Accurate Tuner for Windows Phone 的秘密——它就像人耳一樣工作
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在諾基亞 Lumia 800 上演示的 Accurate Tuner
“如果一個琵琶演奏者活了八十年，他肯定花了六十年的時間來調音。”
約翰·馬特森，德國作曲家，約1720
為樂器調音的能力——音樂的耳朵——仍然是任何音樂家的基本技能。 但是用耳朵調音很困難，需要時間，而且結果很少是完美的。有些樂器要完美調音是一個真正的挑戰。 這可能會讓您感到驚訝，但即使是吉他也屬於這些難以調音的樂器，因為 G 和 B（第 3 弦和第 2 弦）之間的大三度實際上必須稍微走調才能正確調音。
最近電子音調調諧器的爆炸式增長為許多音樂家解決了這個問題。但這些工具需要花錢，而且人們並不總是將它們放在口袋裡。智能手機在這裡提供幫助。 這些小野獸的計算能力足以進行相當先進的 DSP 處理，並且可以在軟件中實現調諧器。
如今，所有智能手機平台上都有數百個音高調音應用程序，甚至最年輕的平台——Windows Phone——已經在市場上擁有數十個調音器。 但我要與你分享一個醜陋的小秘密：這些應用程序中有 95% 無法使用。 對於所有平台都是如此。 例如，幾乎所有的 iOS 調諧器都很漂亮，擁有華麗和方便的 UI，但其中只有大約 1 個具有精確度、速度和其他功能的正確組合，在實踐中足夠可用和可靠。
在本文中，我將專注於針式電話調諧器，並僅挑選其中一個常見的陷阱。我什至將廣泛解釋它是如何通過 Accurate Tuner for Windows Phone 解決的，儘管不要指望任何源代碼。
針式調諧器是最簡單易用的。 它們通過指針、LED 或其他“模擬”指示器以非常自然的方式顯示測量的音調。 它們通常還以科學記數法顯示音符，例如“C4”（C = 音符，4 = 八度音階）。 這是電話調諧器的常見問題，因為字母和數字經常是錯誤的並且不斷變化。 讓我們解釋一下為什麼會這樣。
針式調諧器通過複雜的科學算法分析聲音信號—— 快速傅立葉變換 （快速傅立葉變換）。 FFT 將信號轉換成圖形，其中 X 軸是頻率，Y 軸是幅度。 峰值表示主要頻率。
如您所見，此信號中有多個頻率。 但實際上，這只是一個音調的頻率分析，即吉他的一根弦。 現在有趣的事實來了：對於音調，情況總是如此！ 任何給定的音符總是有 4-12 個峰值，因為每個音調都由諧波（部分）頻率組成。 通常它們是基頻的整數倍。
在上面的例子中，基頻（1 次諧波）是最強的，但這不是規則。 很多時候，第 2、第 3 或第 4 泛音比第 1 泛音更強，所以如果調音器只顯示最強泛音，它會顯示 +1 八度、+1 八度和 1 個純五度或 +2 八度！ 而這些音符是不斷變化的。
大多數情況下，只有八度是錯誤的，而字母是正確的。廉價的硬件調諧器以最簡單的方式解決了這個問題——它們只是不顯示八度。 請參見上面的 Artisan WCT-50 圖片 - 沒有顯示八度數。 C 始終是 C，但設備不確定其八度音程。 老實說，在調音過程中，您很少需要知道八度音階。
在智能手機上，這個問題更加緊迫，因為典型的電話麥克風在 100 Hz 以下的頻率響應較弱，這使得這些峰值對於 100 Hz 以下的頻率更小。因此，電話調諧器在最低的吉他弦 E2（82,41 Hz）和最低的低音弦 E1 (40,20 Hz) 通常是他們完全無法觸及的。
讓我們在 Samsung Focus Flash 上錄製吉他的 E2。 這是記錄的信號：
這是 FFT 輸出：
如您所見，第 2 (E3) 和第 3 (B3) 諧波都比第一個 E1 強，這是正確的音符！ 低於 2 Hz 的頻率對於 Focus Flash 的麥克風來說更安靜，其他手機也好不到哪裡去。 儘管如此，Accurate Tuner 還是能夠正確識別它：
注意： 諧波列表和波形與上圖略有不同，因為它不是在完全相同的時刻拍攝的。 磨損的波形是由一些背景噪聲引起的。 此外，AT 中存在一個已知錯誤，即列表中總是跳過 2 次諧波——它將在下一次升級中得到糾正。
這怎麼可能？ Accurate Tuner 分析所有諧波，而不僅僅是最強的諧波。 在某些情況下，它甚至能夠從高次諧波中計算出基頻，即使它完全丟失在背景噪聲中。
人耳的工作方式相同。 它的音高靈敏度在非常低的頻率下要差得多，但聽眾肯定知道這是 E2，而不是 E3。受過訓練的音樂家能夠測量出比解剖學上可能的低音高十倍，因為他的大腦能聽到音調它的複雜性並分析其所有組件，而不僅僅是最低的一個。 但是，它不適用於任何音調或聲音，僅適用於諧波豐富的聲音，就像樂器產生的音調通常一樣。
如果您購買 Accurate Tuner Pro 的付費版本，您可以通過設置諧波級別在其 Tone Generator 中對諧波較差或豐富的音調進行建模。 如果您有兩部手機，則可以使用它來測試 Accurate Tuner 和其他手機調諧器。 您可以猜到，最好的調音器會更精確，聲音中出現更多的諧波。 當然，為了獲得最佳效果，您應該使用堅固的外部揚聲器。
付费服务 具有更多功能的專業版 也可用。 只需 2.99 美元，它就支持許多備用樂器調音和音律，提供屏幕鎖定阻止、音調發生器和其他功能。
