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數位音樂科技(四):電子樂器如何發出聲音?

Muzik Online
・2014/12/08 ・2641字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 470 ・五年級

作者:官大為(Wiwi)

在這個系列的前三篇文章中,我們都把焦點放在「保存聲音」這件事情上,在短短大約150年間,人類對於保存聲音方法的實驗和創意,真的是非常的厲害。所以,接下來該是要談談「樂器」的時候了,畢竟沒有樂器先發出聲音,你哪裡會有聲音可以保存呢?

前三篇文章閱讀:
數位音樂科技(一):聲音檔案裡面是什麼?
數位音樂科技(二):人類歷史的第一個錄音?
數位音樂科技(三):以前怎麼保存聲音?


發出聲音的東西

根據維基百科上的定義,「樂器」就是「被用來發出聲音的裝置」,基本上任何可以發出聲音的物品都可以被稱作為樂器,一個物品是否為樂器,是根據使用者使用它的「意圖」而定。

(題外話,我覺得這個「意圖說」的定義還滿有道理的。根據這個理論,如果你在廚房切菜的時候,覺得菜刀和砧板發出的聲音很好聽,於是你就故意很有節奏的切菜,這麼一來你的菜刀和砧板就變成了「樂器」。反過來說,有些房屋建商喜歡租一台高級平台鋼琴放在他們的接待中心,只是覺得這樣很漂亮但並沒有彈奏它的意圖,這個時候這台鋼琴就變得不是一個樂器了。)

電子樂器如何發出聲音?

不過我們今天的重點是「數位電子樂器」,你在家裡使用的數位鋼琴、演唱會時歌手在舞台上彈奏的 keyboard、以及iPhone或者是iPad上面的音樂軟體都是怎麼發出聲音的呢?為什麼有些電子樂器的聲音,可以聽起來這麼像真實的樂器?

 

數位電子樂器產生聲音的方式其實有很多很多種,但大致上我們可以把它歸成兩大類:一種是「用數學算出來的聲音」,另一種是「預錄好的聲音」。你在一般樂器行裡買到的、設計給一般家用的電子樂器,大多是屬於後者,所以我們今天要把焦點先放在它們上面。

教你的電子樂器說話

你家裡的數位鋼琴,裡面又沒有槌子和琴弦,為什麼可以發出真的鋼琴的聲音呢?其實原理很簡單,是因為你的樂器製造商做了以下的六個步驟:

– 他們找來一個人。
– 然後他們找來一台真的鋼琴,最好是很高級、很貴的牌子的那種。
– 然後他們在鋼琴旁邊架麥克風。
– 叫那個人按下鋼琴的每一個鍵一次,錄下來存成音樂檔案。因為鋼琴總共有88個鍵,所以他要彈88次,你得到88個音樂檔案。
– 跟那個人說他可以下班了。
– 把剛剛錄下來的音樂檔案存到數位鋼琴裡面,完成!

所以你的數位鋼琴,之所以可以發出真的鋼琴的聲音,是因為它裡面存的,的確就是預先錄好的真的鋼琴的聲音。樂器製造商只要在電鋼琴裡的程式設定,按下每個琴鍵,就播放對應的聲音檔案就可以了。

這種使用預先錄好的聲音來發聲的電子樂器,我們統稱它們為「取樣器」(sampler)。

那大聲小聲呢?

那數位鋼琴為什麼也能像真的鋼琴一樣可以彈大聲小聲呢?那是因為數位鋼琴的鍵盤底下有一塊電路板,它可以偵測琴鍵按下去的速度,接著把測得的速度轉換成一個數字送給取樣器的程式。

不過接下來發生的事,在各種樂器就很不一樣了。

通常便宜的樂器模擬強弱的做法是:拿同一個音樂檔案,當演奏者彈大力的時候就把音量開大聲一點,彈小力的時候就關小聲一點。但這種只是改變音量的做法,聽起來會很不自然,所以高級的、昂貴的樂器不會這樣做。

而如果是高級的電子樂器,模擬強弱的做法是:

– 再把剛剛彈鋼琴那個人找回來 。
– 給他一台真的鋼琴,旁邊架麥克風。
– 但這次不只叫他每一個鍵按一次,而是叫他從弱到強、每一個鍵按下不同力度的20次。
– 鋼琴有88個鍵,每個琴鍵彈20次的話,你就會得到88×20=1760個音樂檔案。
– 把全部的檔案存到數位鋼琴裡,依照演奏者按鍵的力度,播放對應琴鍵、對應力度的音樂檔案。


(他彈了很多次,所以有很多檔案)

這種比較高級的電子樂器,因為是真的把樂器各種可能的力度都錄下來,表現力將會遠遠優於只是單純調變音量的便宜樂器。我們把每個琴鍵所儲存的音樂檔案數量稱為「取樣層次」或「力度層次」,理論上取樣層次越高,就越能完整表現真實樂器的各種力度變化。

聽聽看!

我接下來要播放兩個音樂例子給你聽。第一個是使用便宜的、每個鍵只有1個力度層次的鋼琴音色;第二個是昂貴的、每個鍵有20個力度層次的鋼琴音色。

第一個例子:


第二個例子:


你也許會覺得,其實那個便宜的音色也沒有很糟糕對不對?

不過再聽一次,這一次試試看注意:在1個層次的便宜鋼琴音色中,我不管彈大聲或者是小聲音色都是相同的,只有大小聲的差異。而在昂貴的鋼琴音色中,大小聲的音色變化就有如真的史坦威鋼琴一樣。

第一個例子:


第二個例子:


剛剛那位彈鋼琴的人下班了嗎?

還有人關心剛剛那位坐著把鋼琴的88個鍵,每個都按過20次的可憐蟲嗎?

如果樂器製造商,真的想要做出超級擬真的鋼琴音色的話,他可能還要考慮更多鋼琴的其他的情況:鋼琴有右踏板和左踏板,兩個踏板都可以踩或者是不踩;鋼琴有琴蓋,琴蓋可以全開、半開、或者是不開;鋼琴的踏板踩下去跟放掉都會有雜音,踩下或放掉的速率不同雜音也會不同;鋼琴的放掉也會有雜音,放掉的速率不同雜音也會不同⋯⋯

所以如果你要做一個考慮到以上事項的20個層次的鋼琴音色的話,那位彈鋼琴的人必須:

– 把每一個鍵都彈過不同力度的20次,一共1760次。
– 「踩右踏板、踩左踏板、兩個踏板都踩、都不踩」這四種狀態都要有1760次,所以一共1760×4=7040 次。
– 這7040次還有「琴蓋全開、半開、不開」的三種狀態,所以7040×3=21120次。
– 為了讓重複的聲音更自然,通常同一種狀態會準備不只一個音樂檔案,假設我們每一種狀態都準備三個檔案就好的話(以高階樂器來說算是少的了),那他就要彈21120×3=63360次。
– 以上都全部彈過之後,再來錄下每一個鍵用各種不同速率放開的聲音,踏板用不同速率放開和踩下的聲音⋯⋯

這個被我們請來彈鋼琴的可憐人,要坐在鋼琴前面彈至少63360個單音,也難怪他會覺得有一點累了。

Sample everything

了解了取樣器的運作方式以及製作電子音色的流程之後,你可能會想,既然我們可以把真的鋼琴的聲音錄下來,放到數位鋼琴裡面彈,那我們是不是也可以把便當盒、吸管、冰箱、垃圾桶或其他亂七八糟的聲音錄下來,放到數位鋼琴裡面彈呢?

答案當然是肯定的,接下來要給你聽的這個例子,就是我在三年前,收集我家裡的聲音,運用取樣器製作而成的作品。

下一篇我們還要繼續討論更多關於電子樂器的事情,敬請期待囉!
(Wiwi)

轉載自MUZiK ONLiNE 名家隨筆

文章難易度
Muzik Online
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MUZIK ONLINE是世界上第一個以古典音樂為核心素材,結合科技與社群功能的線上收聽平台。它把古典音樂化為易於接近的數位內容,史無前例地,讓專業人士、入門者、或不排斥音樂的朋友們之間,建立起對話的共通頻道。

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運動聽音樂,讓你越動越活躍!
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・2022/08/15 ・2255字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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你有過邊聽音樂邊跑步的經驗嗎?讓我們先來看一段動畫,再開始今天的主題!動畫裡的主角阿辰有個熱愛跑步的阿公,他想要挑戰路跑,於是向阿辰下戰帖,想看誰可以先跑完四圈操場。沒想到,原本落後的阿辰,戴上耳機後,竟然逆轉局勢,贏得了比賽。這究竟是什麼魔法?為什麼音樂能讓阿辰瞬間變成飛毛腿呢?

「音樂關鍵字(Unlocking Music)」EP2:奔跑吧!阿公(Go, Grandpa, Go!)。影/YouTube

日常生活中的音樂與運動

2014 年,美國音樂潮牌 Sol Republic 調查 1,000 位民眾使用耳機的習慣,有 62% 的民眾表示「一整天沒有聽音樂,比一整天沒有社交活動」更糟,另外也有 40% 的民眾表示,如果沒有搭配音樂,他們想要運動、鍛鍊身體的欲望就會大幅降低。

在臺灣,如果你曾經踏進健身房或運動中心,想必聽過從喇叭傳出來的快節奏音樂,或是看過不少人戴著耳機跑步、舉重、騎飛輪。如果你在學校或熱鬧的商圈看過街舞表演,通常也都是選用節奏明快的流行歌。可是,為什麼音樂和運動有關呢?一邊運動,一邊聽音樂,真的對我們有幫助嗎?如果有,背後的科學原理又是什麼?

聲音如何穿越耳朵、抵達大腦?

想知道為什麼音樂和運動有關,就得先瞭解聲音如何穿越耳朵、抵達大腦。

從生理構造來看,我們的耳朵可分為三部分:外耳、中耳和內耳。外耳負責將接收到的聲波傳入中耳。中耳有「耳膜」和「聽小骨」,能夠增強聲波,將聲波轉換成內耳能夠解讀的訊號。內耳有「耳蝸」和「前庭系統」,分別掌管聽覺和平衡感。這兩個結構會在末端合體,成為「前庭耳蝸神經」,也就是 12 對腦神經中的第 8 對,可以將聲音訊號直接送進大腦。

聽小骨(綠色)、耳蝸(粉紅色)與前庭耳蝸神經(藍色)。圖/iStock

擅長平衡、喜歡打節拍的前庭系統

說到平衡感,那就和運動有關了!前庭系統的功能就是穩定身體,讓我們走路時不易跌倒、運動時能保持平衡,眼睛追蹤移動物體時,也不至於暈頭轉向。這些都要歸功於前庭系統裡頭的「半規管」和「耳石」,前者感知旋轉,後者感知重力與加速度。

如果我們一邊跑步一邊聽音樂,讓節奏規律的低頻重拍經由前庭系統刺激大腦,就能讓大腦誤以為是雙腳落地的低頻聲響。如此一來,大腦就會透過前庭系統發送訊號給肌肉,幫助腳步保持規律。換句話說,如果音樂節奏與步伐速度相近,跑起來就能更輕鬆;反之,如果換成節奏較慢的音樂,前庭系統就會讓我們不自覺放慢腳步,導致運動效果不佳。

研究顯示,聽音樂運動「效果十分顯著」

早在 1911 年,美國統計學家艾爾斯(Leonard Ayres)就發現,如果賽道旁有樂隊演奏,自行車選手踩踏板的速度也會隨之加快。[1] 2012 年,英國雪菲爾哈倫大學(Sheffield Hallam University)的研究進一步證明,相較於踩踏速度沒有和音樂節拍同步的選手來說,同步選手的耗氧量減少 7%,意思就是比較不容易疲累或缺氧。由此可見,音樂就像身體的節拍器,可以穩住運動節奏,減少體力耗損。[2]

2017 年,印度幾所大學的醫學院教授共同研究音樂對青少年運動表現的影響。這些教授找來 50 位年齡介於 19 到 25 歲的學生,讓他們連續 10 個早晨在跑步機上運動,速度不限,累了就可以停下來。研究數據顯示,在沒有播放任何音樂時,男性的平均運動時間約為 26 分鐘,女性則是 18 分鐘;相較之下,當他們聆聽各自喜歡的音樂時,男性的平均運動時間可以達到 42 分鐘,女性則是 31 分鐘,前後有非常明顯的落差。[3]

音樂能夠顯著延長青少年的慢跑時間。圖/IJPPP

2020 年,美國桑福德大學(Samford University)的研究也顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。雖然臥推速度幾乎沒有差異,如圖(a),可是臥推次數明顯增加。根據圖(b)的數據,如果聆聽不喜歡的音樂(NON-PREF),平均只能推 11.1 下,經過兩分鐘休息後,只能再推 8.0 下;但如果聆聽喜歡的音樂(PREF),平均可以推 13.5 下,經過兩分鐘休息後,也可以再推 9.4 下,可見聽音樂運動的效果確實非常顯著。[4] 

研究顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。圖/JFMK

註解

參考資料

  1. Sound Over Pounds: Survey Finds Two Out Of Three People Cut Their Workout Short Or Ditch It Completely Without Headphones
  2. 認識耳朵 – 歡迎光臨林口長庚耳鼻喉部
  3. Let’s Get Physical: The Psychology of Effective Workout Music
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音樂不只仰賴感性,理性的科學知識是認知的基礎。——新銳節目《音樂關鍵字》
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/01 ・2689字 ・閱讀時間約 5 分鐘

  • 文/陳彥諺

我們的生活中充滿了音樂。走在大街上,路邊潮流服飾店家放著節奏明快的流行樂,轉個彎,進入咖啡廳,裏頭播放著的是變化豐富的爵士樂,再戴上耳機,接續手機中上次播放的樂曲,忍不住就跟著旋律搖頭哼唱。

你喜歡音樂嗎?高三的阿辰很喜歡。作為一個喜愛音樂的青少年,他並不滿足於單純的欣賞而已,為了進一步靠近音樂,他還加入搖滾樂社,擔任貝斯手,並且,當談到音樂的相關現象,阿辰總能侃侃說出背後的原理從何而來。

阿辰不僅僅是熱愛音樂的高中生,他的另一個重要身份是——《音樂關鍵字》的男主角。

阿辰不僅僅是熱愛音樂的高中生,他的另一個重要身份是——《音樂關鍵字》的男主角。圖/音樂關鍵字

做音樂的關鍵——理性

《音樂關鍵字》是由客家電視台花費長達三年的時間製作而成,一共八集,每集皆為 10 到 20 分鐘左右,是結合 3D 動畫及原創音樂的科普動畫。

篇幅雖短,但兼具理性與感性,作為自然科學與人文藝術的對話與結合,《音樂關鍵字》內容一點都不馬虎。除了透過角色之間的有趣互動,傳達有歡笑、有淚水、有世代溝通等橋段的溫暖故事外,更藉由故事為引子,每集說明 2 至 3 個音樂相關的科學知識。

許多人談到「音樂」,便認為那是「感性的產物」,言下之意是,音樂似乎是由抽象的情感所主宰,不過如果要能掌握聲音、有效率的做出自己想要的音樂,背後牽涉的其實是理性的科學原理——理性,是建立認知的基礎。

《音樂關鍵字》藉由故事為引子,每集說明2至3個音樂相關的科學知識。圖/音樂關鍵字

試想,當我們心中有著豐沛情感,想藉由音樂表達出來,該怎麼做呢?首先必須正確了解聲音本身的性質,包含了響度、頻譜、直達聲音、殘響、泛音、共振等聲學知識,也須掌握人體的前庭系統、酬賞系統等生理層面的認知後,才能正確地欣賞、理解且運用,讓音樂順利成為表達情感的媒介。若不能正確掌握音樂知識,便容易發生「怎麼好像怪怪的?」卻說不出所以然,也無從改善的窘況。

科學知識不複雜,《音樂關鍵字》用故事解答

音樂的科學知識聽起來很複雜嗎?一點也不。在《音樂關鍵字》的動畫裡,生硬的聲學知識、艱深的人體系統概念等,透過專業物理教師、音樂顧問提供的知識概念,再經劇組人員以生活事件及場景串連,音樂的科學知識便能在短短十分鐘內,讓人看著影片就已輕鬆掌握。

比如,EP06〈你好,我叫江東平〉中,藉由青少年阿辰與患有自閉症的江東平,兩人攜手協作共創一曲的故事,讓大眾看見自閉症學童的狀況,以及「音樂」可以如何有效治療,協助自閉症患者逐漸融入常人生活。

在 EP06〈你好,我叫江東平〉中能看見自閉症學童的狀況,以及「音樂」可以如何有效治療,協助自閉症患者逐漸融入常人生活。圖/音樂關鍵字

江東平是高功能自閉症,智商其實和一般人無異,不過由於大腦內的聽覺區附近、額葉、邊緣系統的結構或功能異常,導致自閉症患者出現了社交溝通及語言使用的障礙。腦科學研究進一步指出,在音樂治療的過程,可增強聽覺區附近、額葉、邊緣系統三者的連結,因而增強社交能力、共享式注意力、語言能力等。

青春總是充滿騷動與不安,也因此許多青年朋友們很著迷於重金屬音樂,不過,要如何發出如同野獸般的嘶吼聲同時不傷及喉嚨呢?為什麼當主唱用吼音唱歌,就會聽不清楚歌詞呢?EP03〈吼〉這一集中,從發聲原理切入,給了觀眾十分詳盡的解答。

由於人類有真聲帶與假聲帶,假聲帶位於真聲帶之上。當肺部空氣受到擠壓,從氣管上衝,通過聲帶之間的夾縫造成振動,便會發出聲音。振動真聲帶所發出的聲音,因為振動頻率固定,有清晰的音高,不過吼音特別會用到假聲帶,而假聲帶的振動往往不規律,發出的聲音不具清晰的音高,在音階與聲調不明顯的情況下,就難以聽懂吼音所唱出的歌詞了。

要如何發出如同野獸般的嘶吼聲同時不傷及喉嚨呢?答案就在 EP03〈吼〉這一集中。圖/音樂關鍵字

《音樂關鍵字》的開篇 EP01〈尋聲〉則是一個在具有科學教育性同時,格外感人的故事。

阿辰喜歡捕捉聲音,自己存錢買了一套錄音設備錄製動物的聲音。某次,在他潛入森林,偶然遇到了一座廢墟,裡頭的鬼魂央求阿辰在陽光出來前,替他們錄製作品。

由於鬼魂不能移駕到專業錄音室,阿辰只能以簡易設備錄音,他注意到了「場域」的限制。由於聲波在遇到障礙物時會反射,當聲波在封閉且無吸音物品的空間裡,便會快速地從四面八方反彈,當反射的時間間隔少於 0.1 秒,就會產生混合餘音,造成「殘響」。不過,阿辰利用他的音樂知識解決問題,順利替鬼魂們錄音,也是在錄音同時,阿辰才發現自己已經遺忘許久的秘密。

最終章 EP08〈搖滾夢想〉,阿辰與高中社團夥伴們站上了搖滾舞台,他們用充滿破壞性與雜質的音樂榮獲第一名,而出生醫生世家的阿棋是他們的重要音樂夥伴。

最終章 EP08〈搖滾夢想〉,阿辰與高中社團夥伴們站上了搖滾舞台,他們用充滿破壞性與雜質的音樂榮獲第一名。圖/音樂關鍵字

不打算考醫學系的阿棋,家裡的人並不了解他喜愛的搖滾樂,卻願意支持他走一條不同的路,因為阿棋就像是搖滾樂中不能沒有的「雜質」,特殊而豐富的雜質,會使得搖滾樂聽起來格外有渲染力。一個乾淨清楚的樂音,在頻譜軟體上看來是一系列頻率成整數比的泛音,但搖滾樂中為了追求聽覺的刺激,會以特殊演奏技法、效果器等,讓相鄰泛音之間出現雜質,以表現音樂張力。

各大平台皆可收看《音樂關鍵字》

《音樂關鍵字》除了科學知識內容豐富扎實外,3D 動畫也別具風格,視覺也是享受,此外,節目中選用的音樂類型多元,貼合現代人的閱聽喜好,更由專業音樂人譜曲、填詞、配唱,內容好看又好聽。

目前《音樂關鍵字》已上架到客家電視台、Youtube 頻道囉,只要搜尋節目名稱,即可找到收看連結!

此外,精心製作的節目原曲,也可上 StreetVoice節目官網 收聽喔!

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來塊很 Jazz 的「聽覺乳酪蛋糕」!卡路里消耗、大腦訓練、心情愉悅一次滿足
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/06/22 ・3588字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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  • 文/雅文基金會聽語科學研究中心 張殷綮 研究助理

在美國哈佛大學心理學教授平克(Steven Pinker)的眼裡,音樂不過是一塊「聽覺的乳酪蛋糕」(auditory cheesecake),對人類的生存、繁衍一點用處也沒有,只是在演化的路上被選擇出來的娛樂附屬品。然而,音樂卻承載著人類的歷史文化,具有豐富多變的形式。

在淵遠流長的時間長河下,難道音樂真的一點用武之地也沒有嗎?喔不,誤會可大了!其實音樂就像一塊生乳酪蛋糕,只要將其中的基本元素加以烹調,就能變成像是說話、唱歌般的輕乳酪和重乳酪蛋糕!高熱量會讓大腦 up up 動起來消耗卡路里,不僅會分泌多巴胺,還能強健體魄,就讓我們來告訴你關於聽覺乳酪蛋糕可能會讓你很意外的 point 吧!

享受音樂就像是吃了一塊乳酪蛋糕。圖/Pexels

音樂、說話和唱歌,就像是生乳酪、輕乳酪和重乳酪蛋糕

試著打開 Google 翻譯,請 Google 小姐唸唸看「紅鯉魚與綠鯉魚與驢」或是「紅鳳凰黃鳳凰藍鳳凰粉紅鳳凰」,你是否發現,相較於真實語言,少了那麼點韻味呢?其實,口說語言的自然語韻就蘊含著音樂成分,節律及語調不僅暗藏著溝通線索,其中的音高、節奏與音量變化所組織而成的旋律,還能夠製造情緒的張力!

音樂的發展其實和語言同步,人類約需要花費 25 到 50 毫秒來辨認不同樂器的音色,而在提取話語中每一個音節的音素,所耗費的秒數也差不多。在媽咪的子宮時,我們就透過媽咪的聲音進行聽能訓練,學著將聲音與情緒連結。

初來乍到這個世上時,我們更是保留了對於各種聲音的敏感度,直到 6 個月大時,才逐漸被身處的文化習染,偏好特定的語言與音樂表現形式,為日後的發展奠下基石。因此,我們從小講話就不像 Google 小姐平直呆板,而是能隨著自身的狀態與情緒發聲(ENT & Audiology News, 2016; Brandt et al., 2012)。

原來,一字一句,不僅是平上去入的分別,還有著音高的起伏、節奏的快慢、音量大小的變化,宛如歌唱一般。我們很自然地懂得要將「紅鯉魚與綠鯉魚與驢」的「與」放輕,也懂得在不同顏色的「鳳凰」之間稍作停頓。如果想強調某個詞彙,便會加重語氣,比如在句末把「驢」字拉長,同時拔尖聲音、提高音量。如此一來,就更能讓聽者注意到「驢」的存在——「池塘裡明明游著紅鯉魚與綠鯉魚,怎麼突然出現驢子呢?」

由此看來,音樂、歌唱和說話的核心元素似乎沒有太多不同。透過這些高低起伏的韻律、有快有慢的節奏等特徵,都能讓對方聽得更輕鬆、理解更順暢!

享受蛋糕前,大腦得要 one more two more 動起來

要感受旋律的音高與和聲變化,需要倚靠聽覺系統順利運行,但大腦這台超級電腦可沒那麼簡單。一首曼妙的舞曲通常需要結合不同的腦區互相合作,溝通往來,例如「音調」便可能同時牽涉到小腦與前額葉皮質的運作(The Kennedy Center 50, n.d.)。那麼,音樂當中許多不同的組成元素,又分別由哪些腦區協調、操控呢?

嘻哈歌手動感又富含節奏性的饒舌歌曲,平平仄仄平,自成韻律,是音樂中不可或缺的元素。不管是用手指頭輕輕叩打桌面,還是拿起鼓棒奮力向鼓面一擊,都會牽涉到小腦運動皮質的運作。從西方的古典音樂到藍調、民謠,甚至是爵士樂與搖滾樂,不同的音樂風格都有既定的模式,久而久之,人們便有了預期心理,而大腦的前額葉皮質便有偵測節奏是否規律,判斷音程、調性是否合理的功用。

然而,也正是這種機制的存在,人們對意想不到的編曲會感到驚喜,而情緒的引發又有賴於小腦伏隔核杏仁核的運作。如果要在音樂會演奏一場曲目,更是會牽涉到小腦視覺皮質感覺皮質運動皮質的同步運作,就算有譜可以偷瞄一眼,也必須練到滾瓜爛熟,讓記憶能儲存到海馬迴。畢竟,不看指揮,指揮可是會生氣的呢(The Kennedy Center 50, n.d.)! 

不同的腦區協力運作,才能對聽到的歌曲感到放鬆愉悅,甚至順利將其演奏出來。
圖/The Kennedy Center

既能像乳酪蛋糕帶來愉悅,又能像彈力帶般健腦凍齡

近來健身風氣盛行,上班族坐久了,下班都需要活絡筋骨,而音樂也像是大腦聽覺系統的健身器材,讓每一條聽覺神經更為強健、敏銳。

所謂的音樂訓練講究主動參與,是一種高強度的認知訓練,不僅講求每一個音符和表情符號都要達到有效的情緒溝通與渲染效果,還必須對聲音的細節,諸如音高、時值、音色等,保持敏銳的感受力,甚至涉及工作記憶(working memory)、執行功能(executive function)以及多重感官的整合,學會如何分辨不同的聲部,跟著主旋律,與其他歌手、樂手合作表演。每一次的練習,都是在強化耳蝸腦幹聽覺皮質間的迴路,形成一反饋系統——這就是為什麼音樂家對於聽覺訊號會特別敏感,甚至能預測音樂進行走向的緣故(Kraus & Chandrasekaran, 2010)。

在神經科學的研究中,就發現音樂家的腦波活動異於常人,不但對高音出現更明顯的反應,在偵測非語言訊號(像是嬰兒的哭鬧聲)等,反應也比未接受過音樂訓練的人強烈。大量的聽覺刺激使音樂家對於言語中的基礎頻率、時值變化、諧波組成成分,以及子音過渡到母音的起始點更為敏銳,甚至是在聽覺相關的注意力、記憶力都有較好的表現,能在嘈雜的環境中辨識語音。音樂訓練可說是練就了音樂家耳聽八方的能力,促進其聽能技巧的發展(Kraus & Chandrasekaran, 2010)。

音樂家(紅線)對高音以及嬰兒哭聲的腦波反應比未經過音樂訓練的人(黑線)來得強烈。圖/Nature

不用人人都是蛋糕師傅,純享用也可以

相信學音樂的人一定對「我沒學過音樂啦!不懂啦!」這句話不陌生。不管是樂團主唱還是合唱團員,也時常聽到對方聲稱自己不會唱歌,彷彿音樂訓練是一種標誌,是享有特權的人才能擁有的專利。

然而,生活周遭中的音樂俯拾即是,不管是戴著耳機播放自己建立的最愛清單、關注最新的歌曲排行榜,還是看電影、玩遊戲時,使人身歷其境、驚心動魄的背景音樂,或是唱卡拉 OK、參加演唱會時,不自覺的身體律動等等,都會讓人潛移默化,足以吸取對特定文化背後所富藏的音樂相關知識(Putkinen et al., 2013)。

研究更指出,早年的音樂活動可能會帶動聽能技巧注意力的發展,進而對學齡後的語言表現造成正面影響。而在電生理訊號的研究中,參與音樂活動的多寡又與 2 到 3 歲孩童對聽覺刺激反應的偵測能力相關。此時,你是不是正回想著小時候有沒有乖乖去操場跳早操,然後好好上音樂課、吹直笛呢(Putkinen et al., 2013)? 

音樂活動有助於提升聽能技巧與注意力的發展。圖/Pexels

關於聽覺乳酪蛋糕可能讓你很意外的 point

音樂的「健耳」功效也常用在聽損療育。相較於正常耳蝸有著高達 3,500 個毛細胞,能處理 20 到 20,000 赫茲間的聲音頻率,人工電子耳只有 12 到 22 個電極來處理 200 到 8,500 赫茲之間的語音頻率。

因此,配戴電子耳的人,面對較為細緻的聲音處理(如語言韻律與情緒感知)需要更大的音高變異性,才能察覺其中的分別;另外,有研究指出,在分辨中文聲調時,這些人也會遇到困難(Jiam & Limb, 2020)。

此時,在聽能復健中導入音樂便十分重要,因為許多歌曲就涵蓋大量重複、輪替的編曲技巧,不僅能讓聽損者仔細聆聽,也有說唱的機會,更能增加互動性、增強自信心、提升社交生活品質(Torppa & Huotilainen, 2019)。

人在年老時,聽覺神經的反應會逐漸下降,但根據陸續進行中的相關研究,晚期音樂的介入還是能達到終身音樂學習的效果,只是幅度較小。此外,音樂不僅有抗老化的作用,還能提高老人家參加社交活動的機會。透過節奏來帶動感官認知與運動整合,還能防止老人家摔倒(Kraus & White-Schwoch, 2017)。

此時此刻,你是不是想打開音樂軟體,盡情地享受這塊營養又美味的乳酪蛋糕呢?

參考文獻

  1. Brandt, A., Gebrian, M., & Slevc, L. R. (2012). Music and early language acquisition. Front. Psychology3:327.
  2. Garrido, C. (2016). Why does music move us? Music as auditory signals of emotion. ENT & Audiology News.
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雅文兒童聽語文教基金會_96
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。