Влияние цветовой гаммы зрительных залов на акустическое впечатление от помещения
эксперименты проводились в лаборатории смешанной реальности Университета искусств Берлина
Христос Друзас (Christos Drouzas), Йохен Штеффенс (Jochen Steffens), Стефан Вайнцирль (Stefan Weinzierl), Берлинский технический университет, Германия, "Влияние цветовой гаммы зрительных залов на акустическое впечатление от помещения", "Журнал акустического общества Америки" (The journal of the acoustical society of America), 159(2), 24 февраля 2026.
ВВЕДЕНИЕ Музыкальное исполнение всегда является мультимодальным, сенсорным опытом. Хотя это утверждение может показаться тривиальным, в повседневной жизни мы склонны недооценивать важность визуальной модальности в музыкальном опыте, предполагая, что музыкальный смысл передается между исполнителем и слушателем в основном посредством чисто акустического сигнала. Этому мнению противостоит наблюдение, что зрители могут надежно определить предполагаемую выразительность музыкального исполнения, основываясь только на визуальной передаче исполнения, даже лучше, чем на сочетании звука и изображения. Показано, что визуальное восприятие исполнителей значительно улучшает идентификацию фразировки и напряжения, что коррелирует с воспринимаемой музыкальной структурой и эмоциональной реакцией, а также позволяет определить мастерство музыкантов. Визуальная информация играет доминирующую роль при выборе победителей музыкального конкурса.
Однако лишь немногие исследования рассматривали, в какой степени акустические условия концертных залов и то, как они влияют на восприятие музыки посредством акустики помещения, также зависят от визуального облика пространства. В большинстве случаев влияние визуального события на слуховое восприятие сильнее, чем в обратном направлении. Например, цвет поездов может влиять на оценку их громкости: красные поезда получают более высокие оценки громкости, чем зеленые. Аналогичный эффект наблюдался и со спортивными автомобилями, где красные автомобили оценивались как более громкие, чем зеленые.
В области проектирования концертных залов влияние зрения на слух, даже незначительное, имеет большое значение, учитывая значительные усилия, прилагаемые для оптимизации акустических условий в современных концертных залах. В недавнем исследовании проверили влияние цветового оттенка на воспринимаемые акустические условия помещения в виртуальных концертных залах и обнаружили, что цвет влияет на общие акустические предпочтения, но не оказывает существенного влияния на громкость и реверберацию как акустические характеристики помещения. Также не обнаружили влияния аудиовизуальной согласованности на воспринимаемую реверберацию концертных залов.
С точки зрения акустики помещения, громкость и реверберация концертного зала являются наиболее важными аспектами многомерного акустического впечатления от помещения. В то же время, именно здесь визуальное влияние наименее ожидаемо из-за явно мономодального характера этих двух качеств. Если кросс-модальный эффект существует, авторы ожидают более сильного влияния визуального дизайна зала на модуляцию акустического тембра помещения. В современной литературе указывается на большое значение тембра для акустического качества помещения; в то же время известно множество кросс-модальных эффектов, связанных с такими свойствами, как «теплота», «яркость» или «блеск», которые, очевидно, заимствованы из других модальностей на семантическом уровне и, как известно, ответственны за другие кросс-модальные эффекты, например, красные объекты кажутся теплее, чем синие.
Настоящее исследование изучает влияние цветового оформления на определенные акустические качества концертных залов и расширяет предыдущие исследования в двух важных направлениях: во-первых, определено влияние концертных залов с различными цветовыми схемами на более широкий спектракустических свойств помещения, включая связанные с цветом звука атрибуты, такие как яркость, теплота, чистота и шероховатость. Во-вторых, для достижения высокой степени экологической валидности экспериментальной установки участникам представлено не только изображение пустого концертного зала, но и визуальное и акустическое представление самого музыкального события посредством воспроизведения музыкального выступления с отслеживанием движений в различных виртуальных концертных залах с использованием трехмерной (3D) аудио- и видеосреды.
Для измерения музыкального опыта и музыкальных навыков в данном эксперименте использовался индекс музыкальной сложности Голдсмитса (Gold-MSI). Опросник Gold-MSI — это инструмент самооценки, измеряющий различные музыкальные навыки, включая интенсивность восприятия музыки, а также навыки активного музицирования, приобретенные в ходе музыкального обучения.
В аудиовизуальном эксперименте определено восприятие 8 качеств акустического восприятия помещения для проверки 5 гипотез:
H1: Цветовое оформление концертного зала влияет на восприятие музыкального исполнения
H2: Цветовое оформление концертного зала влияет на воспринимаемую громкость музыкального исполнения
H3: Цветовое оформление концертного зала влияет на воспринимаемую реверберацию в концертном зале
H4: Цветовое оформление концертного зала влияет на воспринимаемый тембр музыкального исполнения
H5: Вышеупомянутые эффекты модерируются музыкальным опытом и навыками слушателей
Мы предполагаем, что эти гипотезы основаны на различных перцептивных и когнитивных механизмах. Гипотеза о восприятии (H1) предположительно является результатом воспринимаемой знакомости и соответствия аудиовизуального сочетания. Гипотеза о громкости (H2), подобно установленной корреляции яркости и громкости, может быть объяснена повышенной нейронной активностью в обеих модальностях, в то время как гипотеза о тембре (H4) предположительно семантически опосредована меж- или супрамодальными понятиями, используемыми для описания тембра в акустике.
МЕТОДЫ А. Участники
48 человек [25 женщин и 23 мужчины, средний возраст: 32,5 года], отобранных из базы данных участников группы аудиокоммуникаций Берлинского технического университета, включая студентов, исследователей и заинтересованных лиц. Участникам выплачено вознаграждение в виде зачетных единиц университетского курса или 10 евро.
Б. Экспериментальный дизайн
Все участники просматривали музыкальное произведение одинаковое количество раз, а комбинации комнат с разными песнями появлялись одинаковое общее количество раз. Участникам были представлены 12 различных цветов, измененных по оттенку, насыщенности и яркости (цветовая модель HSL). Это включало 3-ступенчатую вариацию оттенка (красный 0 – зеленый 120 – синий 240), 2-ступенчатую вариацию яркости (низкая 50 – высокая 100) и 2-ступенчатую вариацию насыщенности (низкая 50 – высокая 100).
C. Стимулы
Стимулы состояли из 4 различных музыкальных исполнений, представленных в 12 комнатах с различными цветовыми схемами. Музыкальные стимулы включали 2 исполнения на скрипке (И. С. Бах, Соната для скрипки № 1, BWV 1001 — Presto и Партита № 1, BWV 1001 — Double) и 2 исполнения на кларнете (А. Гргин, Каприччио № 1, Lento и Vivace). Таким образом, участники эксперимента знакомились с произведениями разных эпох и разного характера (быстрыми и медленными), каждое продолжительностью около 1 минуты. Исполнители (1 женщина и 1 мужчина) профессиональные оркестровые музыканты, которые также регулярно выступают с сольными концертами. Записи сделаны таким образом, что их можно впоследствии прослушать в эксперименте на сцене различных виртуальных концертных залов. Поэтому записи производились в безэховой камере Берлинского технического университета для получения аудиосигналов, пригодных для акустического моделирования и акустической визуализации. Видео- и аудиозаписи производились одновременно. Аудиозапись производилась с помощью конденсаторного микрофона на расстоянии около 1 м от инструмента; видеозапись производилась в разрешении 1920 х 1080 при 50 кадрах в секунду (беззеркальная камера Sony a600) перед зеленым экраном.
В эксперименте использовался виртуальный концертный зал, представляющий собой цифровую копию зала камерной музыки (Малый зал) Берлинского концертного зала. Модель включала архитектурный дизайн зала и оригинальные источники света, а также подробную карту теней и соответствующие текстуры материалов для всех поверхностей. Всего было создано 15 вариантов оригинального зала. В каждом варианте большая часть архитектуры, включая сценические панели, стены зрительного зала и стены балкона, а также освещение зрительного зала, соответствовала определенному цвету, который доминировал в поле зрения большинства участников.
Для акустической визуализации безэховые записи свернуты с бинауральными импульсными характеристиками помещения (BRIR) реального концертного зала, измеренными с помощью трехполосного додекаэдрического громкоговорителя, охватывающего весь слышимый частотный диапазон, и симулятора головы и туловища FABIAN. Динамический бинауральный синтез звука осуществлялся с помощью аудиоплагина в Unity и наушников Beyerdynamic DT 990 Pro (250 Ом) с фильтрами линейной фазовой эквализации, полученными из базы данных FABIAN. Для видеорендеринга выступления реализованы в 3D-модели виртуального концертного зала. Они отрендерены таким образом, чтобы органично вписываться в декорации и взаимодействовать с окружающей средой, то есть получать свет и отбрасывать тени, как и остальные объекты в виртуальной сцене.
Виртуальный концерт отображался на шлеме виртуальной реальности Varjo VR-2 Pro, а взаимодействие с анкетой осуществлялось с помощью контроллера HTC VIVE VR. Трехмерная модель помещения, представление, анкета и акустическая визуализация созданы с помощью графического движка Unity3D. Анкета отображалась в виде прозрачного меню пользовательского интерфейса, которое парило над сценой, не мешая представлению. Участники могли перемещать ползунок с помощью VR-контроллера, чтобы ответить на вопросы анкеты, а также включать и выключать меню, если хотели исследовать верхнюю часть сцены или передний потолок.
D. Акустические характеристики помещения
Для оценки акустических качеств помещения выбраны 8 пунктов из Инвентаря акустических качеств помещения (RAQI), охватывающих наиболее важные аспекты восприятия. К ним относятся «Приятие», «Громкость», «Сила реверберации», «Яркость», «Четкость» и «Теплота». «Металличность» и «Шероховатость» добавлены как пункты, связанные с тембром, потенциально демонстрирующие семантически опосредованное кросс-модальное взаимодействие. Все пункты оценивались по шкале от 0 до 10.
E. Визуальные впечатления
Для проверки манипуляции, то есть для проверки того, воспринимались ли технически более яркие изображения также как более яркие, воспринимались ли изображения с высокой технической насыщенностью также как более насыщенные, и были ли правильно идентифицированы 3 цвета, анкета содержала 3 пункта для оценки воспринимаемого визуального «Цвета», «Яркости» и «Насыщенности».
F. Личные переменные
Для выявления возможного опосредующего эффекта музыкальной утонченности для каждого участника собран опросник Gold-MSI, состоящий из 39 пунктов, характеризует музыкальное поведение, а также уровень мастерства для каждого из этих видов поведения. К ним относятся уровень «Активного участия», «Перцептивные способности», степень «Музыкальной подготовки», «Певческие способности» и сила эмоциональных реакций на музыку («Эмоции») — 5 факторов измерительного инструмента. В конце анкеты участникам также предлагалось указать социально-демографические данные, такие как возраст, пол и общее образование.
G. Процедура
Эксперименты проводились в лаборатории смешанной реальности Технического университета и Университета искусств Берлина. Участники проводили эксперимент сидя, чтобы создать ситуацию, аналогичную ситуации в концертном зале. После того, как участники надели шлем виртуальной реальности и наушники, они вошли в виртуальный концертный зал, где смотрели одноминутное виртуальное сольное выступление. Во время выступления они оценивали акустические характеристики помещения. Каждое выступление повторялось до тех пор, пока участники заполняли анкету. Эксперимент включал 12 этапов, которые были завершены в среднем за 48 минут. В течение 12 этапов участники прослушали каждую из 4 музыкальных композиций 3 раза. Одна и та же песня никогда не воспроизводилась подряд и все возможные последовательности воспроизведения появлялись одинаково часто среди 48 участников.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В экспериментальном исследовании мы изучили, влияет ли визуальное цветовое оформление концертных залов на акустическое впечатление от помещения во время музыкальных выступлений. Для этого 48 участников оценили 8 акустических характеристик помещения, слушая музыкальные выступления с отслеживанием движений в виртуальных концертных залах с систематически меняющимися цветовыми схемами. Результаты подтвердили более ранние исследования и не выявили влияния на воспринимаемую громкость и реверберацию помещений. Однако показаны значительные эффекты на восприятие музыкального выступления и на воспринимаемую теплоту, то есть тембр звука.
Кроме того, музыкальный опыт и экспертные знания, измеренные с помощью Gold-MSI, оказали значительное влияние. Различные цветовые схемы объяснили 3,5 и 4,9% дисперсии в оценках «Впечатление» и «Теплота» соответственно в линейной модели смешанных эффектов. Однако объясненная дисперсия увеличилась до 11,6% и 13,6%, когда индекс Gold-MSI участников был включен в качестве модераторной переменной. Таким образом, исследование предоставляет эмпирические доказательства того, что цветовая гамма концертного зала может влиять на восприятие тембра звука, предположительно, посредством семантически опосредованных взаимодействий. Оно подчеркивает общее взаимодействие между визуальной эстетикой и слуховым опытом во время музыкальных выступлений.
23.04.2026
Комментарий:
Шнобелевская премия 2008 по химии
Шари А. Умпере из Университета Пуэрто-Рико, Джозеф А. Хилл из Центра по изучению рождаемости в Новой Англии, Дебора Дж. Андерсон из Высшей школы медицины в Бостоне и Гарвардской мед. школы за открытие того, что Кока-кола обладает спермицидным действием подробнее
Шнобелевская премия - 2002 - мир
Президент компании «Такара», президент японской акустической лаборатории и директор ветеринарной клиники получили премию за поддержание мира между биологическими видами путем создания компьютерного собако-человеческого переводчика Бау-Лингвал, Bow-Lingual подробнее