Il segreto di Accurate Tuner per Windows Phone: funziona come un orecchio umano

Demo accurata del sintonizzatore sul Nokia Lumia 800

“Se un suonatore di liuto ha vissuto ottant’anni, avrà sicuramente trascorso sessant’anni ad accordare.”

Johann Mattheson, compositore tedesco, ca. 1720

La capacità di accordare uno strumento musicale – un orecchio musicale – è ancora una competenza fondamentale per qualsiasi musicista. Ma accordare a orecchio è difficile, richiede tempo e il risultato raramente è perfetto. Alcuni strumenti sono una vera sfida da accordare perfettamente. Potrebbe sorprenderti, ma anche una chitarra appartiene a questi strumenti difficili da accordare, poiché la terza maggiore tra Sol e Si (3a e 2a corda) deve essere leggermente stonata per essere accordata correttamente.

La recente esplosione degli accordatori elettronici ha risolto questo problema per molti musicisti. Ma questi strumenti costano denaro e le persone non li hanno sempre in tasca. Gli smartphone vengono in aiuto. La potenza di calcolo di queste piccole bestie è abbastanza buona per l'elaborazione DSP abbastanza avanzata e i sintonizzatori possono essere realizzati tramite software.

Oggi esistono centinaia di app per l'ottimizzazione dell'intonazione su tutte le piattaforme smartphone e anche la piattaforma più giovane, Windows Phone, dispone già di dozzine di sintonizzatori nel Marketplace. Ma c’è un piccolo, brutto segreto che voglio condividere con te: il 95% di queste app sono inutilizzabili. È vero per tutte le piattaforme. Ad esempio, quasi tutti i sintonizzatori iOS sono belli, con un'interfaccia utente splendida e pratica, ma solo circa 1 su 20 di essi ha il giusto mix di precisione, velocità e altre funzionalità per essere utilizzabile e sufficientemente affidabile nella pratica.

In questo articolo mi concentrerò sui sintonizzatori telefonici ad ago e selezionerò solo uno dei loro errori più comuni. E spiegherò anche ampiamente come viene risolto da Accurate Tuner per Windows Phone, anche se non aspettarti alcun codice sorgente.

Gli accordatori ad ago sono quelli più semplici da usare. Mostrano un'altezza del tono misurata in modo molto naturale tramite un ago, LED o altro indicatore "analogico". Di solito mostrano anche una nota in una notazione scientifica, ad esempio “C4″ (C = nota, 4 = ottava). E questo è un problema comune con i sintonizzatori telefonici, poiché la lettera e il numero sono spesso sbagliati e cambiano costantemente. Spieghiamo perché accade.

Gli accordatori ad ago analizzano il segnale sonoro mediante un complesso algoritmo scientifico - Trasformata di Fourier veloce (FFT). La FFT trasforma il segnale nel grafico, dove l'asse X è una frequenza e l'asse Y è un'ampiezza. I picchi denotano frequenze dominanti.

Come puoi vedere, ci sono diverse frequenze in questo segnale. Ma in realtà questa è l'analisi della frequenza di un solo tono, vale a dire una corda di una chitarra. E ora arriva il fatto divertente: per i toni musicali, è sempre così! Ci sono sempre 4-12 picchi per ogni nota, perché ogni tono musicale è composto da frequenze armoniche (parziali). Di solito sono multipli interi della frequenza fondamentale.

Nel caso sopra illustrato, la frequenza fondamentale (la 1a armonica) è quella più forte, ma non è la regola. Molto spesso il 2°, 3° o 4° armonico sono più forti del 1°, quindi se l'accordatore mostra solo l'armonico più forte, lo mostrerà +1 ottava, +1 ottava e 1 quinta perfetta o +2 ottave più alte! E queste note cambiano costantemente.

Molto spesso è sbagliata solo l'ottava, mentre la lettera è corretta. Gli sintonizzatori hardware economici risolvono questo problema nel modo più semplice: semplicemente non mostrano l'ottava. Guarda l'immagine dell'Artisan WCT-50 sopra: non è mostrato il numero di ottava. C è sempre C, ma il dispositivo non è sicuro della sua ottava. Ad essere onesti, raramente è necessario conoscere l'ottava durante l'accordatura.

Sugli smartphone questo problema è ancora più urgente, poiché i tipici microfoni dei telefoni hanno una risposta in frequenza debole sotto i 100 Hz, il che rende quei picchi più piccoli per le frequenze sotto i 100 Hz. Pertanto gli accordatori del telefono lottano con la corda di chitarra più bassa MI2 (82,41 Hz) e la corda del basso più grave MI1 (40,20 Hz) di solito è completamente irraggiungibile per loro.

Registriamo il Mi2 di una chitarra su Samsung Focus Flash. Questo è il segnale registrato:

E questo è l'output FFT:

Come puoi vedere, sia la 2a (MI3) che la 3a (SI3) armonica sono più forti della prima, MI1, che è la nota corretta! Le frequenze inferiori a 2 Hz sono semplicemente più silenziose per il microfono di Focus Flash e altri telefoni non sono migliori. Tuttavia, Accurate Tuner è in grado di identificarlo correttamente:

Nota: L'elenco delle armoniche e della forma d'onda differisce leggermente dai grafici sopra, poiché non sono stati ripresi esattamente nello stesso momento. La forma d'onda sfilacciata è stata causata da un rumore di fondo. Inoltre, esiste un bug noto in AT per cui la 2a armonica viene sempre saltata nell'elenco: verrà corretto nel prossimo aggiornamento.

Com'è possibile? L'accordatore accurato analizza tutte le armoniche, non solo quella più forte. In alcuni casi è addirittura in grado di calcolare la frequenza fondamentale dalle armoniche più alte anche se è completamente persa nel rumore di fondo.

Un orecchio umano funziona allo stesso modo. La sua sensibilità al tono è molto peggiore alle frequenze molto basse, ma un ascoltatore sa per certo che si tratta di MI2, non MI3. Un musicista esperto è in grado di misurare i toni musicali bassi dieci volte meglio di quanto sia anatomicamente possibile, perché il suo cervello sente il tono in la sua complessità e ne analizza tutte le componenti, non solo quella più bassa. Tuttavia, non funziona con nessun tono o suono, ma solo con suoni armonicamente ricchi, come tipicamente sono i toni prodotti dagli strumenti musicali.

Se acquisti la versione a pagamento di Accurate Tuner Pro, puoi modellare toni armonicamente poveri o ricchi nel suo generatore di toni impostando i livelli delle armoniche. Se disponi di due telefoni, puoi utilizzarlo per testare Accurate Tuner e altri sintonizzatori telefonici. Come puoi immaginare, i migliori accordatori saranno più precisi con più armoniche presenti nel suono. Naturalmente, per ottenere i migliori risultati dovresti utilizzare altoparlanti esterni solidi.

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