Jeremy Marozeau IRCAM 4ème année en thèse ATIAM, financée par le Fond National Suisse Dirigé...
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Jeremy MarozeauIRCAM
4ème année en thèse ATIAM,financée par le Fond National Suisse
Dirigé par A. de Cheveigné, IRCAMen collaboration avec
D. Wessel, CNMAT, UC Berkeleyet le LMA Marseille
L’effet de la fréquence fondamentale sur le timbre des sons musicaux
Journée des Jeunes Chercheurs 2003
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But:
Etudier l’effet perceptif que peut avoir la fréquence fondamentale (F0) sur le timbre des instruments de musique.
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La psychoacoustique:
Perceptif Physique
Hauteur
Sonie
Durée
Timbre
F0
Intensité
Longueur du signal
Descripteurs:(Attaque, CGS, …)
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Analyse Multidimensionnellede jugements de dissemblance:
A
B
C
D
Relationsperceptives
Interprétation par l'expérimentateur
(explication psychophysique)
Configuration géométrique(choix du modèle spatial)
AB C D
A
B CD
AB
C
D
3D2D1D • • •
Programme d'analyse multidimensionnelle
Evénements sonores
A
A
B C D
B
C
D
3
3
5
5
5
6
6
12
2
2
4
Matrice des dissemblances perceptives
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Exemple d’espace perceptif de timbre.
McAdams et Al. (1995)
piano frotté cor
trompette
trombone
harpe
hybride trompette/
guitare
hybride hautbois/célesta
vibraphone
clavecin
cor anglais
basson
clarinette
hybride vibraphone/
trombone
hybride hautbois/ clavecin
guitare
corde frottée
piano
hybride guitare/
clarinette
Dimension 1 (temps
d'attaque)
Dimension 2 (centroïde spectral) Dimension 3
(flux spectral)
long
court
grave
aiguplus
moinsClarinette
Piano
Piano frotté
Trompette
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Question:
Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
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La psychoacoustique:
Perceptif Physique
Hauteur
Sonie
Durée
Timbre
F0
Intensité
Longueur du signal
Descripteurs:(Attaque, CGS, …)
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La psychoacoustique:
Perceptif Physique
Hauteur
Sonie
Durée perçue
Timbre
F0
Intensité
Durée physique
? CGSImpulsivité
Flux spectraletc ....
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Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
Hypothèses:
I) Invariance
II) changement isometrique
III) changement non-isometrique
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Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
Hypothèses:
I) Invariance
II) changement isometrique
III) changement non-isometrique
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Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
Hypothèses:
I) Invariance
II) changement isometrique
III) changement non-isometrique
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Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
Hypothèses:
I) Invariance
II) changement isometrique
III) changement non-isometrique
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Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?
Les corrélats acoustiques varient-ils ?
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La psychoacoustique:
Perceptif Physique
Hauteur
Sonie
Durée perçue
Timbre
F0
Intensité
Durée physique
? CGSImpulsivité
Flux spectraletc ....
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Le centre de gravité spectral (CGS):
CGS
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Analyse acoustique
CGS
Stable pour tout F0
Horn
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Analyse acoustique
CGS
Change avec la F0
Violin
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Analyse acoustique
CGS
Stable, puis change avec f0
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• 3 F0s : B2, C# 3, Bb 3• Durée : 1.5 secondes • 12 instruments dont:
2 cuivres 2 cordes frottées 3 bois 3 cordes pincées
• Trompette• cor
• Contrebasse• Violon • Clarinette
• Hautbois
• Flûte • Violon pizzicato.• Harpe• Guitare
• SynthB• SynthA
•2 instruments synthétiques
Expérience I: Stimuli
10 instruments extraits de la base de donnée SOL
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Experiment I: 12 instruments (66 pairs)
3 matrices de dissemblance
3 sessions 3 espaces de timbre
B2: 247 HzFl1
Tr1
Vl1
Fl1 Tr1 Vl1
0.2
0.4 0.3
=>Vl1 Tr1
Fl1=>
C#3: 277 HzFl2
Tr2
Vl2
Fl2 Tr2 Vl2
0.8
0.2 0.6
=>Vl2
Tr2Fl2
=>
Bb3: 466 HzFl3
Tr3
Vl3
Fl3 Tr3 Vl3
0.1
0.6 0.4
=> Vl3
Tr3
Fl3=>
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Matrice de Dissemblance
GuitareHarpe
Violon pizzViolon
BassSynth ASynth BHaubois
ClarinetteFlute
corTrompette
Exp. I - B2
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Matrice de Dissemblance Exp I
B2 C#3 Bb3
0.88 0.89 0.80
Gu = guitare; Hr = harpe; Vp = violon pizz.; Vl = violon; Ba = bass; SA = synthA;
SB = synthB; Ob = hautbois; Cl = clarinette; Fl = flute; Ho = cor; Tr = trompette.
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Espace de timbre MDSExp. I - B2
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Espaces de timbre MDS Exp. I
B2 C#3 Bb3
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Experience II: 12*2 instruments (144 paires)
2 matrices de dissemblance
2 sessions
B2 : 247 HzBb3: 466 Hz
B2 : 247 Hz C#3: 277 Hz
=>
Fl1 Tr1 Vl1
Fl2
Tr2
Vl2
0.2
0.4 0.3
0.2 0.40.5
0.7
0.1 0.6
Fl3
Tr3
Vl3
0.5
0.1 0.3
0.0 0.90.6
0.4
0.1 0.3
Fl1 Tr1 Vl1
=>
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Matrice de Dissemblance
GuitarHarp
Violin pizzViolin
BassSynth ASynth B
OboeClarinet
FluteHorn
Trumpet
Exp. II- B2/C#3
C#3
B2
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Matrice de Dissemblance ExpII
Exp. II-B2/C#3 Exp. II-B2/Bb3
B2 B2
C#3 Bb3
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Hypothèses:
II) changement isometrique
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Conclusions
•La tâche est possible: les sujets peuvent ignorer une différence de F0.
• Le timbre est stable malgré de petites variations avec la F0.
• Ces variations sont idiosyncratiques
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1 dissimilarity matrix
1 sessions 1 Timbrespace
Experiment III: 9*2 instruments (153 pairs)
Vl1Fl1
Tr1Fl2Vl2
Tr2
=>B2
C#3
=>
Fl1 Tr1 Vl1 Fl2 Tr2 Vl2
Fl1
Tr1
Vl1
Fl2
Tr2
Vl2
0.2
0.4 0.3
0.2
0.4
0.5
0.7
0.1 0.6
0.5 0.9 0.1 0.0
1
0.3
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0.95
Exp. I & II
B2
C#3
Exp. III - B2/C#3Dissimilarity Matrices
B2 C#3
= ExpI- B2
= ExpI- C#3= ExpII- B2/C#3
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Timbre Spaces MDS
B2 - C#3
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Timbre Spaces MDS
B2 - Bb3
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Physical Correlation
First dimensionGood correlation coefficient with the impulsiveness of the stimuli.
Exp.I-B2 = 0.97, Exp.I-C#3 = 0.96, Exp.I-Bb3 = 0.94
Second dimensionGood correlation coefficient with the spectral centroid.
Exp.I-B2 = 0.99, Exp.I-C#3 = 0.89, Exp.I-Bb3 = 0.91
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Physical Correlations the Exp I with CGS Absolu
B2
C#3
Bb3
Correlation Coefficient = 0.87
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Physical Correlations the Exp I with CGS Relatif
B2
C#3
Bb3
Correlation Coefficient = 0.60
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Physical Correlations (Proposition) the Exp I with CGS Absolu - F0
B2
C#3
Bb3
Correlation Coefficient = 0.91
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•2 synthetic instruments
Experiment I: Stimuli (2)
2
3
3
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Experiment II:
SynthA versus SynthB
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Fréquence Fondamentale:
Inverse de la période d’un son periodique. Bon prédicteur de la hauteur musicale perçue.