Текст книги "Язык эмоций и эмоциональный слух. Избранные труды"

Временные и динамические характеристики исследовались по осциллограммам 137 вокальных фраз и вокализов, отобранных из 16 программ по указанной выше методике.

На осциллограммах (снятых на осциллографе К-115), помимо звукового сигнала в целом, с помощью линейного амплитудного детектора регистрировалась кривая изменения среднеэффективного значения напряжения исследуемого сигнала (огибающая). Для того чтобы точнее воспроизвести форму огибающей по амплитуде, частота среза фильтра НЧ на выходе детектора была выбрана на уровне 40 Гц.

Типичные осциллограммы фразы Спи, дитя мое, исполненной с различными эмоциональными оттенками, представлены на рисунке 7. Можно видеть, что временные и динамические характеристики фразы существенно изменяются в зависимости от эмоционального контекста.

При обработке осциллограмм были измерены следующие параметры: 1) средняя длительность слога во фразе (Т, мс); 2) коэффициент вариации длительности слогов во фразе (V_T, %); 3) относительная длительность пауз во фразе по отношению к общей длительности фразы (t, %); 4) средний уровень силы звука слогов во фразе (Р, дБ); 5) коэффициент вариации силы голоса по слогам (V_p, %); 6) средняя длительность фронта (увеличения звука) с логов (τ_ф, мс); 7) средняя длительность спада (уменьшения звука) слогов (τ_c, мс)[6]6
  V_T=(σ_T/T) • 100 %, где σ_T – среднеквадратическое отклонение длительности слогов от средней длительности, Т – средняя длительность слога. V_P=(σ_P/P) • 100 %, где σ_P – среднеквадратическое отклонение уровня слогов от среднего уровня силы звука во фразе, Р – средний уровень силы звука слога во фразе.


[Закрыть].

Рис. 7. Осциллограммы фразы Спи, дитя мое, исполненной сопрано Л. Б-вой с разным эмоциональным контекстом.

1 – радость, 2 – горе, 3 – безразличие, 4 – гнев, 5 – страх. Амплитуда осциллограммы отражает изменения силы голоса

Статистическая обработка полученных данных была произведена на ЭВМ «Наири-3». Полученные результаты представлены графически на рисунках 120–125 (вертикальными масштабами на всех графиках обозначены границы доверительных интервалов при уровне значимости Р=0,05).

На рисунке 8 представлены данные об изменении средней длительности слога в зависимости от эмоционального контекста фразы. Наибольшая длительность слога наблюдается во фразах при выражении горя (1240 мс) и наименьшая – при выражении страха (540 мс), т. е. средний темп чередования слогов при горе более чем в два раза медленнее, чем при страхе.

На рисунке 9 показаны различия в относительной длительности пауз по отношению к общей длительности фраз. Наибольшая величина пауз наблюдается при выражении страха (12,6 %) и наименьшая при безразличии (2,1 %), т. е. при страхе голос прерывается, а при безразличии он звучит почти беспрерывно.

Данные об изменении средней силы голоса в зависимости от эмоционального контекста представлены на рисунке 10. Как видно из рисунка, наибольшей силой звука обладает голос при выражении гнева (100 дБ) и наименьшей – страха (92 дБ) и безразличия (93 дБ). Радость и горе по силе звука занимают промежуточное положение.

Рис. 8. Изменение средней длительности слога вокальной фразы в зависимости от эмоционального контекста.

По горизонтали – категории эмоций: Р – радость, Гр – горе, Б – безразличие, Гн – гнев, С – страх; по вертикали – длительность слога (мс)

Рис. 9. Изменение относительной длительности пауз между слогами во фразах в зависимости от эмоционального контекста.

По вертикали – относительная длительность пауз (t, %). Остальные обозначения те же, что и на рисунке 8

Рис. 10. Изменение средней силы голоса в зависимости от эмоционального контекста фразы.

По вертикали – уровень звука голоса (Р, дБ). Остальные обозначения те же, что и на рисунке 8

Рис. 11. Изменение средней длительности фронта звука слогов (1) и средней длительности спада звука слогов (2) в зависимости от эмоционального контекста.

По вертикали – длительности (мс) нарастания (τ_Ф) и спада (τ_С). Остальные обозначения те же, что и на рисунке 8

Рис. 12. Изменение коэффициента вариации длительности слогов вокальных фраз при изменении их эмоционального контекста

По вертикали – значение коэффициента вариации длительности слогов (V_T, %). Остальные обозначения те же, что и на рисунке 8

Рис. 13. Изменение коэффициента вариации силы звука слогов вокальных фраз при изменении их эмоционального контекста По вертикали – значение коэффициента вариации силы звука слогов (V_P, %). Остальные обозначения те же, что и на рисунке 8

На рисунке 11 приведены два параметра: средняя длительность фронта и средняя длительность спада звука слогов. Максимальные длительности фронта и спада звука слогов приходятся на фразы, выражающие горе (626 и 641 мс соответственно). На слух это воспринимается как очень мягкая атака и филирование звука. Минимальные длительности фронтов и спадов звука наблюдаются при выражении гнева (218 и 210 мс), что субъективно оценивается как очень резкие начало и окончание звука.

Коэффициент вариации длительности слогов указывает на то, какой характер имеет ритмический рисунок мелодии. Если ритм в мелодии пунктирный, острый, то коэффициент вариации длительности слогов будет большим; если мелодия в ритмическом отношении спокойная, мягкая, то коэффициент вариации длительности слогов будет небольшим; если же слоги во фразе имеют совершенно одинаковые длительности, то он будет равен нулю. Значения коэффициента вариации слогов при разных эмоциональных контекстах представлены на рисунке 12. Оказалось, что наименьшим значением коэффициента вариации длительности слогов обладают фразы при выражении безразличия (44,5 %). Фразы же, имеющие различный эмоциональный контекст, отличаются существенно большим коэффициентом вариации длительности слогов (в среднем от 55 до 61 %).

Коэффициент вариации силы звука слогов характеризует ровность звуковедения во фразе. Если этот показатель большой, то это означает, что звук по силе на слогах неровен; если коэффициент вариации уменьшается, то это свидетельствует о том, что звук слогов стал более одинаков по своему уровню. Полученные нами данные (рисунок 13) показывают, что коэффициент вариации силы звука слогов возрастает при горе (67,5 %) и страхе (70,1 %) и уменьшается при гневе (46,7 %) и безразличии (46,1 %). При радости этот параметр занимает промежуточное положение (56,4 %).

Таким образом, акустический анализ вокальных фраз, вокализов и отдельных гласных, исполненных с различным эмоциональным контекстом, показал, что, несмотря на инструкцию не изменять мелодические, метроритмические и другие характеристики своего пения при выражении разных эмоциональных состояний, певцы вынужденно прибегали к этим изменениям. Причем мы вправе считать, что все отмеченные акустические изменения в пении происходят только в связи с изменением эмоционального содержания фраз, поскольку лексическая и фонетическая структура фразы сохранялась неизмененной при выражении разных эмоций.

Произведем суммирование проанализированных временных и динамических показателей, придерживаясь следующего принципа: информативность показателя будем оценивать знаком «плюс» (информативный признак), если величина его занимает экстремальное значение, т. е. максимальное или минимальное, а знаком «минус» (неинформативный показатель), если величина этого признака в ряду себе подобных занимает любое промежуточное положение. Подобная оценка признаков в сопоставлении с величиной правильных оценок фраз слушателями приведена в таблице 1.

Можно видеть, что наибольшим числом информативных признаков обладают эмоции страха (5), горя (4) и гнева (4), меньшим – безразличие (3), а радость не обладает ни одним из исследованных нами акустических информативных признаков этого типа.

Необходимо отметить, что количество информативных признаков, которые содержит фраза, находится в положительной корреляции с количеством правильных оценок этой фразы слушателями. Это дает основание полагать, что исследованные временные и динамические характеристики играют существенную роль в процессах восприятия и правильного распознавания эмоционального контекста вокальной речи слушателями.

Таблица 1. Оценка информативности динамических характеристик вокальной речи с точки зрения передачи эмоций

Для подтверждения этого вывода нами был проведен дополнительный эксперимент по следующей методике. Группе слушателей (11 чел.) был предъявлен искусственный сигнал – тон, промодулированный по амплитуде огибающей вокально-речевого сигнала (АМ-тон), т. е. сигнал, который не содержал в себе таких информативных признаков, как интонационные и спектральные характеристики. Слушатели должны были определить возможное эмоциональное содержание предъявляемых им преобразованных таким образом вокальных фраз. Результаты оценки слушателями 40 реализаций фразы Спи, дитя мое, напетых четырьмя певцами, приведены в таблице 2.

Важно отметить, что, несмотря на более низкий в общем процент распознавания АМ-сигналов, что вполне естественно, имеется корреляция распознавания этих сигналов с распознаванием неискаженных фраз, а также с набором информативных признаков, суммированных в таблице 1.

Таким образом, полученные результаты показывают, что временные и динамические характеристики относятся к числу весьма важных средств эмоциональной выразительности вокальной речи. Полученные данные позволяют также ответить на вопрос, почему эмоция радости опознается всеми без исключения слушателями хуже, чем другие эмоциональные контексты (см.: Морозов 1977^а, § 2.3): для этой эмоции не было обнаружено характерных временных и динамических признаков, и распознавание ее, по-видимому, основывается только лишь на спектральных и интонационных признаках.

Таблица 2. Опознавание эмоционального контекста вокальных фраз до и после их акустического преобразования

Метод эмоционально-семантической инверсии дал любопытные результаты. Но насколько эти результаты соответствуют особенностям эмоциональной выразительности в искусстве художественного пения? С этой целью мы обратились к исследованию акустических средств выражения эмоций в голосе выдающегося русского певца Ф. И. Шаляпина.

Вокальное творчество Ф. И. Шаляпина достигло столь высокого уровня и получило столь широкую популярность и признание во всем мире, что вряд ли есть необходимость специально обосновывать целесообразность избрания голоса Шаляпина в качестве образца художественной и эмоциональной выразительности. Как справедливо сказал в одном из своих выступлений по радио И. Андронников, вокальное творчество Шаляпина до сего дня не утратило для нас своей огромной эстетической и познавательной ценности. О Шаляпине написано много. Вместе с тем в литературе нет ни одной работы, посвященной анализу акустических средств эмоциональной выразительности его голоса. Нами впервые была проведена подобная работа.

Из вокальных произведений, напетых Шаляпиным в разные годы, было отобрано несколько десятков фраз, содержащих эмоциональные оттенки радости, горя, гнева и страха и по возможности как можно меньше звуков музыкального сопровождения. Эти фразы были предъявлены аудитории слушателей для оценки эмоционального контекста.

С тем чтобы по возможности избежать влияния на оценку слушателей знания ими содержания довольно известных вокальных произведений, в качестве слушателей были избраны школьники начальных классов, которым подробно объясняли задачу эксперимента. Как показали более ранние исследования, школьники начальных классов хотя и менее точно, чем взрослые, но достаточно адекватно способны оценить эмоциональный контекст пения (см. рисунок 4). В результате обработки результатов было выявлено 16 фраз, получивших довольно высокий процент однозначного истолкования их эмоционального смысла. Распределение средних оценок слушателей по некоторым из этих фраз представлено в таблице 3.

Как видно из таблицы, слушатели определяли эмоциональный контекст фраз в исполнении Шаляпина довольно точно в соответствии с художественным замыслом произведений.

Второй этап исследований состоял в акустическом анализе фраз, получивших наиболее высокий процент однозначной оценки эмоционального смысла.

Рис. 14. Ф. И. Шаляпин в роли Бориса в опере М. П. Мусоргского «Борис Годунов»

Таблица 3. Опознавание слушателями эмоционального контекста вокальных фраз в исполнении Ф. И. Шаляпина

Прежде всего были исследованы интегральные характеристики спектра голоса Шаляпина, определяющие, как известно, тембровые особенности звука. Как нами показано (Морозов, 1977^а), тембр голоса сильно зависит от относительного уровня в его спектре высокой певческой форманты (ВПФ) в полосе около 2500 Гц.

Интегральные (статистические) характеристики спектра голоса Шаляпина при пении фраз с разным эмоциональным содержанием показали, что относительный уровень ВПФ резко изменяется при разных эмоциях, как это хорошо иллюстрируется рисунком 15.

Рис. 15. Изменение интегральных характеристик спектра вокальных фраз в исполнении Ф. Шаляпина при изменении эмоционального контекста.

1 – радость, 2 – горе, 3 – гнев, 4 – страх. Фразы взяты из числа перечисленных в таблице 3. Обозначения по вертикали и горизонтали те же, что на рисунке 6

Если за норму принять уровень ВПФ при выражении радости (кривая 1), то при гневе вершина ВПФ значительно увеличивается (кривая 3), при горе значительно снижается (кривая 2), а при страхе (кривая 4) ВПФ вовсе отсутствует. Отличительной чертой спектра при радости является тенденция смещения вершины ВПФ в область более высоких частот (3000 Гц), по сравнению со среднестатистическим положением ВПФ для голоса Шаляпина (2500 Гц).

Эти объективные характеристики спектра хорошо коррелируют с различиями в субъективном восприятии тембра голоса Шаляпина при разных эмоциях: при радости голос отличается особым «светлым» тембром, чему, по-видимому, способствует более высокочастотное расположение ВПФ, при гневе голос «звенит металлом», что обеспечивается высоким уровнем ВПФ, а при горе и особенно страхе голос приобретает глухой сдавленный оттенок за счет резкого снижения уровня ВПФ.

Примеры осциллограмм, по которым производилось измерение временных и динамических характеристик голоса Шаляпина, представлены на рисунке 16. Хорошо видно, что в акустической структуре вокальных фраз, выражающих разные эмоции, происходят весьма значительные изменения.

Это подтверждают в общем сходные с изменениями, выявленными ранее по методу эмоционально-семантической инверсии (см. для сравнения рисунок 17), и данные статистической обработки результатов измерений всех исследованных параметров голоса Шаляпина (рисунки 17–20).

Рис. 16. Осциллограммы вокальных фраз с различным эмоциональным содержанием в исполнении Ф. И. Шаляпина.

1 – горе, 2 – гнев, 3 – страх. Амплитуда осциллограммы – сила голоса

Рис. 17. Изменение средней длительности слога вокальной фразы (Т, мс) в зависимости от эмоционального контекста у Шаляпина.

1 – Шаляпин, 2 – современные певцы. Р – радость, Гр – горе, Гн – гнев, С – страх

Рис. 18. Средняя сила голоса (Р, дБ) при выражении разных эмоций у Шаляпина.

1 – Шаляпин, 2 – современные певцы. Остальные обозначения те же, что и на рисунке 17

Рис. 19. Средняя относительная длительность межслоговых пауз (t, %) во фразах при выражении разных эмоций у Шаляпина.

1 – Шаляпин, 2 – современные певцы. Остальные обозначения те же, что и на рисунке 17

Рис. 20. Средние длительности нарастания (τ_ф) и спада τ_с силы звука на слогах во фразах при выражении разных эмоций у Шаляпина.

1, 2 – Шаляпин, 3, 4 – современные певцы. Остальные обозначения те же, что и на рисунке 17

Для сопоставления на этих графиках показаны изменения временных и динамических характеристик в зависимости от эмоционального контекста, которые были выявлены с помощью метода эмоционально-семантической инверсии (см. п. 5).

На рисунке 17 представлены данные об изменении средней длительности слога вокальной фразы при изменении ее эмоционального контекста. Наибольшая длительность слога характерна при выражении горя (1290 мс), наименьшая – при страхе (212 мс). Средние длительности слогов радости и гнева занимают промежуточное между этими значениями положение. Важно отметить, что такой же характер изменения средней длительности слогов мы наблюдали и при исследовании фраз, исполненных по методу эмоционально-семантической инверсии. Однако эти изменения у других певцов выражены в меньшей степени, чем в пении Ф. И. Шаляпина.

На рисунке 18 показано изменение средней силы звука слогов в зависимости от эмоционального контекста (нулевой уровень при измерении выбран произвольно). В этом случае мы также наблюдаем отмеченную ранее закономерность: сила звучания голоса возрастает при гневе и падает при страхе.

Значительное увеличение относительной длительности пауз мы наблюдаем в пении Шаляпина при выражении страха (рисунок 19). Паузы занимают при этом до 60 % времени общей длительности фраз. При других эмоциях времени на паузы уходит несравненно меньше. То же самое наблюдалось во фразах, исполненных по методу эмоционально-семантической инверсии. Шаляпин, однако, пользуется увеличением длительности пауз как признаком страха значительно ярче.

На рисунке 20 приведены результаты измерения длительности фронта и длительности спада звука слогов при изменении эмоционального контекста. Контур изменения этих двух параметров пения Шаляпина совпадает с тем, что выявился при исследовании средств выражения эмоций с помощью метода эмоционально-семантической инверсии. Но важным отличием длительностей фронта и спада звука слогов в пении Шаляпина является их общее укорочение. По-видимому, эта особенность связана с большой активностью и динамизмом работы голосообразующего аппарата Шаляпина.

В заключение подчеркнем главное. Несмотря на то, что средние значения почти всех исследованных параметров пения Шаляпина и вокальных фраз, исполненных по методу эмоционально-семантической инверсии, не совпадают между собой количественно, направления изменений этих параметров при изменении эмоционального контекста совпадают полностью. Это подчеркивает закономерный характер этих изменений как акустических средств выражения эмоций. Закономерно также и то, что экстремальные значения многих акустических характеристик в пении Шаляпина, выступающих в качестве признаков того или иного эмоционального состояния, разнесены на существенно больший интервал, чем было обнаружено в пении других певцов по методу эмоционально-семантической инверсии. По-видимому, это характеризует индивидуальные особенности пения великого мастера.

Исследования выявили многообразие акустических средств передачи эмоциональной информации. Практически любой из акустических параметров звука (сила, частота, спектр, вибрато, временные параметры) может служить этим целям. При этом оказалось, что для каждой из эмоций характерен свой набор отличительных акустических признаков (см. п. 6).

Полученные результаты дают основание высказаться в пользу эволюционно-исторического подхода к решению вопроса о природе акустических средств эмоциональной выразительности пения. В общем виде эта идея была высказана еще Ч. Дарвином, который неоднократно обращался к пению человека как яркому примеру, иллюстрирующему средства выражения эмоций у человека и закономерности их формирования.

Есть все основания полагать, что даже в такой специализированной форме звукового общения между людьми, как пение, информативность, выразительность и надежность акустического кода той или иной эмоции определились, по-видимому, биологической значимостью (в процессе эволюции) эмоционального состояния, выражаемого голосом. В этом плане биологическая значимость эмоций страха, гнева и горя, возможно, была больше, чем радости. Поэтому эти эмоции, и особенно страх, как нам удалось показать, и характеризуются большим количеством отличительных акустических признаков по сравнению с эмоцией радости (таблица 1).

Есть основание связать особенности акустических средств выражения эмоций с особенностями физиологического состояния организма человека, испытывающего эти эмоции. Так, например, при горе (печали) происходит понижение физической и психической активности, наступает общее подавленное состояние, и все это находит свое отражение в структуре звука: падении его силы, увеличении фронтов и спадов звука, «плачущих» интонациях и т. п. При гневе, наоборот, в связи с общей активизацией психической и физиологической деятельности, повышением мышечного тонуса звук голоса становится сильным и резким (укорачиваются фронты и спады), «звенящим металлом» за счет подъема интенсивности высоких спектральных составляющих.

Один из немногих отличительных признаков радости – смещение вершины ВПФ в сторону более высоких частот, по-видимому, связан с характерной формой рта певца, поющего как бы «на улыбке». При этом ротовое отверстие увеличивается и растягивается в ширину, что и ведет, как это показано Фантом (Фант, 1964), к повышению частоты формантных максимумов.

Наконец, характерное для страха сильное увеличение пауз между словами, по-видимому, обусловлено в эволюционном аспекте необходимостью в состоянии страха не только издавать какие-либо сигналы, но и воспринимать сигналы от возможного объекта, вызывающего страх (состояние настороженности и прислушивания).

Наличие внутренней закономерной связи между характером звука голоса, выражающего ту или иную эмоцию, и физиологическим состоянием организма, испытывающего это эмоциональное состояние, по-видимому, является физиологической основой всеобщей понятности и своего рода универсальности основных средств выражения эмоций голосом, несмотря на огромное разнообразие как самих эмоций, так и акустических средств их выражения.