Accurate Tuner for Windows Phone 的秘密——它就像人耳一样工作
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在诺基亚 Lumia 800 上演示的 Accurate Tuner
“如果一个琵琶演奏者活了八十年，他肯定花了六十年的时间来调音。”
约翰·马特森，德国作曲家，约1720
为乐器调音的能力——音乐的耳朵——仍然是任何音乐家的基本技能。 但是用耳朵调音很困难，需要时间，而且结果很少是完美的。有些乐器要完美调音是一个真正的挑战。 这可能会让您感到惊讶，但即使是吉他也属于这些难以调音的乐器，因为 G 和 B（第 3 弦和第 2 弦）之间的大三度实际上必须稍微走调才能正确调音。
最近电子音调调谐器的爆炸式增长为许多音乐家解决了这个问题。但这些工具需要花钱，而且人们并不总是将它们放在口袋里。智能手机在这里提供帮助。 这些小野兽的计算能力足以进行相当先进的 DSP 处理，并且可以在软件中实现调谐器。
如今，所有智能手机平台上都有数百个音高调音应用程序，甚至最年轻的平台——Windows Phone——已经在市场上拥有数十个调音器。 但我要与你分享一个丑陋的小秘密：这些应用程序中有 95% 无法使用。 对于所有平台都是如此。 例如，几乎所有的 iOS 调谐器都很漂亮，拥有华丽和方便的 UI，但其中只有大约 1 个具有精确度、速度和其他功能的正确组合，在实践中足够可用和可靠。
在本文中，我将专注于针式电话调谐器，并仅挑选其中一个常见的陷阱。我什至将广泛解释它是如何通过 Accurate Tuner for Windows Phone 解决的，尽管不要指望任何源代码。
针式调谐器是最简单易用的。 它们通过指针、LED 或其他“模拟”指示器以非常自然的方式显示测量的音调。 它们通常还以科学记数法显示音符，例如“C4”（C = 音符，4 = 八度音阶）。 这是电话调谐器的常见问题，因为字母和数字经常是错误的并且不断变化。 让我们解释一下为什么会这样。
针式调谐器通过复杂的科学算法分析声音信号—— 快速傅立叶变换 （快速傅立叶变换）。 FFT 将信号转换成图形，其中 X 轴是频率，Y 轴是幅度。 峰值表示主要频率。
如您所见，此信号中有多个频率。 但实际上，这只是一个音调的频率分析，即吉他的一根弦。 现在有趣的事实来了：对于音调，情况总是如此！ 任何给定的音符总是有 4-12 个峰值，因为每个音调都由谐波（部分）频率组成。 通常它们是基频的整数倍。
在上面的例子中，基频（1 次谐波）是最强的，但这不是规则。 很多时候，第 2、第 3 或第 4 泛音比第 1 泛音更强，所以如果调音器只显示最强泛音，它会显示 +1 八度、+1 八度和 1 个纯五度或 +2 八度！ 而这些音符是不断变化的。
大多数情况下，只有八度是错误的，而字母是正确的。廉价的硬件调谐器以最简单的方式解决了这个问题——它们只是不显示八度。 请参见上面的 Artisan WCT-50 图片 - 没有显示八度数。 C 始终是 C，但设备不确定其八度音程。 老实说，在调音过程中，您很少需要知道八度音阶。
在智能手机上，这个问题更加紧迫，因为典型的电话麦克风在 100 Hz 以下的频率响应较弱，这使得这些峰值对于 100 Hz 以下的频率更小。因此，电话调谐器在最低的吉他弦 E2（82,41 Hz）和最低的低音弦 E1 (40,20 Hz) 通常是他们完全无法触及的。
让我们在 Samsung Focus Flash 上录制吉他的 E2。 这是记录的信号：
这是 FFT 输出：
如您所见，第 2 (E3) 和第 3 (B3) 谐波都比第一个 E1 强，这是正确的音符！ 低于 2 Hz 的频率对于 Focus Flash 的麦克风来说更安静，其他手机也好不到哪里去。 尽管如此，Accurate Tuner 还是能够正确识别它：
请注意： 谐波列表和波形与上图略有不同，因为它不是在完全相同的时刻拍摄的。 磨损的波形是由一些背景噪声引起的。 此外，AT 中存在一个已知错误，即列表中总是跳过 2 次谐波——它将在下一次升级中得到纠正。
这怎么可能？ Accurate Tuner 分析所有谐波，而不仅仅是最强的谐波。 在某些情况下，它甚至能够从高次谐波中计算出基频，即使它完全丢失在背景噪声中。
人耳的工作方式相同。 它的音高灵敏度在非常低的频率下要差得多，但听众肯定知道这是 E2，而不是 E3。受过训练的音乐家能够测量出比解剖学上可能的低音高十倍，因为他的大脑能听到音调它的复杂性并分析其所有组件，而不仅仅是最低的一个。 但是，它不适用于任何音调或声音，仅适用于谐波丰富的声音，就像乐器产生的音调通常一样。
如果您购买 Accurate Tuner Pro 的付费版本，您可以通过设置谐波级别在其 Tone Generator 中对谐波较差或丰富的音调进行建模。 如果您有两部手机，则可以使用它来测试 Accurate Tuner 和其他手机调谐器。 您可以猜到，最好的调音器会更精确，声音中出现更多的谐波。 当然，为了获得最佳效果，您应该使用坚固的外部扬声器。
免费 具有更多功能的专业版 也可用。 只需 2.99 美元，它就支持许多备用乐器调音和音律，提供屏幕锁定阻止、音调发生器和其他功能。
