Tajomstvo Accurate Tuner pre Windows Phone – funguje ako ľudské ucho

Presný tuner demonštrovaný na Nokia Lumia 800

"Ak hráč na lutnu žil osemdesiat rokov, určite strávil šesťdesiat rokov ladením."

Johann Mattheson, nemecký skladateľ, ca. 1720

Schopnosť naladiť hudobný nástroj – hudobný sluch – je stále základnou zručnosťou každého hudobníka. Ladenie podľa sluchu je však ťažké, vyžaduje si čas a výsledok je zriedka dokonalý. Niektoré nástroje sú skutočnou výzvou dokonale sa zladiť. Možno vás to prekvapí, ale aj gitara patrí medzi tieto ťažko laditeľné nástroje, keďže veľká tercia medzi G a B (3. a 2. struna) musí byť v skutočnosti mierne rozladená, aby bola správne naladená.

Nedávna explózia elektronických ladičiek výšky tónu vyriešila tento problém pre mnohých hudobníkov. Tieto nástroje však stoja peniaze a ľudia ich nemajú vždy vo vreckách. Tu prichádzajú na pomoc smartfóny. Výpočtový výkon týchto malých beštií je dosť dobrý na pomerne pokročilé DSP spracovanie a tunery je možné realizovať softvérovo.

Dnes existujú stovky aplikácií na ladenie výšky tónu na všetkých platformách smartfónov a dokonca aj najmladšia platforma – Windows Phone – už využíva desiatky tunerov na Marketplace. Je tu však malé škaredé tajomstvo, o ktoré sa s vami podelím: 95 % týchto aplikácií je nepoužiteľných. Platí to pre všetky platformy. Napríklad takmer všetky tunery pre iOS sú krásne, s nádherným a praktickým používateľským rozhraním, ale len asi 1 z 20 z nich má správnu kombináciu presnosti, rýchlosti a ďalších funkcií, aby boli dostatočne použiteľné a spoľahlivé v praxi.

V tomto článku sa zameriam na ihlové ladičky telefónov a vyberiem len jedno z ich bežných úskalí. A dokonca sa chystám zoširoka vysvetliť, ako to rieši Accurate Tuner pre Windows Phone, hoci neočakávajte žiadny zdrojový kód.

Ihlové ladičky sú najjednoduchšie na použitie. Zobrazujú nameranú výšku tónu veľmi prirodzeným spôsobom pomocou ihly, LED alebo iného „analógového“ indikátora. Zvyčajne tiež zobrazujú notu vo vedeckej notácii, napríklad „C4“ (C = nota, 4 = oktáva). A to je bežný problém s tunermi telefónov, pretože písmeno a číslo sú často nesprávne a neustále sa menia. Poďme si vysvetliť, prečo sa to deje.

Ihlové ladičky analyzujú zvukový signál pomocou zložitého vedeckého algoritmu – Rýchla Fourierova transformácia (FFT). FFT transformuje signál do grafu, kde os X je frekvencia a os Y je amplitúda. Vrcholy označujú dominantné frekvencie.

Ako vidíte, v tomto signáli je niekoľko frekvencií. Ale v skutočnosti ide o frekvenčnú analýzu iba jedného tónu, konkrétne jednej struny gitary. A teraz prichádza zábavný fakt: Pre hudobné tóny to platí vždy! Pre každú notu je vždy 4-12 vrcholov, pretože každý hudobný tón je zložený z harmonických (čiastkových) frekvencií. Zvyčajne sú to celé násobky základnej frekvencie.

Vo vyššie uvedenom prípade je základná frekvencia (1. harmonická) najsilnejšia, ale nie je to pravidlo. Pomerne často sú 2., 3. alebo 4. harmonické silnejšie ako 1., takže ak ladička práve ukazuje najsilnejšiu harmonickú, ukazuje ju o +1 oktávu, +1 oktávu a 1 perfektnú kvintu alebo +2 oktávy vyššie! A tieto poznámky sa neustále menia.

Najčastejšie je chybná len oktáva, kým písmeno je správne. Lacné hardvérové ​​tunery riešia tento problém najjednoduchším spôsobom – len nezobrazujú oktávu. Pozrite si obrázok Artisan WCT-50 vyššie – nie je zobrazené žiadne číslo oktávy. C je vždy C, ale prístroj si nie je istý svojou oktávou. Úprimne povedané, pri ladení málokedy potrebujete poznať oktávu.

Na smartfónoch je tento problém ešte naliehavejší, pretože typické mikrofóny telefónov majú slabú frekvenčnú odozvu pod 100 Hz, čo robí tieto vrcholy menšími pri frekvenciách pod 100 Hz. Tunery telefónov teda zápasia s najnižšou gitarovou strunou E2 (82,41 Hz) a najnižšia basová struna E1 (40,20 Hz)Â je pre nich zvyčajne úplne nedosiahnuteľná.

Poďme nahrať E2 gitary na Samsung Focus Flash. Toto je zaznamenaný signál:

A toto je výstup FFT:

Ako vidíte, 2. (E3) aj 3. (B3) harmonická sú silnejšia ako prvá, E1, čo je správna poznámka! Frekvencie pod 2 Hz sú len tichšie pre mikrofón Focus Flash a iné telefóny nie sú o nič lepšie. Napriek tomu ho Accurate Tuner dokáže správne identifikovať:

Poznámka: Zoznam harmonických a tvar vlny sa mierne líši od vyššie uvedených grafov, pretože nie je zachytený presne v rovnakom okamihu. Rozstrapkaný tvar vlny bol spôsobený určitým šumom v pozadí. Tiež je známa chyba v AT, že 2. harmonická je vždy vynechaná v zozname – bude opravená pri ďalšej aktualizácii.

Ako je to možné? Accurate Tuner analyzuje všetky harmonické, nielen tie najsilnejšie. V niektorých prípadoch je dokonca schopný vypočítať základnú frekvenciu z vyšších harmonických, aj keď sa úplne stratí v šume pozadia.

Ľudské ucho funguje rovnako. Citlivosť výšky tónu je oveľa horšia pri veľmi nízkych frekvenciách, ale poslucháč s istotou vie, že toto je E2, nie E3. Trénovaný hudobník je schopný zmerať nízke hudobné tóny desaťkrát lepšie, ako je anatomicky možné, pretože jeho mozog počuje tón v jeho komplexnosť a analyzuje všetky jeho zložky, nielen tú najnižšiu. Nefunguje to však pre žiadny tón alebo zvuk, len pre harmonicky bohaté zvuky, akými sú zvyčajne tóny produkované hudobnými nástrojmi.

Ak si kúpite platenú verziu Accurate Tuner Pro, môžete v jeho Tone Generator modelovať harmonicky chudobné alebo bohaté tóny nastavením úrovní harmonických. Ak máte dva telefóny, môžete ho použiť na testovanie Accurate Tuneru a iných telefónnych tunerov. Ako môžete hádať, najlepšie tunery budú presnejšie s väčším počtom harmonických vo zvuku. Samozrejme, pre najlepšie výsledky by ste mali používať pevné externé reproduktory.

STIAHNUJTE SI PLNE FUNGOVANÝ PRESNÝ TUNER ZADARMO!

Platený Verzia Pro s viacerými funkciami je k dispozícii tiež. Za 2.99 $ podporuje veľa alternatívnych ladení a temperamentov nástrojov, ponúka blokovanie zámku obrazovky, generátor tónov a ďalšie funkcie.