https://bitly.su/MgkK
Новое исследование может помочь покупателям скрипачей и преподавателям по вокалу. Человеческое ухо - удивительный сенсор. Он может обнаруживать широкий диапазон звуков. Но часто не удается разглядеть тонкие различия между похожими тонами. Также человеческий мозг не может "записывать" звуки для воспроизведения и анализа.
Такие способности могут помочь покупателям, ищущим хороший музыкальный инструмент. Они также могут помочь тренерам по вокалу. Сейчас два подростка обращаются к технологии для решения таких акустических проблем.
Акустика
Изабель Кац, 15 лет, живет в Мораге, Калифорния. Ханна Шу, 14 лет, живет в Приморье, Калифорния. В прошлом году в каждом из них был реализован научно-ярмарочный проект, в рамках которого, помимо прочего, был проведен подробный математический анализ музыкальных тонов.
Оба проекта Изабель и Ханны были впечатляющими. В конце концов, каждая из них позволила девочкам пройти скрининг, в результате которого еще 2200 претендентов были нокаутированы.
Звуковой анализ
Ханна Шу, 14 лет, из Приморья, Калифорния, придумала способ анализировать и отображать музыкальные тона. Ее техника помогла бы скрипачам отличать хорошие инструменты от не очень хороших.
Ханна играет на скрипке с восьми лет. Для своего проекта она задала простой вопрос: Производит ли дорогая скрипка более качественную музыку, чем недорогая? Чтобы ответить на этот вопрос, она обратилась к математике. Она использовала его для сравнения тонов, производимых различными инструментами.
Подросток записывала на свой смартфон одни и те же ноты, что и на разных скрипках. Затем компьютерное программное обеспечение преобразовывает эти записанные звуки в графики. (Это то же самое программное обеспечение, которое ученые используют для анализа песен птиц и китов, отмечает Ханна).
На ее графиках мощные питч-частоты отображаются ярко-желтым цветом. Программное обеспечение изображало менее мощные в приглушённом фиолетовом цвете. Ханна использовала эти графики для оценки общего качества звучания каждой скрипки.
Теоретически, музыкальная нота имеет одну частоту. Но на практике это не так, отмечает Ханна. Стринговые инструменты, такие как скрипки, производят "ноты", которые содержат диапазон частот, объясняет она. Доминирующим тоном должно быть то, что называется его основной частотой.
Это звук, издаваемый струной, когда она вибрирует туда-сюда, как единое целое. Высокочастотные составляющие движений струны создают так называемые обертоны. Они развиваются, когда веревка вибрирует вперед-назад волнообразно. Чем больше количество волн находится между одним концом струны и другим, тем выше частота этого конкретного обертона.
Заметки
Записывая музыкальные ноты и делая их видимыми, Ханна Шу легко могла отличить хорошую скрипку которая создавала ноты с сильными основами от плохой, которая создавала слабые основы
В общем, музыкальный тон приятен, если основная частота громче, чем ее обертоны. Но некачественные инструменты не всегда дают такие тона, говорит Ханна. Фундамент может быть только чуть громче, чем его обертон. И в некоторых случаях, обертоны могут доминировать.
В среднем, каждая из восьми самых дорогих скрипок, которые Ханна тестировала, стоила более $8,000. Самые дешевые 16 в среднем чуть больше 1250 долларов за штуку. Может быть, это и неудивительно, но Ханна нашла, что самые дорогие инструменты обычно дают лучшие тона.
Тем не менее, некоторые недорогие инструменты звучали почти так же хорошо, как и дорогие скрипки.Теперь она полагает, что проведенный ею анализ может помочь покупателю скрипки заключить сделку - или избежать фиктивных сделок.
https://bitly.su/fPg4gy8
Звуковое яблочко.
Когда музыканты-эксперты говорят о музыкальных тонах, они часто используют такие слова, как "жирные", "яркие" или "мягкие". Немного расплывчатые, эти термины могут означать разные вещи для разных людей, говорит Изабель.
Не эксперты, особенно, могут запутаться. Поэтому Изабель решила описать и четко передать музыкальные тона математически. Это должно обеспечить получение данных, которые были бы одинаково полезными для всех.
Как и Ханна, Изабель записала и проанализировала музыкальные мелодии, произведенные на струнных инструментах. Но в отличие от Ханны, Изабель использовала фортепиано - три их марки.
Она начала с анализа 10 различных записей так называемой "средней ноты С" с каждого инструмента. Его фундаментальная частота составляет около 261 герц. (Один герц соответствует одному циклу или вибрации в секунду.) Для каждой марки она рассчитала среднюю интенсивность, или объем, основного тона среднего C. Для каждой марки. Она сделала то же самое для каждой из первых шести нот. Затем она запечатлела семь частот для каждой марки фортепиано.
Чтобы облегчить сравнение этих графиков, она настроила каждый таким образом, чтобы самый громкий фундаментальный или обертон имел значение 1.
Каждая марка фортепиано, как она показала, имеет свой баланс частот. Изабель решила изобразить свои карты частот с помощью колец разного цвета. Полученные карты выглядели немного похожи на мишень лучника. Синий центр "бычьего глаза" представлял собой основную частоту. Прямо снаружи было зеленое кольцо.
На ней изображен первый обертон. Снаружи этого кольца находились кольца (в порядке убывания) желтого, оранжевого, фиолетового, черного и темно-зеленого цветов. Ширина каждого кольца зависит от громкости этого обертона.
Такие карты содержат своего рода "отпечатки пальцев" записки для этого прибора. С их помощью можно отличить одну марку пианино от другой. Изабель говорит, что с небольшой практикой, кто-то может научиться читать такие графики и интерпретировать баланс частот записки.
Ее красочные бычьи глаза могут найти множество применений. Например, они могут быть одним из способов мониторинга тембров фортепиано с течением времени. Действительно, большие изменения отпечатка пальца заметки могут сигнализировать о том, что пришло время настроить прибор.
Эти карты могут оказаться полезными и для тренеров по вокалу. Они могут записывать голос студента, а затем отображать его микс частот. Затем тренер может сравнить отпечатки пальцев с идеальным сочетанием частот для этой ноты, которое поют эксперты. Со временем тренер или студент может наблюдать, как отпечатки пальцев меняются и, возможно, улучшаются.
Что такое патент?
Изабель надеется однажды разработать приложение на базе телефона, основанное на ее технике. Она также хочет подать заявку на патент, создать компанию и (возможно, больше всего) найти инвесторов, которые могут помочь ей в дальнейшем развитии ее идей. Сейчас, как только она разработает свое приложение, она протестирует его на участниках хора, в котором она поет.
Заслуженная награда
В большинстве студенческих олимпиад по естественным наукам результаты финалистов в большинстве случаев основываются на их отборочных научных проектах. Это отличается от того, как это работает в Broadcom MASTERS. Примерно четыре пятых финалистов оцениваются здесь на основе креативности и командной работы, которую они демонстрируют, помогая решать исследовательские задачи на местах.