Wetenschappers van de Queen Mary University of London (QMUL) brengen ons dichter bij het begrijpen van de muzikale ervaring door een nieuwe benadering voor het analyseren van een algemeen muzikaal effect dat bekend staat als vibrato.

Vibrato is de up-down oscillatie in toonhoogte geïntroduceerd tijdens instrumentale of vocale uitvoeringen, bedoeld om expressiviteit toe te voegen en geluidsprojectie te vergemakkelijken, en vaak gebruikt in opera. Een goed getimede en prachtig uitgevoerde vibrato kan de geluidskwaliteit van een noot aanzienlijk verbeteren, en veroorzaken sterke emotionele reacties bij de luisteraar.

De nieuwe benadering van vibrato-analyse, gepubliceerd in de Tijdschrift voor wiskunde en muziek , beschrijft voor het eerst het gebruik van de Filter Diagonalization Method (FDM) bij de verwerking van muzieksignalen. De techniek vindt zijn oorsprong in de kwantumfysica en wordt gebruikt om moleculaire dynamica en kernmagnetische resonantie te bestuderen.

"We zijn nu een stap dichter bij het begrijpen van de mechanica van muziekcommunicatie, de nuances die artiesten in de muziek introduceren, en de logica erachter, "zei projectbegeleider en co-auteur professor Elaine Chew van het Center for Digital Music van QMUL's School of Electronic Engineering and Computer Science (EECS).

Het vermogen van de techniek om kenmerken te detecteren en te schatten uit zeer fijne stukjes informatie is vooral handig bij vibrato-analyse en stelt onderzoekers in staat om muzieksignalen met grotere precisie dan voorheen te analyseren.

Vibrato's oscilleren meestal met een snelheid van 4-8 cycli per seconde, of met een periode van 125-250 milliseconden per cyclus. De mate waarin de toonhoogte omhoog of omlaag wordt gebogen, kan oplopen tot een halve halve toon. Omdat vibrato's zo snel gebeuren, standaardtechnieken die een relatief groot venster vereisen voor het analyseren van het muzieksignaal, hebben tot nu toe moeite gehad om hun kenmerken nauwkeurig vast te leggen.

"Het FDM-algoritme is oorspronkelijk ontwikkeld om de gecompliceerde kwantumdynamische resonanties van atomen en moleculen efficiënt en effectief te onderzoeken. Hoewel muzikale signalen heel anders zijn dan hun kwantumtegenhangers, wiskundig delen ze veel overeenkomsten, inclusief de kenmerken van hun resonanties, " zei Dr Khalid Rajab, project co-promotor en co-auteur van QMUL's School of Electronic Engineering and Computer Science (EECS).

"In feite, we hebben gevonden dat, omdat ze oscilleren met de tijd, de harmonischen in muzikale signalen kunnen ingewikkelder zijn om te analyseren dan hun kwantumtegenhangers, " voegde hij eraan toe. Het onderzoek kwam voort uit een project om de verschillen tussen vioolspelen en erhu te modelleren, een tweesnarige Chinese viool.

Professor Chew zei:"Wanneer muziek voor een volksinstrument zoals de erhu op een viool wordt uitgevoerd, het mist de stilistische en expressieve kwaliteiten van het origineel. Een van de belangrijkste bronnen van deze verschillen ligt in de manier waarop noten worden uitgewerkt (met vibrato) en de manier waarop de instrumentalisten hun overgangen tussen noten maken (met behulp van portamento's). We waren geïnteresseerd in het maken van computertools die deze verschillen kunnen onthullen."

Het onderzoek maakt deel uit van het promotieproject van Luwei Yang, eerste auteur en een China Scholarship Council-promovendus en onderzoeksassistent in EECS.

Yang, een fervent erhu-speler zei:"In erhu, zoals bij vioolspelen, vibrato wordt vaak gebruikt om de levendigheid en kleurrijke expressiviteit van de menselijke stem na te bootsen. Hedendaagse erhu vibrato stijlen werden sterk beïnvloed door viooltechnieken, dus het is fascinerend om dieper te graven in het karakteriseren van de verschillen tussen hen."

De onderzoekers hopen dat de nieuwe techniek muzikanten en muziekleraren zal helpen in hun zoektocht naar het perfecte vibrato, geluidskunstenaars helpen bij het creëren van natuurlijker klinkende vibrato-effecten in audioproductie, en stellen onderzoekers in staat om stilistische trends in vibrato-gebruik in verschillende culturen en tijden in kaart te brengen.