The effects of timbre on harmonic interval tuning and perception

In Western music, temperament grants ease of performance and listening especially when it comes to harmony, whose multiplicity is built upon instrument intonation. However, our fluid perception allows other aspects of music such as timbre, blend and sensory dissonance to affect intonation. This thesis investigates how musicians perceive and compensate for the interacting effects of timbre, blend and sensory dissonance when tuning and rating harmonic intervals. The first two experiments involved an interval-tuning task and the third experiment involved a perceptual rating task for the unison, minor second, major third, tritone, perfect fifth, major sixth, minor seventh and octave. A different sample of twenty musically trained subjects participated in each experiment. In Experiment 1, participants tuned the upper note of an isolated harmonic dyad. Six timbre pairs comprised of the harpsichord, piano, clarinet and flute were chosen to reflect low to high blend. In Experiment 2, participants tuned the lower and upper note of an isolated harmonic dyad. Stimuli consisted of twelve pairs based on combinations of the harpsichord, trumpet, vibraphone and flute, chosen based on brightness and playing mechanism. In Experiment 3, participants rated all of the stimuli from Experiments 1 and 2 on three continuous scales representing subjective measures of auditory roughness, blend and pleasantness. Overall results showed lower tuning accuracy from equal temperament for musically consonant intervals regardless of pair, but higher tuning variability for musically dissonant intervals. Findings in relation to pairs with the flute and harpsichord supported previous research on increased distance in a timbre space suggesting decreased blend (Kendall and Carterette, 1993). Significant order differences in tuning were found mostly in relation to the pairs with the harpsichord as one of its instruments at consonant intervals. Musicians favoured interval contraction when tuning harpsichord pairs if the harpsichord was playing the upper note and interval expansion if it was playing the lower note, regardless of the instrument playing the note that was being tuned. Findings from Experiment 3 suggest that instrument assignment to upper and lower notes does not affect perceptual judgments of the overall timbre of a harmonic interval, but does affect the tuning of such intervals. Roughness and pleasantness ratings depended on the inclusion of the trumpet (rough, unpleasant) or vibraphone (smooth, pleasant), whereas blend ratings depended on whether or not instrument pairs had similar or different playing mechanisms. These perceptual ratings were not correlated with the tuning deviations found in Experiments 1 and 2. Further research with a wider variation in timbre combinations will need to be conducted to explore whether or not these tuning differences are particular to the harpsichord due to its overall timbre, or due to a combination of its timbral properties that can be generalized to other instruments.Dans la musique occidentale, le tempérament musical bénéfice à la performance et à l’écoute, particulièrement sur l’harmonie dont la multiplicité est fondée sur l’intonation d’instrument. Cependant, la perception est flexible qu’il permet l’intonation d’être influencée par des aspects de musique comme le timbre, la fusion perceptive et la dissonance. Ce mémoire examine la perception des musiciens sur l’interaction des effets du timbre, de la fusion et de la dissonance lorsqu’ils font l’accordage des intervalles harmoniques. Les deux premières expériences laboratoires comportaient d’une tâche d’accordage d’un intervalle tandis que la troisième comportait d’une tâche d’évaluation perceptive pour l’unisson, la seconde mineure, la tierce majeure, le triton, la quinte parfaite, la sixte majeure, la septième mineure et l’octave. Chaque expérience était composée d’un échantillon différent de vingt participants de grande expertise musicale. Dans l’Expérience 1, les participants ont accordé la note supérieure d’une dyade harmonique isolée (DHI). Six paires de timbres (PT) composées du clavecin, du piano, de la clarinette et de la flûte ont été choisis pour refléter le mélange faible à l’élevé. Dans l’Expérience 2, les participants ont accordé les notes inférieure et supérieure d’une DHI. Les stimuli étaient composés de douze PTs combinant le clavecin, la trompette, le vibraphone et la flûte, choisis en fonction de la brillance sonore et du mécanisme de jeu. Dans l’Expérience 3, les participants ont évalué tous les stimuli des Expériences 1 et 2 sur trois échelles continues représentant les mesures subjectives de la rugosité sonore, de la fusion et du caractère agréable. Les résultats globaux montraient une précision d’accordage moindre par rapport au tempérament égal pour les intervalles musicaux consonants indépendamment des PTs, mais une variabilité d’accordage plus haute pour les intervalles dissonants. Les résultats concernant les PTs avec la flûte et le clavecin soutenaient la recherche précédente où l’augmentation de la distance dans un espace de timbres provoquait une fusion réduite (Kendall and Carterette, 1993). Des grandes différences de l’ordre des notes dans l’accordage étaient trouvées particulièrement sur les PTs comprenant le clavecin pour les intervalles consonants. Les musiciens ont préféré la contraction d’intervalle en accordant les paires avec clavecin s’il jouait la note supérieure et l’expansion d’intervalle s’il jouait la note inférieure, indépendamment de l’instrument qui jouait la note à accorder. Les résultats de l’Expérience 3 suggèrent que l’affectation des instruments aux notes supérieure et inférieure n’influence pas les jugements perceptifs du timbre d’un intervalle harmonique, mais qu’elle influence l’accordage de tels intervalles. L’évaluation de la rugosité et du caractère agréable dépendaient de l’inclusion de la trompette (rugueuse et désagréable) ou du vibraphone (lisse et agréable), tandis que les évaluations de fusion dépendaient de la présence ou l’absence des mécanismes de jeu similaires ou différents dans les paires d’instruments. Ces évaluations perceptives n’étaient pas corrélées avec les déviations d’accordage dans les Expériences 1 et 2. Des recherches supplémentaires sont nécessaires avec une variation plus large des combinaisons de timbre pour examiner si ces différences d’accordage sont spécifiques au clavecin en raison de son timbre global ou bien en raison de la combinaison des caractéristiques de son timbre qui peuvent être généralisées à d’autres instruments