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LINGOT - Afinador de instrumentos musicales

Escrito por:
Ibán Cereijo Graña <ibancg@gmail.com> Jairo Chapela Martínez <jairocm@wanadoo.es>

Copyright (C) 2004-2007 Ibán Cereijo Graña, Jairo Chapela Martínez,

Graciano Carrillo Pousa.

Descripción

Lingot es un afinador de instrumentos musicales, preciso, fácil de usar y altamente configurable. Originalmente concebido para afinar guitarras eléctricas, su configurabilidad le da un carácter más general (la afinación de otro tipo de instrumentos todavía no ha sido testada).

Simula el aspecto de un afinador analógico con una aguja que indica la desviación respecto a una nota dada, encontrada automáticamente como la nota más cercana a la frecuencia estimada, indicando dicha nota y frecuencia.

La nota será encontrada de forma automática, no teniendo un modo de funcionamiento manual (indicar manualmente la nota que queremos afinar), para mantener la generalidad.

Recomendamos usar el afinador conjuntamente con un mezclador para seleccionar la fuente de grabación y los niveles de señal.

Requisitos

• Tarjeta de sonido.
• Kernel linux con soporte para audio (OSS).
• librería GTK+ 2.0.

Instalación

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Consulta el archivo INSTALL

Parámetros de entrada

lingot [-c configuracion]

busca en el directorio ~/.lingot/ un archivo llamado {configuracion}.conf

por ejemplo:

lingot -c bass

Tomará la configuración del archivo ~/.lingot/bass.conf, esto es útil para mantener varias configuraciones correspondientes a varios instrumentos.

Archivo de configuración

Al lanzarse por primera vez se creará el archivo de configuración: ~/.lingot/lingot.conf

Las opciones se pueden cambiar también en el GUI, y recomendamos cambiarlas desde esta interfaz. Sus valores por defecto están optimizados para afinar guitarra eléctrica, para otros instrumentos debe ser retocado (es buena idea guardar un archivo de configuración por cada instrumento, y utilizar la opción -c para cargar una configuración u otra).

Con la finalidad de mantener la máxima configurabilidad, el usuario dispone de multitud de opciones, y la comprensión total del efecto de las mismas requiere conocimientos de procesado de señal, a continuación se intentará explicar el efecto de cada una, pero si no se comprende el resultado lo mejor es no cambiarlas. No se descarta en futuras versiones reducir el número de opciones para hacer el afinador más manejable.

Describimos las opciones que encontraremos en este archivo, y recomendamos su manipulación en función de la precisión de afinado obtenida y la potencia de cálculo requerida.

AUDIO_DEV (dispositivo de sonido)

Dispositivo de audio seleccionado.

SAMPLE_RATE (frecuencia de muestreo)

         Frecuencia a la que será muestreada la señal de entrada por la tarjeta
         de sonido. No todas las tarjetas soportan cualquier valor para esta 
         opción, y recomendamos escoger una de las opciones que proporciona
         el GUI:
          8000 Hz
         11025 Hz
         22050 Hz
         44100 Hz
         Podremos encontrar una frecuencia efectiva de muestreo submúltiplo de 
         la que pongamos aquí mediante el factor de sobremuestreo.
         Para seleccionar una frecuencia de muestreo debemos tener en cuenta la
         frecuencia máxima que queramos afinar en nuestro instrumento, y poner
         la frecuencia efectiva de muestreo (ya dividida por el factor de 
         sobremuestreo) al menos al doble de esa frecuencia (criterio de 
         Nyquist). Todas las componentes frecuenciales por encima de la mitad
         de la frecuencia de muestreo efectiva serán filtradas y no aparecerán
         en el espectro.
         Se expresa como un numero entero, en herzios.

OVERSAMPLING (factor de sobremuestreo)

         Indica el factor por el que se va a diezmar la señal muestreada, 
         consiguiendo una frecuencia de muestreo efectiva equivalente a la de
         muestreo real de la tarjeta de sonido dividido por este factor.
         Por ejemplo, para conseguir una frecuencia de muestreo efectiva de 
         4 KHz (podemos afinar tonos de hasta 2 KHz) pondremos una frecuencia 
         de muestreo de 8 KHz y un factor de sobremuestreo de 2.
         Debe ser un numero entero. Adimensional.

ROOT_FREQUENCY_ERROR (error de la nota de referencia LA)

         Cuando queremos afinar con un cierto error de desplazamiento en
         frecuencia. Esto es útil cuando queremos adaptar la afinación del
         instrumento a la de una grabación que tiene una afinación desplazada.
         Por ejemplo, si escuchamos que un LA en una grabación se encuentra
         un cuarto de tono por encima del que debería ser (440 Hz), pondremos
         un error del 50% (el error se expresa en porcentaje 
         de semitonos). 
         Se expresa como un número real en tanto por uno (0.5 expresa un error
         del 50%). 

MIN_FREQUENCY (frecuencia mínima válida)

         Para evitar detectar como pico fundamental las frecuencias de contínua
         cuando tienen suficiente potencia, se establece una frecuencia mínima
         por debajo de la cual no se tendrá en cuenta la señal (el análisis
         totalmente en frecuencua permite emplear estos filtros "ideales").
         Cualquier valor infrasónico ( < 20Hz ) o por debajo del timbre capaz de
         generar el instrumento es razonable.
         
         Se expresa como un numero real, en herzios.

FFT_SIZE (tamaño FFT)

         Un valor elevado proporciona mayor precisión, sobre todo mayor 
         precisión de enganche con la frecuencia deseada, pero supone mayor
         potencia de cálculo.
         Debe tenerse en cuenta antes de subir este valor innecesariamente 
         el intervalo temporal de cálculo que implica: tener un buffer de 4096
         muestras para la FFT con una frecuencia de muestreo efectiva de 8 KHz
         implica que cada transformada necesita valores temporales de los 
         últimos 512 ms, así pues no tiene sentido poner una ventana temporal
         menor. Este parámetro influye en la respuesta temporal del afinador.
         Veamos un ejemplo más extremo:
         Supongamos que tenemos un instrumento capaz de generar frecuencias 
         bajas (< 200 Hz), y por tanto ponemos una frecuencia de muestreo de
         400 Hz (frecuencia de 8 KHz y factor de sobremuestreo de 20). Con el
         fin de obtener la máxima precisión inicial establecemos 4096 muestras 
         para el buffer de FFT, esto implicará que la ventana temporal mínima 
         debe ser 10.24 segundos, es decir, en cada afinación tenemos sonidos 
         de hasta hace 10.24 segundos contaminando la afinación, o dicho en otras
         palabras, tendremos que esperar 10.24 segundos entre nota y nota para
         no interferir.
         Nótese que el espectro sólo muestra 256 muestras, y para valores altos
         de este parámetro puede cuadrar la frecuencia fundamental encontrada
         fuera del campo de visión (de momento no está implementado un visor
         que se desplace en frecuencia)
         Debe ser un numero entero potencia de 2.

TEMPORAL_WINDOW (ventana temporal)

         Indica la cantidad de señal en tiempo que se usa para aproximar la
         frecuencia final. Cuanto mayor sea este valor, más preciso será el
         resultado, pero de respuesta más lenta y más contaminada por notas
         anteriores.
         Como regla práctica diremos que si tenemos una ventana temporal de 1 
         segundo, debemos esperar 1 segundo entre nota y nota para obtener la 
         afinación. Así pues, este parámetro repercute directamente en la 
         respuesta dinámica del afinador.
         La ventana temporal en muestras (obtenida como la multilpicación de su
         duración en segundos y la frecuencia efectiva de muestreo) debe ser
         mayor que el buffer de FFT.
         Se expresa como un número real, en segundos.

NOISE_THRESHOLD (umbral de ruido)

         Para no afinar ruido establecemos un umbral distinguiendo lo que es 
         ruido y lo que es señal. Establézcase empíricamente y ayúdese de un
         mezclador para los niveles de potencia.
         Es un número real expresado en dB.

CALCULATION_RATE (frecuencia de cálculo)

         Cuantos más cálculos por segundo mayor sensación dinámica nos dará el
         afinador, pero necesitará mayor potencia de cálculo.

VISUALIZATION_RATE (frecuencia de visualización)

         Tiene impacto en la sensación de dinamismo conseguida, pero menos en
         la potencia de cálculo necesaria.
         No tiene sentido que la frecuencia de cálculo sea mayor que la de 
         visualización.

PEAK_NUMBER (número de picos)

         Para la identificación del pico fundamental debemos tener en cuenta,
         en función de las características del timbre generado por el 
         instrumento, el número de picos armónicos (en frecuencias múltiplos de
         la fundamental) que pueden superar en magnitud al pico fundamental 
         (hasta la relación señalada en la siguiente opción).

PEAK_REJECTION_RELATION (relación de rechazo de picos)

         Cualquier pico cuya magnitud tenga con la magnitud del pico máximo una
         relación mayor que la señalada será descartado (características del
         timbre del instrumento).
         Es un número real expresado en dB.

PEAK_ORDER (orden de pico)

         Número de muestras necesarias para considerar un pico como tal. La 
         correcta afinación de este parámetro dependerá del tipo de timbre del
         instrumento, y más de la resolución espectral obtenida mediante la
         frecuencia efectiva de muestreo y el tamaño de FFT, nótese que 
         considerar N muestras en la FFT implica un intervalo frecuencial 
         variable dependiendo de aquellos parámetros.

DFT_NUMBER (número de DFTs)

         Tras encontrar el pico máximo en la FFT se hacen un cierto número de
         DFTs localizadas en frecuencia para cercar más la frecuencia 
         aproximada antes de lanzar la aproximación final por método iterativo
         (Newton-Raphson).
         Cuantas más DFTs más precisión de enganche tenemos, pero más potencia
         de cálculo necesitamos.

DFT_SIZE (tamaño de las DFTs)

         Tamaño en muestras de las DFTs, cuanto mayor sea, más precisión de
         enganche, pero mayor potencia de cálculo necesaria.

Funcionamiento

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Consulta la documentación técnica.