Le secret d'Accurate Tuner pour Windows Phone - il fonctionne comme une oreille humaine

Tuner précis en démonstration sur Nokia Lumia 800

"Si un joueur de luth a vécu quatre-vingts ans, il a sûrement passé soixante ans à s'accorder."

Johann Mattheson, compositeur allemand, ca. 1720

La capacité d'accorder un instrument de musique - une oreille musicale - reste une compétence fondamentale pour tout musicien. Mais l'accord à l'oreille est difficile, prend du temps et le résultat est rarement parfait. Certains instruments sont un véritable défi pour être parfaitement accordés. Cela peut vous surprendre, mais même une guitare fait partie de ces instruments difficiles à accorder, car la tierce majeure entre G et B (3e et 2e cordes) doit en fait être légèrement désaccordée pour être accordée correctement.

L'explosion récente des accordeurs de hauteur électroniques a résolu ce problème pour de nombreux musiciens. Mais ces outils coûtent de l'argent et les gens ne les ont pas toujours dans leurs poches. Les smartphones viennent aider ici. La puissance de calcul de ces petites bêtes est suffisante pour un traitement DSP assez avancé et des tuners peuvent être réalisés en logiciel.

Aujourd'hui, il existe des centaines d'applications de pitch tuning sur toutes les plateformes de smartphones et même la plus jeune des plateformes - Windows Phone - bénéficie déjà de dizaines de tuners sur le Marketplace. Mais il y a un petit vilain secret que je vais partager avec vous : 95 % de ces applis sont inutilisables. C'est vrai pour toutes les plateformes. Par exemple, presque tous les tuners iOS sont beaux, avec une interface utilisateur magnifique et pratique, mais seulement environ 1 sur 20 d'entre eux a le bon mélange de précision, de vitesse et d'autres fonctionnalités pour être suffisamment utilisable et fiable dans la pratique.

Dans cet article, je vais me concentrer sur les tuners de téléphone à aiguille et choisir un seul de leurs pièges courants. Et je vais même expliquer en détail comment il est résolu par Accurate Tuner pour Windows Phone, bien que n'attendez aucun code source.

Les accordeurs à aiguilles sont les plus simples à utiliser. Ils affichent une tonalité mesurée de manière très naturelle par une aiguille, des LED ou un autre indicateur "analogique". Ils affichent également généralement une note dans une notation scientifique, par exemple "C4" (C = note, 4 = octave). Et c'est un problème courant avec les tuners téléphoniques, car la lettre et le chiffre sont souvent erronés et changent constamment. Expliquons pourquoi cela se produit.

Les syntoniseurs à aiguilles analysent le signal sonore par un algorithme scientifique complexe - Transformée de Fourier Rapide (FFT). La FFT transforme le signal en graphique, où l'axe X est une fréquence et l'axe Y est une amplitude. Les pics dénotent les fréquences dominantes.

Comme vous pouvez le voir, il y a plusieurs fréquences dans ce signal. Mais en fait, il s'agit de l'analyse fréquentielle d'un seul son, à savoir une corde de guitare. Et maintenant, le fait amusant arrive : pour les sonorités musicales, c'est toujours le cas ! Il y a toujours 4 à 12 crêtes pour une note donnée, car chaque tonalité musicale est composée de fréquences harmoniques (partielles). Ce sont généralement des multiples entiers de la fréquence fondamentale.

Dans le cas illustré ci-dessus, la fréquence fondamentale (la 1ère harmonique) est la plus forte, mais ce n'est pas la règle. Très souvent, les 2e, 3e ou 4e harmoniques sont plus fortes que la 1ère, donc si l'accordeur montre juste l'harmonique la plus forte, il lui montre +1 octave, +1 octave et 1 quinte parfaite ou +2 octaves plus haut ! Et ces notes changent constamment.

Le plus souvent, seule l'octave est fausse, tandis que la lettre est correcte. Les tuners matériels bon marché résolvent ce problème de la manière la plus simple - ils n'affichent tout simplement pas l'octave. Voir l'image Artisan WCT-50 ci-dessus - il n'y a pas de numéro d'octave indiqué. C est toujours C, mais l'appareil n'est pas sûr de son octave. Pour être honnête, vous avez rarement besoin de connaître l'octave lors de l'accordage.

Sur les smartphones, ce problème est encore plus pressant, car les microphones de téléphone typiques ont une réponse en fréquence faible sous 100 Hz, ce qui rend ces pics plus petits pour les fréquences inférieures à 100 Hz. Ainsi, les tuners téléphoniques ont du mal avec la corde de guitare la plus basse E2 (82,41 Hz) et la corde de basse la plus basse E1 (40,20 Hz) est généralement complètement inaccessible par eux.

Enregistrons le E2 d'une guitare sur Samsung Focus Flash. Voici le signal enregistré :

Et voici la sortie FFT :

Comme vous pouvez le voir, les 2e (E3) et 3e (B3) harmoniques sont plus forts que le 1er, E2, qui est la note correcte ! Les fréquences inférieures à 100 Hz sont juste plus silencieuses pour le microphone du Focus Flash et les autres téléphones ne font pas mieux. Pourtant, Accurate Tuner est capable de l'identifier correctement :

Remarque: La liste des harmoniques et la forme d'onde diffèrent légèrement des graphiques ci-dessus, car elles ne sont pas prises exactement au même moment. La forme d'onde effilochée a été causée par un bruit de fond. De plus, il existe un bogue connu dans AT selon lequel la 2e harmonique est toujours ignorée dans la liste - elle sera corrigée dans la prochaine mise à jour.

Comment est-ce possible? Accurate Tuner analyse toutes les harmoniques, pas seulement la plus forte. Dans certains cas, il est même capable de calculer la fréquence fondamentale à partir des harmoniques supérieures même si elle est complètement perdue dans un bruit de fond.

Une oreille humaine fonctionne de la même manière. Sa sensibilité à la tonalité est bien pire dans les très basses fréquences, mais un auditeur sait avec certitude qu'il s'agit de E2, pas de E3. Un musicien entraîné est capable de mesurer des tonalités musicales basses dix fois mieux qu'il n'est anatomiquement possible, car son cerveau entend la tonalité dans sa complexité et analyse tous ses composants, pas seulement le plus bas. Cependant, cela ne fonctionne pas pour n'importe quelle tonalité ou son, juste pour les sons harmoniquement riches, comme le sont généralement les tonalités produites par les instruments de musique.

Si vous achetez la version payante d'Accurate Tuner Pro, vous pouvez modéliser des tonalités harmoniquement pauvres ou riches dans son générateur de tonalité en réglant les niveaux d'harmoniques. Si vous avez deux téléphones, vous pouvez l'utiliser pour tester Accurate Tuner et d'autres tuners téléphoniques. Comme vous pouvez le deviner, les meilleurs accordeurs seront plus précis avec plus d'harmoniques présentes dans le son. Bien sûr, pour de meilleurs résultats, vous devez utiliser des haut-parleurs externes solides.

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