Limitações do espectro harmônico de produtos na detecção de afinação

Eu criei um algoritmo de detecção de afinação usando HPS e estou enfrentando um problema. Eu sou iniciante no processamento de sinais e este site me ajudou antes, então eu deveria perguntar.

Para arremessos mais altos ( eg. >C6:1046.50hz), estou começando a obter dados de lixo do HPS. Quanto mais alto o tom, mais lixo fico (com lixo, quero dizer frequências que não são erros de oitava nem harmônicos e estão em torno de 1Hz a 20Hz)

O que eu observei empírico:

1. os resultados são piores para agudos mais altos, se o fundamental estiver acima da A6 ou mais, recebo apenas dados de lixo.

2. o FFT funciona bem mesmo para um tom muito alto (com o mínimo, quero dizer que seu pico mostra o fundamental ou um de seus harmônicos, mas não o lixo)

3. se eu diminuir o número de harmônicos que considero para o HPS, o lixo diminui, mas isso dificulta a discriminação entre o fundamental e o harmônico.

Aqui está o meu algoritmo:

->raw buffer -> hann window, 16384 samples, 50% overlap -> zero padding -> FFT -> HPS

Qualquer ajuda é apreciada!

ATUALIZAÇÃO 1: Então, quero acrescentar mais algumas coisas:

1. A taxa de amostragem em que estou gravando é de 44100 Hz
2. Observei que esse comportamento é pouco visível em um violão, mas muito visível em um piano digital (para a mesma nota tocada)

3. Aqui está o meu algoritmo hps, talvez alguém com maior experiência possa detectar um problema.

   int hps(float* spectrum, int spectrumSize, int harmonics) {
   
   int i, j, maxSearchIndex, maxBin;
   maxSearchIndex = spectrumSize/harmonics;
   
   maxBin = 1;
   for (j=1; j<=maxSearchIndex; j++) {
       for (i=1; i<=harmonics; i++) { 
           spectrum[j] *= spectrum[j*i];
       }
       if (spectrum[j] > spectrum[maxBin]) {
           maxBin = j;
       }
   }
   
   // Fixing octave too high errors    
   int correctMaxBin = 1;
   int maxsearch = maxBin * 3 / 4;
   for (i=2; i<maxsearch; i++) {
       if (spectrum[i] > spectrum[correctMaxBin]) {
           correctMaxBin = i;
       }
   }
   if (abs(correctMaxBin * 2 - maxBin) < 4) {
       if (spectrum[correctMaxBin]/spectrum[maxBin] > 0.2) {
           maxBin = correctMaxBin;
       }
   }
   
   return maxBin;
   }
   

Pode ser que poucas parciais harmônicas estejam presentes no sinal nesses tons mais altos. O algoritmo HPS é bastante simples e depende desses harmônicos superiores para manter o empilhamento até o fundamental emergir do fundo. Claro, devemos nos perguntar, qual é a sua taxa de amostragem? Se é de 8000 hz, só há espaço para 3 harmônicos de um campo de 1000 hz ...

Para alguns instrumentos, o número de harmônicas significativas produzidas pode mudar em diferentes intervalos de afinação. As parciais das notas mais baixa e mais alta para alguns instrumentos físicos podem exibir maior desarmonicidade. O número de harmônicos que podem caber abaixo do ponto de corte do filtro anti-alias abaixo de Fs / 2 certamente será menor para notas muito altas. Seu estimador de pitch HPS pode querer levar esses fatores em consideração.

O transiente de ataque de alguns instrumentos pode produzir uma faixa espectral aharmonic de ruído que pode se sobrepor à região de pesquisa HPS de alguns arremessos ou seus harmônicos significativos.

Potencialmente, as conotações de frequências muito altas podem até envolver Fs / 2 se o filtro passa-baixo antes do ADC de áudio não tiver uma atenuação da banda de parada suficientemente boa.