Some Effects of Signal and Noise Modulation on Rhythm Detection, and Relations to Musical Performance in Rooms

The perception of small rhythmic deviations is a vital part of the task of synchronized musical performance. This requires the detection of note onsets and offsets in musical parts being listened to, at the same time as other parts may be tending to interfere. Experiments were carried out to ascertain the ability of subjects to detect small temporal displacements in otherwise regular trains of broad-band noise pulses. Variables were (a) the envelope shape of the pulses, and (b) the amplitude modulation properties of simultaneously heard masking noise (absent, steady-state, or modulated with octave-bands of noise between 0.5 and 16 Hz). The threshold value of temporal displacement was found to be independent of pulse shape in the absence of additional masking noise. When the masker was present however, threshold values were strongly dependent on both pulse shape and masker modulation characteristics. Some implications of these results are discussed with respect to the effects of room reverberation on ease of synchronization amongst musical performers.

Zusammenfassung

Die Wahrnehmung kleiner rhytmischer Abweichungen ist ein wesentlicher Teil bei der synchronen Musikaufführung. Sie verlangt die gehörmäßige Erkennung von Notenanfängen und -enden in bestimmten musikalischen Stimmen bei gleichzeitiger Überlagerung anderer Stimmen. Durch Experimente wurde die Fähigkeit von Versuchspersonen ermittelt, kleine zeitliche Abweichungen in sonst regelmäßigen Folgen von Breitband-Geräuschimpulsen zu erkennen. Dabei wurden a) die Einhullende der Impulse und b) die Amplitudenmodulation von gleichzeitig dargebotenem, verdeckendem Gerausch variiert (fehlend, stationär oder mit Geräuschbändern von Oktavbandbreite zwischen 0,5 und 16 Hz moduliert). Es stellte sich heraus, daß die Wahrnehmungsschwelle der zeitlichen Abweichung bei fehlendem verdeckenden Geräusch von der Impulsform unabhängig war. In Gegenwart des verdeckenden Geräuschs hangen die Schwellen dagegen stark sowohl von der Impulsform als auch von der Modulation des verdeckenden Geräusches ab. Aus diesen Ergebnissen werden einige Folgerungen hinsichtlich der Wirkung des Raumnachhalls auf die Leichtigkeit des Zusammenspiels von Musikern abgeleitet.

Sommaire

La perception de petites déviations du rythme joue un rôle essentiel dans l'exécution de la musique synchronisée. Ceci exige la détection précise du debut et de la fin des notes dans les différentes partitions musicales que le musician doit écouter, alors qu'en même temps d'autres parties ont tendance à interférer avec elles. On a effectué des expériences pour confirmer l'aptitude des sujets à détecter de petits déplacements temporels dans des trains normalement équidistants d'impulsions de bruit à large bande. Les deux systèmes de variables étaient: a) l'envelope des impulsions et b) les propriétés de modulation en amplitude du bruit de masquage envoyé en même temps que le train d'impulsions (masquage absent, ou permanent, ou modulé avec du bruit en bande d'octaves entre 0,5 et 16 Hz). On trouve qu'en l'absence d'un bruit masqueur additionnel, les valeurs de seuil du déplacement temporal perceptible sont indépendantes de la forme des impulsions. Cependant, en présence d'un masquage, les valeurs de ce seuil se mettent à dependre fortement, et de la forme des impulsions, et des caractéristiques de modulation du masqueur. On discute de quelques consequences de ces résultats, notamment en ce qui concerne l'influence de la réverbération dans la salle de concert sur l'aisance de la synchronisation entre musiciens exécutants.