模糊數學基礎上的音樂情感檢索研究

鄭艷君

（河南理工大學數學與信息科學學院，河南 焦作 454000）

模糊數學基礎上的音樂情感檢索研究

鄭艷君

（河南理工大學數學與信息科學學院，河南 焦作 454000）

音樂在人們的日常生活中有著舉足輕重的地位，檢索音樂的方式有音樂名稱、作曲家、演唱家和歌詞檢索等。然而通過檢索音樂情感的方式對音樂進行檢索也是一個有效的途徑。音樂是情感的載體，如何對音樂情感進行量化是音樂情感檢索的技術關鍵所在。本文對音樂情感的特征進行闡述，通過模糊數學的概念對音樂情感進行量化，提出一種基于模糊數學的音樂情感檢索方式，促進人們檢索到所需要的音樂資源。

模糊數學；音樂情感；檢索

隨著社會的進步和人們生活水平的提高，人們除了追求物質方面的需求之外，還有精神方面的需求，如對音樂的欣賞，音樂資源也逐漸融入到人們的日常生活中。目前網絡音樂資源具有種類繁雜和數量龐大的特點，這就給音樂資源的查找和檢索帶來一定的障礙，亦對音樂的交流造成一定的困難。基于此，人們對音樂檢索提出一種新的方式，即結合現有音樂名稱檢索、作曲家檢索和歌詞檢索等文本檢索對音樂資源進行音樂情感的檢索。但是音樂情感具有比較模糊的特征，不同于文本信息可以用文字進行準確描述。音樂情感是音樂的表現形式之一，如何對音樂情感進行量化并用文字進行準確描述成為音樂情感檢索的關鍵問題。運用模糊數學的思路可以針對音樂情感的模糊特征進行量化，進而找出基于模糊數學的音樂情感檢索方式。

一、模糊數學概述

模糊數學產生于本世紀六十年代，旨在對現實生活中客觀存在一些模糊性的物質和現象用數學的理念進行探索和分析，模糊數學并不是對數學的精準性和嚴密性進行全盤否定，反而是運用數學中精準性和嚴密性的理念對模糊性的事物和現象進行量化，模糊性數學發展主要體現在應用方面。所謂“模糊性”是指客觀事物和現象中的不確定性。如欣賞一首音樂作品后，對音樂進行評價，說這首音樂作品“動聽”，這就是一個模糊性的描述，人們對“動聽”的概念沒有明確的定義，亦很難界定“動聽”與“不動聽”的界線，也許這首音樂作品相對于前一首音樂作品比較“動聽”，但是相對于另一首音樂作品，這首音樂作品就“不動聽”，人們對“動聽”的程度沒有明確的定義，亦即對這種模糊性的事物和現象進行量化。為了從根本上解決這個問題，使客觀存在的模糊性事物和現象能運用數學的理念進行量化，從而對模糊性的事物和現象進行研究和探索，產生了模糊數學的概念[1]。

二、音樂情感的特征

音樂本身涵蓋音符、音調、曲譜、歌詞等內容，而從人們的視角進行出發，音樂還應包含音樂情感，音樂情感是音樂的內涵，音樂是音樂情感的載體，缺少音樂情感的音樂徒具形骸，不能稱之為完整的音樂。從人們的視覺出發，音樂情感是客觀存在的，如自然環境發出的聲音就不含有情感。音樂的情感是創作者將自身的情感和生活感悟賦予音樂，通過音樂的形式向人們展現，是創作者主觀意識的體現。縱然創作者賦予音樂的音樂情感是一定的，但對于欣賞音樂作品的人們來說，每個人都有對音樂作品以及所蘊含的音樂情感的認識和感悟，與創作者的音樂情感也不盡相同。可以說音樂的情感既是明確的，又是模糊的，如何能在音樂作品中準確描述音樂的情感，仍須我們在實踐中不斷探索和分析。只有這樣，才能使我們更加準確的對音樂情感進行描述。由于創作者主觀情感的表達與欣賞音樂聽眾的音樂情感認可度不一致，聽眾利用自身的情感疊加到創作者的音樂情感，使音樂展現出不一樣的音樂情感[2]。因此，將聽眾的音樂情感和創作者的音樂情感進行統一表達的關鍵就在于對音樂情感的特征進行分析，繼而對運用模糊數學的理念對音樂情感進行分類。

三、基于模糊數學模型對音樂情感進行分類和量化

目前，大部分的音樂檢索是利用音樂名稱、作曲家、演唱家和歌詞檢索等方式對音樂作品進行檢索。然而，這種檢索分類方式找到的音樂作品，僅僅是大量的音樂所表現出的性能相似的物理特性，忽視了音樂本身所蘊含的具有豐富內涵的音樂情感。如何利用音樂情感進行音樂作品的檢索，關鍵在于要找到情感進行分類和進行量化。首先要建立音樂情感模型，其次構建情感詞匯典，最后利用歌詞的文本內容對音樂情感進行分類。

（一）建立音樂情感模型和構建音樂情感詞匯典

從某種角度來看，不同類型的音樂作品具有不同的音樂情感，如“歡快”、“悲傷”和“莊重”等。本文基于數學模型的理念將歌詞的文本內容作為音樂情感分類的載體。因此，建立一個音樂情感的模型作為分類的標準和依據是非常有必要的。本文的音樂情感模型見表1。

表1 音樂情感模型

（二）對音樂情感進行分類和量化

誠然每個人對音樂情感的認可程度不盡相同，如創作者賦予音樂的音樂情感是自身的情感和對生活的感悟，欣賞音樂作品的聽眾對音樂作品亦有自身的主觀認識，由于每個人對音樂情感的認可程度不一致，本文均以音樂作品創作者的音樂情感為標準。根據音樂情感的模型對音樂情感的類別進行具體描述，分為情感詞匯1、情感詞匯2、情感詞匯3、情感詞匯4、情感詞匯5、情感詞匯6，每一列的情感詞匯包含8個詞，總計共56個詞，這56個情感詞匯都是經過提煉的音樂情感和各個特征，由56個詞匯組成音樂情感詞匯詞典[3]。其中從音樂網站下載流行歌曲的LRC歌詞組成了歌詞庫，作為音樂情感詞匯的基礎數據和基本信息。根據對歌詞文本內容與56個音樂情感詞匯進行比對，找出與56個音樂情感詞匯相似度較高的一個詞匯，這樣就能對音樂情感的類別進行初步分類。

本文就利用歌詞庫的其中一首歌曲的LRC歌曲《大中國》為例，具體的歌詞見圖1。對該歌詞的文本內容進行分類，繼而對該音樂作品的音樂情感進行分類。根據《大中國》的歌詞文本內容與音樂情感的詞匯進行比對，得出此首音樂作品的音樂情感與音樂情感詞匯的“熱情”和“神圣”相似度較高，因此《大中國》的音樂情感類型即為“熱情”和“神圣”。基于模糊數學的理念對音樂情感的進行量化，即是根據音樂作品歌詞文本內容與既定的音樂情感詞匯進行比對，由于音樂情感詞匯也已對情感的程度進行了初步定義，因此將音樂作品的歌詞文本內容與音樂情感詞匯進行相似度的比對時，就對音樂作品的音樂情感進行了量化。對音樂作品和音樂資源所蘊含的音樂情感進行量化后，就可以利用音樂情感的方式對音樂資源進行查找和檢索。

圖1 《大中國》歌詞文檔

四、結語

由于音樂資源的種類繁雜和數量龐大，使得檢索相應的音樂資源時產生一定的困難和障礙。為了從數量龐大的音樂作品庫中檢索出所需要的音樂作品，可以利用模糊數學的原理對音樂作品的音樂情感進行量化，通過建立音樂作品的音樂情感詞匯詞典，將音樂作品的歌詞文本內容與音樂作品的音樂情感詞匯進行相似度的比對，從而實現了音樂作品的音樂情感的分類和量化，亦使人們能快速檢索出所需要的音樂資源。

[1] 高友平,童名文,張凱等.基于模糊數學的音樂情感檢索技術[J].計算機科學,2013,40(6):233-237.

[2] 趙亮.基于音樂情感特征提取的音樂檢索分析[J].信息通信,2015,04:292.

[3] 魏華珍,趙姝,陳潔,劉峰.特征組合的中文音樂情感識別研究[J].安徽大學學報(自然科學版),2014,06:30-36.

鄭艷君（1976-），女，河南安陽人，河南理工大學數學與信息科學學院講師，博士，主要研究方向：數學理論研究。