模糊数学基础上的音乐情感检索研究

郑艳君

（河南理工大学数学与信息科学学院，河南 焦作 454000）

模糊数学基础上的音乐情感检索研究

郑艳君

（河南理工大学数学与信息科学学院，河南 焦作 454000）

音乐在人们的日常生活中有着举足轻重的地位，检索音乐的方式有音乐名称、作曲家、演唱家和歌词检索等。然而通过检索音乐情感的方式对音乐进行检索也是一个有效的途径。音乐是情感的载体，如何对音乐情感进行量化是音乐情感检索的技术关键所在。本文对音乐情感的特征进行阐述，通过模糊数学的概念对音乐情感进行量化，提出一种基于模糊数学的音乐情感检索方式，促进人们检索到所需要的音乐资源。

模糊数学；音乐情感；检索

随着社会的进步和人们生活水平的提高，人们除了追求物质方面的需求之外，还有精神方面的需求，如对音乐的欣赏，音乐资源也逐渐融入到人们的日常生活中。目前网络音乐资源具有种类繁杂和数量庞大的特点，这就给音乐资源的查找和检索带来一定的障碍，亦对音乐的交流造成一定的困难。基于此，人们对音乐检索提出一种新的方式，即结合现有音乐名称检索、作曲家检索和歌词检索等文本检索对音乐资源进行音乐情感的检索。但是音乐情感具有比较模糊的特征，不同于文本信息可以用文字进行准确描述。音乐情感是音乐的表现形式之一，如何对音乐情感进行量化并用文字进行准确描述成为音乐情感检索的关键问题。运用模糊数学的思路可以针对音乐情感的模糊特征进行量化，进而找出基于模糊数学的音乐情感检索方式。

一、模糊数学概述

模糊数学产生于本世纪六十年代，旨在对现实生活中客观存在一些模糊性的物质和现象用数学的理念进行探索和分析，模糊数学并不是对数学的精准性和严密性进行全盘否定，反而是运用数学中精准性和严密性的理念对模糊性的事物和现象进行量化，模糊性数学发展主要体现在应用方面。所谓“模糊性”是指客观事物和现象中的不确定性。如欣赏一首音乐作品后，对音乐进行评价，说这首音乐作品“动听”，这就是一个模糊性的描述，人们对“动听”的概念没有明确的定义，亦很难界定“动听”与“不动听”的界线，也许这首音乐作品相对于前一首音乐作品比较“动听”，但是相对于另一首音乐作品，这首音乐作品就“不动听”，人们对“动听”的程度没有明确的定义，亦即对这种模糊性的事物和现象进行量化。为了从根本上解决这个问题，使客观存在的模糊性事物和现象能运用数学的理念进行量化，从而对模糊性的事物和现象进行研究和探索，产生了模糊数学的概念[1]。

二、音乐情感的特征

音乐本身涵盖音符、音调、曲谱、歌词等内容，而从人们的视角进行出发，音乐还应包含音乐情感，音乐情感是音乐的内涵，音乐是音乐情感的载体，缺少音乐情感的音乐徒具形骸，不能称之为完整的音乐。从人们的视觉出发，音乐情感是客观存在的，如自然环境发出的声音就不含有情感。音乐的情感是创作者将自身的情感和生活感悟赋予音乐，通过音乐的形式向人们展现，是创作者主观意识的体现。纵然创作者赋予音乐的音乐情感是一定的，但对于欣赏音乐作品的人们来说，每个人都有对音乐作品以及所蕴含的音乐情感的认识和感悟，与创作者的音乐情感也不尽相同。可以说音乐的情感既是明确的，又是模糊的，如何能在音乐作品中准确描述音乐的情感，仍须我们在实践中不断探索和分析。只有这样，才能使我们更加准确的对音乐情感进行描述。由于创作者主观情感的表达与欣赏音乐听众的音乐情感认可度不一致，听众利用自身的情感叠加到创作者的音乐情感，使音乐展现出不一样的音乐情感[2]。因此，将听众的音乐情感和创作者的音乐情感进行统一表达的关键就在于对音乐情感的特征进行分析，继而对运用模糊数学的理念对音乐情感进行分类。

三、基于模糊数学模型对音乐情感进行分类和量化

目前，大部分的音乐检索是利用音乐名称、作曲家、演唱家和歌词检索等方式对音乐作品进行检索。然而，这种检索分类方式找到的音乐作品，仅仅是大量的音乐所表现出的性能相似的物理特性，忽视了音乐本身所蕴含的具有丰富内涵的音乐情感。如何利用音乐情感进行音乐作品的检索，关键在于要找到情感进行分类和进行量化。首先要建立音乐情感模型，其次构建情感词汇典，最后利用歌词的文本内容对音乐情感进行分类。

（一）建立音乐情感模型和构建音乐情感词汇典

从某种角度来看，不同类型的音乐作品具有不同的音乐情感，如“欢快”、“悲伤”和“庄重”等。本文基于数学模型的理念将歌词的文本内容作为音乐情感分类的载体。因此，建立一个音乐情感的模型作为分类的标准和依据是非常有必要的。本文的音乐情感模型见表1。

表1 音乐情感模型

（二）对音乐情感进行分类和量化

诚然每个人对音乐情感的认可程度不尽相同，如创作者赋予音乐的音乐情感是自身的情感和对生活的感悟，欣赏音乐作品的听众对音乐作品亦有自身的主观认识，由于每个人对音乐情感的认可程度不一致，本文均以音乐作品创作者的音乐情感为标准。根据音乐情感的模型对音乐情感的类别进行具体描述，分为情感词汇1、情感词汇2、情感词汇3、情感词汇4、情感词汇5、情感词汇6，每一列的情感词汇包含8个词，总计共56个词，这56个情感词汇都是经过提炼的音乐情感和各个特征，由56个词汇组成音乐情感词汇词典[3]。其中从音乐网站下载流行歌曲的LRC歌词组成了歌词库，作为音乐情感词汇的基础数据和基本信息。根据对歌词文本内容与56个音乐情感词汇进行比对，找出与56个音乐情感词汇相似度较高的一个词汇，这样就能对音乐情感的类别进行初步分类。

本文就利用歌词库的其中一首歌曲的LRC歌曲《大中国》为例，具体的歌词见图1。对该歌词的文本内容进行分类，继而对该音乐作品的音乐情感进行分类。根据《大中国》的歌词文本内容与音乐情感的词汇进行比对，得出此首音乐作品的音乐情感与音乐情感词汇的“热情”和“神圣”相似度较高，因此《大中国》的音乐情感类型即为“热情”和“神圣”。基于模糊数学的理念对音乐情感的进行量化，即是根据音乐作品歌词文本内容与既定的音乐情感词汇进行比对，由于音乐情感词汇也已对情感的程度进行了初步定义，因此将音乐作品的歌词文本内容与音乐情感词汇进行相似度的比对时，就对音乐作品的音乐情感进行了量化。对音乐作品和音乐资源所蕴含的音乐情感进行量化后，就可以利用音乐情感的方式对音乐资源进行查找和检索。

图1 《大中国》歌词文档

四、结语

由于音乐资源的种类繁杂和数量庞大，使得检索相应的音乐资源时产生一定的困难和障碍。为了从数量庞大的音乐作品库中检索出所需要的音乐作品，可以利用模糊数学的原理对音乐作品的音乐情感进行量化，通过建立音乐作品的音乐情感词汇词典，将音乐作品的歌词文本内容与音乐作品的音乐情感词汇进行相似度的比对，从而实现了音乐作品的音乐情感的分类和量化，亦使人们能快速检索出所需要的音乐资源。

[1] 高友平,童名文,张凯等.基于模糊数学的音乐情感检索技术[J].计算机科学,2013,40(6):233-237.

[2] 赵亮.基于音乐情感特征提取的音乐检索分析[J].信息通信,2015,04:292.

[3] 魏华珍,赵姝,陈洁,刘峰.特征组合的中文音乐情感识别研究[J].安徽大学学报(自然科学版),2014,06:30-36.

郑艳君（1976-），女，河南安阳人，河南理工大学数学与信息科学学院讲师，博士，主要研究方向：数学理论研究。