“謳”腔的音響可視化分析
——以章丘老梆子《雙鎖山》為例

○

“謳”是梆子諸腔的主要腔形，其翻高八度的拖腔假聲演唱為梆子音樂上增加了許多激越、亮麗的色彩，這也成為梆子戲音樂最重要的風格特征，章丘梆子也因此被稱為“東路謳”。

關于“腔”，學者們已經進行了較為深入的研究與考證。姚藝君先生曾考證：“‘腔’字在宋代的‘詞唱’中已經見到端倪”。在宋代張炎的《詞源》上卷《謳曲旨要》中有著“腔平字側莫參商，先需道字后還腔”的句子。而“腔、調”同時出現的記載，較早可見于元代燕南芝庵的《唱論》中：“歌之節奏：停聲，待拍，偷吹，拽棒，字真，句篤，依腔，貼調。”①[元]燕南芝庵：《唱論》，載中國戲曲研究院編：《中國古典戲曲論著集成》，1959年，第 159頁。此處的“依腔，貼調”，“雖有‘腔’‘調’二字，指的是‘聲音、語調’，針對唱法而言。”姚藝君先生得出“腔和調以合二為一面目出現的指義，文獻里似乎沒有特別清晰的有關記載與論述。”②姚藝君：《中國漢民族戲曲聲腔類屬研究》，2005年福建師范大學博士學位論文，第10頁。

《說文解字》對“腔”的定義：“小篆，部首為肉部，釋義為內空也。”③[東漢]許慎：《說文解字》卷四（下），北京：中華書局，1985年，第134頁。《康熙字典》的釋義是，“又《正字通》：俗謂歌曲調曰腔。今俗從音”。④[清]張玉書等：《康熙字典》，北京：中華書局，2004年，987頁。學者路應昆認為：“腔是會意字，原指身體的空的部分，如口腔、鼻腔、胸腔等；引申指出口之音，音樂上即指口中所唱旋律。”⑤路應昆：《“腔”的內涵與戲曲聲腔流變》，《戲曲藝術》，2010年，第31卷，第4期，第35頁。沈洽在《音腔論》中提到：“什么叫做音腔？廣義來說，凡帶腔的音，都可稱為音腔。所謂腔,指的是音的過程中有意運用的,與特定的音樂表現意圖相聯系的音成分（音高、力度、音色）的某種變化。所以,音腔是一種包含某種音高、力度、音色變化成分的音過程的特定樣式。”⑥沈洽：《音腔論》，《中央音樂學院學報》，1982年，第4期，第14頁。

“腔調”一詞的出現，在民間由來已久。既可指戲曲、歌曲的調子，也可指說話的聲音、語調。

董維松在其《戲曲聲腔縱橫談：對戲曲音樂中幾個常見理論概念的反思》中，對“腔調”一詞就有著簡要明晰的闡釋：“腔調可以是聲腔的同義語，但它也可泛指其他樂種，如民歌。”⑨董維松：《戲曲“聲腔”縱橫談:對戲曲音樂中幾個常見理論概念的反思》，《南京藝術學院學報》，1987年，第4期，第7頁。路應昆在其《腔的內涵與戲曲聲腔流變》一文中認為：“腔調可以是對歌唱旋律的統稱或泛稱，含義寬泛；但含義較狹時，腔調等于俗語所說的調子，指具有一定運行樣式的旋律組織單元。一種腔調便是一種調子，指具有一定長度和一定樣式特征的一種歌調。”⑩路應昆：《“腔”的內涵與戲曲聲腔流變》，《戲曲藝術》，2010年，第31卷，第4期，第35頁。上述文獻中的“腔調”一詞，指的均是以人聲作為媒介的“唱”中的曲調部分。

筆者認為，“謳”作為“腔”的一種，其產生機制與人的發聲系統有關，它所傳達的不僅是歌唱發聲時演唱者的狀態，更是演唱時呈現的旋律多維度的動態過程，其主要是以時間軸為參照的音高、力度、音色、速度等內容的變化，這種變化不是孤立的，而是交互進行的現象。

就目前來說，對梆子諸腔中重要的“謳”腔的研究十分罕見，對戲曲中音腔的研究也主要是以文字的描述為主，然而這種方式并不能有效地表達戲曲聲腔的動態特征。本研究是基于戲曲聲腔的多維度特征，以可視化的方式對章丘老梆子的“謳”腔隨時間而產生的動態變化進行表達。期待此方法可以為其他戲曲聲腔研究提供方法上的借鑒。

為彌補音聲轉化為樂譜過程中的重要信息丟失而導致的分析結論不準確，本研究主要是從音頻文件分析著手，基于前期分軌錄制的聲音樣本，選取音高穩定性較好的《雙鎖山》唱段中的“謳”腔，直接對各聲部的音頻材料進行本體分析，并作為音樂學分析結論的補充與參考。

一、章丘老梆子的研究意義及方法

（一）研究意義

《山東地方戲曲劇種史料匯編》載：山東梆子“起源于陜西、山西一帶的梆子腔，流傳到河北、河南、山東等地，唱腔受本土語音的影響而變化，各自形成其本地的梆子形式。”[11]李趙壁、紀根垠主編：《山東地方戲曲劇種史料匯編》，濟南：山東人民出版社，1983年，第178頁。至清代乾隆末期，這種梆子腔以章丘為最盛行，所以取名為“章丘梆子”。章丘梆子，又名“東路梆子”[12]章丘梆子和橫笛梆子（河北梆子）都叫“梆子腔”，因章丘梆子主要流行于濟南以東，故稱為“東路梆子”，橫笛梆子主要流行于濟南以西和西北，即稱為“西路梆子”。“山東吼”“東路謳”，是山東較為古老的戲曲劇種之一。

目前，章丘梆子僅存的幾個活動地區都正面臨著傳承人年齡大、技藝瀕臨失傳的困境，搶救工作十分緊迫。通過前期調查，筆者發現章丘梆子傳承人李遵忠（88歲）能用工尺譜字唱完整的曲牌、說出準確的鑼鼓經、背唱大量的劇目。更讓人驚喜的是，通過對傳承人演唱的音頻音高統計分析，發現該地藝人有較高的音樂素養，音準穩定性極好。因此，對目前還保持較高水平的非物質文化遺產章丘老梆子進行挖掘具有較大的意義。

（二）研究方法

1.音高直方圖

音高，由樂音的基頻數值所決定。作為古老的文化遺產，章丘梆子所面臨的最大問題是傳承人年事已高、藝術表現不佳的問題。在田野時，我們常會發現民間藝人在演唱過程中音準不夠穩定、氣息不夠連貫、音域達不到傳統演唱的要求，這對于記譜以及后期的音樂學分析會帶來較大的困難。以音高記錄為例，由于人聽覺系統只能對符合其生理特征的某一范圍內的物理變化做出判斷，且個體差異、年齡差異等因素都會不同程度地影響這一判斷。筆者作為該聲音樣本的觀察者、記錄者，由于常年所受到的專業音樂訓練，必定會在記錄中對某些音高信息進行主觀的加工處理，而不穩定的音高必然會對記錄者予以干擾，導致信息的丟失與不準確。因此，了解音高更詳細的特征還需要借助客觀聲學測量及分析來判斷。通過客觀的音頻信息提取方法，將樂音的基頻進行統計，可以對整首作品的旋律的所有樂音音高進行全面記錄。

與本項目相關的研究來自G.Koduri et al的《用數字音高直方圖描述卡納蒂克的音樂語調》（with the full name of Characterization of Intonation in Carnatic Music by Parameterizing Pitch Histograms）[13]Koduri Krishna Gopala,Joan Serra`,and Xavier Serra.Characterization of intonation in carnatic music by parametrizing pitch histograms.ISMIR,pp.199-204,2012.，該研究的對象是印度音樂拉格（Raaga）。研究者通過聲音信息提取、計算機學習自動獲取樂音的基頻音高，并用計算的方法對音高進行統計，以直方圖對音高參數進行描述。

在對樂音信號分析中，要根據所分析的內容進行方法上的選擇。本項目研究主要是對音頻樣本進行傅里葉分析后得出提取基頻音高再通過Matlab平臺進行計算后得出音高統計的數值。

MATLAB（矩陣實驗室）是MATrix LABoratory的縮寫，是一款由美國The MathWorks公司出品的商業數學軟件。MATLAB是一種用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境。除了矩陣運算、繪制函數/數據圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創建用戶界面及調用其他語言（包括C,C++,Java,Python和FORTRAN）編寫的程序。盡管MATLAB主要用于數值運算，但利用為數眾多的附加工具箱（Toolbox）它也適合不同領域的應用，例如控制系統設計與分析、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個配套軟件包Simulink，提供可視化開發環境，常用于系統模擬、動態/嵌入式系統開發等方面。本項目對于音頻文件的聲音信號處理與基頻統計分析而得出的音高直方圖主要是在MATLAB平臺上進行。

在本項目研究中，對同一唱段樣本使用了樂譜分析與音頻分析的方法進行統計，可以清楚地得出骨干音的準確音高位置。

2.音程直方圖

在樂音體系中，音程是指兩個音的高低關系，或兩音之間的音高差距。音程可分為“旋律音程”與“和聲音程”。本研究對象主要是單旋律的唱腔，因此主要針對旋律音程進行研究。骨干音程是體現傳統音樂特性的重要因素，采用音程數據統計直方圖，能夠很清楚的反應整個唱段音程分布的情況，它是基于使用Music21軟件與Matlab附加工具箱（Toolbox）進行樂譜信號得到的統計數據。

在本項目中，使用Music21軟件與MATLAB附加工具箱（Toolbox）進行樂譜信號的音高及音程統計分析。

3.音高、響度、速度曲線圖

為表達章丘老梆子的“謳”腔隨時間而產生的音高、響度及速度等動態變化，本研究采用Python2.7.13分析數據的程序語言來實現（軟件包名稱Python Package），具體步驟為：

（1）提取音高曲線：Vamp+Pyin，單位由赫茲轉換為音名；[14]M.Mauch and S.Dixon.PYIN:A Fundamental Frequency Estimator Using Probabilistic Threshold Distributions.IEEE International Conference on Acoustics,Speech,and Signal Processing（ICASSP 2014）,2014.

（2）提取響度曲線：Vamp+libxtract；

（3）節拍速度曲線：沒有用軟件包，簡單計算每分鐘節拍數=60/（后一拍時間點至當前拍時間點）。

Vamp是一個Python程序。利用Vamp可以在Python環境中調用Vamp格式的插件，此格式的插件常在Sonic Visualizer里用于音頻信息的提取[15]http://www.vamp-plugins.org/，2018-01-16/2018-2-04.。

Pyin是一個從音高提取算法改進而來的算法。改進的地方有兩個：（1）在選取音高時使用概率閾值分布，而不是像原算法一樣使用單一的閾值；（2）使用隱式馬爾科夫模型對提取的音高曲線進行平滑，大大降低八度誤差。

Libxtract[16]https://github.com/jamiebullock/LibXtract，2018-01-16/2018-2-04.是一個音樂特征提取庫，研究只使用它其中的響度計算函數。[17]Glasberg BR,Moore BC.Prediction of absolute thresholds and equal-loudness contours Using a modified loudness model.The Journal of the Acoustical Society of America.2006 Aug;120（2）:585-8.

圖1 基于Matlab編寫的樂音基頻統計程序（算法由國得杰提供）

二、《雙鎖山》唱段旋律音高、音程特征分析[18] 以下各圖結論均來自余兆欣于2016年3月錄制的《雙鎖山》第一場演唱音軌的音頻文件。

由于音樂形態分析的對象是音頻文件，為聲音信息提取基頻音高與計算機分析的需要，在進行聲音采錄時關照到了音頻質量與錄音方式兩個部分：1.優質的音源。采樣精度設定為44.1千赫茲，采樣速率為16比特；2.同期分軌錄音。主要分為：人聲（單聲道）、管弦（單聲道）、打擊樂（單聲道）和整體錄音（立體聲）共4軌。本文的研究內容是針對人聲進行的音頻分析。

（一）旋律音高分析

在傳統音樂分析中，作品的特征與其主音、音級數量、音階的音高關系密切相關。

本研究的這個部分主要參照西班牙巴塞羅那龐貝法布大學信息與通信技術學院的方法進行，主要步驟包括：分軌錄音；選擇演唱音軌；提取唱段的旋律；得出峰值的音高；基于Matlab編寫程序畫出直方圖（見圖1）。

圖2 雙鎖山（第一場）趙恒唱段音高統計直方圖（制圖余兆欣）

圖2是傳承人李斗芝演唱的《雙鎖山》第一場中趙恒唱段的音高統計直方圖。從圖中我們能十分直觀地看到整個唱段旋律是集中在幾個音高上的，數量最集中的幾個音我們可以認為它們為音階骨干音。

在圖中我們可以看到，排名第一的是61，其對應的固定音高為[19]本文所有音高按國際譜的計量方式標記，即A4頻率為440赫茲。，與排在第5的為八度同名音；排名第2、3的是58、70，它們為八度的同名音——；排名第4、6、7的為跨越兩個八度的三個同名音——。 由于演唱者李斗芝為男性，記譜音高（高八度）可以達到,記譜音域為（見表1）。

圖3為傳承人李遵忠在演奏時使用的嗩吶與指法。筒音唱字為上，為A調嗩吶，但按照現場測音，全按孔后的筒音音高為音分。

參照嗩吶的指法與定調，演唱部分的音高整體偏高半個音，這應該與嗩吶音準的偏差與樂隊按嗩吶定弦并首先進入有一定的關系（在現場采錄時也發現傳承人在演奏嗩吶時音高極其不穩定）。從直方圖的統計數據可以看出，傳承人在演唱過程中整體保持了相對音高的穩定性，這對于音樂研究者判斷調式音階與調性關系有著積極的意義。

表1 音高排序及音名唱名對照表（余兆欣制表）

表1是根據音高直方圖上所獲取的各集中音點的排序與音樂學意義上的對照表。從表中可以看到主音與各調式音階在章丘梆子中的意義，這也是構成其音調最基礎的因素。參照音出現的數量，排名前三的分別為徵、角、羽，將它們從低到高排列，唱名為：Sol、Mi、La。通過研究者的主觀聽辨并參考音高直方數據統計圖的結果以及嗩吶的指法與定調，判斷該唱段為C徵調式。

要進一步了解其旋律特征，還需了解音與音之間的音高關系——音程關系。

（二）音程音高分析

圖4是傳承人李斗芝演唱的《雙鎖山》第一場中趙恒唱段音程統計直方圖，從這個分布圖中，我們可以找到其旋律音程進行的統計數據。

在圖中我們可以看到，排名第1的為下行大二度音程，排名第2的為純一度音程，排名第3的為下行小三度音程（見表2）。其中十二度與十度音程體現了章丘梆子最具特征“謳”的音程閾值。

表2 音程數量排序表（余兆欣制表）

根據音程統計的結果并參考音高統計的結論（排名前三的分別為徵、角、羽），我們可以得出，唱腔旋律進行以三個骨干音下行為主，并在主音（徵）Sol上面進行停留。根據主觀聽辨，“徵”既是上一句的結束音也是下一句的開始音，由于在進行音程統計計算時，沒有標記樂句，統計中出現大量純一度數據，就是看出傳統“魚咬尾”的結構在旋律中的頻繁運用。

三、《雙鎖山》唱段中“謳”的音樂形態分析 [20] 以下各圖結論所采用的樣本均來自余兆欣于2016年3月錄制的雙鎖山演唱音軌的音頻文件。

在山東“章丘老梆子”中，“謳”行腔的位置不同，其表現出來的特征也有差異。以下將出現在首句、中段和結束句時的“謳”進行分析，以時間為參照，比較它們實時的速度、力度及音高的對應變化，這對了解該音樂樣態會更加直觀、細致。

（一）行腔首句出現的“謳”

圖5 《雙鎖山》首句出現的“謳”的包絡及各分音音高變化圖

圖5是Sonic Visualizer軟件自動得到的唱段中一段完整“謳”的包絡與音高曲線，最下面的為基頻音高。從這張圖可以很明確地看到“謳”的整個行腔過程。

圖6 《雙鎖山》首句出現的“謳”的速度、力度、及音高變化圖 [21] 圖6、8、10均由西班牙龐培法布拉大學的龔嶸博士提供算法，制圖余兆欣。

譜例1 《雙鎖山》第一場唱段首句

余兆欣記錄、打譜

從圖6我們可以很清楚地看到整個“謳”在時間軸上的速度、力度及音高的對應變化。筆者將這一句“謳”音做了五個分區。從音高上看，A與C可以看成“謳”的準備與結束，音程從宮（F3）上行純五度，結束到徵音（C4），其頻率線的抖動與“擻”腔的演唱方式一致。B段為高音段，其到達方式為快速（0.4秒）從宮音（F3）唱到高12度的徵音（C4），并在高10度的角音（A4）穩定后分段下行，其落點音為商（G4）、變宮（E4）、羽（D4）（見譜例1）。從力度變化上看，A段的力度變化比較劇烈，其力度的增強幾乎與音高的突然提升在時間上基本是同步的，這也表現出演唱者要耗費更多的能量來支持高音區的演唱。從第三格BPM（beat per minute）的值可以看出，速度的提升要早于音高的提升，在高位進行震蕩波動，即將結束時速度放慢，但隨即又加快，表明演唱者在進行高八度假聲演唱時有明顯的加速。

（二）中段出現的“謳”

圖7 《雙鎖山》中段出現的“謳”的包絡及各分音音高變化圖

圖8 《雙鎖山》中段出現的“謳”的速度、力度及音高變化圖

譜例2 《雙鎖山》第一場中部片段

余兆欣記錄、打譜

這一段出現在整個唱段的中部，整體時間更短（4秒）。從音高上看，A段為兩小節的準備部分，B段為高音的段，其到達方式為快速（0.2秒）從羽（D3）音到高12度的角音（A4），然后震蕩下行到羽音（D4）立刻休止（見譜例2）。從力度變化，其增強幾乎與音高的提升在時間上基本是同步的，這也表現出演唱者要耗費更多的能量來支持高音區的演唱。從第三格BPM（beat per minute）的值可以看出，在到達高音后，演唱者的演唱速度明顯放慢。體現在樂譜上是對附點節奏與連續切分音節奏的處理。

（三）結束句出現的“謳”

圖9 《雙鎖山》結束句出現的“謳”的包絡及各分音音高變化圖

圖10 《雙鎖山》結束句出現的“謳”的速度、力度及音高變化圖

譜例3 《雙鎖山》第一場結束句片段

余兆欣記錄、打譜

這是《雙鎖山》第一場結束句，整體時間約（5秒）。由圖可以看到，“謳”在結束句時已經不再有準備，直接從羽（D3）音到高12度的角音（A4），再快速穩定在變宮（E4）、羽（D4）（見譜例3），最后一氣呵成，落在調式主音徵上。從力度變化來看，其增強幾乎與音高的提升在時間上基本是同步的，這進一步表現出演唱者要耗費更多的能量來支持高音區的演唱特征。從第三格BPM（beat per minute）的值可以看出，在到達高音后，演唱者的演唱速度明顯放慢，臨近結束句時速度加快，利落地結束了整段的演唱。

結 語

本研究結論是對山東老梆子分軌錄音的音頻樣本分析而得出的。將聲音樣本進行分軌采錄，可以在后期研究中微觀地提取每個獨立的聲部；直接分析音響的方式可以避免因主觀記譜而導致的部分音樂信息丟失的問題。

根據對樣本所有基音數據的統計直方圖，可以看出音高聚集點明顯，表現出傳承人在演唱過程中整體保持了相對音高的穩定性，其聲音樣本對于主客觀判斷調式音階與調性關系有著積極的意義。按各集中音點的峰值排序，可以得出骨干音的音高位置。將客觀音高數據統計分析與主觀聽辨及傳承人嗩吶的指法、定調進行綜合判斷，得出該唱段為C徵調式，骨干音為徵、羽、宮、角。

根據旋律音程統計數據，得出山東老梆子在行腔時以平穩的二度、三度音程為主，同度音程大量出現在句與句銜接處，表現出中國傳統音樂“魚咬尾”的旋律結構特征。頻繁出現的12度與10度音程，體現了章丘梆子最具特征“謳”腔的音高閾值。

通過對“謳”的音響可視化分析，可以很直觀地表達章丘老梆子中的“謳”隨時間而產生的動態變化。在開始句，“謳”的結構完整分為三個部分，時間也較長，隨著樂曲的發展，其結構壓縮，速度加快；“謳”腔在音程進行時以迅速翻高、階段降低為主，體現了前緊后松的情緒特征，表現了山東梆子爽朗、率真的音樂品格；“謳”的力度變化與音高變化成正比，這與爆發式的吼唱方式相關，也與地方方言的語調接近；“謳”的前后有擻音，或長或短，這不僅很好地表達了山東梆子戲劇性的變化，也讓演唱者有了準備與休息的時間，因此，這種需要高能量演唱的“謳”能在整個唱腔中反復出現；“謳”的速度變化與音高變化不大，表明“謳”是一種常態化的音樂表達，并無特殊的情緒變化。

本研究以音樂研究為基礎、結合交叉學科的研究優勢，采用音樂聲學測量及聲音信息提取與數字統計的分析手段，更全面、更細致地參與非物質文化遺產的保護。該研究旨在為章丘老梆子保存一份精確聲音信息的音頻資料的同時，也力圖通過對音頻材料的技術分析，為音樂學分析的結論提供補充。

作者附言：

黃露泉村位于章丘市南部、文祖鎮東部的深山之中,是章丘市文祖鎮的特級貧困村。全村135戶384人中就有貧困人口82戶207人。該村四周是700多米高山，進村道路狹窄，因此十分閉塞。村里基本為留守老人，缺水少電，保持著原始勞作方式。活態遺存的“章丘老梆子”在該村已有300年的歷史，祖祖輩輩口耳相傳，屬于子弟班的性質。由于“黃露泉村”閉塞的地理環境導致了當地半封閉的文化生態環境，故此地流傳的梆子戲較好地保留了章丘梆子的原始風貌。2015年，在時任第一書記李計珍同志的帶領下，黃露泉村成立了25人的劇組從事章丘梆子的保護工作。以該村章丘梆子第十一代傳承人李遵忠（1932-）、第十二代傳承人李斗芝（1920-）為骨干，搶救出《天仙配》《雙鎖山》《全忠孝》等傳統劇目，并創作新劇目《朱元璋尋恩皇祿泉》。2015年12月，它獲批為“山東省第四批非物質文化遺產保護項目”（編號IV-26）。該項目的研究成果拋磚引玉，引起更多的學術及社會關注，以求改善當地的文化生態環境，為實現文化扶貧出一份力。

感謝時任第一書記的李計珍同志在田野調查階段給予的幫助與支持。本文得到了北京大學信息科學技術學院博士生國得杰以及西班牙龐培法布拉大學（Universitat Pompen Fabra，Barcelona）的音樂技術組（MTG）成員 Rafael Caro Repetto博士、龔嶸博士的支持，他們為我的分析提供了算法與方法借鑒。