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Jeremy Marozeau IRCAM 4ème année en thèse ATIAM, financée par le Fond National Suisse Dirigé par A. de Cheveigné, IRCAM en collaboration avec D. Wessel,

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2 Jeremy Marozeau IRCAM 4ème année en thèse ATIAM, financée par le Fond National Suisse Dirigé par A. de Cheveigné, IRCAM en collaboration avec D. Wessel, CNMAT, UC Berkeley et le LMA Marseille Leffet de la fréquence fondamentale sur le timbre des sons musicaux Journée des Jeunes Chercheurs 2003

3 But: Etudier leffet perceptif que peut avoir la fréquence fondamentale (F0) sur le timbre des instruments de musique.

4 La psychoacoustique: PerceptifPhysique Hauteur Sonie Durée Timbre F0 Intensité Longueur du signal Descripteurs: (Attaque, CGS, …)

5 Analyse Multidimensionnelle de jugements de dissemblance: A B C D Relations perceptives Interprétation par l'expérimentateur (explication psychophysique) Configuration géométrique (choix du modèle spatial) AB CD A B C D A B C D 3D2D1D Programme d'analyse multidimensionnelle Evénements sonores A A BCD B C D Matrice des dissemblances perceptives

6 Exemple despace perceptif de timbre. McAdams et Al. (1995) Clarinette Piano Piano frotté Trompette

7 Question: Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ?

8 La psychoacoustique: PerceptifPhysique Hauteur Sonie Durée Timbre F0 Intensité Longueur du signal Descripteurs: (Attaque, CGS, …)

9 La psychoacoustique: PerceptifPhysique Hauteur Sonie Durée perçue Timbre F0 Intensité Durée physique ? CGS Impulsivité Flux spectral etc....

10 Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ? Hypothèses: I) Invariance II) changement isometrique III) changement non-isometrique

11 Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ? Hypothèses: I) Invariance II) changement isometrique III) changement non-isometrique

12 Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ? Hypothèses: I) Invariance II) changement isometrique III) changement non-isometrique

13 Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ? Hypothèses: I) Invariance II) changement isometrique III) changement non-isometrique

14 Comment cet espace varierait-il si la fréquence fondamentale changeait ? Les corrélats acoustiques varient-ils ?

15 La psychoacoustique: PerceptifPhysique Hauteur Sonie Durée perçue Timbre F0 Intensité Durée physique ? CGS Impulsivité Flux spectral etc....

16 Le centre de gravité spectral (CGS): CGS

17 Analyse acoustique CGS Stable pour tout F0 Horn

18 Analyse acoustique CGS Change avec la F0 Violin

19 Analyse acoustique CGS Stable, puis change avec f0

20 3 F0s : B2, C# 3, Bb 3 Durée : 1.5 secondes 12 instruments dont: 2 cuivres2 cordes frottées3 bois3 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

21 Experiment I: 12 instruments (66 pairs) 3 matrices de dissemblance 3 sessions 3 espaces de timbre B2: 247 Hz Fl1 Tr1 Vl => Vl1 Tr1 Fl1 => C#3: 277 Hz Fl2 Tr2 Vl => Vl2 Tr2 Fl2 => Bb3: 466 Hz Fl3 Tr3 Vl => Vl3 Tr3 Fl3 =>

22 Matrice de Dissemblance Guitare Harpe Violon pizz Violon Bass Synth A Synth B Haubois Clarinette Flute cor Trompette Exp. I - B2

23 Matrice de Dissemblance Exp I B2 C#3 Bb 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.

24 Espace de timbre MDS Exp. I - B2

25 Espaces de timbre MDS Exp. I B2 C#3Bb3

26 Experience II: 12*2 instruments (144 paires) 2 matrices de dissemblance 2 sessions B2 : 247 Hz Bb3: 466 Hz B2 : 247 Hz C#3: 277 Hz => Fl1 Tr1 Vl1 Fl2 Tr2 Vl Fl3 Tr3 Vl Fl1 Tr1 Vl1 =>

27 Matrice de Dissemblance Guitar Harp Violin pizz Violin Bass Synth A Synth B Oboe Clarinet Flute Horn Trumpet Exp. II- B2/C#3 C#3 B2

28 Matrice de Dissemblance ExpII Exp. II-B2/C#3 Exp. II-B2/Bb3 B2 C#3Bb3

29 Hypothèses: II) changement isometrique

30 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

31 1 dissimilarity matrix 1 sessions 1 Timbre space Experiment III: 9*2 instruments (153 pairs) Vl1 Fl1 Tr1 Fl2 Vl2 Tr2 => B2 C#3 => Fl1 Tr1 Vl1 Fl2 Tr2 Vl

32 0.95 Exp. I & II B2 C#3 Exp. III - B2/C#3 Dissimilarity Matrices B2C#3 = ExpI- B2 = ExpI- C#3 = ExpII- B2/C#3

33 Timbre Spaces MDS B2 - C#3

34 Timbre Spaces MDS B2 - Bb3

35 Physical Correlation First dimension Good 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 dimension Good correlation coefficient with the spectral centroid. Exp.I-B2 = 0.99, Exp.I-C#3 = 0.89, Exp.I-Bb3 = 0.91

36 Physical Correlations the Exp I with CGS Absolu B2 C#3 Bb3 Correlation Coefficient = 0.87

37 Physical Correlations the Exp I with CGS Relatif B2 C#3 Bb3 Correlation Coefficient = 0.60

38 Physical Correlations (Proposition) the Exp I with CGS Absolu - F0 B2 C#3 Bb3 Correlation Coefficient = 0.91

39 2 synthetic instruments Experiment I: Stimuli (2) 2 3 3

40 Experiment II: SynthA versus SynthB

41 Fréquence Fondamentale: Inverse de la période dun son periodique. Bon prédicteur de la hauteur musicale perçue.


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