Das Geheimnis von Accurate Tuner für Windows Phone – es funktioniert wie ein menschliches Ohr

Accurate Tuner demonstriert auf dem Nokia Lumia 800

„Wenn ein Lautenspieler achtzig Jahre gelebt hat, hat er sicherlich sechzig Jahre damit verbracht, zu stimmen.“

Johann Mattheson, deutscher Komponist, ca. 1720

Die Fähigkeit, ein Musikinstrument zu stimmen – ein musikalisches Gehör – ist immer noch eine grundlegende Fähigkeit für jeden Musiker. Aber das Stimmen nach Gehör ist schwierig, braucht Zeit und das Ergebnis ist selten perfekt. Manche Instrumente sind eine echte Herausforderung, um sie perfekt zu stimmen. Es mag Sie überraschen, aber auch eine Gitarre gehört zu diesen schwer zu stimmenden Instrumenten, da die große Terz zwischen G und B (3. und 2. Saite) tatsächlich leicht verstimmt sein muss, um richtig gestimmt zu werden.

Die jüngste Explosion elektronischer Stimmgeräte hat dieses Problem für viele Musiker gelöst. Aber diese Tools kosten Geld und die Leute haben sie nicht immer in der Tasche. Hier helfen die Smartphones. Die Rechenleistung dieser kleinen Biester ist gut genug für recht fortschrittliche DSP-Verarbeitung und Tuner können in Software realisiert werden.

Heute gibt es Hunderte von Pitch-Tuning-Apps auf allen Smartphone-Plattformen und selbst die jüngste Plattform – Windows Phone – erfreut sich bereits dutzender Tuner im Marketplace. Aber es gibt ein kleines hässliches Geheimnis, das ich mit Ihnen teilen werde: 95 % dieser Apps sind unbrauchbar. Es gilt für alle Plattformen. Zum Beispiel sind fast alle iOS-Tuner schön, mit einer wunderschönen und praktischen Benutzeroberfläche, aber nur etwa 1 von 20 von ihnen hat die richtige Mischung aus Präzision, Geschwindigkeit und anderen Funktionen, um in der Praxis brauchbar und zuverlässig genug zu sein.

In diesem Artikel werde ich mich auf Tuner für Nadeltelefone konzentrieren und nur einen ihrer häufigsten Fallstricke herausgreifen. Und ich werde sogar ausführlich erklären, wie es von Accurate Tuner für Windows Phone gelöst wird, obwohl Sie keinen Quellcode erwarten.

Nadelstimmer sind am einfachsten zu verwenden. Sie zeigen eine gemessene Tonhöhe auf sehr natürliche Weise durch eine Nadel, LEDs oder andere „analoge“ Anzeigen an. Sie zeigen normalerweise auch eine Note in einer wissenschaftlichen Notation, zum Beispiel „C4“ (C = Note, 4 = Oktave). Und das ist ein häufiges Problem bei Telefontunern, da Buchstaben und Zahlen oft falsch sind und sich ständig ändern. Lassen Sie uns erklären, warum es passiert.

Nadelstimmer analysieren das Tonsignal durch einen komplexen wissenschaftlichen Algorithmus – Schnelle Fourier-Transformation (FFT). FFT wandelt das Signal in den Graphen um, wobei die X-Achse eine Frequenz und die Y-Achse eine Amplitude ist. Peaks bezeichnen dominante Frequenzen.

Wie Sie sehen können, enthält dieses Signal mehrere Frequenzen. Tatsächlich handelt es sich aber um die Frequenzanalyse nur eines Tons, nämlich einer Gitarrensaite. Und jetzt kommt der Fun Fact: Bei Musiktönen ist das immer so! Es gibt immer 4-12 Spitzen für eine gegebene Note, weil jeder Musikton aus harmonischen (Teil-)Frequenzen zusammengesetzt ist. Üblicherweise sind sie ganzzahlige Vielfache der Grundfrequenz.

Im oben dargestellten Fall ist die Grundfrequenz (die 1. Harmonische) die stärkste, aber nicht die Regel. Ziemlich oft sind die 2., 3. oder 4. Obertöne stärker als die 1. Wenn also das Stimmgerät nur die stärkste Oberwelle anzeigt, zeigt es sie +1 Oktave, +1 Oktave und 1 reine Quinte oder +2 Oktaven höher an! Und diese Notizen ändern sich ständig.

Meistens ist nur die Oktave falsch, während der Buchstabe richtig ist. Billige Hardware-Tuner lösen dieses Problem am einfachsten – sie zeigen nur nicht die Oktave an. Siehe das Bild des Artisan WCT-50 oben – es wird keine Oktavnummer angezeigt. C ist immer C, aber das Gerät ist sich seiner Oktave nicht sicher. Um ehrlich zu sein, müssen Sie die Oktave beim Stimmen selten kennen.

Auf Smartphones ist dieses Problem noch drängender, da typische Telefonmikrofone einen schwachen Frequenzgang unter 100 Hz haben, was diese Spitzen für Frequenzen unter 100 Hz kleiner macht. Daher kämpfen Telefontuner mit der tiefsten Gitarrensaite E2 (82,41 Hz) und die tiefste Basssaite E1 (40,20 Hz) ist für sie meist völlig unerreichbar.

Lassen Sie uns den E2 einer Gitarre auf Samsung Focus Flash aufnehmen. Dies ist das aufgezeichnete Signal:

Und das ist die FFT-Ausgabe:

Wie Sie sehen können, sind sowohl die 2. (E3) als auch die 3. (B3) Harmonische stärker als die 1., E2, was die richtige Note ist! Frequenzen unter 100 Hz sind für das Mikrofon von Focus Flash einfach leiser und andere Telefone sind nicht besser. Dennoch ist Accurate Tuner in der Lage, es korrekt zu identifizieren:

Hinweis: Die Liste der Harmonischen und der Wellenform weicht geringfügig von den obigen Diagrammen ab, da sie nicht genau im selben Moment aufgenommen wurden. Die ausgefranste Wellenform wurde durch einige Hintergrundgeräusche verursacht. Außerdem gibt es einen bekannten Fehler in AT, dass die 2. Harmonische in der Liste immer übersprungen wird – er wird im nächsten Upgrade behoben.

Wie ist das möglich? Accurate Tuner analysiert alle Obertöne, nicht nur die stärksten. In einigen Fällen ist es sogar in der Lage, die Grundfrequenz aus den höheren Harmonischen zu berechnen, selbst wenn sie vollständig in einem Hintergrundrauschen verloren geht.

Ein menschliches Ohr funktioniert genauso. Seine Tonhöhenempfindlichkeit ist bei sehr tiefen Frequenzen viel schlechter, aber ein Zuhörer weiß mit Sicherheit, dass dies E2 ist, nicht E3. Ein trainierter Musiker kann tiefe Musiktöne zehnmal besser messen als es anatomisch möglich ist, weil sein Gehirn den Ton hereinhört seine Komplexität und analysiert alle seine Komponenten, nicht nur die unterste. Es funktioniert jedoch nicht für jeden Ton oder Klang, sondern nur für harmonisch reiche Klänge, wie sie normalerweise von Musikinstrumenten erzeugt werden.

Wenn Sie die kostenpflichtige Version von Accurate Tuner Pro kaufen, können Sie in seinem Tongenerator harmonisch arme oder satte Töne modellieren, indem Sie die Pegel der Harmonischen einstellen. Wenn Sie zwei Telefone haben, können Sie es zum Testen von Accurate Tuner und anderen Telefontunern verwenden. Wie Sie sich vorstellen können, sind die besten Stimmgeräte präziser, da mehr Obertöne im Klang vorhanden sind. Für beste Ergebnisse sollten Sie natürlich solide externe Lautsprecher verwenden.

JETZT KOSTENLOS DEN VOLL FUNKTIONIERENDEN ACCURATE TUNER HERUNTERLADEN!

bezahlt Pro-Version mit mehr Funktionen ist auch vorhanden. Für 2.99 $ unterstützt es viele alternative Instrumentenstimmungen und Temperamente, bietet Bildschirmsperre, Tongenerator und andere Funktionen.