МУЗЫКА  Научпоп

Звуки выбирают три наиболее интересных научных исследования в области музыки.

1) Особенности восприятия музыки человеческим мозгом

В начале 2000-х американский невролог Марк Джуд Трамо (Mark Jude Tramo) на страницах журнала Science опубликовал результаты своего исследования на тему особенностей восприятия мозгом классической музыки, обозвав статью – "Музыка больших полушарий головного мозга".

Сам Трамо, учась в институте, до последнего не мог решить, чем ему заниматься в будущем. У перспективного молодого врача имелась еще и группа “Men with Tales", которая готовилась к прослушиванию в RCA Records и имела все шансы заполучить контракт. Трамо решил совместить приятное с полезным и, забросив гитару в пыльный угол, бросился исследовать особенности восприятия мозгом гармонии, мелодии и ритма. Наблюдая за регистрацией активности в разных отделах мозга при прослушивании классики, ученый пришел к выводу, что за музыкальный слух у человека отвечают образования, связанные с ростромедиальной префронтальной корой, участком, расположенным сразу за лобной костью.

Позднее его предположения подтвердили коллеги из Цента когнитивной неврологии Дартмутского колледжа в Ганновере, штат Нью-Гемпшир. Своим открытием американские ученные объяснили природу "заразительного ритма", слушая который люди готовы пуститься в пляс. Во время прослушивания музыки в мозге активизировался тот же центр, что и отвечает за двигательную активность.

В своих исследования Трамо пошел еще дальше и решил исследовать особенности восприятия неправильной музыки, той что сыграна фальшиво или с неправильным темпом. Как оказалось, за восприятие музыки отвечают совсем разные отделы мозга. В случае, если мелодия игралась на фортепиано правой рукой правильно, а левой рукой фальшиво у испытуемых отмечалась повышенная активность в правой медиальной височной коре и левой задней поясной коре. Если же левая рука играла правильно, то томограф отмечал повышенную активность в правой орбитофронтальной коре.

Согласно исследованиям Трамо, фактор приятности звуков музыки связан с физиологией улитки человеческого уха. Внутри нее находится, так называемая, базилярная мембрана, которая состоит из 24 тыс. микроволосков, которые, колеблясь, передают во внутреннее ухо нервные импульсы, затем идущие в мозг. Структура роста этих волосков соответствует шагу в хроматической гамме на фортепиано, т.е. возбуждение, создаваемое "правильной" гармонической музыкой более естественно для нашей физиологии, чем атональная музыка.

2) Попытка синтезировать хит

В западной музыкальной индустрии одними из самых высокооплачиваемых специалистов являются хитмейкеры – композиторы, умеющие, а главное знающие, как написать песню, чтобы она стала хитом. Однако эти умения даже у самого талантливого композитора появляются с опытом. Обычно — методом проб и ошибок. Зато, изрядно набив руку, любой из них сможет с высокой вероятностью сказать - станет ли та или иная песня хитом или нет. Западные ученые решили подойти к этому вопросу с позиции чисто эмпирически научной, отбросив всякое мракобесие про метафизичность творческого процесса.

Группой ученых под руководством Пабло Cивика (Pablo Civik) из университета Буэнос-Айреса была проанализирована база западных музыкальных произведений Peachnote Corpus, которая содержит коллекцию музыкальных шаблонов разных эпох – от барроко до постромантизма. Целью исследования было выяснить, что влияет на интерес слушателя к той или иной композиции.

Как оказалось, восприятие музыки во многом зависит от ожиданий индивида относительно распределения музыкальных интервалов в композиции. Исследование показало, что такого рода пристрастия начинают формироваться еще до рождения ребёнка, когда он слушает музыку в утробе матери. Спектральные и темпо-ритмовые шаблоны возникают у ребенка в очень юном возрасте — уже в 6-7 месяцев. Маленькие дети предпочитают музыку, содержащую благозвучные музыкальные интервалы, как , например, большие и малые терции, которые содержит большинство хитовых песен, зачастую построенных на трех (четырех) "блатных" аккордах: ля минор, фа мажор, до мажор, ми мажор.

Чтобы не быть голословным, подтверждаю последний тезис документально.

Но ученые пошли дальше, решив проанализировать физиологические тонкости восприятия мозгом хитовых песен.

За эту тяжелую задачу взялся известный нейрофизиолог, социолог и психолог Грегори Бернс (Gregory Berns). В качестве материала для исследования Бернс взял тогда еще неизвестную песню Apologize группы One republic и еще 120 столь же малоизвестных песен. Он проводил сканирование активности головного мозга 27-ми добровольцев, прослушивавших 15-секундные отрывки песен, а затем сравнивал эти данные с их субъективной оценкой песни — понравилась или нет. Как оказалось, на потенциально хитовой, но никому доселе неизвестной Apologize, томограф регистрировал возбуждение "центра удовольствия" в глазнично-лобном участке коры мозга. Возбуждение совпадало с субъективной положительной оценкой песни.

Итак, общая физиологическая природа всех музыкальных хитов была доказана.

Дело было за техникой. Нужно было создать механизм, который бы мог просто сравнить новую песню с признанным эталоном и сказать — годится она в хиты или нет. И такой механизм появился.

В 2004 году алгоритм X-Ray технологии, созданной Майком Маккриди (Mike McCready) (не путать с гитаристом Pearl Jam), предсказал хитовость песни "Turn Your Car Around", написанной молодым новозеландцем Беном Новаком (Ben Novak). Спустя год песенка попала в ротацию крупных европейских радиостанций, продержавшись какое-то время в десятке хитов.

Программа Маккриди поставила песню никому не известного новозеландца в один ряд с песней "Born to Be Wild" группы Steppenwolf, которая в 1968-1969 году заняла вторую строчку в американском сингловом чарте Billboard. Окончательно эффективность новой технологии определили еще два успешных прецедента, когда новое ПО предсказало хитовость дебютных альбомов Норы Джонс (Norah Jones) и Maroon 5.

В технологии X-Ray применяется сложный математический анализ (именуемый "продвинутая спектральная обратная свертка"), которые находит корреляции между потенциальной хитовостью и гармоническими и темпо-ритмическими шаблонами.

Спустя 6 лет аналогичное ПО разработали сотрудники Бристольского университета. Программа с высокой степенью вероятности могла разглядеть в новой песне признаки будущего хита. Алгоритм ее работы был максимально прост и напоминал игру "найди 5 отличий". Разработчики подвергли тщательному анализу все музыкальные произведения, побывавшие на верхушке британских хит-парадов с 1961 года, и вывели 23 характеристики, по которым машин сравнивала потенциальный хит с уже "состоявшимися песнями". Вошли в этот список и гармоническо-спектральная составляющая и ритм. Верность прогноза составила 80%.

Практическую значимость системы быстро оценили интернет-гиганты, озабоченные созданием технологий для подбора музыки на основе предпочтений слушателя. Тот механизм, что мы сегодня наблюдаем на сервисах вроде last.fm и яндекс-музыки, по-видимому, и есть эта система.

3) Изучение тембра голоса у вокалистов:

Российская академическая наука в многих отраслях всех была признанным эталоном для западного мира. Все дело в том, что наши ученые всегда сосредотачивались на узкий вопросах и прорабатывали их до мелочей, "не довольствуясь половинчатостью", по меткому выражению писателя Дмитрия Быкова.

Одним из таких исследований стала работа российского физиолога Владимира Морозова, начатая им в середине 50-х годов. Морозов посвятил себя исследованиям человеческого тембра, его специфического "окраса" и характера. Материалом для его исследований стали люди творческих профессий, и в том числе певцы. Ученый вплотную занялся изучение резонаторной системы в теле человека - системы полостей, во рту, гортани, черепе, пазухах, которая при попадании туда звука делает голос ярче, объёмнее и сильнее.

Проведя спектральный анализ множества голосов, Морозов выявил диапазоны особых певческий формант – областей высоких и низких гармоник в голосе, придающих звуку силу, полетность и "мясо". Ученый выяснил, что присутствие в голосе высокой форманты делает его более звонким, громким и летящим, а наличие низкой придает силу, мягкость и массивность. Совокупности верхних и нижних гармоник, вывел он, и отвечают за характерный тембр голоса.

Чтобы проиллюстрировать важность наличия в голосе обеих формант, Морозов провел спектральный анализ голоса Фёдора Шаляпина, а затем поочередно вырезал из них верхнюю и нижнюю составляющую. В первом случае маэстро начал петь, как в подушку, подобно человеку, подавившемуся собственным звуком, а во втором голос становился плоским "пластмассовым", терял "бархатность" и объем.

Значение этого открытия для "мира людей", возможно, и не велико. Но кто точно обрадовался — так это звукорежиссеры (к числу коих относится и автор статьи), которым Морозов упростил работу по кручению ручек.