音乐是反映人类现实生活情感的一门艺术,是人们日常生活中表达情感、调节情绪、改善身心健康的重要工具。音乐引起人的情感共鸣是一个十分复杂,且难以以数理定量的去直观分析的过程,其中涉及到大量物理学、生理学、神经科学等一系列交叉学科的知识。当听觉系统接受到音乐刺激并将其传递到大脑时,都会短时提高一部分特定神经细胞的兴奋性,从而影响到情绪表达。这个过程必然会影响人体内分泌,促使人体产生一些激素或者酶。理论上,若能通过使用特定特征的音乐进行刺激刺激,促使接受音乐刺激的人体产生一些有益的激素或者酶,则可达到加强人体新陈代谢和增强免疫力等对人体有益的效果。甚至在一些特定的场合,一些特定的音乐还能影响人们的思维判断力,帮助人们更好的应对当前发生的情况。脑电是人体最重要的生命信号,其蕴含着人类非常丰富的生命信息,许多疾病(如癫痫)会以脑电信号作为诊断的依据。音乐信号是一种物理振动波,脑电信号是一种化学电波,两者都是与人息息相关的非线性信号,可以看作是非线性动力学系统。因此,可以从非线性混沌的角度入手,避开传统分析手段的局限性,去讨论其非线性特点以及潜在可能的联系。实验首先选择了普遍能被认可的三类情感音乐,包括喜悦情感音乐、平静情感音乐、悲伤情感音乐以及SEED脑电数据集中受到不同影片刺激分别引起喜悦、平静和悲伤三类情绪的脑电数据。其次使用凯泽窗高通滤波器对音乐信号进行去噪处理并且根据分帧原理将音乐分段,每段有1Os的信号数据;类似对脑电数据使用独立成分分析方法去除脑电信号中眼电伪迹,并且同样将其分解为10s—段的数据。然后分别将音乐信号和脑电信号导入依据G.P.算法原理编写并根据实验数据格式采样特征改进的MATLAB算法程序中计算信号的关联维数值并作数据分析,同样将信号导入依据Wolf方法原理并改进的MATLAB算法程序中计算信号的Lyapunov指数值并作数据分析。最后将脑电信号和音乐信号的非线性指标以不同情感组进行对比分析并总结。实验结果显示,分别表达三种情感的钢琴曲和分别具有三种情绪的脑电都有着较高的关联维数和正的Lyapunov指数,表明了钢琴曲和脑电都是具有复杂内部结构的非线性系统,并且带有弱混沌性;表达喜悦与悲伤情感的钢琴曲的关联维数值和Lyapunov指数值随时间波动的幅度和不规律程度都要大于表达平静情感的钢琴曲,表明了喜悦和悲伤的钢琴曲从创作曲谱复杂度和演奏节奏难度上都要高于平静情感的钢琴曲,有着更复杂的内部非线性结构与更强的混沌性;具有喜悦和悲伤情绪的脑电信号的关联维数值和Lyapunov指数值随时间波动的幅度和不规律程度都要大于平静情绪状态下的脑电信号,表明了受到单因素刺激产生喜悦或悲伤情绪会唤醒其它生理因素加入这个控制过程,使其非线性结构更为复杂,混沌程度更高;脑电信号的关联维数普遍高于音乐信号,这证明了脑电相比音乐具有更高的时间维度和空间维度;音乐信号的Lyapunov指数普遍高于脑电信号,这说明音乐是由人脑思维主观能动根据曲谱演奏的结果,每个过程都带有大量的确定性和不确定性,微小的差异都会引起更大的变化,其非线性混沌程度较人的脑电而言更高。