Пение птиц - это сложные вокальные последовательности, которые богаты ритмической и мелодической структурой.
Что определяет динамическую структуру песни птиц?
Многие структурные анализы пения были сосредоточены на том, как акустические характеристики песни отражают адаптацию к экологическим условиям.
Например:
- Как специфические свойства распространения/ослабления звука в среде обитания влияют на структуру песни.
- Или как структурные аспекты затрагиваются одновременным пением других гетеро- или конспецифичных певцов.
- Или энергетические затраты на создание разных звуков.
Исследовавшимися структурными аспектами были либо единицы высокого уровня, такие как репертуары, типы песен, общая длительность паузы/между песнями, либо возникновение определенных категорий элементов, таких как трели, свистки, длинные высокочастотные модулированные ноты. Еще одно направление исследований структуры пения птиц касалось вопроса о том, какие алгоритмы птичий мозг может использовать при создании последовательностей нот.
Т. е. объединение различимых нот, переходы которых следуют обычным принципам.
Какие аспекты структуры песни могут быть специально разработаны для привлечения и удержания внимания птиц-сородичей?
Поскольку эту функцию разделяют пение птиц и музыка, которую создают люди, исследования в области человеческой музыки дают понять, какие структуры могут быть эффективными для достижения этой цели.
Музыкальная психология выдвинула гипотезу, что то, что делает музыку привлекательной для слушателей, - это ее динамически колеблющаяся предсказуемость: то есть, создавая и разрушая ожидания в различных временных масштабах, музыка создает динамическую последовательность различных чувств.
- Стереотипные/предсказуемые паттерны дают ощущение удовлетворения, облегчения и простоты обработки.
- Неожиданные/переменные модели удивляют и держат в напряжении.
- Постоянное колебание между переменными/непредсказуемыми и стереотипными/предсказуемыми образцами эффективно привлекает и удерживает внимание слушателя.
Настоящее исследование было мотивировано основополагающим вопросом:
1. могут ли птицы использовать аналогичные механизмы для привлечения внимания своих слушателей.
2. проявляет ли выразительность пение птиц, основанный на балансе предсказуемых и непредсказуемых паттернов в разных временных масштабах.
Была поставлено задача проверить, можно ли на самом деле идентифицировать структуру в пении птиц, которые наводят на мысль о динамически колеблющейся предсказуемости.
В этом случае мультифрактальный анализ используется для проверки ритма певчей птицы. Термином «ритм» обозначается описания временного паттерна песни, который включает в себя временные характеристики отдельных звуков, акцентов и группировок.
Изучаемым видом является соловей дроздов, певчая птица с репертуаром из 12–40 различных типов песен, представляющий собой непрерывное пение продолжительностью около 5–15 с в окружении тишины, исполняемый в непосредственном разнообразии.
Т. е. один и тот же тип песни обычно напрямую не повторяется.
Каждый тип песни содержит около 4–10 различных типов нот, каждый из которых имеет свою спектральную форму.
Для человека восприятие ритма основывается на двух основных компонентах:
(1) хронометраж отдельных нот
(2) тактирование акцентов, т. е. синхронизация моментов относительно более высокой амплитуды в последовательности нот.
Каковы могут быть факторы, которые определяют последовательную синхронизацию нот в песне соловьев дрозда? Существует вероятность того, что птицы вообще не контролируют синхронизацию нот, а только последовательное расположение типов нот.
Изменения во времени нот могут просто отражать случайные отклонения или быть тривиальным следствием выбора нот, в то время как процесс, контролируемый птицей, будет генерировать последовательность определенных типов нот.
В этом случае впечатление человека о том, что песня дроздового соловья звучит ритмично, будет отражать предвзятость человеческого восприятия.
Птицы такую позицию не разделяют. Их песни это последовательность элементов, независимых от внутреннего времени. В качестве альтернативы, можно предположить, что время под контролем птиц. В этом случае они смогут использовать звуковую синхронизацию или акцентуацию для генерации определенных ритмов.
Тогда они, подобно музыкантам, могут использовать синхронизацию нот для достижения выразительности, заставляя слушателей смешивать предсказуемые и непредсказуемые временные схемы.
Означает ли что ритм является выразительным в том смысле, что его предсказуемость, изменчивость колеблется?
Две стратегии, обычно используемые в музыке для создания такой выразительности, - это повторяющиеся паттерны и дрейфы. Ритм может быть реализован различными типами нот, тембрами и т. д. В то время как время звучания и акцент в мотиве фиксированы.
И рецидивы, и дрейфы разворачиваются в широком диапазоне средних и длинных временных интервалов выше переходов отдельных нот и, таким образом, могут определять предсказуемость для последовательностей нот.
Певчие птицы, как и музыканты, могут использовать повторяющиеся ритмические мотивы, чтобы позволить своим слушателям формировать ритмические ожидания, которые затем могут быть исполнены или задержаны.
В песне дроздового соловья такие выразительные повторяющиеся паттерны и дрейфы могут быть созданы с помощью двух разных механизмов:
(а) последовательным расположением (синтаксисом) определенных нот и пауз
(б) путем добавления. Для данной последовательности нот заметны незначительные отклонения в синхронизации или амплитуде отдельных нот.
Таким образом, временные характеристики нот будут немного отличаться от точного ритма, налагаемого последовательным расположением типов нот. Эти два механизма имеют разные значения для нейронных процессов, генерирующих песню и влияющих на ее время. Интересно, что музыка использует оба механизма для генерации ритмической структуры дальнего действия контролируемым и преднамеренным образом: последовательное расположение приводит к корреляциям на большие расстояния и тонкие отклонения от точного ритма во время музыкального представления показывают корреляции на большие расстояния, которые слушатели распознают.
Это говорит о том, что пение птиц более динамично из-за тонких шаблонов синхронизации нот. Несмотря на то, что возможны различные источники этой динамики, это исследование показывает, что во время пения птиц можно обнаружить многократные колебания ритма, прокладывая путь к изучению механизмов и функций, стоящих за такими паттернами.