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Montag, 11.12.2017
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Das Geheimnis des perfekten Vibratos

Forscher analysieren vibrierende Töne mithilfe von Quantenphysik

Klangvolle Vibration: Das Vibrato ist ein klassisches Stilmittel in der Opernmusik, das Töne lebendiger erscheinen lässt. Forscher haben die Natur dieser vibrierenden Töne nun mit einer ungewöhnlichen Methode genauer unter die Lupe genommen. Dafür nutzten sie einen Algorithmus, den normalerweise Quantenphysiker verwenden. Es zeigte sich: Mit diesem Verfahren lassen sich die Eigenschaften von Vibratos besonders präzise analysieren - und künftig womöglich die Geheimnisse des perfekten Vibratos lüften.
Mit dem berühmten Vibrato bringen Opernsänger viel Emotionalität und Lebendigkeit in ihre Musik.

Mit dem berühmten Vibrato bringen Opernsänger viel Emotionalität und Lebendigkeit in ihre Musik.

Wenn Opernsänger mit ihrer Stimme den Saal erfüllen, ist das Publikum meist hingerissen. Dabei ist es nicht nur der volle Klang und die perfekte Intonation, die die Zuhörer ins Schwärmen bringen. Viel Emotionalität in die Musik bringt auch das sogenannte Vibrato. Dabei verändert der Sänger in regelmäßigen Abständen geringfügig die Frequenz eines gehaltenen Tons und bringt ihn förmlich zum Vibrieren. Ähnliche Effekte lassen sich auf Saiten- und manchen Blasinstrumenten durch bestimmte Spieltechniken erzeugen.

Musik trifft Quantenphysik


Forscher wissen heute, dass ein Ton mit dem richtigen Vibrato von den meisten Menschen als lebendiger wahrgenommen wird. Doch was macht den Charakter der vibrierenden Töne aus? Das zu analysieren ist mit gängigen Standardverfahren gar nicht so einfach. Denn Vibratos passieren sehr schnell: Eine Periode dauert typischerweise nur 125 bis 250 Millisekunden.

Musikwissenschaftler um Luwei Yang von der University of London haben sich deshalb auf die Suche nach einem neuen Verfahren für die Analyse von Vibratos gemacht - und sind im Methodenwerkzeugkasten von Physikern fündig geworden. Genauer: von Quantenphysikern. Mit dem sogenannten Filter-Diagonalisierungsverfahren wird normalerweise die komplizierte Quantendynamik von Atomen und Molekülen untersucht. Würde sich dieser Algorithmus auch für die Verarbeitung von musikalischen Signalen eignen?


Vibrato-Analyse mit dem Algorithmus von Quantenphysikern

Vibrato-Analyse mit dem Algorithmus von Quantenphysikern

Präzise Tonanalyse


"Obwohl sich Quanten stark von Musiksignalen unterscheiden, teilen sie aus mathematischer Sicht etliche Gemeinsamkeiten - unter anderem die Eigenschaften ihrer Resonanz", sagt Yangs Kollege Khalid Rajab. Das Team startete deshalb die Probe aufs Exempel und wendete den Algorithmus erstmals auf Musik an.

Tatsächlich zeigte sich: Das Verfahren eignet sich hervorragend, um die Eigenschaften von Vibratos zu evaluieren. Wie die Forscher berichten, war die Methode dabei durchweg präziser als Standardverfahren. So konnte auf diese Weise unter anderem die Schwingungsrate und die Höhe des Vibratos exakter gemessen werden.

Was macht das perfekte Vibrato aus?


In Zukunft könnte die neue Technik Musikern dabei helfen zu bestimmen, was das perfekte Vibrato ausmacht. Klangkünstler könnten mit diesen Erkenntnissen natürlicher klingende Vibrato-Effekte in ihre Audioproduktionen einbauen - und Wissenschaftler könnten damit feine, stilistische Unterschiede zum Beispiel bei Sängern aus unterschiedlichen Kulturkreisen erforschen.

"Wir sind nun einen Schritt weiter auf dem Weg, die Mechanismen der musikalischen Kommunikation zu verstehen", schließt Yangs Kollegin Elain Chew. "Vor allem können wir künftig besser jene Nuancen entschlüsseln, die Sänger und Instrumentalisten in ihre Musik einfließen lassen - und ergründen, welche Logik ihnen zugrunde liegt." (Journal of Mathematics and Music, 2017; doi: 10.1080/17459737.2016.1263897)
(Queen Mary University of London, 15.03.2017 - DAL)
 
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