Исследователи изучили, как формируются музыкальные предпочтения человека, охватывающие жанры от классики до джаза.

Исследовательская группа Института динамики и самоорганизации Общества Макса Планка (Германия) использовала для своих экспериментов музыкальные произведения в формате MIDI. Ноты в этом формате легко интерпретировать и быстро обрабатывать с помощью компьютеров.

Для анализа автокорреляционной функции музыкальных последовательностей необходимо было провести исследование одномерных временных рядов. Поэтому акцент был сделан на файлах, соответствующих монофоническим инструментам (таким как медные или деревянные духовые, которые могут воспроизводить только одну ноту одновременно), или, если речь шла о полифонии, — на наиболее заметных голосах, например, первой скрипке. Произведения для фортепиано или клавесина были исключены из анализа.

Для описания изменений в стохастических временных рядах физики применили метод анализа спектральной плотности мощности. Этот метод позволяет выявлять периодические компоненты в виде выраженных пиков, которые легко идентифицировать. В результате они проанализировали 553 временных ряда высоты звука, из которых 99 были взяты из партитур классической музыки, а 454 — из джазовых сольных импровизаций.

В ходе исследования были зафиксированы четкие пики, указывающие на ритмические структуры, на периодах 0,25, 0,5, 1, 2 и 4, которые соответствуют шестнадцатым, восьмым, четвертным, половинным и целым нотам. Ученые установили, что пики в классических произведениях, как правило, значительно сильнее, чем в джазовых импровизациях. Это различие можно объяснить тем, что классическая музыка более ритмично регулярна и исполняется без затактов (неполная доля такта, предшествующая первой доле следующего такта). Наиболее распространенными размерами такта в обоих музыкальных стилях стали 3/4 и 4/4.

Функция автокорреляции показывает сходство между двумя рядами в зависимости от временной разницы, и физики выяснили, что для высоты звука она изначально убывает очень медленно. Это позволяет легко предсказать музыкальный процесс, то есть временной ряд. Однако прогрессия имеет предел, после которого предсказуемость резко снижается, и временной ряд начинает демонстрировать больше неожиданностей.

Джазовые импровизации, как правило, показывали более короткое время перехода от коррелированного к некоррелированному ожиданию. Также были обнаружены различия в восприятии композиторов. Например, в произведениях Баха переходный период занимал от пяти до двенадцати четвертных нот, в сочинениях Моцарта — от восьми до 22. Это означает, что от музыки автора «Токкаты и Фуги ре минор» можно ожидать большего разнообразия по сравнению с произведениями создателя «Симфонии №40» и «Реквиема». У Моцарта предсказуемость музыкального развития выше.

Результаты своего исследования количественной меры разнообразия музыки ученые изложили в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.