Ученые определили, как человек различает музыкальные инструменты

Нейрофизиологи изучили "центр музыки" в мозге человека и разработали компьютерную программу, способную "опознать" практически любой музыкальный инструмент по нескольким нотам, говорится в статье, опубликованной в журнале PLoS Computational Biology.

"Нам еще предстоит многое изучить в том, как человеческий мозг обрабатывает столь сложную информацию как тембр музыкальных звуков. Впоследствии мы сможет трансформировать это знание в продвинутые системы распознавания речи и приборы, возвращающие слух инвалидам", - заявила руководитель группы ученых Мунья Элхиали из университета Джона Гопкинса в Балтиморе (США).

Как объясняют ученые, тембром музыкальных звуков считается все те их характеристики, которые не относятся к их высоте, долготе или громкости. По этим свойствам мы можем практически мгновенно определить музыкальные инструменты, к примеру, фортепьяно или виолончель, по нескольким нотам из мелодии.

Элхиали и ее коллеги выяснили, как мозг человека выполняет этот магический "трюк", проследив за активностью нервных клеток в слуховой коре во время прослушивания звуков различных музыкальных инструментов.

Нейрофизиологи собрали группу из двадцати добровольцев и попросили их принять участие в небольшом "аудировании".

Во время эксперимента ученые прикрепляли электроэнцефалограф к черепу своих подопечных и проигрывали аудиозаписи различных музыкальных инструментов. После прослушивания записей биологи просили добровольцев оценить, насколько различаются эти звуки, по десятибалльной шкале.

Авторы статьи использовали данные, полученные во время этого эксперимента, для создания компьютерной программы, имитирующей работу "центра музыки" в мозге человека.

Для проверки ее работы ученые использовали тот же самый набор звуков из первого эксперимента. По словам ученых, алгоритм определял музыкальные инструменты и фиксировал субъективное "расстояние" между их звучанием с очень высокой точностью, превышавшей 98%.

Затем ученые усложнили испытание - они дали программе прослушать запись композиции, в проигрывании которой было задействовано 13 музыкальных инструментов. Алгоритм Элхиали и ее коллег успешно справился с этой задачей.

Убедившись в работоспособности алгоритма, нейрофизиологи попытались выяснить, насколько разным было звучание музыкальных инструментов из различных классов с точки зрения программы.

В частности, духовые и ударные инструменты были самыми непохожими с точки зрения программы, а струнные и духовые были самыми близкими по звучанию.

Элхиали и ее коллеги полагают, что результаты их работы и компьютерная программа могут быть использованы и для других целей, в том числе разработки систем распознавания речи и устройств, преобразующих электрические сигналы в нервных клетках в звуки речи.

подробности