熵钢琴调律器

熵钢琴调律器用户手册1.1.2版2015.8.18H.Hinrichsen 和C. Wick物理与天文学院德国维尔茨堡大学piano­tuner.org周莹译, ECNU目录前言..............................................................................................................................................2熵基调律简介................................................................................................................................3硬件需求和安装.............................................................................................................................5用户界面.......................................................................................................................................6调律程序.......................................................................................................................................7准备.........................................................................................................................................7录音.........................................................................................................................................8计算.......................................................................................................................................14调律.......................................................................................................................................17反馈............................................................................................................................................20疑难解答.....................................................................................................................................21附录............................................................................................................................................21A: MIDI 功能...........................................................................................................................21B: 数据分析工具......................................................................................................................22C: 常见问题解答......................................................................................................................24前言 熵钢琴调律器是什么:•它是为钢琴调律开发的实验性开源软件；•它对每个人免费(GPL3 许可证)；•它提供了一个模块化的平台，用于测试新的调律算法；•它是专为有经验的钢琴技师、软件专家及科学家而设计的。 它不是什么:•EPT 不与商业高端调律设备竞争；•它不适合外行人自行调整他们的钢琴；•它不节省时间。关于历史熵钢琴调律器的历史可追溯到2012 年开始的一次物理教师关于熵概念的公开演讲。为了说明，熵不仅仅是统计物理与热力学定律的理论概念，它还具有现实的针对性。我们确定，已调律钢琴的功率谱熵比跑调的钢琴低。此外，还展示了一个简单的随机搜索（randomsearch）算法产生的合理性（reasonablylooking）调律曲线。从提出这一发现开始得到了大量的关注。　　在阿雷格里港(Porto  Alegre)的另一次讨论后，我们的想法在巴西物理学教学杂志上发表了。这份为物理教师而出版的论文，后来的情况发展的很意外，一份媒体以MIT技术评论为标题发表了这一新算法将消失人类钢琴调律师工作的新闻，这一论文引起了美国媒体的关注，掀起了一场夸大了的风波，在没有联系作者的情况下，期刊如华尔街日报和每日邮报复制这些误导性报道，两周内这场风波从英国传到欧洲，最后只能由我们大学发稿说明而停止，事实上，上面的观点是单一钢琴不是用新算法就能调好的。　　为什么媒体对钢琴调律的热门话题如此兴奋呢?原因是，在音乐家、音乐技术人员以及生产厂商中电子调律的辅助作用一直个是持续的争议。在美国，专业使用电子设备为钢琴调律变得越来越常见，而绝大多数钢琴家和钢琴技术人员仍认为听觉调律有明显优势。这种争议的气氛可以说明为什么我们的论文得到这种不相称的关注。　　熵基调律（Entropy  based  tuning）特别引人注目的是它到目前为止在许多方面表现得像人类调律一样。一个随机方法的结果是不可重现的，即产生的调律曲线看上去相似，但它们永远是不会完全相同的。此外，调律曲线是令人惊讶的不规则，与由专业商业化调律设备生成的平滑调律曲线形成鲜明的对比。因为听觉调律者产生的调律曲线都呈现出相似的不规则，我们有理由猜测这些不规则的波动不是人为失误引起的，而是钢琴具体指纹图谱的反映，是一个高质量听觉调律的典型特征。熵钢琴调律器–p. 2　　然而，到目前为止，仍不清楚熵最小化调音是否会被人们所接受。现在发布的熵钢琴调律器(EPT)是个免费的软件，让每个人都来测试和评估。另外，EPT 内建了一个合成器，你可以连接MIDI 键盘并在钢琴实际调律前提前听到优化计算的结果。　　您可能会看到，目前EPT  所产生的结果是可以接受的，但对专业需求来讲也不是很完美的。至少，这是德国维尔茨堡音乐学院独立系统评估的结论。然而，Linux prototype of the EPT (2014)我们相信，这只是一个令人兴奋的发展的开始。为此我们决定发布这个EPT开源项目，邀请所有有兴趣为项目作贡献的人。此外，代码的模块化结构，允许大家可以方便地实现调律算法的替换。(见develop,piano­tuner.org).建议和意见请电邮至 info@  piano ­tuner.org 不胜感激。致谢熵钢琴调谐器的开发离不开其他人们和机构的支持。我们特别感谢教授博士W.Kinzel和物理与天文学院的资金支持。我们也非常感谢教授博士A. C. Lehmann, B. Olbrich 和M. Kohl在维尔茨堡音乐学院进行的实际测试。最后我们要感谢A.Heilrath为本软件前期版本中的音高识别算法所作出的贡献。EPT 由教授、博士S. R. Dahmen, A.Frick, M. Jiminez, L.Kusmierz ，Ｄr.Jaegon Umt和Zhou Ying翻译成各种语言。感谢你们所有人!我们也要感谢P. Bax, A. Capurso, I. Oleg, V. Päivinen, and R. Schmidlin 为代码调试提供的反馈和帮助。Christoph Wick  和Haye Hinrichsen2015.8维尔茨堡熵基调律简介为什么不可能通过使用少于100  美元的常规调音装置来调钢琴呢？为什么钢琴调律需要特殊的技能及多年的专业培训和经验呢?　　你当然知道音律了，它包括纯律、平均律以及各种各样的历史律制。当今西方音乐主要基于平均律，然而，钢琴调律不只是与律制有关，更重要的是考虑，在高张力下钢弦的另一个物理特性，即所谓的失谐度。熵钢琴调律器–p. 3　　失谐度的根源可以解释如下，一根理想琴弦的振动是受张力影响的并可通过改变张力来调整，除了基本振荡模式可以激发整个系列的泛音，叫分音外，其（泛音）频率是基频的整数倍；而一根巨大的钢制棒的振动是受其本身的固有刚度影响，其泛音频率是基频的平方数而不是整数，这就产生了一种非常不同质地的声音，就如你所知的，如木琴的典型声音。　　钢琴弦的表现几乎像一根理想的琴弦，但由于其固有的刚度，它的表现也有点像一根棒，这特别适用于钢琴非常高和低的音调。由于这些纠正的泛音（受失谐影响的泛音）系列随着上升的分音谐波序列有点移向更高的频率。因此，如果我们用传统的调音装置来调钢琴的话，这些高分音与预期的频率不匹配，导致的印象就是钢琴走调了。　　一个有经验的钢琴技师知道用稍微提升和降低高、低音键的音高可以分别来抵消这些偏差（指受失谐影响的泛音频率变化），这就是所谓的延伸，它对调好钢琴来说是极其重要的，并且因钢琴不同而不同，因调律者不同也不同。　其结果得到的是一条调律曲线，如在相邻图中显示的粉红色线。　　调律曲线的理论计算是高度非凡的。首熵钢琴调律器–p. 4典型的调律曲线. 源自: Brian Tung, Wikimedia先，每台钢琴的调律曲线各不相同，而且它取决于环境、气候，甚至是调律者和客户的年龄。换句话说，没有唯一的调律曲线，更确切地说，有各种各样可能的调律曲线，那种喜欢基本上是个口味问题。　　市场上已经可以购买各种高端调律设备及为钢琴调律用的能够产生延伸调律曲线的软件包。绝大多数是外推琴弦的期望失谐度并计算一条合适的调律曲线，以此进行一个合理的折中，通常这些设备产生的调律曲线是平滑的（如上图中的绿色曲线）。相反，人类听觉的调律者产生的调律曲线很不规则，你可以在上面的图中看到。　　　在本软件中实现熵最小化方法是基于这种思路，即这种调律是在泛音频谱中建立一个最大程度的秩序。在物理学和信息论中，有序与无序最简单的度量就是熵。正如你知道的，物理系统往往是趋向无序的，由著名的热力学第二定律反映出来。钢琴调律的情况恰恰相反：调律意味着整秩，导致的猜想就是钢琴调律应该有一个最小的熵。此外，寻找这个最低的（熵）来调整一架钢琴，这是可能的。如果是这样，这将意味着写一个简短的公式H=−∑ipilogpi,作为熵，就能够完成复杂的钢琴