Tempo Lock · Nahrung für den Geist
Wenn der Klick aussetzt
Das Spiel beginnt mit einem Klick, der das Tempo vorgibt, dann verstummt dieser Klick, und der Spieler muss dasselbe Tempo durch die stillen Takte hindurch weiter antippen.
Auf Englisch verfasst und redigiert. Diese deutsche Fassung wurde maschinell übersetzt; wo es auf Genauigkeit ankommt, ist das englische Original maßgeblich. Das englische Original lesen →
Der Aufbau einer Runde
Eine Runde in Tempo Lock wird aus einer Vorgabe gebaut, die vier Dinge festlegt: einen Wert in Schlägen pro Minute für das Tempo, eine Anzahl von Takten, in denen der Klick spielt, eine Anzahl stiller Takte, die darauf folgen, und den Wert der Schläge pro Takt, den Zähler der Taktangabe. Aus diesen Feldern baut die Engine die gesamte Runde, vom ersten hörbaren bis zum letzten stillen Schlag. Das Tempo bestimmt die Geschwindigkeit des Klicks, die hörbaren Takte bestimmen, wie lange der Spieler das Metronom hört, und die stillen Takte setzen die Herausforderung, dieses Tempo ohne den Klick zu halten. Der Wert der Schläge pro Takt legt fest, wie viele Schläge in jedem Takt liegen, und das Spiel setzt ihn in jeder Runde auf 4, den Viervierteltakt. 3
Aus der Vorgabe berechnet die Engine mehrere abgeleitete Werte, die das Wertungssystem tragen. Sie berechnet die Schlaglänge als sechzigtausend geteilt durch das Tempo, was die Dauer eines einzelnen Schlags in Millisekunden ergibt. Sie berechnet die Gesamtzahl der Schläge als Summe aus hörbaren und stillen Takten, multipliziert mit den Schlägen pro Takt, was die Gesamtzahl der Schläge ergibt, die der Spieler durchtippen muss. Sie berechnet den Beginn der Stille als hörbare Takte mal Schläge pro Takt, was genau den Schlagindex markiert, an dem der Klick aufhört zu spielen. Diese abgeleiteten Werte bilden das mathematische Fundament der gesamten Runde. 3
Der Klick und die Stille
Der Klick ist das hörbare Signal, das das Tempo der Runde festlegt. Er erklingt im Zieltempo für die Dauer der hörbaren Takte und markiert jeden Schlag mit einem kurzen Ton. Dieser Klick wirkt als Metronom, das in gleichmäßigem Abstand einen hörbaren Ton erzeugt, wobei der Abstand hier von der Vorgabe der Runde gesetzt wird und nicht vom Spieler. Zuerst erklingt ein Einzähler über vier Schläge, und der erste Schlag jedes Taktes erhält einen höher klingenden Klick. Musiker benutzen ein Metronom, um im Takt zu spielen oder zu üben und dabei ein gleichmäßiges Tempo und einen regelmäßigen Puls zu halten. Der Klick im Spiel erfüllt während der hörbaren Phase genau diese Aufgabe und liefert dem Spieler einen Bezugspunkt, den er mit seinen Anschlägen treffen soll. 2
Wenn die hörbaren Takte enden, setzt der Klick vollständig aus. Der Spieler hört das Metronom nicht mehr und muss im selben Tempo durch die stillen Takte weiter antippen. Diese Stille schafft die eigentliche Herausforderung des Spiels, denn der Spieler muss das Tempo ohne äußeren Bezug im Kopf halten. Die Stille ist nicht leer; sie ist erfüllt von der Erinnerung an das Tempo und vom Versuch des Spielers, es zu halten. Die Wertung misst später, wie gut der Spieler das Tempo während der Stille gehalten hat. 3
Rohe Zeitstempel und Determinismus
Die Engine arbeitet ausschließlich mit rohen Zeitstempeln der Anschläge in Millisekunden. Jeder Anschlag wird als absoluter Zeitwert festgehalten, und alle Berechnungen leiten sich aus diesen Zeitstempeln zusammen mit der Vorgabe ab. Dieselbe Folge von Anschlagszeitstempeln liefert immer dasselbe Ergebnis, was die Engine deterministisch und ohne Uhr testbar macht. Dieser Ansatz nimmt den Zeitberechnungen jede Mehrdeutigkeit und stellt sicher, dass die Wertung über verschiedene Durchläufe mit denselben Eingaben hinweg gleich ausfällt. 3
Die Wertungsfunktionen der Engine nehmen rohe Anschlagszeitstempel in Millisekunden zusammen mit der Vorgabe als Eingaben. Dieses Design bedeutet, dass sich die Engine mit vorbestimmten Folgen von Zeitstempeln testen lässt und die Ausgaben überprüft werden können, ohne das Spiel in Echtzeit laufen zu lassen. Der Determinismus erstreckt sich auch auf den Zufallszahlengenerator mit Seed, der für jede Runde das Zieltempo zieht. Ein gegebener Seed und eine gegebene Schwierigkeit setzen jedes Mal dieselbe Vorgabe, und von da an ist jede Regel testbar. 3
Das Tempo aus den Anschlägen zurückgewinnen
Die Engine gewinnt eine Temposchätzung aus dem mittleren Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Anschlägen. Sie berechnet die Abstände zwischen den Anschlägen, also die Zeitdifferenzen zwischen jedem Anschlag und dem vorhergehenden, und bildet daraus den Mittelwert, wobei sie jeden Abstand überspringt, der null oder negativ ist; bei weniger als zwei Anschlägen meldet sie überhaupt kein Tempo. Der Wert in Schlägen pro Minute wird aus diesem mittleren Abstand abgeleitet und ergibt ein Maß für das Tempo, das der Spieler während der angetippten Folge gehalten hat. Diese Funktion arbeitet unabhängig vom Zieltempo und liefert eine objektive Messung der tatsächlichen Leistung des Spielers. 3
Das zurückgewonnene Tempo erscheint auf dem Ergebnisbildschirm als „Your tempo“ (Ihr Tempo) neben dem Zieltempo, sodass der Spieler sieht, wie genau er die beabsichtigte Geschwindigkeit getroffen hat. Die Berechnung stützt sich allein auf die rohen Zeitstempel, über alle aufgezeichneten Anschläge hinweg, hörbare wie stille. Sie wird nur zur Information ausgewiesen: Die Wertung selbst wird aus der Drift berechnet, nicht aus dem zurückgewonnenen Tempo. 3
Die Drift gegenüber dem Raster messen
Das Wertungssystem belohnt den Spieler dafür, dass er seine Anschläge während der stillen Phase nah am idealen Metronomraster hält. Das ideale Raster besteht aus den Schlagpositionen, die sich ergäben, wenn ein Metronom beim ersten Anschlag des Spielers begönne und im Zieltempo weiterliefe. Jeder Anschlag wird der nächstgelegenen idealen Schlagposition zugeordnet, und der Abstand zwischen beiden ist die Drift dieses Anschlags. Es zählen nur Anschläge, deren nächster Schlag in die stille Phase fällt, und weil jeder dem nächstgelegenen Schlag zugeordnet wird, kann kein einzelner Anschlag um mehr als einen halben Schlag driften. Jeder Schlag der stillen Phase, der ohne Anschlag bleibt, wird als Fehlschlag von einem halben Schlag verbucht, also als schlechtester Fall, und in denselben Mittelwert eingerechnet; Schläge auszulassen treibt also die mittlere Drift nach oben und die Punktzahl nach unten, und wer in der Stille gar nichts antippt, erzielt null Punkte. 3
Dieser driftbasierte Ansatz macht das Halten eines Tempos zu einer messbaren Größe. Die Engine prüft nicht einfach, ob Anschläge in ein bestimmtes Fenster fallen; sie misst die genaue Abweichung von den idealen Positionen. Ein perfektes Halten mit einer mittleren Drift von null ergibt 1000 Punkte, und die Wertung fällt geradlinig auf 0 bei einer mittleren Drift von einem Viertelschlag, sodass geringere Drift stets eine höhere Punktzahl ergibt. Die Skala misst in Schlägen statt in Millisekunden und bedeutet daher bei jedem Tempo dasselbe: Bei 120 Schlägen pro Minute sind ein Viertelschlag 125 Millisekunden, bei 80 sind es 187,5. Ein Viertelschlag ist zugleich der Durchschnitt, den zufälliges Antippen erreicht, weshalb zufälliges Antippen so gut wie nichts einbringt. Der Ergebnisbildschirm weist die mittlere Drift weiterhin in Millisekunden aus und übersetzt die Punktzahl in ein Urteil: „Locked in!“ (eingerastet) ab 850, „Tight.“ (eng) ab 650, „Wobbly.“ (wackelig) ab 350 und „Lost the beat.“ (den Puls verloren) darunter. So entsteht eine stufenlose Leistungsskala statt eines binären Bestehens oder Scheiterns, was eine feinkörnige Beurteilung der Timing-Genauigkeit erlaubt. 3
Die Schwierigkeitsstufen
Das Spiel bietet drei Schwierigkeitsstufen – „Easy“ (leicht), „Medium“ (mittel) und „Hard“ (schwer) –, die den Tempobereich und die Zahl der stillen Takte verändern. Jede Stufe gibt vier hörbare Takte. Easy zieht ein Tempo zwischen 70 und 100 Schlägen pro Minute und verlangt vier stille Takte; Medium zieht zwischen 90 und 130 und verlangt sechs; Hard zieht zwischen 110 und 170 und verlangt acht. Diese Stufen geben den Spielern die Wahl der Herausforderung, von gemächlichen Tempi mit kurzen stillen Abschnitten bis zu schnellen Tempi mit langem stillem Halten. 3
Die Stufen arbeiten im selben deterministischen Rahmen wie der Rest der Engine. Jede Stufe legt eine Vorgabe mit bestimmten Feldwerten fest, und die Engine verarbeitet diese Vorgabe genau wie jede andere. Die Schwierigkeit liegt in der Verbindung von Tempo und Zahl der stillen Takte, die bestimmt, wie schnell die Schläge kommen und wie lange der Spieler sie ohne den Klick halten muss. Das Wertungssystem bleibt über alle Stufen hinweg gleich und misst die Drift gegenüber dem idealen Raster unabhängig von der gewählten Schwierigkeit; und weil seine Skala in Bruchteilen eines Schlags festgelegt ist, steht eine gegebene Punktzahl bei einem schnellen Hard-Tempo für dieselbe relative Genauigkeit wie bei einem langsamen Easy-Tempo. 3
Das Tempo hinter dem Spiel
In der Musik ist das Tempo die Geschwindigkeit eines gegebenen Stücks, gemessen in Schlägen pro Minute. Ein Tempo von 60 Schlägen pro Minute bedeutet einen Schlag pro Sekunde, während ein Tempo von 120 Schlägen pro Minute doppelt so schnell ist und zwei Schläge je Sekunde bedeutet. Der Notenwert jedes Schlags ist in der Regel derjenige, den der Nenner der Taktangabe bezeichnet. Das Tempo kann durch italienische Bezeichnungen angegeben werden, von langsamen wie largo und andante bis zu schnellen wie allegro und presto, oder durch eine Metronomangabe mit einem bestimmten bpm-Wert. Tempobezeichnungen können ebenso die Stimmung wie die Geschwindigkeit vermitteln, und ein Tempo muss nicht fest sein: Ein Komponist kann innerhalb eines Stücks ein accelerando zum Schnellerwerden oder ein ritardando zum Langsamerwerden vorschreiben 1. Das Spiel verwendet diesen Tempobegriff als festen Wert in Schlägen pro Minute, wobei das Ziel-bpm die Geschwindigkeit der gesamten Runde vorgibt.
Das Tempo im Spiel ist der Wert in Schlägen pro Minute, den der Klick spielt und den der Spieler halten muss. Es ist eine einzige Zahl, die die Geschwindigkeit der Runde bestimmt, und es steht in der Vorgabe neben den Taktzahlen. Der Spieler tippt in diesem Tempo, und die Engine misst, wie gut er es hält. Das Tempo ändert sich während der Runde nicht; es ist der feste Bezugspunkt, an dem die Leistung des Spielers gemessen wird. 3
Das Gerät Metronom
Ein Metronom ist ein Gerät, das in einem gleichmäßigen, vom Benutzer einstellbaren Abstand einen hörbaren Klick oder einen anderen Ton erzeugt, üblicherweise angegeben in Schlägen pro Minute. Instrumentalisten und Sänger üben zu einem solchen Gerät, um ein gleichmäßiges Tempo und einen ebenmäßigen Puls zu halten. Ein herkömmliches mechanisches Metronom arbeitet mit einem beschwerten Pendel: Schiebt man das Gewicht die Stange hinauf, wird das Tempo langsamer, schiebt man es hinunter, wird es schneller, und der Mechanismus erzeugt bei jedem Ausschlag einen Klick. Johann Maelzel ließ 1815 ein mechanisches Metronom patentieren und stellte es ab 1816 in Serie her; er baute dabei auf einem früheren federbetriebenen Entwurf mit umgekehrtem Pendel von Dietrich Nikolaus Winkel auf und fügte eine nummerierte Temposkala hinzu. Moderne Metronome gibt es auch als elektronische Quarzgeräte und als Software 2.
Der Klick im Spiel wirkt während der hörbaren Phase als Metronom und spielt das Zieltempo für die hörbaren Takte. Er liefert den gleichmäßigen Abstand, den der Spieler mit seinen Anschlägen treffen muss. Wenn der Klick aussetzt, muss der Spieler dasselbe Tempo ohne das Gerät halten, was seine Fähigkeit prüft, das Tempo innerlich zu bewahren. Die Rolle des Metronoms im Spiel besteht darin, das Tempo zu setzen und sich dann zurückzuziehen, sodass der Spieler es allein weiterträgt. 3
Die Vorgabe und ihre Felder
Die Vorgabe ist die zentrale Datenstruktur, die jede Runde bestimmt. Sie enthält vier Felder: das Tempo in Schlägen pro Minute; die Anzahl der hörbaren Takte, in denen der Klick spielt; die Anzahl der stillen Takte, die folgen; und die Schläge pro Takt, also den Zähler der Taktangabe, der beim Viervierteltakt 4 beträgt. Zusammen bestimmen diese Felder den Aufbau der Runde, von der Zahl der Schläge in der hörbaren Phase bis zu der in der stillen Phase. 3
Die Engine nutzt die Vorgabe, um alle abgeleiteten Werte zu berechnen, die die Runde bestimmen. Aus dem Tempo leitet sie die Dauer jedes Schlags in Millisekunden ab. Aus den Taktzahlen und den Schlägen pro Takt leitet sie die Gesamtzahl der Schläge ab sowie den Schlag, an dem die Stille beginnt. Die Vorgabe steht für die Runde fest, das heißt, Tempo und Taktzahlen bleiben durchgehend unverändert. Der Spieler kann auf die Vorgabe nur antworten, indem er im passenden Tempo antippt und seine Anschläge auf das ideale Raster abstimmt. 3
Von den Zeitstempeln zur Punktzahl
Der Weg von den Anschlagszeitstempeln zur Endpunktzahl folgt einer klaren Abfolge von Berechnungen. Zuerst hält das Spiel jeden Anschlag als Millisekunden-Zeitstempel fest und lässt dabei Anschläge außer Acht, die mehr als einen halben Schlag vor dem Ende des Vier-Schläge-Einzählers erfolgen. Während der hörbaren Phase tippt der Spieler zum Klick mit und bildet so sein Gefühl für das Tempo aus. Wenn der Klick aussetzt, tippt er durch die stillen Takte weiter. Die Engine misst dann für jeden Anschlag der stillen Phase die Drift gegenüber dem idealen Metronomraster, das am ersten Anschlag verankert ist, mittelt diese Driftwerte, wobei sie jeden nicht angetippten stillen Schlag als Fehlschlag von einem halben Schlag zählt, und bildet den Mittelwert, genommen als Bruchteil eines Schlags, auf eine Punktzahl von 0 bis 1000 ab. Neben der Punktzahl weist sie das aus dem mittleren Anschlagsabstand zurückgewonnene Tempo und die Zahl der Anschläge in der stillen Phase aus. 3
Diese Verarbeitungskette ist vollständig deterministisch. Bei gleichem Seed und gleicher Schwierigkeit entsteht dieselbe Vorgabe. Bei gleicher Vorgabe und gleichen Anschlagszeitstempeln wird dieselbe Punktzahl berechnet. Die Engine hängt nicht von der Uhrzeit oder irgendeinem äußeren Bezug ab; sie hängt allein von den Zeitstempeln und der Vorgabe ab. Das macht das System zugleich verlässlich und testbar, denn jeder Schritt lässt sich mit vorbestimmten Eingaben und erwarteten Ausgaben überprüfen. 3
Die stille Phase als Messung
In der stillen Phase findet die Messung statt. Während der hörbaren Phase liefert der Klick einen Bezug, und der Spieler kann seine Anschläge daran ausrichten. Während der stillen Phase gibt es keinen solchen Bezug, und die Anschläge des Spielers zeigen, wie gut er das Tempo verinnerlicht hat. Die Engine misst diese Verinnerlichung, indem sie jeden Anschlag mit der idealen Schlagposition vergleicht, die vom ersten Anschlag des Spielers aus im Zieltempo fortgeschrieben wird. Der Abstand zwischen dem Anschlag und der idealen Position ist die Drift dieses Anschlags. 3
In der stillen Phase tritt auch das Design des Spiels am deutlichsten hervor. Der Klick spielt das Zieltempo für die hörbaren Takte, setzt dann aus, und der Spieler muss dasselbe Tempo durch die stillen Takte hindurch weiter antippen. Die Dauer der stillen Phase, bestimmt durch die Zahl der stillen Takte und die Schläge pro Takt, legt die Länge des Messzeitraums fest. Längere stille Phasen verlangen vom Spieler, das Tempo über mehr Schläge zu halten, was die Gelegenheit vergrößert, dass sich Drift ansammelt. Das Wertungssystem misst die Drift für jeden Anschlag der stillen Phase, verbucht jeden stillen Schlag, der ohne Anschlag bleibt, und mittelt alles zu einer Endpunktzahl, sodass ein kleiner Tempofehler, der über ein langes Halten anwächst, die mittlere Drift nach oben und die Punktzahl nach unten treibt. 3
Determinismus per Seed
Das gesamte System ist von einem Zufallszahlengenerator mit Seed her deterministisch. Ein gegebener Seed setzt jedes Mal dieselbe Vorgabe, und von da an ist jede Regel testbar. Der Seed bestimmt das Tempo, gezogen als ganze Zahl aus dem Bereich der gewählten Schwierigkeit; die Taktzahlen stammen aus der Schwierigkeitsstufe selbst. Da Seed und Schwierigkeit die Vorgabe vollständig bestimmen, ergeben sie stets denselben Rundenaufbau. Diese Eigenschaft erstreckt sich auch auf die Wertung, denn dieselben Anschlagszeitstempel gegen dieselbe Vorgabe ergeben immer dieselbe Punktzahl. 3
Determinismus per Seed dient dem Spieler wie dem Entwickler. Für den Spieler bedeutet er, dass Runden gleichbleibend und fair sind; dieselbe Folge von Anschlägen liefert stets dasselbe Ergebnis. Der Daily-Modus leitet seinen Seed aus dem Datum in koordinierter Weltzeit (UTC) ab, sodass alle, die an diesem Tag in einer bestimmten Schwierigkeit spielen, dieselbe Vorgabe erhalten, während Practice (Übung) für jede Runde einen frischen Zufalls-Seed zieht. Für den Entwickler bedeutet er, dass sich die Engine mit vorbestimmten Seeds und Anschlagsfolgen gründlich testen lässt. Der Determinismus ist keine Einschränkung; er ist eine Eigenschaft, die das Timing-System des Spiels durchschaubar und verlässlich macht. 3
Sources & notes
- "Tempo," Wikipedia, in music, tempo is the speed or pace of a given composition, measured in beats per minute (BPM): a tempo of 60 beats per minute signifies one beat per second, while a tempo of 120 beats per minute is twice as rapid, signifying two beats every second. The note value of each beat is typically the one indicated by the denominator of the time signature. Tempo may be indicated by Italian markings, from slow ones such as largo and andante (at a walking pace) to fast ones such as allegro and presto, or by a metronome mark giving a specific BPM. Tempo markings can convey mood as well as speed, and a tempo need not be fixed: a composer may write an accelerando to speed up or a ritardando to slow down within a piece. en.wikipedia.org/wiki/Tempo.
- "Metronome," Wikipedia, a device that produces an audible click or other sound at a uniform interval that can be set by the user, typically in beats per minute. Musicians use a metronome to play or practise in time, keeping a steady tempo and a regular beat. A traditional mechanical metronome uses a weighted pendulum: sliding the weight up the rod slows the tempo and sliding it down speeds it up, and the mechanism produces a click with each swing. Johann Maelzel patented a mechanical metronome in 1815 and mass-produced it from 1816, building on an earlier spring-powered, inverted-pendulum design by Dietrich Nikolaus Winkel and adding a numerical tempo scale; modern metronomes also come as quartz electronic devices and software. en.wikipedia.org/wiki/Metronome.
- Tempo Lock game engine: a pure, deterministic timing engine with no audio and no DOM. A target sets a tempo in beats per minute, a number of audible bars while a click plays, a number of silent bars to hold after it stops, and a beats-per-bar time-signature numerator (4 for 4/4). The click plays the target tempo for the audible bars, then cuts out, and the player must keep tapping the same tempo through the silent bars. The beat length in milliseconds is sixty thousand divided by the tempo; the total beat count is the audible plus silent bars times the beats per bar; and the silent phase starts at the audible bars times the beats per bar. The scoring functions take raw tap timestamps in milliseconds together with the target, so the same inputs always give the same result and the engine is testable without a clock. The tempo is recovered from the average interval between taps. Drift is the average distance of silent-phase taps from the nearest beat of an ideal grid anchored on the first tap and stepped at the target tempo; each silent-phase beat without a tap counts as a miss of half a beat, and with fewer than two taps the drift is half a beat. The score is 1000 at zero drift, falling linearly to 0 at a quarter of a beat, so the scale is relative to the tempo; the result grades are “Locked in!” at 850 or more, “Tight.” at 650 or more, “Wobbly.” at 350 or more, and “Lost the beat.” below that. Difficulty presets: Easy 70–100 BPM with 4 audible and 4 silent bars, Medium 90–130 with 4 and 6, Hard 110–170 with 4 and 8. The tempo is drawn from a seeded random number generator; Daily mode seeds it from the UTC date, Practice from a random number. Read from the game’s own source.
- Further reading on Metronome, Re-examining Czerny’s and Moscheles’s Metronome Marks for Beethoven’s Piano Sonatas. doi.org.
- Further reading on Metronome, Turn the Beat On: An Evidenced-Based Practice Journey Implementing Metronome Use in Emergency Department Cardiac Arrest . pubmed.ncbi.nlm.nih.gov.