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Investigations on the Influence of Acoustics on Live Music Performance using Virtual Acoustic Methods

  • Room acoustic conditions are an inherent element of every live music performance. They interact with the sound that is generated by the musicians, modifying the characteristics of the sound received by audience and musicians. While listeners usually play a passive role in the context of a live performance, musicians are part of a feedback loop composed by themselves, their instruments, and the room. The goal of this thesis is to characterize the effects of room acoustics in live performances, by studying the acoustical preferences of musicians and characterizing potential performance adjustments implemented by solo players while adapting their interpretation to the room acoustic conditions. To conduct systematic experiments, a virtual acoustic environment that replicates acoustic conditions of real rooms in laboratory conditions is implemented. Room impulse responses of performance rooms are measured and parametrized using spatial measurement techniques. The responses are later resynthesized and convolved in real-time with the sound generated by a musician. The resulting sound is reproduced through a 3D loudspeaker set-up, allowing musicians to perform under replicated acoustic conditions of measured rooms in real-time. The system is used to conduct pilot studies on stage acoustics preferences of semi-professional trumpet players, and to study the impact of room acoustics on potential performance adjustments of live performance. To this end, musical pieces are recorded under different acoustic conditions and later analyzed. A second experiment is performed with organ players in the Detmold Konzerthaus. The reverberation time of the hall is modified using a reverberation enhancement system, and live performances are recorded under different acoustic conditions using a MIDI interface. Similarly to the trumpet players, the recordings are analyzed to evaluate the extent of the performance adjustments. Finally, listening tests are conducted to assess the perceived impact of those adjustments by listeners. Results of the experiments suggest that musicians systematically adjust their performance to accommodate room acoustic conditions and listeners are generally able to perceive these changes. Trumpet players tend to decrease the sound level and sound brightness when exposed to longer and stronger reverberation. Some players adjust as well musical dynamics and aspects related to the tempo of their performance, although generalized trends are not observed. Dry environments are usually preferred to practice instrument technique, while longer reverberation times are preferred in concert conditions. Additionally, the presence of a sufficient amount of early energy contributes positively to the musicians’ comfort, regardless of the direction of incidence of this sound energy. Organ players are prone to modifying the temporal aspects of the performance, generally decreasing the overall tempo and increasing the length of breaks in more reverberant environments. The musical character of the played excerpts seems to play an important role, and while for some pieces changes are generalized and systematic, the performance of other pieces with soft dynamics and little contrast is generally less affected by room acoustics.
  • Raumakustische Bedingungen sind ein inhärentes Element jeder Live-Musik-Darbietung. Sie interagieren mit dem Schall, der von den Musikern erzeugt wird, und modifizieren die Eigenschaften des Klangs, der von Publikum und Musikern empfangen wird. Während Hörer in der Regel eine passive Rolle im Kontext einer Live-Performance spielen, sind Musiker Teil einer Rückkopplungsschleife, die von ihnen selbst, ihren Instrumenten und dem Raum zusammengesetzt ist. Ziel dieser Arbeit ist es, die Effekte der Raumakustik in Live-Auftritten zu charakterisieren, indem die akustischen Präferenzen von Musikern studiert und potenzielle Leistungsanpassungen von Solo-Spielern charakterisiert werden während diese ihre Interpretation an die raumakustischen Bedingungen anpassen. Um systematische Experimente durchzuführen zu können, wird eine virtuelle akustische Umgebung implementiert, indem die akustischen Bedingungen realer Räume unter Laborbedingungen repliziert werden. Raumimpulsantworten von Aufführungsräumen werden mit einem Mikrofon-Array gemessen und analysiert. Die Antworten werden später neu synthetisiert und in Echtzeit mit dem von einem Musiker erzeugten Klang gefaltet. Der resultierende Klang wird von einer 3D-Lautsprecheranordnung wiedergegeben, so dass Musiker unter replizierten akustischen Bedingungen der gemessenen Räume in Echtzeit spielen können. Das System wird verwendet, um Pilotstudien zur Bühnenakustik-Präferenz semiprofessioneller Trompetenspieler durchzuführen und die Auswirkungen der Raumakustik auf potenzielle Anpassungen des Spiels bei Live-Darbietungen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden Musikstücke unter verschiedenen akustischen Bedingungen aufgezeichnet und später automatisch analysiert. Ein zweites Experiment mit Orgelmusik wird im Konzerthaus Detmold durchgeführt. Die Nachhallzeit des Konzerthauses wird mit dem Raumakustik-Sytem Vivace modifiziert, und Live-Aufführungen werden unter verschiedenen akustischen Bedingungen mit einer MIDI-Schnittstelle aufgezeichnet. Ähnlich wie bei den Trompetenspielern werden die Aufnahmen analysiert, um das Ausmaß der Anpassungen des Spiels zu bewerten. Schließlich werden Hörversuche durchgeführt, um die wahrgenommenen Auswirkungen dieser Anpassungen auf die Zuhörer zu beurteilen. Die Ergebnisse der Experimente deuten darauf hin, dass Musiker systematisch ihre Spielweise anpassen, um raumakustische Bedingungen zu berücksichtigen. Zuhörer können diese Veränderungen in der Regel wahrnehmen. Trompetenspieler neigen dazu, den Schallpegel und die Klanghelligkeit zu verringern, wenn sie in längerem und stärkerem Nachhall ausgesetzt sind. Einige Spieler passen auch dynamische und zeitliche Aspekte ihres Spiels an. Trockene Umgebungen werden in der Regel bevorzugt, um die Spieltechnik zu verbessern, während längere Nachhallzeiten bei Konzerten bevorzugt werden. Darüber hinaus trägt das Vorhandensein einer ausreichenden Menge an frühe Schallenergie positiv zum Befinden der Musiker bei, unabhängig von der Einfallsrichtung dieser Schallanteile. Organisten sind empfindlich für zeitliche Änderungen ihres Spiel; in der Regel senken Sie das Tempo und erhöhen die Pausenlänge in Umgebungen mit längerem Nachhall. Der musikalische Charakter der gespiegelten Musikstücke scheint eine wichtige Rolle zu spielen: während für einige Stücke Änderungen einheitlich und systematisch sind, ist die Spielweise anderer Stücke mit geringerer Dynamik und weniger Kontrast in der Regel weniger von der Raumakustik betroffen.

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Metadaten
Author:Sebastià Vicenç Amengual Garí
URN:urn:nbn:de:hbz:575-opus4-685
Referee:Malte Kob, Jens Blauert
Advisor:Malte Kob, Tapio Lokki
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Year of Completion:2017
Date of first Publication:2018/12/17
Publishing Institution:Hochschule für Musik Detmold
Granting Institution:Hochschule für Musik Detmold
Date of final exam:2017/12/18
Release Date:2018/12/17
Tag:Acoustics; Auralization; Music Performance; Perception; Room Acoustics; Stage Acoustics; Virtual Acoustics
Pagenumber:180
Institutes:Erich-Thienhaus-Instutitut (ETI)
Licence (German):License LogoCreative Commons - Namensnennung