線；明擺出來，顯露，顯示；明朗，清楚；聲音響；使聲音響。被試者認為該描述詞用來描述音色明亮、透亮、金石之聲、有穿透力?！安伞保值渲薪忉專和安省保ǜ鞣N顏色交織；花樣，完美的成分）；盛多的樣子。被試者認為該描述詞用來形容音色豐富、飽滿、清亮、有色彩性和有光澤?！皾崱?，字典中解釋：干凈。被試者認為該描述詞用來描述音色干凈、純凈、無雜音。“潤”，字典中解釋：不干枯，濕燥適中；細膩光滑；使有光澤，修飾。被試者認為該描述詞與音色圓潤、溫潤、飽滿、不燥、無雜音有關。

主觀評價調查問卷使用系列范疇法（評定尺度法）來完成。被試者需要根據(jù)所聽音頻，選擇該音頻與描述詞的符合程度。根據(jù)系列范疇法的要求，程度必須為單數(shù)，因此，本實驗要求被試者從1到7中，對符合程度進行選擇。被試者聽每段音頻，選擇該音頻中音色與每個術語之間的符合程度?！?”代表程度低，“7”代表程度高。

為了減少實驗的次數(shù)，筆者使用內在一致性信度的信度估計方法，在實驗中增加了信度檢驗的設計。原始用來實驗的音頻應該是12個（四張琴，每張琴3個音）。而在實驗過程中，需要對其中的3個音進行重復測試。實驗結束后，首先對每一個被試者的重復實驗樣本進行信度檢驗。若信度足夠，則該被試者的結果可用作下一步研究；反之，則不可以繼續(xù)使用。這樣做的優(yōu)點在于，能夠有效挑選高質量的實驗結果，避免低質量的實驗數(shù)據(jù)對最終數(shù)據(jù)的影響。主觀評價過程共得到25份問卷結果，其中7人為古琴專業(yè)，其余18人為音樂專業(yè)但非古琴專業(yè)。經過信度檢驗，最終篩選出19份有效的問卷結果，結果統(tǒng)計在后文中提到。

4 客觀分析

對每一段音頻進行頻譜信息的提取，是進行客觀分析的首要步驟。借助倫敦大學瑪麗女王學院電子音樂中心開發(fā)的用于音頻分析的軟件（Sonic Visualiser③），以及常數(shù)Q變換（Constant-Q transform）插件④，可以對每段音頻進行頻譜分析。

古琴是典型的弦振動樂器，整弦振動產生基音（1號諧音）；1/2弦振動產生第一泛音（2號諧音），其頻率是基音的兩倍；1/3弦振動產生第二泛音（3號諧音），其頻率是基音的三倍……同時，每個音的基音頻率是已知的。根據(jù)基音頻率以及諧音規(guī)律，使用MATLAB可以從頻譜數(shù)據(jù)中提取出每個樣本的諧音成分。與此同時，也得到了非諧音成分的數(shù)據(jù)（圖1）。在得到的諧音成分中，可以很直觀地觀察到每個音的前20號諧音（圖2）。在20號諧音之后的諧音十分密集，難以分辨清楚，因此，筆者將20號諧音以后的成分稱為“極高次諧音部分”（圖3）。

根據(jù)J.S.Keeler的理論，聲音的起始狀態(tài)對于音色的判斷也是非常重要的。對聲音起振部分和衰減（包含釋放）部分進行研究，也應當在考慮范圍之內。一般來說，聲音包含起振（Attack）、衰減（Decay）、持續(xù)（Sustain）和釋放（Release）四個階段，即ADSR。彈撥樂器的起振階段十分迅速，到達峰值后隨即進入衰減和釋放過程，缺少持續(xù)階段⑤。古琴是一種典型的彈撥樂器，因此對其聲音進行研究時，不需要研究持續(xù)階段。又因衰減和釋放階段界限十分模糊，本文將這兩者結合在一起進行研究和討論。根據(jù)之前得到的頻譜信息，將諧音按照能量最大值處分成起振階段和衰減（釋放）階段（圖4～圖5）。

5 主客觀相結合

經過對樣本的主觀評價調查以及信度檢驗的過程，最終得到主觀評價的結果，見表2（劃橫線的數(shù)字表示每個描述詞中得分最高的一項）。

根據(jù)以上主觀評價的結果以及客觀分析的數(shù)據(jù)，將二者進行相關性研究。

首先，依據(jù)表2中每個描述詞中得分最高的樣本進行比較研究。結果顯示，諧音數(shù)量多、能量大、更均衡的聲音更受人們偏愛（圖6～圖10）。

其次，諧音的起振狀態(tài)、衰減（釋放）狀態(tài)，對于人耳感知音色有一定的影響，但在本實驗的樣本中，該部分對音色的影響不占據(jù)主要地位。在對樣本諧音成分起振狀態(tài)、衰減（釋放）狀態(tài)的對比研究中，僅在C2音的比較研究中，該影響具有一定的規(guī)律性。聲音中各諧音的起振速度快慢和人感知音色有一定的關系，諧音起振速度快，有助于人快速、直接地感知到音色，從而受被試者的偏愛。相反，諧音到達峰值的速度比較慢，人不能夠快速且全面地感知音色，影響主觀感受。

第三，對描述詞“亮”的研究，呈現(xiàn)出比較強的統(tǒng)一性和規(guī)律性。諧音頻率高、高頻諧音能量強以及極高次諧音豐富、能量強，與人耳感知音色的明亮程度相關（圖11～圖18）。同時，較高的音比較低的音，明亮的屬性更強。

第四，對描述詞“潔”的研究，亦呈現(xiàn)出比較強的統(tǒng)一性和規(guī)律性。首先，基音能量強，人耳感知聲音干凈、純凈、無雜音的屬性會高（圖19）。其次，在低頻部分（基音頻率以下）非諧音成分越少，人耳感知聲音干凈的屬性會高（圖20）。再次，古琴聲音在某些特定的頻段沒有非諧音成分的存在，若聲音在該頻段有非諧音成分，則導致音色干凈的屬性下降。在本次實驗的樣本中，200 Hz左右是沒有非諧音成分的，某些樣本在該頻段有非諧音成分（例如4號古琴D3音，圖21），其描述詞“潔”的得分較低。最后，音色干凈的屬性還與琴本身有很強的相關性。本實驗中，3號古琴在描述詞“潔”的評價中都占據(jù)優(yōu)勢地位，而4號古琴在該項的得分較低。因此推論，音色是否干凈，與琴本身有必然的聯(lián)系。

最后，對描述詞“采”和“潤”的研究，亦呈現(xiàn)出不太明顯的統(tǒng)一性和規(guī)律性。在這兩個描述詞評價比較高的樣本中，有諧音豐富、諧音能量均衡的特點，但規(guī)律性不強。其原因可能有兩點：一方面，被試者對于這兩個描述詞的理解不完全統(tǒng)一；另一方面，可能由于與這兩個描述詞相關的客觀屬性較多或者不突出。除此之外，本實驗中，對描述詞“麗”的研究，基本沒有比較統(tǒng)一的規(guī)律。其原因可能是在調查問卷的結果中，該描述詞的結果不呈現(xiàn)明顯的統(tǒng)一性，即被試者對于“麗”的理解不一致。

6 結語

本文以古琴為實驗對象，研究了主觀評價術語和客觀分析之間的相關性。主觀評價過程中，對《溪山琴況》中五個用于描述古琴音色的術語（麗、亮、采、潔、潤）進行分析?？陀^分析方面，采用音頻分析的方法，從諧音成分、非諧音成分、極高次諧音成分、諧音起振階段以及諧音衰減（釋放）階段五個角度，對樣本進行分析研究，并得到客觀數(shù)據(jù)。然后，從不同角度將主觀和客觀的結果進行結合、對比、分析，得到主觀評價術語和客觀分析數(shù)據(jù)之間的相關性。結果顯示，人耳對音色的感知是由多方面因素造成的，其中某些較突出的因素在音色評價中具有更重要的作用。

實驗首先證明此種研究方法是可行的，同時結果也指出某些主觀評價和客觀分析的關聯(lián)性。但實驗本身還存在樣本數(shù)量少、是否具有典型性，以及被試者構成等方面的欠缺。未來還需進行更加縝密、全面的研究和調查。

注釋：

① 徐上瀛所著，是一部全面而系統(tǒng)地講述琴樂表演藝術理論的專著，也是中國音樂美學史上的重要著作。

② 王紅梅. 《谿山琴況》與《琴聲十六法》的比較研究[J]. 南京藝術學院學報（音樂與表演版），2005（02）：45-46.

③ Chris Cannam， Christian Landone， and Mark Sandler， Sonic Visualiser： An Open Source Application for Viewing， Analysing， and Annotating Music Audio Files， in Proceedings of the ACM Multimedia 2010 International Conference.

④ C. Sch?rkhuber and A. Klapuri， “Constant-Q transform toolbox for music processing，” in Proceedings of the 7th Sound and Music Computing Conference， Barcelona， Spain， 2010.

⑤ 楊帆. 分音時域特性分析法應用于樂音音色比較初探——以古琴為例[J]. 中國音樂學，2015（01）：125-129+116.

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作者簡介：

楊波，中國音樂學院音樂科技系研究生在讀，導師為韓寶強教授，專業(yè)為音樂聲學，研究方向為樂器研究、音頻分析。在校期間，多次參與文化部項目，如中國民族低音拉弦樂器改良、中國傳統(tǒng)樂器聲學測量及頻譜分析、云南地區(qū)傳統(tǒng)民族樂器音響及形制標準化采樣等。