基于音樂特征相似度的音樂演變研究

◎盧洵琦

音樂演變與人類的歷史文化息息相關，并廣受國內外學者的關注。僅就現代流行音樂而論，它的歷史長期備受爭議，社會學家和音樂史學家等相關專業人士的見解雖具有豐富的音樂知識和主觀的審美判斷，但缺乏客觀科學依據的支撐。值得注意的是，存在少數學者使用一個數字化音樂語料庫量化研究單個流派中音樂多樣性和差異的演變。但此類研究通常只能取一小段表型復雜的音樂進行比較，且研究年代跨度較小，涉及流派種類有限。

為進一步客觀地研究音樂變化進程，本文借助前人已計算出的音樂特征數據，以過去九十年里來自16種流派的音樂藝術家為研究對象，將藝術家音樂特點與人聲特征的相似度作為量化他們影響力的依據，并結合藝術家的定向關系網絡特點，識別出了音樂變革中具有重要影響者。通過層次聚類，計算每種流派音樂特征的代表性數值，得出音樂演變中流派內外的影響關系與動態變化。

一、音樂演變中的藝術家影響力

音樂藝術家不僅會對新藝術家造成影響，也會間接導致音樂流派的重大轉變。

（一）藝術家相似度

本文選取可舞性、能量、效價、節奏、響度、模式、調、聲學、器樂性、活潑性和言語性作為參數，使用皮爾遜相關系數來計算藝術家之間的相似性，從而量化影響者對某個追隨者的音樂影響力。針對有多個追隨者的藝術家，結合時間跨度使用公式（1），得出藝術家的影響力總數。

（二）藝術家的關系影響網絡

為可視化5854位影響者與其追隨者的定向關系，本文通過在 Neo4j 數據庫中繪制關系網絡，并得出兩點發現：（1）影響力越大的影響者會位于網絡的較中心或較為密集位置；（2）流派不同或者年代不同的影響者會位于圖中的不同區域，流派差別越大，節點距離越遠，但不同流派間沒 有明顯的界限線。

（三）重要變革者的識別

通過結合關系子網特點與藝術家影響力大小，本文識別出了鄉村音樂變化的主要影響者。如圖1所示，該流派在1950年之前的新增影響者和新增追隨者較少。1950年其新增追隨者與總追隨者的數量達到頂峰，其中來自搖滾流派的追隨者占61%。從網絡呈現的趨勢來看，鄉村音樂和搖滾音樂的顯著融合發生在20世紀50年代。

圖1 1930—2000年鄉村音樂影響人數

經計算1950至1960年內藝術家的影響力，排名前兩位為約 翰尼·卡什（Johnny Cash）與漢克·威廉姆斯（Hank Williams）。如圖2所示，他們都位于子網絡的中心，與1．2節得到的結論（1）相映證。圖2中約翰尼·卡什絕大多數追隨者來自鄉村音樂與搖滾流派。因此，可以確認他是20世紀50年代鄉村音樂和搖滾音樂融合的重要貢獻者之一。

圖2 1950年鄉村音樂流派子網絡

二、音樂演變中的流派影響力

動態變化中的流派影響力可以體現在流派內外的相似性。

（一） 流派內外的相似度

本文首先對各流派內部進行層次聚類，使用肘部法確定各個流派的最佳分類數。接著，利用流派內的聚類中心的加權算法求出聚類中心的重心來代表這一流派的音樂特征。最后，將流派內部各個聚類中心到重心的距離Dis總和作為流派內相似度的衡量，若Dis越大，則表示流派內相似度越低，最終計算結果如下：

分析圖3中各個流派內部的Dis可以發現民謠內部相似度極高，電子樂內部相似度最低。不同音樂流派內部的相似度差異較大，可以說明的是，內部相似度低的音樂流派更容易發生變革，而內部相似度高的流派比如鄉村音樂、新世紀和國際流派的音樂風格更加集中和穩定。

圖3 各流派內部的Dis

針對流派間的影響關系，本文繪制的矩陣圖表示16個流派間重心坐標的距離。熱圖顏色越深，表示兩個流派的重心越遠，相似度越低。

如圖4所示，喜劇流派與其他15種流派的音樂特征距離均遠，說明它是一種獨立性非常高的流派。輕音樂則與其他流派（除喜劇流派）差別較小，其與爵士樂的距離僅有1．01，說明它和爵士樂的特性十分相似。

圖4 流派間重心 坐標的距離

（二） 年度代表性流派

在音樂演變的每個階段都有最具影響力的流派。為確定流派影響力隨時間變化，本文對每年的音樂特征均值做歸一化，使其和求得的流派重心處于同一坐標空間，選取1921年至2017年中距離當年均值的重心最小的流派作為當年的音樂代表流派。如圖5所示，1924年的年度音樂是爵士樂，隨著時代發展，主流音樂變為藍調，而后轉為人聲，在1972年至2014年，流行/搖滾作為主流音樂占據了長達42年。

圖5 1921年至2017年主流音樂表

三、結語

該模型具有很好的可延展性，可將新藝術家輸入定向網絡，通過分析音樂特征預測他是否具有成為一個變革者的潛力。網絡中的現象可用于解釋外部因素的作用，對于跨學科研究具有高度可視化性。數據之間有很強的相關性，但在使用分層聚類處理數據時不能很好地處理離散變量，因此后續研究者可用迭代聚類算法解決。