用量子物理领悟音乐表现力

用量子物理领悟音乐表现力

伦敦玛丽女王大学（QMUL）科学家通过新颖手段让我们更加接近对音乐体验的了解，他们用这种方法来分析一种常见的被称作颤音的音效。 颤音是在器乐或声乐表演时引进的起伏音调，目的是为了增加表现力，促进声音投射；它常见于歌剧。一个时间把握良好且优美展现的颤音可极大地增进音符的音质，并在聆听者中诱发强烈的情绪反应。

颤音分析新法发表于《数学与音乐学报》（Journal of Mathematics and Music），这项研究首次描述了在音乐信号处理中使用“过滤对角化方法”（FDM）。这种方法源自量子物理学，它被用于研究分子动力学与核磁共振。

QMUL的电子工程与计算机科学学院（EECS）的数字音乐中心教授Elaine Chew是该研究项目的主管和文章的共同作者，她说：“我们现在对表演者的音乐沟通技巧、他们在音乐中引进的精妙之处、及其背后逻辑的理解又加深了一步。”

该方法能检测评估非常精微的信息，它尤其便于颤音分析，令研究人员比以往更能精准地分析音乐信号。

有相对宽大的时间窗才能分析音乐信号，因此到目前为止，标准法仍然难以准确地把握颤音特征。

QMUL电子工程与计算机科学学院的Khalid Rajab博士是该研究项目的共同主管与共同作者；他说：“开发FDM算法的初衷是为了高效探索复杂的原子与分子量子共振力学。尽管音乐信号与量子共振大相径庭，但在数学上，它们有颇多相似之处，其中包括它们的共振特征。”

他补充道：“我们发现，事实上，由于它们会随着时间而振荡，因此在音乐信号中的谐波会比原子和分子的量子共振分析更为复杂。”

该研究是从一个项目中应运而生的；该项目是为了给小提琴和二胡演奏的差异建模；二胡是一种中国的双弦弓弦乐器。

Chew教授说：“当用小提琴来演奏像二胡这样的民乐时，它会缺少二胡原有的风格和表现力。造成这些差异的主要来源之一是器乐演奏者表现音符（用颤音）的详尽手法，以及他们（用滑音技巧）在音符间穿梭转换的方式。我们对创制计算工具来帮助揭示这些差异颇感兴趣。”

Luwei Yang是本文的第一作者及中国留学基金管理委员会（China Scholarship Council ）派出的博士研究生；这是Yang的PhD研究项目的一部分；Yang也是EECS的研究助理。

酷爱拉二胡的Luwei Yang说：“二胡与小提琴一样，颤音常被用来模仿人类声音活泼多彩的表现力。当代二胡演奏中的颤音演奏方式深受小提琴演奏技巧的影响，因此，更深入地挖掘它们间的差异特征将会引人入胜。” 研究人员希望，这种新的方法能帮助音乐人和音乐老师实现完美颤音的追求目标，协助声效艺术家在音频制作中创制出听上去更自然的颤音效果，并令研究人员能够绘制跨越不同文化和时间的颤音演奏风格趋势。

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• 本研究的部分支持来自于中国国家留学基金管理委员会。

• 如需获取图片以及采访主要研究者，请联系QMUL新闻办公室。

• QMUL新闻办公室联系人： Taraneh Dadar / 07701 046950)

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