乐器的调音设备及其计算机程序的制作方法

专利名称：乐器的调音设备及其计算机程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调音设备，特别涉及一种用于乐器的调音设备、以及安装在用于为乐器调音的调音设备中的计算机程序。
背景技术：
在日本专利申请公开No.Hei 9-257558号中公开了用于乐器的调音设备的典型示例。在该日本专利申请公开中公开的现有技术调音设备确定从乐器发出的音调的音高，并且向用户通知所述音调的音高是否等于已经由用户给出的目标音高。现有技术调音设备还指示偏差是多少。使用现有技术调音设备，用户调准他或她的乐器。
在调音工作中，现有技术调音设备采用以下过程。首先，假设已经向现有技术调音设备给出目标音高。当通过乐器生成音调时，声波被接收到现有技术调音设备中，并且在该现有技术调音设备内部被转换为音频信号。按照将电势电平摆动过零这样的方式来对该音频信号进行电平移动。当该音频信号将电势电平从正区改变到负区或者反过来时，将被称为“基准信号”的矩形脉冲信号从与逻辑“1”相对应的高电平改变为与逻辑“0”相对应的低电平，或者反之亦然。这样，现有技术调音设备将音频信号数字化。
将延迟重复地引入基准信号，使得产生一系列延迟信号。现有技术调音设备检查该延迟信号，以查看什么延迟信号与基准信号强相关。当现有技术调音设备发现一延迟信号与基准信号强相关时，现有技术调音设备确定引入该强相关的延迟信号的延迟量，并且在该延迟量的基础上进一步确定所述音调的频率或音高。
当现有技术调音设备确定所述音调的音高时，在现有技术调音设备上向用户通知目标音高和所述音调的音高之间的差异。
现有技术调音设备以若干方式向用户通知目标音高和所述音调的音高之间的差异。日本专利申请公开第Hei 5-313657号中公开的现有技术调音设备通过发光二极管阵列的发光图案来向用户通知目标音高和音调的实际音高之间的差异。
详细地讲，在现有技术调音设备上提供一排多个发光二极管，并且根据代表音调音高的音频信号和代表目标音高的基准信号之间的相位差，有选择地激励所述多个发光二极管。通过基准信号递增的计数器的输出信号被提供给并列连接在发光二极管的阳极和电源之间的开关晶体管，并且使该开关晶体管导通，以便将阳极连接到电源。从音频信号中消除高频噪声分量的低通滤波器的输出信号被提供给连接在发光二极管的阴极和地之间的开关晶体管，并且同时使该开关晶体管将阴极接地到地。因此，电流根据开关晶体管而流过发光二极管。
如果所述音调具有等于目标音高的音高，则开关晶体管使所选择的一些发光二极管导通，并且禁止电流流过其它发光二极管。另一方面，如果所述音调的音高与目标音高不同，则在基准信号和音频信号之间出现相位差，并且电源和阳极之间的开关晶体管在不同的时间周期内导通。在此情形中，用户看到发光图案在这排发光二极管上移动。这样，现有技术调音设备通过发光图案在这排发光二极管上的移动来向用户通知音高的差异。
现有技术调音设备通过发光图案的移动而使用户容易地知道乐器是否被准确地调谐到目标音高。然而，用户难以知道实际音高与目标音高有多大的差异。这是现有技术调音设备固有的第一个问题。结果，初学者觉得现有技术调音设备帮助较小。
另一问题是用户不能辨别小于临界音高差异的少量音高差异。临界音高差异取决于电路配置，并且用户不能改变它。换言之，即使现有技术调音设备使发光图案停止在这排发光二极管上，会欣赏的用户也会觉得乐器被不完美地调谐，并且感觉到对现有技术调音设备的失望。
另一问题是如果发光图案的循环时间在长度上等于音频信号的信号周期或重复周期与目标周期、即目标频率的倒数之间的公倍数之一，则现有技术调音设备不能向用户通知音高的差异。详细地讲，音频信号100a表示在目标频率上的音调(参见图1)，并且音频信号100b表示在与目标频率不同的音高上的另一音调。用黑色和白色示意性地表示发光图案101a和101b。黑色区域代表从被激励的发光二极管发射的光，并且白色区域代表没有光。
当音频信号100a越过开关晶体管的正阈值而改变电势电平时，开关晶体管导通，并且所有发光二极管的阳极通过处于导通状态的开关晶体管接地，并且从所选择的一些发光二极管发出光。当音频信号100a衰减到阈值电平以下时，所有发光二极管与地隔离开并且被关断。由于循环时间等于音频信号的周期的倍数，因此重复发光图案101，好像该发光图案停止在这排发光二极管上一样。
音频信号100b不具有目标音高，并且，因此，现有技术调音设备产生与发光图案101a不同的发光图案101b。发光图案101b偏离发光图案101a。尽管音频信号100b具有与表示目标音高的目标频率不同的频率，但是音频信号100b的周期的倍数也等于循环时间。在此情形中，发光图案101b也看起来好像它停止在这排发光二极管上一样。根据未移动的发光图案101b，用户误以为乐器已经被调谐到目标音高。

发明内容
因此，本发明的一个重要目的是提供一种调音设备，其准确地完成对乐器的调音工作。
此外，本发明的一个重要目的是提供一种计算机程序，其被安装在所述调音设备中。
为了实现所述目的，本发明提出在调音工作期间改变关于灰度(gradation)图像的分辨率，或者产生在一致和不一致之间不同的图案的灰度图像。
根据本发明的一个方面，提供一种用于将乐器调谐到至少一个目标音高的调音设备，其包括转换器，将代表在乐器中产生的音调的振动转换为代表该振动的电信号；检查器，连接到转换器，并且将所述音调的实际频率与前述至少一个音高的目标频率进行比较，以查看所述音调是否具有前述至少一个目标音高，以便产生答案；图像产生器，连接到检查器，并且在可视界面上产生表示该答案的图像；以及分辨率控制器，连接到图像产生器，并且请求图像产生器改变图像的分辨率。
根据本发明的另一方面，提供一种表示用于协助用户对乐器进行调音工作的方法的计算机程序，其包括以下步骤a)至少获取表示目标音高的目标数据，b)分析代表在乐器中产生的音调的振动，以查看该音调是否具有目标音高，以便产生答案，c)以某个分辨率值在可视界面上产生表示该答案的图像，以及d)以另一分辨率值更改可视界面上的图像。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将乐器调谐到至少一个目标音高的调音设备，其包括转换器，将代表在乐器中产生的音调的振动转换为代表该振动的电信号；基本图像产生器，连接到转换器，并且如此产生代表在所述音调中包含的某个频率分量的重复周期的多个基本图像，使得所述基本图像的窗口时间周期彼此部分重叠；以及合成图像产生器，连接到基本图像产生器，如此叠加所述基本图像，使得每个窗口时间周期和跟随在前述每个窗口时间周期之后的下一个窗口时间周期之间的延迟时间被消除，以便产生合成图像，并且在可视界面上产生该合成图像。
根据本发明的另一方面，提供一种表示用于协助用户对乐器进行调音工作的方法的计算机程序，其包括a)至少获取表示目标音高的目标数据，b)如此产生代表在所述音调中包含的某个频率分量的重复周期的多个基本图像，使得所述基本图像的窗口时间周期彼此部分重叠，c)如此叠加所述基本图像，使得每个窗口时间周期和跟随在前述每个窗口时间周期之后的下一个窗口时间周期之间的延迟时间被消除，以便产生合成图像，以及d)在可视界面上产生该合成图像。


根据结合附图进行的以下描述，将更清楚地理解所述调音设备和计算机程序的特征及优点，在附图中图1是示出音频信号波形和现有技术调音设备上产生的发光图案的图，图2是示出本发明的便携式调音设备的示意性透视图，图3是示出合并在便携式调音设备中的数据处理系统的系统配置方框图，图4A和4B是示出在便携式调音设备的触摸板显示设备上产生的画面的前视图，图5是示出基频分量和基本图像之间的关系的曲线图，图6A、6B和6C是示出互相重叠的不同种类的基本图像的视图，图7是示出主例程中的作业(job)序列的流程图，图8是示出子例程中的作业序列的流程图，图9A和9B是示出多个极性(polarity)数据系列、基本图像、灰度数据系列和灰度图像之间的关系的视图，图10A和10B是示出在便携式调音设备的变型中采用的作业序列的流程图，图11是示出根据本发明的另一便携式调音设备的示意性透视图，图12是示出合并在便携式调音设备中的数据处理系统的系统配置的方框图，图13A和13B是示出在便携式调音设备的触摸板显示设备上产生的画面的前视图，图14是示出主例程中的作业序列的流程图，图15是示出子例程中的作业序列的流程图，图16是示出基频分量和基本图像之间的关系的曲线图，图17A和17B是示出互相重叠的不同基本图像的视图，图18A和18B是示出在多个极性数据系列、基本图像、灰度数据系列和灰度图像之间的关系的视图。
具体实施例方式
实施本发明的调音设备协助用户进行对乐器的调音工作。用户借助该调音设备将乐器准确地调谐到至少一个目标音高。该调音设备包括转换器、连接到转换器的检查器、连接到检查器的图像产生器以及连接到图像产生器的分辨率控制器。
向转换器提供代表在乐器中产生的音调的振动。转换器将该振动转换为代表该振动的电信号，并且将该电信号提供给检查器。检查器从该电信号中提取表示所述音调的实际频率的实际频率数据，并且将该实际频率数据与表示所述至少一个音高的目标频率的目标数据进行比较，以查看所述音调是否具有前述至少一个目标音高。检查器将答案、即肯定答案或否定答案提供给图像产生器。图像产生器在诸如显示板或发光元件阵列的可视界面上产生表示该答案的图像。用户观看该图像，并且确认乐器的当前调音状态。
当检查器判定所述音调偏离目标音高时，所述图像表示否定答案。另一方面，当检查器判定所述音调被发现处于目标音高时，所述图像表示肯定答案。如果所述音调较大地偏离目标音高，则用户立即确认否定的调音状态，并且继续对乐器的调音工作。然而，如果所述音调已经接近目标音高，则用户可能觉得所述图像模糊。在此情形中，分辨率控制器与图像产生器协作以协助用户。
分辨率控制器请求图像产生器改变所述图像的分辨率。用户可以指示分辨率控制器这么做。另外，当所述音调接近目标音高时，分辨率控制器自动请求图像产生器提高所述图像的分辨率。然后，图像产生器使肯定图像和否定图像之间的差异变得清楚。如果用肯定图像和否定图像之间的相似性来表示与目标音高的差异，则作为示例，放大否定图像的一部分，以便使用户注意到该差异。如果通过否定图案的移动来表示与目标音高的差异，则图像产生器使否定图案加速。因此，实施本发明的调音设备使得用户有可能准确地将乐器调谐到所述至少一个目标音高。当然，用户可以继续将乐器调谐到其它目标音高值。
实施本发明的另一调音设备也用于对乐器的调音工作。假设将乐器调谐到至少一个目标音高。该调音设备包括转换器、连接到转换器的基本图像产生器、以及连接到基本图像产生器的合成图像产生器。
假设用户开始调音工作。用户在乐器中产生音调。然后，乐器产生代表该音调的振动，并且该振动被提供给转换器。转换器将该振动转换为代表该振动的电信号，并且将该电信号提供给基本图像产生器。基本图像产生器从该电信号中提取表示所述音调的某个频率分量的实际频率数据，并且产生代表在该音调中包含的所述某个频率分量的重复周期的多个基本图像。由每个基本图像占据的时间周期被称为窗口时间周期。将所述多个基本图像分别分配给多个窗口时间周期。当基本图像产生器提取实际频率数据时，基本图像产生器在基本图像之间引入延迟时间。该延迟时间使基本图像彼此部分重叠。该延迟时间等于所述至少一个音高的目标频率的倒数(inverse)、该倒数的倍数之一、或者该倒数的几分之一。换言之，该延迟时间与目标频率的倒数有关。
当基本图像产生器完成这些作业时，将基本图像提供给合成图像产生器。合成图像产生器以这样的方式叠加所述基本图像，即，使得从每个窗口时间周期和跟随在前述窗口时间周期之后的下一个窗口时间周期之间消除延迟时间，并且产生合成图像。换言之，使基准图像彼此重合(register)以获得合成图像。结果，合成图像也占据窗口时间周期。合成图像产生器在可视界面上产生该合成图像。
当所述音调具有目标音高时，因为延迟时间与目标频率的倒数有关，所以合成图像与基本图像相同。另一方面，如果所述音调的实际音高与目标音高不同，则在叠加时发生切变或偏移，并且合成图像变得与基本图像不同。即使合成图像的循环时间等于目标频率的倒数和实际频率的倒数之间的倍数之一，只要所述音调不具有目标音高，在基本图像之间就发生切变或偏移。因此，用户必定注意到乐器的当前调音状态。
第一实施例首先参照附图的图2，作为通常被缩写为“PDA”的个人数字助理来提供实施本发明的便携式调音设备，并且利用附图标记1来指定该便携式调音设备。便携式调音设备1包括外壳1a、将在下文中参考图3进行描述的数据处理系统1b、触摸板显示设备3和麦克风4。在外壳1a内部提供数据处理系统1b，并且在外壳1a中设置触摸板显示设备3。麦克风4连接到连接电缆4a，并且在连接电缆4a的另一端上提供的插头4b被插入外壳1a上的插座(未示出)。
用户将麦克风4指向诸如例如直立式钢琴2的乐器，并且指示便携式调音设备判定在表示通过直立式钢琴2产生的音调的音频信号和表示目标音高的基准信号之间是否发现相位差。如果音频信号在周期或频率上与基准信号不同，则出现相位差，并且在触摸板显示设备3上显现该相位差。
数据处理系统1b连接到触摸板显示设备3，并且还通过插座(未示出)和连接电缆4a连接到麦克风。触摸板显示设备3充当人机界面，使得用户可以通过触摸板显示设备3与数据处理系统1b通信。在此实例中，液晶显示板和透明导电薄膜共同形成触摸板显示设备3。通过麦克风4将音调转换为模拟音频信号。
如图3所示，数据处理系统1b包括被缩写为“CPU”的中央处理单元10、被缩写为“ROM”的只读存储器11、被缩写为“RAM”的随机存取存储器12、信号接口13、图形控制器14、触摸板控制器15和共享总线系统16。中央处理单元10、只读存储器11、随机存取存储器12、信号接口13、图形控制器14和触摸板控制器15连接到共享总线系统16，使得中央处理单元10可与那些系统组件11、12、13、14和15通信。可以将中央处理单元10、只读存储器11、随机存取存储器12和共享总线系统16的一部分集成在作为微计算机的单片半导体芯片上。
将计算机程序存储在只读存储器11中，并且将形成该计算机程序的指令代码从只读存储器11依序读出到共享总线系统16。该计算机程序包括主例程和子例程。
中央处理单元10是数据处理能力的源，并且通过执行所述指令代码来完成作业。当用户向数据处理系统1b提供电力时，主例程开始在中央处理单元10上运行。中央处理单元10首先将数据处理系统1b初始化，并且等待用户的指令。所述子例程之一被分配用来协助对乐器的调音工作。当用户指示数据处理系统1b协助他或她进行对乐器的调音工作时，主例程开始在中央处理单元10上运行，并且周期性地分支到所述子例程。所述主例程和子例程将在下文中进行详细描述。
随机存取存储器12向中央处理单元10提供工作区。在调音工作中，将数字音频信号或一系列音频数据代码积存在随机存取存储器12中，并且中央处理单元10检查这一系列音频数据代码，以查看由这一系列音频数据代码表示的音调是否具有等于目标音高的实际音高。
信号接口13具有放大器和模拟-数字转换器，并且，将模拟音频信号从麦克风4提供给放大器。通过该放大器放大模拟音频信号，并且在放大之后将其提供给模拟-数字转换器。以固定的时间间隔对该模拟音频信号进行采样，并且将关于该模拟音频信号的离散值转换为音频数据代码。中央处理单元10从信号接口13周期性地取出该音频数据代码，并且将该音频数据代码积存在随机存取存储器12中。
图形控制器14连接到触摸板显示设备3的液晶显示板。图形控制器14在中央处理单元10的控制下在液晶显示板上产生可视图像。可视图像形成画面，并且每个画面整帧出现在液晶显示板上。所述画面的图像将在下文中进行详细描述。在下一帧中，所述画面改变为新的画面或者被保持。标准个人数字助理通常以15Hz到20Hz重复所述帧。该帧频率小于通过直立式钢琴2产生的最低音调的音高。
触摸板控制器15连接到触摸板显示设备3的透明导体薄膜，并且与图形控制器14协作。触摸板控制器15在产生于液晶显示板上的可视图像上提供坐标。当用户利用诸如例如笔的合适工具来按压与可视图像重叠的透明导体薄膜的一部分时，触摸板控制器15确定液晶显示板上的可视图像。在该可视图像表示某些指令的情况下，中央处理单元10通过由触摸板控制器15指定的一个或多个图像来识别用户的指令。
图4A和4B示出了在触摸板显示设备3上产生的不同画面30a和30b。画面30a和30b具有至少4个区域31、33、34和35。区域31被分配给表示模拟音频信号的实际波形与目标波形的相位差的程度的灰度图像32a、32b、…。在所述实际波形的基础上确定实际信号周期或实际重复周期，并且所述实际波形具有实际频率。目标波形代表乐器将被调谐到的目标音高或目标频率。至少3个色调或者阴影，即较浅、较深和中间阴影形成灰度图像32b。两个色调形成图像32a，并且两个色调的灰度图像32a表示音频信号的波形和目标波形之间相位的一致性。另一方面，当在音频信号的实际信号周期或实际重复周期与目标频率的倒数之间出现某种程度的相位差时，由多于两个色调形成的灰度图像32b出现在区域31。如果相位差的量与由灰度图像32b表示的相位差的量不同，则在触摸板显示设备3上产生也由多于两个色调形成的另一灰度图像，如将在下文中详细描述的那样。
区域33和35被分配给按钮开关的图像。“7B”、“8”、“9”、“res”、“ver”、“4F”、“5G”、“6A”、“-10”、“+10”、“1C”、“2D”、“3E”、“-”、“+”、“0”、“b”和“#”被表示按钮开关的边缘的矩形包围。在数字“7”、“4”、“5”、“6”、“1”、“2”和“3”与字母“B”、“F”、“G”、“A”、“C”、“D”和“E”之间共享按钮开关“7B”、“4F”、“5G”、“6A”、“1C”、“2D”和“3E”。所述字母表示音名(pitch name)。用户通过利用工具按下按钮开关来指定音名和八度音(octave)。当用户按压按钮开关“工具”时，在整个区域而不是图4A和4B所示的图像上显示作业列表。
区域34被分配给调音信息。利用矩形中的4个子区域来标注缩写“oct-note”、“keyNo.”、“cent”和“freq”。缩写“oct-note”、“keyNo.”、“cent”和“freq.”以及在这些缩写下面产生的可视图像在下文中进行详细描述。
在缩写“oct-note”下面的可视图像表示被分配了要检查的音调的音名以及该音调所属的八度音。可视图像“5-A”意思是要检查的音调是第5个八度音中的A。用户通过利用手指或工具按压对应按钮开关的可视图像来指定音名和八度音。触摸板控制器15确定利用工具按压的每个可视图像的坐标，并且向中央处理单元10通知音名和八度音。另外，另一子例程周期性地在中央处理单元10上运行，以便确定音名和八度音。
在缩写“keyNo.”下面的可视图像表示被分配了处于“5-A”的键的直立式钢琴2的键编号。直立式钢琴2具有88个黑键和白键，并且将键编号“1”至“88”分配给这88个黑键和白键。将第5个八度音中的音名A分配给具有键编号“49”的键。
在缩写“cent”下面的可视图像表示两个音调之间的音程。如本领域技术人员所熟知的那样，乐律中的全音相当于200音分(cent)，并且，因此，半音相当于100音分。当用户希望指定与音调“5-A”偏离四分音的音调时，他或她通过按钮开关的可视图像输入“50”音分。当如图4A和4B中的可视图像那样在“cent”下面的子区域中产生“00”的可视图像时，所述音调将被发现位于第5个八度音中的A处。
在缩写“freq.”下面的可视图像表示与要将乐器调谐到的目标音高相对应的目标频率。为了目标音高“freq.”，将利用音程“cent”来修改与所指定的音名相对应的频率。在图4A和4B中，与音名“5-A”和音程“00”一起在缩写“freq”下面的子区域中读取数值图像“440.00”。这意味着通过乐器2产生的第5个八度音中的音调“A”将被发现处于440.00赫兹处。
如将理解的那样，用户可以通过对按钮开关的图像的操作来改变音名、八度音和音程，并且中央处理单元10使图形控制器14在缩写“oct-note”和“cent”下面产生表示音名、八度音和以音分为单位的音程的可视图像。然而，中央处理单元10在音名和八度音的基础上确定键编号，并且在音名、八度音和音程的基础上确定频率。
为了迅速确定键编号和频率，在只读存储器11中将若干八度音中的音名、被分配给标准钢琴的黑键和白键的键编号、以及每个标准音高中的基频互相关联。当用户通过触摸板显示设备3输入标准音高的值、音名和八度音时，中央处理单元10在从触摸板控制器15报告的坐标的基础上确定所给定的八度音中的音名，并且以该给定八度音中的音名访问只读存储器11中被分配给标准音高值之一的表。然后，将基频和键编号从只读存储器12读出到中央处理单元10。中央处理单元10将表示音名、八度音、键编号和基频的可视数据提供给图形控制器14，并且在图形控制器14的控制下，在区域34中产生可视图像。
如果用户进一步输入距被分配了所述音名的音调的音程(其中当前在区域34中产生所述音程的可视图像)，则触摸板控制器15向中央处理单元10报告由用户按压的按钮开关的可视图像的坐标，并且中央处理单元10将音程从音分转换为赫兹。中央处理单元10将用赫兹表示的音程加到基频上，并且将表示新基频的可视数据提供给图形控制器14。在图形控制器14的控制下，在区域34中产生以音分为单位的音程的可视图像和新基频的可视图像。
随后，参考图5来对用于产生灰度图像32a和32b的方法进行描述。该方法的特定特征之一涉及基本图像的叠加。通过该叠加，从基本图像产生灰度图像32a/32b，其表示音频信号的基频分量的每个单个波形和目标音高处的单个波形之间的相位差的程度。
在下文中，为根据本发明的方法定义一些术语。“循环时间”等于由灰度图像表示的时间周期。“窗口”是等于目标频率Hz的倒数和任意数字之间的乘积的时间周期，并且比循环时间短。用户针对灰度图像的分辨率来设置窗口，如将在下文中详细描述的那样。在图5中，用“Hz’”来标注目标频率Hz的倒数，并且在图5所示的曲线图中，窗口比目标频率的倒数Hz’长2.5倍。
“基本图像”表示在每个窗口中出现的音频信号的基频分量的波形，在此实例中，所述基频分量相当于实际频率，并且，“极性图案”重复地在窗口中出现。极性图案表示一对负电势区和正电势区。表示负电势区的极性图案的一部分、以及表示正电势区的极性图案的剩余部分分别被称为“负区段(portion)”和“正区段”。当音频信号的基频分量将电势电平从负改变为正时，极性图案开始。正区段通过音频信号的上升和衰减而继续，并且在从正到负的电势改变时终止。另一方面，当音频信号的基频分量改变为负时，负区段开始，并且一直继续到电势改变为正为止。
便携式调音设备1首先对关于音频信号的离散值进行采样，并且将所述离散值作为音频数据积存在随机存取存储器12中。随后，从所述离散值提取基频分量，并且将表示该基频分量的基频数据积存在随机存取存储器12中。从所积存的基频数据中提取多个基频数据系列以用于多个窗口。所述多个基频数据系列的每一个占据所述窗口之一。将在一个系列的前部的基频数据从在前一组的前部的基频数据起延迟倒数Hz’。因此，在每个基频数据系列和下一基频数据系列之间引入等于目标频率的倒数Hz’的延迟时间。
分别将所述多个基频数据系列转换为多个极性数据系列。该极性数据表示基频分量的正电势区和负电势区，并且被存储在随机存取存储器12中。每个极性数据系列表示基本图像。由于在一个基频数据系列和下一个基频数据系列之间引入了延迟时间，因此每个基本图像也被从前一个基本图像起延迟了等于目标频率的倒数Hz’的时间周期，并且与前一个基本图像部分重叠。
随后，将基本图像或多个极性数据系列互相重合或叠加。尽管极性图案占据了与音频信号的实际频率的重复周期相等的时间周期，但是基本图像之间的延迟时间等于目标频率的倒数Hz’。由于这一原因，实际频率和目标频率之间的相位差对基本图像具有影响。当将基本图像互相叠加时，只要音频信号的基频分量的信号周期或重复周期等于目标频率的倒数Hz’，每个负图案和每个正图案就准确地叠加在其它负图案和其它正图案上。如果所述信号周期或重复周期短于或长于目标频率的倒数Hz’，则每个基本图像的负区段和正区段之间的边界偏离下一个基本图像的负区段和正区段之间的边界，并且在每个循环时间内，从第一边界到最后的边界，相邻基本图像之间的偏移量增大。当便携式调音设备进行到下一个循环时间时，灰度图像的基本图像从当前循环时间中的基本图像起改变。结果，该灰度图像看起来好像被略微移动一样。当便携式调音设备重复更新灰度图像时，用户觉得好像灰度图像在区域31中从一侧向另一侧流动一样。
用户针对分辨率设置窗口。窗口越短，分辨率越高。叠加后的基本图像、即灰度图像31a/31b占据整个区域31。为了在整个区域31中产生灰度图像，便携式调音设备适当地放大该灰度图像，并且放大率根据窗口的长度而变化。
当用户指示便携式调音设备延长窗口时，很多基本图像占据该窗口，使得便携式调音设备以比较小的放大率来放大每个基本图像，这是因为所述很多基本图像被调整为区域31的恒定长度。另一方面，当用户指示便携式调音设备缩短窗口时，少数基本图像占据该窗口，使得便携式调音设备以比较大的放大率来放大每个基本图像，以便使灰度图像31a/31b占据整个区域31。由于基本图像被放大，因此偏移量也被放大，并且用户可以通过灰度图像来辨别极小的偏移量。因而，短窗口使得清楚地显现在音频信号的信号周期和目标频率的倒数Hz’之间的相位差。
现在假设用户通过有选择地按压区域33中的按钮开关的图像而输入第5个八度音中的音名“A”，中央处理单元10确定用户将按下被分配了键编号“49”的键，并且目标音高是440.00赫兹。假设用户没有输入距目标音高的偏移量或音程。中央处理单元10请求图形控制器14在区域34中产生可视图像“5-A”、“49”、“00”和“440.00”，如图4A和4B所示。
当用户按下被分配了键编号49的键时，在直立式钢琴2的内部产生钢琴音调，并且表示该钢琴音调的声波被传播到麦克风4。利用麦克风4将该声波转换为音频信号，并且通过连接电缆4a将该音频信号传送到信号接口13。
以比目标频率的倒数Hz’短得多的固定间隔来对所述音频信号进行采样，并且从关于该音频信号的离散值中提取基频分量。将表示该基频分量的基频数据积存在随机存取存储器12中。每个基频分量代表所述音频信号，并且在图5中用40a或40b来进行标注。
从所积存的基频数据40a和40b中提取多个基频数据系列。在所述多个基频数据系列的每一个和下一个基频数据系列之间引入等于目标频率的倒数Hz’的延迟时间。
将所述多个基频数据系列转换为多个极性数据系列。在此实例中，分别用“1”和“0”来代替正离散值和负离散值。比特串“1”表示极性图案的正区段，并且在图5中被涂成黑色。另一方面，比特串“0”表示极性图案的负区段，并且在图5中被涂成白色。音频信号的基频分量40a/40b的单个信号波形形成一对正区段和负区段，使得将极性数据表示为多对正负区段。
由于所述窗口比目标频率的倒数Hz’长2.5倍，因此中央处理单元10分别提取所述多个极性数据系列以用于所述窗口，并且所述多个极性数据系列表示基本图像41a、41b、41c、41d、41e、…或41f、41g、41h、41i、…。在相邻的两个极性数据系列之间引入等于目标频率的倒数Hz’的延迟时间，使得基本图像41b、41c、41d、41e、…或41g、41h、41i、41j、…与前一极性数据系列41a、41b、41c、41d、…或41f、41g、41h、41i、…偏离目标频率的倒数Hz’。
音频信号的基频分量40a使电势电平以440.00赫兹摆动，使得每个信号波形在长度上等于目标频率的倒数Hz’。正区段在长度上等于音频信号的基频分量40a的波长的一半，并且负区段也等于音频信号的基频分量40a的波长的另一半。由于这一原因，正区段和负区段之间的边界恰好与时间轴上的零交叉点对齐。由于窗口比目标频率的倒数Hz’长2.5倍，因此基本图像41a、41b、41c、41d、41e、…分别完全占据所述窗口。换句话说，基本图像41a、41b、41c、41d、41e、…的每一个与其它基本图像41b、41c、41d、41e、…、41a相同。
另一方面，音频信号的基频分量40b具有比目标频率的倒数Hz’长的波长，使得基本图像41f、41g、41h、41i、41j…中的极性图案的每一个变得比目标频率的倒数Hz’长。正区段和负区段之间的边界不与时间轴上的零交叉点对齐，并且2.5个极性图案不能占据单个窗口。结果，每个窗口中的正区段和负区段之间的比率改变，并且正区段和负区段之间的边界随着时间一起移动。
中央处理单元10将该极性数据系列的位模式与其它极性数据系列的位模式进行比较，好像如图6A或图6B所示，图像41a、41b、41c、41d、41e、…或41f、41g、41h、41i、41j、…互相叠加一样。
当直立式钢琴2产生相当于音频信号的基频分量40a的声波时，基本图像41a、41b、41c、41d、41e、…具有与其它基本图像41b、41c、41d、41e、…、41a的边界对齐的正区段和负区段之间的边界，并且基本图像41a、41b、41c、41d和41e被形成为如图6A所示的灰度图像32a。尽管图形控制器14在中央处理单元10的控制下以更新定时在区域32a中重复地产生灰度图像32a，但是灰度图像32a与前一循环时间中的灰度图像相同。因此，便携式调音设备1向用户通知直立式钢琴2已经在键编号49被正确地调音了。
另一方面，如果直立式钢琴2产生相当于音频信号的基频分量40b的声波，则音频信号的基频分量40b具有比目标频率的倒数Hz’长的信号周期，并且，因此，音频信号的基频分量40b的极性图案变得比音频信号的基频分量40a的极性图案长。窗口也比目标频率的倒数Hz’长2.5倍。结果，两个奇数(two-odd)极性图案占据该窗口。在基本图像41f、41g、41h、41i、41j、…和接下来的基本图像41g、41h、41i、41j、…之间也引入延迟时间。当如图6B所示将基本图像41f、41g、41h、41i、41j、…互相叠加时，基本图像41g、41h、41i、41j、…中的正区段和负区段之间的边界与基本图像41f、41g、41h、41i、41j、…中的正区段和负区段之间的边界偏离极短的时间a1。结果，基本图像41f、41g、41h、41i、41j被形成为灰度图像32b。灰度图像32b由多于两个的色调组成，并且与表示在目标音高上的音调的灰度图像32a不同。
当更新灰度图像32b时，基本图像41f、41g、41h、41i、41j被改变为不同的基本图像41k、…。将基本图像41f与基本图像41k进行比较，可以理解正区段和负区段之间的边界从基本图像41f移动到基本图像41k。由于这一原因，用户觉得灰度图像32b在区域31中向旁边移动。当图形控制器14重复地产生灰度图像32b时，用户通过灰度图像32b的移动而了解与目标音高的差异。
如果循环时间等于在音频信号的基频分量40b的信号周期和目标频率的倒数Hz’之间的公倍数之一，则代表与目标音高的差异的灰度图像在区域31中不会向旁边流动。然而，多于两个的色调形成代表与目标音高的差异的灰度图像。结果，用户认识到与目标音高的差异。因此，用户可以在灰度图像32a和32b中的色调数目的基础上确定乐器2是否已经被调谐到目标音高。
假设由于极短的距离a1而导致用户觉得与目标音高的差异不清楚。用户有选择地按压区域34和35中的按钮开关的图像，以便收缩窗口。详细地讲，当用户按压按钮开关35a“工具”的图像时，在触摸板显示设备3上显示作业列表。用户从该作业列表选择“窗口的改变”。然后，产生表示放大率的典型值的数值图像和调整工具的可视图像。用户按压该数值图像之一，并且操作调整工具的可视图像，以便收缩或延长窗口。最后，用户按压表示确定的按钮开关的可视图像。然后，便携式调音设备确认窗口的新值。
假设用户将窗口收缩为70％。当包含基频分量40b的音频信号输入信号接口13时，中央处理单元10对关于音频信号40b的离散值进行采样，并且产生基本图像41f”、41g”、41h”、41i”、41j”、…(参见图6C)。由于窗口被收缩为70％，因此作为示例，在基本图像中，仅仅一对正和负区段、正区段和负区段的极短的一部分占据窗口。基本图像41f”、41g”、41h”、41i”、41j”被互相叠加，并且被形成为灰度图像32b”。尽管灰度图像32b”是灰度图像32b的70％，但是中央处理单元10延长灰度图像32b”，以便使灰度图像32b”占据整个区域31。结果，两个色调之间的距离增大，好像正区段和负区段之间的边界之间的距离从a1增大到a2一样。因此，用户通过改变窗口来辨别与目标频率的偏移量。
上述调音工作是通过对计算机程序的执行来实现的。如上文所述，该计算机程序分解为主例程和子例程。当主例程在中央处理单元10上运行时，便携式调音设备为了要进行的作业而与用户通信，并且将其自己调整为由用户给出的状态。图7示出了与对直立式钢琴2的调音工作有关的主例程的一部分。所述子例程之一SB1被分配用于灰度图像32a/32b的产生，并且在图8中示出。主例程周期性地分支到子例程SB1，并且中央处理单元10在循环时间内重复地产生灰度图像。尽管在主例程的步骤2和步骤3之间插入子例程SB1，但是主例程在每个定时器中断分支到子例程SB1，而不管主例程中的作业如何。
假设用户接通便携式调音设备1的电源开关。中央处理单元10将数据处理系统1b初始化，并且为了调音参数而与用户通信。所述调音参数之一是标准音高值。标准音高是要将与合唱曲有关的所有乐器和演唱者调谐到的第5个八度音中的A处的频率。已经提出了诸如440赫兹、442赫兹、439赫兹等的若干标准音高值。其它调音参数是音名、以音分为单位的音程和窗口尺寸“W”。
当进入调音工作时，中央处理单元10首先请求图形控制器14在触摸板液晶显示设备3上依序向用户产生提示消息，如步骤S1。触摸板控制器15向中央处理单元10通知由用户按压的区域的坐标，并且中央处理单元10确定用户的指令、值和选择，如步骤S2。首先，图形控制器14产生标准音高候选者的数值图像。假设用户按压其中产生数值图像“440.000赫兹”的区域。然后，中央处理单元10借助于触摸板控制器15来判定标准音高为440.000赫兹。中央处理单元10还以相似的方式与图形控制器14和触摸板控制器15协作，以便确定音名、以音分为单位的音程和窗口尺寸W。假设用户将第5个八度音中的A、0音分和标准尺寸(即2.5倍)输入便携式调音设备。中央处理单元10确认音名、音程和窗口尺寸W分别是第5个八度音中的A(即440赫兹)、0音分和2.5(即比目标频率Hz的倒数Hz’长2.5倍)。
当完成步骤S1和S2处的作业时，主例程准备好分支到子例程SB1，并且图形控制器14在区域31上产生灰度图像，如步骤S3和S4。在下文中，参考图8来描述步骤S3和S4处的作业。
随后，中央处理单元10为了调音曲线而与图形控制器14和触摸板控制器15协作，如步骤S5。术语“调音曲线”是指指示音名和目标频率之间的关系的曲线，并且将多条调音曲线以表的形式存储在只读存储器11中。所述多个调音曲线或表表示诸如大钢琴和直立式钢琴的不同类型的钢琴的音名和目标频率之间的优选关系。这是因为以下事实在比乐律中的标准频率值高的某些频率值处，音乐家觉得较高音域中的音调较自然。所述某些值根据钢琴的类型和型号而变化。由于这一原因，为钢琴准备多条调音曲线。调音曲线之一充当默认调音曲线，使得只要用户没有选择另一条调音曲线，就将该默认调音曲线用于调音工作。图形控制器14产生指示不同类型的钢琴的所述多条调音曲线的图像。当用户按压被分配给所述调音曲线之一的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知该区域的坐标，并且中央处理单元10确定该调音曲线。
随后，中央处理单元请求图形控制器14产生提示用户输入音名的提示消息，并且等待一段时间。当在预定时间周期内在触摸板液晶显示设备3上显示提示消息时，中央处理单元10反复地确定用户是否输入了音名，如步骤S6。当用户按压音名的区域和八度音的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知该区域的坐标，使得中央处理单元10在调音曲线的基础上确定该音名的目标频率Hz，如步骤S7。中央处理单元10将该目标频率Hz与音名一起写入随机存取存储器12中。
另一方面，如果预定时间周期在没有任何数据输入的情况下到期，则中央处理单元10进行到步骤S8，并确定用户是否将以音分为单位的音程输入到便携式调音设备。详细地讲，中央处理单元10请求图形控制器14产生提示用户输入以音分为单位的音程的提示消息，并且等待数据输入。当用户按压数值图像的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知分配给该区域的坐标，并且中央处理单元10确定距所选择的音名的音程。换言之，中央处理单元10利用以音分为单位的音程来修改目标频率Hz，如步骤S9。中央处理单元10重新写入已经存储在随机存取存储器12中的目标频率Hz。
如果预定时间在没有任何数据输入的情况下到期，则中央处理单元10在不做任何修改的情况下进行到步骤S10，并且确定用户是否改变窗口的尺寸W。图形控制器14产生提示消息，并且触摸板控制器15检查触摸板，以查看用户输入了普通尺寸还是大尺寸。当用户输入比目标频率的倒数Hz’长2.5倍的普通尺寸W时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知所按压区域的坐标，并且中央处理单元10判定窗口具有普通尺寸，如步骤S11。中央处理单元10将窗口的尺寸W写入随机存取存储器12。如果在预定时间周期期间用户没有输入尺寸W，则中央处理单元10保持默认尺寸、即普通尺寸，并且返回步骤6。假设用户选择了普通尺寸。
用户可以首先以默认尺寸W将钢琴2调谐到目标频率Hz。当用户希望将钢琴2精确地调整到目标频率Hz时，用户增大尺寸W。然后，中央处理单元10放大区域31中的灰度图像，并且使用户识别出与目标频率的细微差异。结果，用户将钢琴2精确地调整到目标音高。
当中央处理单元10在步骤S11改变窗口的长度时，中央处理单元10也返回步骤6。当用户改变音名时，便携式调音设备通过子例程SB1而以新的音名对钢琴2进行调音工作。这样，中央处理单元10重复由步骤S6至S11组成的环，直到用户指示便携式调音设备完成调音工作为止。
在此实例中，通过PDA(个人数字助理)来实现便携式调音设备。在标准PDA中，以15到20赫兹来更新触摸板液晶显示器上的图像。因此，主例程以15到20赫兹的间隔分支到子例程SB1。
假设主例程分支到子例程SB1。当麦克风4将音频信号提供给信号接口13时，合并在信号接口13中的模拟-数字转换器对关于音频信号的离散值周期性地进行采样，并且由中央处理单元10取出该离散值，如步骤S20。在此实例中，采样频率是44.1千赫兹。中央处理单元10将表示该离散值的音频数据传送到随机存取存储器，以便将该音频数据积存在随机存取存储器12中，如步骤S21。
中央处理单元10检查随机存取存储器12，以查看在随机存取存储器12中是否发现预定数目的音频数据，如步骤S22。在此实例中，所述预定数目落在1024和2048之间的范围内。当音频数据正朝着所述预定数目增加时，步骤S22处的答案给出为否定“否”，并且中央处理单元10返回步骤S20。这样，中央处理单元10重复由步骤S20至S22组成的循环，以便增加音频数据。
当音频数据达到所述预定数目时，步骤S22处的答案改变为肯定“是”。对于肯定答案“是”，中央处理单元10在目标频率Hz的基础上确定滤波因子，如步骤S23。滤波因子定义带通滤波器的滤波特性。带宽和中心频率充当该滤波因子。
随后，对音频数据进行带通滤波，使得从音频数据提取由基频数据表示的基频分量，如步骤S24。换言之，从音频数据中消除谐波。基频数据被存储在随机存取存储器12中。
随后，中央处理单元10从随机存取存储器12中读出窗口的尺寸W，并且计算窗口的长度。如上文所述，用户已经输入了普通尺寸、即2.5倍。中央处理单元10从随机存取存储器12中读出目标频率Hz和尺寸W。中央处理单元10确定目标频率Hz的倒数Hz’，并且将该倒数Hz’乘以2.5。这样，中央处理单元10将窗口设置为(Hz’×2.5)，如步骤S25。
随后，中央处理单元10在循环时间内从已经存储在随机存取存储器12中的基频数据中提取多个基频数据系列，如步骤S26。每个基频数据系列被适配为占据所述窗口之一。换言之，窗口的长度等于每个系列中的基频数据的数目和采样周期之间的乘积。在每个系列的第一个基频数据和下一系列的第一个基频数据之间引入时间延迟，并且该时间延迟等于目标频率的倒数Hz’。
随后，分别将所述多个基频数据系列转换为多个极性数据系列，如步骤S27。如上文所述，如果基频数据具有正数，则利用表示二进制数“1”的极性数据来代替该基频数据。另一方面，如果基频数据具有负数，则利用表示二进制数“0”的极性数据来代替该基频数据。结果，将比特串保留在随机存取存储器12中。图9A示出了表示基本图像41a、41b、41c、41d和41e的5个比特串，并且图9B示出了与图9A中示出的比特串不同的5个比特串，并且这5个比特串表示基本图像41f、41g、41h、41i和41j。在此实例中，每个系列包含25个极性数据，并且分别将25个地址分配给这25个极性数据。分别将这25个极性数据转换为25个比特，并且将这25个比特写入分别被分配了所述25个地址的25个存储位置。这样，这25比特形成与基本图像之一相对应的每个比特串。由于每个比特具有“1”或“0”，因此利用两个色调、即黑色和白色来表示基本图像。
随后，中央处理单元10通过这些比特串的算术平均来叠加基本图像41a至41e或41f至41j。对基本图像41a至41e或比特串41a至41e的算术平均产生灰度数据42a，即(5555500000555550000055555)/5，并且对基本图像41f至41j的算术平均产生灰度数据42b，即(3233433232212232334332322)/5。这样，中央处理单元10通过对比特串41a至41e或41f至41i的算术平均来产生灰度数据，如步骤S28。
最后，中央处理单元10将灰度数据42a或42b提供给图形控制器14，并且图形控制器14在区域31上产生灰度图像32a或32b，如步骤S29。由于音频信号40a的基频等于目标频率Hz，因此比特串41a至41e彼此相等，并且利用与比特串41a至41e相同的比特串来表示灰度数据42a。因此，图形控制器14从灰度数据42a产生两个色调的灰度图像32a。
另一方面，音频信号40b的基频小于目标频率Hz，使得比特串41f至41j彼此不同。结果，多于两种的不同数字表示灰度数据42b。由于这一原因，图形控制器14在灰度图像32b中产生多于两个的色调。
因此，主例程周期性地分支到子例程SB1，并且在区域31中周期性地更新灰度图像32a或32b。当用户觉得灰度图像32a或32b模糊时，他或她在步骤S10给出肯定答案“是”，并且将不同的尺寸输入到便携式调音设备。然后，窗口的长度变得小于2.5，并且在步骤S29，中央处理单元10指示图形控制器14以大放大率产生灰度图像32b’。灰度图像32b’占据整个区域31。因此，便携式调音设备使用户清楚地看到与目标频率Hz的差异。
当音频信号具有等于目标频率Hz的基频40a时，在一系列帧中，在区域31中重复地产生灰度图像32a，并且在区域31中该灰度不改变相对位置。由于这一原因，灰度图像32a看起来好像停止在区域31中的位置上一样。
如果音频信号具有大于或小于目标频率Hz的基频，则用户看到灰度图像在区域31中移动或者由多于两个色调组成。详细地讲，在循环时间等于实际频率的倒数和目标频率的倒数Hz’之间的公倍数的情况下，不管实际频率和目标频率之间的一致性如何，灰度图像都看起来好像它停止了一样。然而，灰度图像仍然由多于两个色调组成。由于这一原因，用户借助于由多于两个色调组成的灰度图像而识别出不一致。当循环时间不等于所述公倍数时，用户看到由多于两个色调组成的灰度图像在所述区域中移动。因此，只要基频与目标频率Hz不同，用户就必定识别出所述不一致。
假设基频接近目标频率Hz。便携式调音设备1使灰度图像减慢，并且用户难以确定灰度图像是否仍然移动。在此情形中，用户指示便携式调音设备1扩展灰度图像的一部分，使得便携式调音设备在区域31中横向放大灰度图像的这一部分。因此，灰度图像的色调比先前的色调更快地移动。然后，用户识别出实际频率和目标频率Hz之间的不一致，并且继续对钢琴2的调音工作。
如将从前面的描述理解的那样，用户通过尺寸可变的灰度图像来将乐器调谐到目标频率Hz。
第一实施例的变型第一实施例的变型自动地改变窗口的尺寸W。该变型也是通过PDA来实现的，并且具有在图2、3、4A和4B中示出的外部布置和系统配置。在该变型中采用的计算机程序与第一实施例的计算机程序不同。由于这一原因，将描述集中在该计算机程序上。
在该变型中采用的计算机程序也分解为主例程和子例程。尽管该主例程与图7所示的主例程相似，但是如图10A和10B所示，用于灰度图像的子例程SB1’与所述子例程不同。尽管子例程SB1’具有与子例程SB1相似的步骤S20至S29，但是新增加了步骤30、31和32。在子例程SB1和子例程SB1’之间，步骤S20至S29处的作业相似，并且，由于这一原因，为简便起见，从以下描述中去除关于步骤S20至S29的描述。在下文中详细描述在新增加的步骤30至32处的作业。
当中央处理单元10在步骤S27完成从基频数据系列向极性数据的转换时，中央处理单元10将该极性数据或比特串储存在随机存取存储器12中。由于中央处理单元10已经将先前的比特串存储在随机存取存储器12中，因此中央处理单元10将当前的比特串与先前的比特串进行比较，如步骤S30，并且确定当前比特串是否接近先前的比特串，如步骤S31。
如果基频正在接近目标频率Hz，则不同的比特减少，并且在区域31中灰度图像的移动减慢。在此情形中，步骤S31处的答案给出为肯定“是”。用户通常希望扩展该灰度图像，并且检查扩展的灰度图像，以查看基频是否严格等于目标频率Hz。由于这一原因，中央处理单元10自动改变窗口的尺寸W，以便使分辨率变高。用户在扩展的灰度图像的基础上确认基频和目标频率Hz之间的一致性，如步骤S32。
另一方面，如果基频与目标频率Hz大大地不同，则当前比特串的很多比特与先前的比特串的对应比特不同，并且步骤S31处的答案给出为否定“否”。在此情形中，理想的是保持窗口较长，因为用户容易看到灰度图像在区域31中移动。由于这一原因，中央处理单元10在不改变窗口尺寸W的情况下进行到步骤S28。
如将从前面的描述中理解的那样，当基频接近目标频率Hz时，便携式调音设备自动地改变灰度图像的尺寸。即使用户不熟悉对乐器的调音工作，便携式调音设备也会在调音工作中引导用户，并且使得有可能准确地将乐器调谐到目标频率Hz。
在第一实施例及其变型中，用户选择两个尺寸、即普通尺寸和大尺寸之一。在第二变型中，便携式调音设备可以允许用户将灰度图像改变为多于两个尺寸中的一个。该便携式调音设备可以产生指示多于两个可推荐尺寸的可视图像。另外，该便携式调音设备提示用户通过有选择地按压数字按钮的图像来输入任意尺寸。
在第一实施例及其变型中，每个基频数据系列或每个基本图像41a、41b、41c、41d、41e、41f、41g、41h、41i或41j占据比目标频率的倒数Hz’长2.5倍的时间周期，并且在一个系列前部的基频数据和在下一系列前部的基频数据之间引入等于倒数Hz’的延迟时间。在第三变型中，每个基频数据系列可以占据比上述时间周期短或长的时间周期，只要分辨率比循环时间短即可。等于倒数Hz’的延迟时间不对本发明设置任何限制。该延迟时间可以比由每个基频数据系列占据的时间周期长。要叠加的极性数据系列的数目可以大于或小于5，只要所叠加的基本图像仅在基频等于目标频率Hz的条件下相同即可。
在第四变型中，可以将基频数据系列转换为表示多于两个值的多值数据系列。
在第五变型中，可以通过相加或相乘来产生灰度数据。
在第一实施例中，主例程以等于循环时间的时间间隔分支到子例程SB1。当循环时间到期时，主例程可以分支到子例程SB1。另外，准备定时器，以用于分支到子例程SB1的定时。
在第六变型中，调音设备可以通过色泽上的差异、亮度上的差异或者步长(step)即高度上的差异来表示基频和目标频率之间的关系。
在第七变型中，可以用彩色图案来表示基频和目标频率Hz之间的差异。尽管某种彩色图案、即采用某种颜色的图案代表一致的状态，但是通过采用不同颜色的图案来表示不一致的程度。中央处理单元简单地从基频数据系列或极性数据系列产生图案，并且根据与目标频率Hz不一致的程度来将该图案着色。
在第八实施例中，将在图7和8中示出的计算机程序加载在配备有麦克风的个人计算机系统中。
在第九实施例中，在电子系统中合并了LED(发光二极管)驱动器，并且中央处理单元请求LED驱动器有选择地激励LED。因此，利用有选择地从所述阵列的LED发出的光来表示所述差异。
在第十变型中，用于调音工作的计算机程序可以被存储在合适的信息存储介质中，并且被提供给用户。另外，用户通过通信网络从源下载该计算机程序。
在第一实施例中，减小窗口长度，以便增大关于灰度图像的分辨率。然而，通过各种方法来提高分辨率。例如，在第十一变型中，可以扩展灰度数据系列的一部分，以便占据区域31。即使将极性数据系列用作该灰度数据系列，也通过从灰度数据系列中进行提取来提高分辨率。因此，叠加不是本发明必不可少的特征。
第二实施例转到附图的图11，与钢琴2A一起图示了另一便携式调音设备1A。便携式调音设备1A包括外壳1a’、数据处理系统1b、触摸板液晶显示设备3A和内置麦克风4A。数据处理系统1b被安装在外壳1a’中，并且触摸板液晶显示设备3A和内置麦克风4被暴露在外壳1a’的前表面上。触摸板液晶显示设备3A和内置麦克风4A与触摸板液晶显示设备3和麦克风4相似，因而在下文中不加入进一步的描述。
数据处理系统1b’的系统配置在图12中示出，并且与数据处理系统1b的系统配置相似。由于这一原因，利用指定数据处理系统1b的对应系统组件的标号来标注数据处理系统1b’的系统组件，而不进行详细描述。
用户可以借助于图形控制器14和触摸板控制器15来与中央处理单元10通信。图形控制器14在触摸板液晶显示设备3A上产生如图13A和13B所示的可视图像，并且用户有选择地按压按钮开关的图像。从触摸板控制器15将用户按压的子区域的坐标报告给中央处理单元10，并且中央处理单元10确定用户的指令。触摸板液晶显示设备3A上的可视图像与触摸板液晶显示设备3上的可视图像相同，从而为了简便起见而省略详细描述。
计算机程序在中央处理单元10上运行，以便协助用户进行对钢琴2A的调音工作。该计算机程序分解为主例程和子例程，并且子例程之一SB1’周期性地在中央处理单元10上运行，以便将调音工作中的当前状态报告给用户。
图14示出了主例程的一部分，并且图15示出了子例程SB1’。该主例程表示与图7所示的主例程的作业序列相似的作业序列S1至S11。子例程SB1’包括步骤S20至S29，并且步骤S20至S29与子例程SB1的那些步骤相似。由于这一原因，对所述计算机作业和触摸板液晶显示设备3A上的可视图像之间的相互关系进行描述。
假设用户接通便携式调音设备的电源开关。中央处理单元10将系统初始化，并且为了调音参数而与用户通信。
当进入调音工作时，中央处理单元10首先请求图形控制器14在触摸板液晶显示设备3A上依序向用户产生提示消息，如步骤S1。触摸板控制器15向中央处理单元10通知由用户按压的区域的坐标，并且中央处理单元10确定用户的指令、值和选项，如步骤S2。首先，图形控制器14产生标准音高候选者的数值图像。假设用户按压其中产生数值图像“440.000赫兹”的区域。然后，触摸板控制器15判定标准音高为440.000赫兹。中央处理单元10以相似的方式与图形控制器14和触摸板控制器15协作，以便确定目标频率Hz、以音分为单位的音程和窗口的尺寸W。假设用户将440Hz、0音分和2.5倍输入便携式调音设备。中央处理单元10确认目标频率Hz、音程和窗口的尺寸W分别是440赫兹、0音分和2.5(即比目标频率Hz的倒数Hz’长2.5倍)。
当完成步骤S1和S2处的作业时，主例程准备分支到子例程SB1’，并且图形控制器14在区域31上产生灰度图像，如步骤S3和S4。在下文中，参考图16来描述步骤S3和S4处的作业。
随后，中央处理单元10为了调音曲线而与图形控制器14和触摸板控制器15协作，如步骤S5。图形控制器14产生指示不同类型的钢琴的多条调音曲线的图像。当用户按压被分配给所述调音曲线之一的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知该区域的坐标，并且中央处理单元10确定所述调音曲线。
随后，中央处理单元请求图形控制器14产生提示用户输入音名的提示消息，并且等待一段时间。当提示消息在预定时间周期内显示在触摸板液晶显示设备3上时，中央处理单元10反复地确定用户是否输入了音名，如步骤S6。当用户按压音名的区域和八度音的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知该区域的坐标，使得中央处理单元10在调音曲线的基础上确定音名的目标频率Hz，如步骤S7。中央处理单元10将该目标频率Hz与音名一起写入随机存取存储器12。
另一方面，如果预定时间周期在没有任何数据输入的情况下到期，则中央处理单元10进行到步骤S8，并且确定用户是否将以音分为单位的音程输入便携式调音设备。详细地讲，中央处理单元10请求图形控制器14产生提示用户输入以音分为单位的音程的提示消息，并且等待数据输入。当用户按压数值图像的区域时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知分配给该区域的坐标，并且中央处理单元10确定距所选择的音名的音程。换言之，中央处理单元10利用以音分为单位的音程来修改目标频率Hz，如步骤S9。中央处理单元10重新写入已经存储在随机存取存储器12中的目标频率Hz。
如果预定时间在没有任何数据输入的情况下到期，则中央处理单元10在不进行任何修改的情况下进行到步骤S10，并且确定用户是否改变窗口的尺寸W。图形控制器14产生提示消息，并且触摸板控制器15检查触摸板，以便查看用户输入了普通尺寸还是大尺寸。当用户输入比目标频率Hz的倒数Hz’长2.5倍的普通尺寸W时，触摸板控制器15向中央处理单元10通知所按压的区域的坐标，并且中央处理单元10判定窗口具有普通尺寸，如步骤S11。中央处理单元10将窗口尺寸W写入随机存取存储器12。如果用户在预定时间周期期间没有输入尺寸W，则中央处理单元10保持默认尺寸、即普通尺寸，并且返回步骤6。假设用户选择了普通尺寸。
当中央处理单元10在步骤S11改变窗口的长度时，中央处理单元10也返回步骤6，并且重复步骤S6至S11。当用户改变音名时，便携式调音设备通过子例程SB1而以新的音名进行对钢琴2的调音工作。这样，中央处理单元10重复由步骤S6至S11组成的循环，直到用户指示便携式调音设备完成调音工作为止。
在此实例中，主例程以15至20赫兹的间隔分支到子例程SB1。用户按下被分配了第5个八度音的音名“A”的白键，并且从钢琴2A发出声波。然后，假设主例程分支到子例程SB1。
当麦克风4将音频信号提供给信号接口13时，合并在信号接口13中的模拟-数字转换器周期性地对关于音频信号的离散值进行采样，并且该离散值由中央处理单元10取出，如步骤S20。在此实例中，采样频率是44.1千赫兹。中央处理单元10将表示所述离散值的音频数据传送给随机存取存储器12，以便将音频数据积存在随机存取存储器12中，如步骤S21。
中央处理单元10检查随机存取存储器12，以查看在随机存取存储器12中是否发现预定数目的音频数据，如步骤S22。在此实例中，所述预定数目落在1024和2048之间的范围内。当音频数据正朝着所述预定数目增加时，步骤S22处的答案给出为否定“否”，并且中央处理单元10返回步骤S20。这样，中央处理单元10重复由步骤S20至S22组成的环，以便增加音频数据。
当音频数据达到所述预定数目时，步骤S22处的答案改变为肯定“是”。对于肯定答案“是”，中央处理单元10在目标频率Hz的基础上确定滤波因子，如步骤S23。所述滤波因子定义带通滤波器的滤波特性。带宽和中心频率充当所述滤波因子。
随后，对音频数据进行带通滤波，使得从音频数据提取由基频数据表示的基频分量，如步骤S24。换言之，从音频数据中消除谐波。在图16中，曲线40a’和40b’代表基频数据。当基频等于目标频率Hz时，产生基频数据40a’。另一方面，当基频等于目标频率Hz时，产生基频数据40b’。该基频数据被存储在随机存取存储器12中。
随后，中央处理单元10从随机存取存储器12中读出窗口的尺寸W，并且计算窗口的长度。如上文所述，用户已经输入了普通尺寸“2.5”。中央处理单元10从随机存取存储器12中读出目标频率Hz’和尺寸W。中央处理单元10确定目标频率Hz的倒数Hz’，并且将该倒数Hz’乘以“2.5”。这样，中央处理单元10将窗口设置为(Hz’×2.5)，如步骤S25。
随后，中央处理单元10从已经存储在随机存取存储器12中的基频数据中提取多个基频数据系列，如步骤S26。每个基频数据系列被适配为占据所述窗口之一。换言之，窗口的长度等于每个系列中的基频数据的数目和采样周期之间的乘积。然而，在每个系列的第一个基频数据和下一系列的第一个基频数据之间引入时间延迟，并且该时间延迟等于目标频率的倒数Hz’。
随后，分别将所述多个基频数据系列转换为多个极性数据系列，如步骤S27，并且将比特串保留在随机存取存储器12中。在此实例中，为基本图像41a’、41b’、41c’、41d’和41e’或者41f’、41g’、41h’、41i’和41j’准备5个极性数据系列或者5个比特串，如图16所示。在此实例中，每个系列包含25个极性数据，并且也将25个地址分别分配给这25个极性数据。由于每个比特具有“1”或“0”，因此利用两个色调、即黑色和白色来表示基本图像。
随后，中央处理单元10通过对比特串的算术平均来叠加基本图像41a’至41e’或41f’至41j’，如图17A和17B所示。将所述多个系列的前部位置上的比特彼此相加，将第二比特彼此相加，…，并且将最后位置上的比特彼此相加。如果基频40a等于目标频率Hz，则“1”和“0”之间的边界彼此对齐。然而，当基频40b小于目标频率Hz时，“1”和“0”之间的边界彼此偏离a1’。
更详细地讲，假设比特串41a’、41b’、41c’、41d’和41e’具有如图18A所示的那样排列的1和0，并且假设比特串41f’、41g’、41h’、41i’和41j’具有如图18B所示的那样排列的1和0。尽管在基频40a和目标频率Hz之间一致时表示灰度图像32a’的比特串42a’与比特串41a’至41e’相同，但是在所述基频和目标频率不一致时表示灰度图像32b’的比特串42b’与比特串41f’至41j’不同。
在比特串41a’至41e’中，在这5个比特串41a’至41e’的每一个中，第1比特到第5比特是“1”，第6比特至第10比特是“0”，第11比特至第15比特是“1”，第16比特至第20比特是“0”，并且第21比特至第25比特是“1”。当将第一比特串41a’的第1比特至第25比特加到其它比特串41b’至41e’的第1比特到第21比特上时，和数被表示为“5555500000555550000055555”。通过除以5给出算术平均，使得比特串“1111100000111110000011111”代表灰度数据系列42a’。该灰度数据系列42a’具有与所述多个极性数据系列41a’、41b’、41c’、41d’和41e’的比特串相同的比特串。由于这一原因，在基频和目标频率Hz一致时，灰度图像32a’与基本图像41a’至41e’相同。仅用两个色调来表示灰度图像32a’。
另一方面，所述多个极性数据系列分别具有比特串“1111111000000011111110000”、“0000111111100000001111111”、“1000000011111110000000111”、“1111100000001111111000000”和“0011111110000000111111100”。第一比特的和数是“3”，第二比特的和数是“2”，……并且第25比特的和数是“2”。这5个极性数据系列的和数被表示为“3233433232212232334332322”，并且表示灰度数据系列42b’的算术平均具有比特串“3233433232212232334332322/5”，将比特串42b’与比特串41f’至41j’进行比较，我们发现在比特串42b’中包含4个值(4/5、3/5、2/5、1/5)。因此，表示基频和目标频率Hz之间的不一致的灰度图像包含4个色调。这样，中央处理单元10通过对比特串41a’至41e’或41f’至41j’的算术平均来产生灰度数据42a’或42b’，如步骤S28。
最后，中央处理单元10将灰度数据42a’或42b’提供给图形控制器14，并且图形控制器14在区域31上产生灰度图像32a’或32b’，如步骤S29。
主例程周期性地分支到子例程SB1’，并且在区域31中周期性地更新灰度图像32a’或32b’。
如将从前面的描述理解的那样，如果音频信号具有大于或小于目标频率Hz的基频，则用户看到灰度图像在区域31中移动或者由多于两个色调组成。在循环时间等于基频的倒数和目标频率的倒数Hz’之间的公倍数的情况下，不管基频和目标频率之间的一致性如何，灰度图像都看起来好像它停止了一样。然而，灰度图像由多于两个色调组成。由于这一原因，用户借助于由多于两个色调组成的灰度图像而识别出不一致。当循环时间不等于所述公倍数时，用户看到由多于两个色调组成的灰度图像在所述区域中移动。因此，只要基频与目标频率Hz不同，用户就无误地识别出所述不一致。
第二实施例的变型第二变型到第十变型也适合于第二实施例。可以从图14和15中示出的计算机程序删除步骤S10、S11和S25。在此变型中，始终以普通尺寸产生灰度图像，使得该计算机程序比图14和15中示出的计算机程序简单。当基频与目标频率Hz不同时，便携式调音设备通过多于两个色调的灰度图像和该灰度图像的移动来向用户通知所述不一致。
尽管示出和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。
在可用于便携式调音设备中的其它主例程中，步骤S1至S5可以以不同的顺序进行。
可以将根据本发明的另一便携式调音设备用于对诸如小提琴家族的弦乐器的调音工作。
麦克风不对本发明的技术范围设置任何限制。可以从弦的振动直接产生音频信号。这种振动-电信号转换器可以是压电元件。液晶显示器和触摸板不对本发明的技术范围设置任何限制。可以将LED的阵列用于根据本发明的调音设备，并且可以在调音设备的壳上提供真实的按钮开关。
在上述实施例和变型中，从音频数据中提取基频分量。根据本发明的调音设备可以提取某些谐波分量，而不是基频分量。当然，频率数据将与音调的音高具有某种关系。然而，频率数据不需要表示音调的基频。因此，基频分量不对本发明的技术范围设置任何限制。
在附图中图示的上述实施例和变型的组成元件和作业与权利要求语言相关如下。钢琴2和2A对应“乐器”，并且麦克风4和4A充当“转换器”。所述声波具有“代表音调的振动”。基频对应“实际频率”。中央处理单元10与步骤S20至S24和S26至S28处的作业作为整体构成“检查器”。中央处理单元10、图形控制器14和步骤S29处的作业作为整体构成“图像产生器”，并且触摸板液晶显示设备3和3A充当“可视界面”。中央处理单元10和步骤S2、S10、S11和S25处的作业或者中央处理单元10和步骤S30至S32处的作业作为整体构成“分辨率控制器”。
中央处理单元10和步骤S20至S27处的作业作为整体构成“基本图像产生器”。基频分量表示“某个频率”，并且每个窗口的时间周期相当于“窗口时间周期”。中央处理单元10、步骤S28和29处的作业以及图形控制器14作为整体构成“合成图像产生器”，并且灰度图像32a、32b、32a’和32b’充当“合成图像”。
中央处理单元10和在定时器中断时的作业作为整体构成“时间保持器(time keeper)”，并且循环时间相当于“时间间隔”。
极性数据系列充当“波形数据系列”，并且二进制数“1”和二进制数“0”分别对应于“第一值”和“第二值”。灰度数据系列充当“合成数据系列”。
权利要求
1.一种用于将乐器(2)调谐到至少一个目标音高的调音设备，包括转换器(4)，将代表在所述乐器(2)中产生的音调的振动转换为代表所述振动的电信号；检查器(10，S20-S24，S26-S28)，连接到所述转换器(4)，并且将所述音调的实际频率与所述至少一个音高的目标频率进行比较，以查看所述音调是否具有所述至少一个目标音高，以便产生答案；以及图像产生器(10，14，S29)，连接到所述检查器(10，S20-S24，S26-S28)，并且在可视界面(3)上产生表示所述答案的图像(32a，32b，32b”)，其特征在于还包括分辨率控制器(10，S2，S10，S11，S25；10，S30-S32)，连接到所述图像产生器(10，14，S29)，并请求所述图像产生器改变所述图像(32a，32b，32b”)的分辨率。
2.如权利要求1所述的调音设备，其中，当用户向所述调音设备给出用于所述改变的指令时，所述分辨率控制器(10，S2，S10，S11，S25)改变所述分辨率。
3.如权利要求1所述的调音设备，其中，当所述实际频率接近所述目标频率时，所述分辨率控制器(10，S30至S32)自动改变所述分辨率。
4.如权利要求1所述的调音设备，其中，所述图像产生器(10，14，S29)通过否定答案时的所述图像与肯定答案时的所述图像的相似性来表示在所述实际频率和所述目标频率之间的差异的程度，使得所述分辨率控制器(10，S2，S10，S11，S25；10，S30至S32)放大所述否定答案时的所述图像的一部分。
5.如权利要求4所述的调音设备，还包括时间保持器(10，SB1；10，SB1’)，连接到所述检查器(10，S20-S24，S26-S28)和所述图像产生器(10，29，S29)，并且使所述检查器和图像产生器以比由所述图像占据的窗口时间周期长的时间间隔，在所述可视界面(3)上重复地产生所述答案和所述图像(32a，32b，32b”)。
6.如权利要求1所述的调音设备，其中，所述检查器(10，S20至S24，S26至S28)包括基本图像产生器(10，S20至S27)，连接到所述转换器(4，4A)，并且如此产生代表所述音调的所述实际频率的重复周期的多个基本图像，使得所述基本图像的窗口时间周期彼此部分重叠，以及合成图像产生器(10；S28)，通过所述基本图像的叠加，如此从所述基本图像产生所述图像，使得从所述窗口时间周期的每一个和跟随在所述窗口时间周期的所述每一个之后的下一窗口时间周期之间消除延迟时间。
7.如权利要求6所述的调音设备，还包括时间保持器(10，SB1)，连接到所述基本图像产生器(10，S20至S27)、所述合成图像产生器(10，S28)和所述图像产生器(10，14，S29)，并且使所述基本图像产生器、所述合成图像产生器和图像产生器以比由所述基本图像的每一个占据的窗口时间周期长的时间间隔来重复地产生所述基本图像和所述图像。
8.一种表示用于协助用户对乐器(2)进行调音工作的计算机程序，包括以下步骤a)至少获取表示目标音高的目标数据；b)分析代表在所述乐器(2)中产生的音调的振动，以查看所述音调是否具有所述目标音高，以便产生答案；以及c)以某个分辨率值在可视界面(3)上产生表示所述答案的图像(32a，32b，32b”)，其特征在于还包括以下步骤d)以另一分辨率值修改所述可视界面上的所述图像(32b”)。
9.如权利要求8所述的计算机程序，其中，所述步骤d)包括子步骤d-1)确定所述用户是否指示所述调音设备将所述分辨率从所述某个值改变为所述另一个值、或者将所述分辨率保持在所述某个值，d-2)当所述步骤d-1)处的答案给出为肯定时，如此修改所述图像(32b”)，使得所述音调的实际频率和所述目标音高的目标频率之间的差异清楚；以及d-3)当所述步骤d-1)处的所述答案给出为否定时，保持所述图像(32b)，而不在所述子步骤d-2)中进行任何修改。
10.如权利要求9所述的计算机程序，其中，所述步骤d-2)具有子步骤d-2-1)将表示所述实际频率的频率数据的数目从所述步骤b)中的值减小为新值，而不改变所述频率数据之间的时间间隔，d-2-2)从所有频率数据中，按所述新值提取频率数据，d-2-3)根据在所述子步骤d-2-2)提取的所述频率数据产生所述图像(32b”)，以及d-2-4)扩展所述子步骤d-2-3)处的所述图像(32b”)，以便使所述图像具有与所述步骤c)中的所述图像的尺寸相同的尺寸。
11.如权利要求8所述的计算机程序，其中，所述步骤d)包括子步骤d-1)确定所述音调的实际频率是否落在所述目标音高的目标频率周围的范围内，d-2)当所述步骤d-1)处的答案给出为肯定时，如此修改所述图像(32b”)，以使所述音调的实际频率和所述目标音高的目标频率之间的差异清楚；以及d-3)当所述步骤d-1)处的所述答案给出为否定时，保持所述图像(32b)，而不在所述子步骤d-2)中进行任何修改。
12.如权利要求11所述的计算机程序，其中，所述步骤d-2)具有子步骤d-2-1)将表示所述实际频率的频率数据的数目从所述步骤b)中的值减小为新值，而不改变所述频率数据之间的时间间隔，d-2-2)从所有频率数据中，按所述新值提取频率数据，d-2-3)根据在所述子步骤d-2-2)提取的所述频率数据，产生所述图像(32b”)，以及d-2-4)扩展所述子步骤d-2-3)处的所述图像(32b”)，以便使所述图像具有与所述步骤c)中的所述图像的尺寸相同的尺寸。
13.一种用于将乐器(2A)调谐到至少一个目标音高的调音设备，包括转换器(4A)，将代表在所述乐器(2A)中产生的音调的振动转换为代表所述振动的电信号；以及数据处理系统(1b’)，对表示所述振动的数据进行数据处理，其特征在于所述数据处理系统(1b’)包括基本图像产生器(10，S20至S27)，连接到所述转换器(4A)，并且如此产生代表在所述音调中包含的某个频率分量的重复周期的多个基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)，使得所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)的窗口时间周期彼此部分重叠，以及合成图像产生器(10，S28，S29)，连接到所述基本图像产生器(10，S20至S27)，如此叠加所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)，使得所述窗口时间周期的每一个和跟随在所述窗口时间周期的所述每一个之后的下一窗口时间周期之间的延迟时间被消除，以便产生合成图像(32a’，23b’)，并且在可视界面(3A)上产生所述合成图像(32a’，32b’)。
14.如权利要求13所述的调音设备，其中，所述基本图像产生器(10，S20至S27)从被分配了各自的数据位置的波形数据系列产生所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)的每一个，所述合成图像产生器(10，S28，S29)从合成数据系列产生所述合成图像(32a’，32b’)，并且通过对所述多个波形数据系列之一中每个占据所述数据位置之一的波形数据的算术运算，来产生所述合成数据的每一个。
15.如权利要求14所述的调音设备，其中，所述算术运算是算术平均。
16.如权利要求14所述的调音设备，其中，所述波形数据系列在一数值范围内变化，并且所述合成数据系列可通过叠加而在比所述数值范围宽的另一数值范围内变化。
17.如权利要求16所述的调音设备，其中，当所述音调具有所述目标音高时，所述合成数据系列在与所述数值范围相同的所述另一数值范围的子数值范围内变化，并且当所述音调具有与所述目标音高不同的音高时，所述合成数据系列在所述另一数值范围内变化，使得所选择的一些合成数据具有在所述数值范围之外的一个或多个数值。
18.如权利要求13所述的调音设备，还包括时间保持器(10，SB1’)，连接到所述基本图像产生器(10，S20至S27)和所述合成图像产生器(10，S28，S29)，并且使所述基本图像产生器和所述合成图像产生器以比所述窗口时间周期的每一个长的时间间隔来产生所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)和所述合成图像(32a’，32b’)。
19.如权利要求18所述的调音设备，其中，通过对分别表示所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)的多个波形数据系列的算术运算来进行叠加，并且当所述音调具有与所述目标音高不同的音高时，合成数据的值从所述时间间隔中的一个到下一个时间间隔而变化，由此合成图像产生器(10，S28，S29)使所述合成图像(32b’)从所述时间间隔中的所述一个到所述下一个时间间隔而变化。
20.一种表示用于协助用户对乐器(2A)进行调音工作的方法的计算机程序，包括a)至少获取表示目标音高的目标数据；b)如此产生代表在所述音调中包含的某个频率分量的重复周期的多个基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)，使得所述基本图像的窗口时间周期彼此部分重叠；c)如此叠加所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)，使得所述窗口时间周期的每一个和跟随在所述窗口时间周期的所述每一个之后的下一窗口时间周期之间的延迟时间被消除，以便产生合成图像；以及d)在可视界面(3A)上产生所述合成图像(32a’，32b’)。
21.如权利要求20所述的计算机程序，其中，所述步骤b)和c)包括以下子步骤b-1)从代表所述音调的电信号提取多个波形数据系列，所述多个波形数据系列的每一个占据所述窗口时间周期中的一个，b-2)将一数值范围内的值分配给所述多个系列的每一个的所述波形数据，b-3)产生表示所述多个波形数据系列的值的串的所述基本图像(41a’至41e’，41f’至41j’)，以及c-1)对在所述多个系列中占据彼此相对应的数据位置的所述波形数据的所述值进行算术运算，以便产生表示所述合成图像(32a’，32b’)的合成数据系列，当所述音调具有所述目标音高时，合成数据中的每一个具有在所述数值范围内的值之一，当所述音调具有与所述目标音高不同的音高时，所述合成数据中的每一个具有在比所述数值范围宽的另一数值范围内的值之一。
22.如权利要求21所述的计算机程序，其中，所述算术运算是算术平均。
23.如权利要求21所述的计算机程序，还包括以下步骤e)以比所述窗口时间周期的每一个长的时间间隔来重复所述步骤b)、c)和d)。
全文摘要
一种便携式调音设备，对关于音频信号的基频(40a，40b)的离散值进行采样，并且提取要转换为1和0的多个比特串(41a至41e，41f至41j)的多个基频分量系列，其中所述音频信号相当于在乐器中产生的声波；由于在一个比特串的第一比特和下一比特串的第一比特之间引入了等于目标频率的倒数(Hz’)的时间延迟，因此在与目标频率一致时，灰度数据系列具有与所述比特串相同的比特串，并且在不一致时，该灰度数据系列具有与所述比特串不同的比特串，而与循环时间无关，使得用户根据该比特串识别出调音状态。
文档编号G10G7/02GK1892810SQ200610089828
公开日2007年1月10日 申请日期2006年5月24日 优先权日2005年6月28日
发明者奥山福太郎 申请人:雅马哈株式会社