半音階調音器

半音階調音器是什麼？

這款半音階調音器（Chromatic Tuner）是一款基於 Web 的工具，透過聆聽電腦或行動裝置的麥克風，即時檢測樂器或聲源的音高、音符、八度以及與標準音高的偏差（音分/cents），適用於吉他、鋼琴、烏克麗麗等多種樂器。所有音訊處理均在本地瀏覽器完成，無需上傳錄音，保證用戶隱私安全。

除了基本功能外，該調音器具備以下特點：

1. 寬音域檢測：支援從 A0 到 G♯9 的音高範圍檢測，涵蓋大多數樂器的演奏範圍。
2. 智慧音量調節：當音源離麥克風較遠時，系統會自動調節採集到的音訊音量，確保檢測結果的準確性。
3. 直觀可視化：透過紅黃綠的刻度條顯示音符偏差，用戶可以一眼判斷調音是否精準。

該調音器使用業界先進的 McLeod Pitch Method (MPM) 演算法 進行音高檢測，並結合快速傅立葉轉換（FFT）優化效能，實現高效準確的音高分析。同時，為了避免八度錯誤（octave errors，即檢測結果與實際音高相差一個或多個八度），系統結合峰值驗證和泛音分析進行了智慧修正。這類八度錯誤通常由泛音或週期估計造成，具體原理可參考這篇論文。

什麼是十二平均律？

十二平均律（12-TET, 12-tone equal temperament） 是現代西方音樂中最常用的音律系統，每個八度被平均分為 12 個半音。各半音之間的頻率比為常數，使得跨調演奏和和聲搭配變得一致。詳細說明可參考 維基百科：十二平均律。

在十二平均律下，頻率（f）與音符 MIDI 編號（n）的轉換公式如下：

然後用 n 對 12 求餘數（即取模），可對應查得音符名稱：

主要樂器的音符和頻率

1. 烏克麗麗（4 弦，GCEA 調音）

標準調音（從最靠近使用者的上方弦到最靠近地板的下方弦）：

註：烏克麗麗常用 高 G 調音，4 弦比 3 弦高一個八度。

2. 民謠吉他（6 弦，EADGBE 調音）

標準調音（從最粗低音弦到最細高音弦）：

3. 古典吉他（6 弦，標準調音同民謠吉他）

標準調音與民謠吉他一致：E2, A2, D3, G3, B3, E4。

註：古典吉他音色不同，但調音音高相同。

4. 鋼琴（88 鍵，A0-C8）

鋼琴按鍵從左到右（低音到高音），每個鍵對應一個音符。舉例：

• 最低音：A0 (27.50 Hz)
• 常用中音區：C4（中央 C, 261.63 Hz）
• 最高音：C8 (4186.01 Hz)

鋼琴每個八度包含 12 個半音，按鍵依序排列為： C, C♯, D, D♯, E, F, F♯, G, G♯, A, A♯, B

5. 小提琴（4 弦，GDAE 調音）

標準調音（從最粗低音弦到最細高音弦）：

註：小提琴按半音順序按指法升高音高，每根弦的開放弦為表中所示音符。

如何調音？

1. 開始調音
   點擊 「開始調音」，瀏覽器會彈出提示框，請允許存取麥克風。授權後即可開始即時錄音和音高檢測。

2. 檢測音符與音分
   依序彈奏各個琴鍵或琴弦。在檢測前最好讓樂器靜音，以避免互相干擾。檢測過程中，介面會顯示目前音符、八度及與標準音的偏差（音分）。當音分接近 0 時，音符文字和音分刻度顯示為綠色，表示已非常接近或完美匹配 12 平均律中的音符；偏差較大時會顯示黃色或紅色。

3. 停止調音
   檢測完成後，點擊 「停止調音」 即可關閉麥克風。

半音階調音器的用途

該調音器不僅適用於個人樂器調音，也可在以下場景發揮作用：

• 音樂教學：幫助學生理解音高與音符關係，直觀顯示演奏偏差。
• 作曲與錄音：確保演奏音準一致，為多軌錄音提供精準音高參考。
• 音響工程：在調試音響或電子樂器時快速判斷音高是否符合標準。
• 演出排練：快速調校樂器，保證現場演奏音準統一。