32、音乐声音音色空间的维度分析

音乐声音音色空间的维度分析

1. 音乐声音音色空间研究概述

音乐声音的音色空间是一个被广泛研究的领域。早期，Plomp 对乐器声音的音色空间进行了研究。他录制了九种不同乐器在 319Hz 相同音高上的声音，选取单个音高周期并持续播放作为刺激。通过让听众判断三音组中哪两个声音最相似、哪两个最不相似，得到了这些乐器声音对的不相似度得分。

接着，Plomp 测量了这些声音在 315 至 8000Hz 之间 15 个连续的等对数间距的三分之一倍频程带的声压级（SPL），并计算了距离度量 (D_{ij} = \sqrt[p]{\sum_{k=1}^{15} |L_{ik} - L_{jk}|^p})，其中 (L_{ik}) 是刺激 (i) 的第 (k) 个三分之一倍频程带的 SPL。这些距离度量与之前得到的不相似度得分进行了相关性分析，发现相关性高于 0.8，当 (p) 约为 1 或 2 时相关性最高，但 (p) 的影响对于所用的刺激集似乎不太相关。

对功率谱进行主成分分析后，Plomp 将 15 维的功率谱空间降为三维主成分空间，解释了 90% 的谱方差。他认为这三个维度中最主要的维度对应于所测量的三分之一倍频程功率谱的重心，与声音的亮度或尖锐度相关。除了这个对应于尖锐度或亮度的维度外，还需要另外两个维度来表征音乐声音的音色，但这些维度没有用语言属性进一步明确。

2. 不同研究中的音色空间维度

2.1 Grey 和 Gordon 等人的研究

Grey 和 Gordon 等人合成了十六种基于真实乐器频谱图的不同音乐声音，以获得音高、响度和持续时间相等的刺激。在第一个实验中，Grey 让听众判断这些声音所有可能对的相似度，并