Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/35785
Type: Tese
Title: Caracterização de ataques na clarineta via modelagem e decomposição espectral
Other Titles: Description of clarinet attacks via spectral modeling and decomposition
Authors: Thiago de Almeida Magalhães Campolina
First Advisor: Mauricio Alves Loureiro
First Co-advisor: Hani Camille Yehia
First Referee: José Augusto Mannis
Second Referee: Flávio Luiz Schiavoni
Third Referee: Hugo Bastos de Paula
metadata.dc.contributor.referee4: Sérgio Freire Garcia
metadata.dc.contributor.referee5: Davi Alves Mota
Abstract: O ataque das notas pode assumir papéis importantes em performances musicais. No ataque, músicos são capazes de controlar timbre, articulação e ritmo, manipulações essenciais para transmitir suas intenções expressivas e tornar a música mais apreciável. Desde as primeiras investigações objetivas sobre performances, feitas no início do século XX, modelos para a expressividade musical são propostos e aprimorados. A modelagem busca um melhor entendimento sobre como são manipulados os parâmetros relacionados à expressividade. Na literatura, ao mesmo tempo que a importância dos ataques para a percepção e construção da performance é evidenciada, são expostas também as dificuldades de analisá-los. Eles são eventos acústicos de curta duração, sujeitos a interações com a reverberação do ambiente, e com características transientes e não lineares. Estudos sobre ataques geralmente criam condições distantes da performance, como análise de notas isoladas e gravações em câmaras anecoicas, visando isolar variáveis. Eles, por um lado, trazem resultados essenciais para a construção do conhecimento. Por outro lado, esse distanciamento desconsidera a interação entre músico e ambiente, sendo que adaptar a performance à acústica específica de uma sala de concertos faz parte da rotina dos músicos profissionais. Estudos relativamente recentes revelaram resultados que corroboram com o fato de que músicos profissionais ajustam conscientemente seu estilo de tocar sob diferentes condições acústicas, com investigações objetivas dos ajustes das performances sob diferentes condições acústicas da sala. Além disso, a maioria dos estudos voltados para análise de ataques e transições entre notas, encontrados na revisão bibliográfica realizada, utiliza a energia total do sinal, propondo descritores como Índice de Legato, Inclinação e Log do Tempo de Ataque. Poucos estudos foram encontrados utilizando como base a análise do conteúdo espectral. Motivada por essas limitações apontadas e com o objetivo de superá-las, a pesquisa apresentada nesta tese propõe e explora o uso de modelagem e decomposição espectral do sinal acústico, como uma via para descrever e analisar ataques de notas em gravações de clarineta em condições de prática cotidiana. Obtendo por essa via a modelagem e a decomposição dos harmônicos no espectro de frequências, são propostas três representações para a região do ataque nesse instrumento: (i) a proporção da energia harmônica, isolada do resíduo, no trecho da transição entre notas no qual o ataque está contido (ii) considerando de forma independente o conteúdo harmônico da nota que está sendo tocada, da reverberação da nota anterior e dos resíduos que compõem o ataque mas não fazem parte das estruturas harmônicas; (iii) considerando o perfil temporal dos inícios dos harmônicos modelados. Na primeira representação, o cálculo de um índice de legato já proposto na literatura é adaptado para utilizar a energia da componente harmônica da transição, em vez da energia total, nomeado de Índice de Legato Harmônico (ILh). Na segunda, foram confrontadas em duas dimensões (2D), as três proporções de energia (em relação ao sinal original) das componentes extraídas no ataque. Nessa representação 2D (nomeada de plano H2R2), foi possível verificar visualmente e fazer inferências sobre as proporções das componentes harmônicas, não-harmônicas e interações com a acústica da sala, visando enriquecer o estudo das performances musicais na condição de prática cotidiana, onde ambientes reverberantes estão sempre presentes. Na terceira frente, foi proposto um descritor tridimensional, nomeado de Perfil Harmônico do Ataque (PHA), envolvendo tempo, frequência e magnitude espectral, com o objetivo de caracterizar a estrutura harmônica de ataques na clarineta. O PHA foi definido como a sequência de inícios dos harmônico, começando pela frequência fundamental, seguindo a ordem harmônica crescente. O início de cada harmônico foi considerado como 50 % da faixa de variação de sua magnitudes em dB no trecho do ataque. O ILh, o plano H2R2 e o PHA foram testados usando gravações de um trecho de uma peça para clarineta do repertório clássico tradicional, tocadas por seis músicos profissionais. Para as análises das proporções de energia H2 e R2 e do ILh, foram selecionados dois grupos de notas do trecho. Testes estatísticos ANOVA (Analysis of Variance) indicaram diferenças significativas (p < 0,05), considerando músico e nota como fator. O fator condição (com e sem metrônomo) não obteve diferenças significativas (p > 0,05) nos testes t para nenhuma variável. Para o plano H2R2 e o PHA, foram examinados ataques de notas em transições com diferentes demandas técnicas de execução, em condição de legato e articuladas. Na análise do plano H2R2, testes estatísticos para comparação entre médias bidimensionais (MANOVA - Multivariate Analysis of Variance) indicaram diferenças significativas (p < 0,05), considerando músico como fator. No caso do PHA, foi avaliada sua capacidade de classificação por músicos e, sendo este um perfil tridimensional, a verificação foi feita nas projeções Harmônico-Magnitude e Harmônico-Tempo, separadamente. A capacidade de classificação foi avaliada através de comparações utilizando Coeficiente de Correlação de Pearson entre pares de perfis em duas situações: Intra e Inter classes. Os grupos Intra classes e as médias Intra e Inter classes foram comparados utilizando testes estatísticos ANOVA e teste t. Os testes apontaram separabilidade (p < 0,05) Intra classes em todos os perfis de início dos harmônicos (PHA) dos ataques das sete notas avaliadas. Diferenças significativas (p < 0,05) entre as médias de correlações Intra e Inter ocorreram em 4 notas, com 3 delas para a projeção HxT em notas ligadas, sugerindo um indicativo de que a informação sobre o tempo de inícios dos harmônicos são mais relevantes em notas ligadas. Valores altos da média Inter para as projeções HxM (o mesmo não acontece com HxT) sugere a existência de uma estrutura de magnitudes dos harmônicos que compõem o PHA, comum aos músicos, que pode estar relacionada às proporções entre energias dos harmônicos que define o timbre do instrumento.
Abstract: Note attacks have an important role in musical performances. By manipulating note attack quality, musicians are able to control timbre, articulation, rhythm, that are essential parameters for conveying their expressive intentions making music more appreciable. Models for musical expressiveness are proposed and improved since the first objective investigations on performances at the beginning of the last century. Modeling aims at a better understanding of how these parameters related to expressiveness are manipulated. In the literature, while the attack's importance for the perception and the performance construction is pointed, the analysis difficulties are also exposed. They are short-duration acoustic events, subjected to interactions with environmental reverberation, with transient and nonlinear characteristics. Studies about note attacks often create conditions that are far from performance, analyzing isolated notes and recording in anechoic chambers to isolate variables. They bring essential results for the construction of knowledge. However, this distance disregards the interaction between the musician and environment, while adapting the performance to the specific acoustics of a concert hall is part of the routine of professional musicians. Relatively recent studies investigating performance adjustments under different room acoustic conditions have revealed results that corroborate that professional musicians consciously adjust their style under different concert halls. In addition, most of the studies found in the bibliographic review carried out that analyze attacks and transitions between notes, use the total energy of the signal, proposing descriptors such as Legato Index, Inclination, and Attack Time Log. Few studies have been found based on spectral content analysis. Motivated by these limitations and aiming to overcome them, the research presented in this thesis proposes and explores the use of modeling and spectral decomposition of the acoustic signal, as a way to describe and analyze note attacks in clarinet recordings under daily practice conditions. By obtaining the modeling and decomposition of the harmonics in the frequency spectrum, three representations are proposed for the attack region in this instrument: (i) the proportion of the harmonic energy, isolated from the residue, during the transition between notes in which the attack is contained (ii) considering independently the harmonic content of the note being played, the reverberation of the previous note and the residues that are part of the attack but not from the harmonic structures; (iii) considering the temporal profile of the modeled harmonics onsets. In the first representation, a legato index already proposed in the literature is adapted to use the energy of the harmonic component of the transition, instead of the total energy, named Harmonic Legato Index (ILh). In the second representation, the energy proportions of the three components (in relation to the original signal) extracted during the attack were confronted each other in only two dimensions (2D). In this 2D representation (called H2R2 plane), it was possible to visualize and make inferences about the proportions of the harmonic, non-harmonic components and interactions with the acoustics of the room, aiming to enrich the study of musical performances in everyday practice condition, where reverberating environments are always present. In the third front, it is proposed a three-dimensional descriptor, named Harmonic Attack Profile (PHA), involving time, frequency, and spectral magnitudes, in order to characterize the harmonic structure of note attacks on the clarinet. PHA was defined as the sequence of the harmonic onsets, starting with the fundamental frequency, in the increasing harmonic order. Each harmonic onset was considered as 50% of its magnitudes range in dB during the attack. The ILh, the H2R2 plane, and the PHA were tested using recordings of a clarinet piece from the traditional classical repertoire, played by six professional musicians. For the analysis of the H2, R2, and ILh energy proportions, two groups of notes were selected. statistical tests ANOVA (Analysis of Variance) indicated significant differences (p < 0.05), considering “musician” and “note” as factors. The “condition” factor (with and without a metronome) did not present significant differences (p > 0.05) in the t-tests for any variable. For the H2R2 plane and for the PHA, note attacks were examined in transitions with different technical execution demands, in legato and articulated conditions. In the H2R2 plane analysis, statistical tests for comparison between two-dimensional means (MANOVA - Multivariate Analysis of Variance) indicated significant differences (p < 0.05), considering “musician” as a factor. For the PHA, we evaluated its capacity for classification by musicians, and as it is a three-dimensional profile, the verification was made in the Harmonic-Magnitude and Harmonic-Time projections, separately. The classification capacity was evaluated through comparisons using Pearson's Correlation Coefficient between pairs of profiles in two situations: Intra and Inter classes. The Intra class groups and the Intra and Inter class means were compared using ANOVA and t-test. The tests showed Intra class differences (p < 0.05) in all profiles of harmonic onsets (PHA) of the seven-note attacks evaluated. Significant differences (p < 0.05) between Intra and Inter correlation means occurred in four notes, with three of them to the HxT projection in legato notes, suggesting an indication that the time information of harmonic onsets is more relevant in legato notes. High values of the Inter means for HxM projections (the same does not happen with HxT) suggest the existence of a harmonic magnitude structure composing the PHA, common to musicians, which may be related to the harmonic energy proportions that define the timbre of the instrument.
Subject: Clarineta
Processamento do som por computador
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: MUSICA - ESCOLA DE MUSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Música
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/35785
Issue Date: 19-Nov-2019
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