CN101329861A - 电子验证系统和配有电子验证系统的乐器 - Google Patents

Abstract

一种电子验证系统(20)，被与自动演奏器钢琴(100)相关联地提供。当人类演奏者正在原声钢琴(1)上演奏音乐曲调时，电子验证系统(20)监视钢琴(1)的踏瓣(110a，110b，110c)，以查看演奏者是否将踏瓣(110a，110b，110c)带到目标踏瓣位置；如果当前踏瓣位置与目标踏瓣位置分开，则电子验证系统(20)使得踏瓣(110a，110b，110c)细微振动，并通过触觉感觉而使演奏者注意到踏瓣(110a，110b，110c)停留在不正确的踏瓣位置上。

Description

电子验证系统和配有电子验证系统的乐器

技术领域

本发明涉及乐器，并且更具体地，涉及具有用于音乐学生的电子验证(proof)系统的乐器和充当电子验证系统的电系统。

背景技术

不容易对乐器进行改进。已经提出了用于音乐学生的各种辅助装置和各种辅助系统。一种电子辅助系统适合于通过在音乐学生要按下黑键和白键之前瞬间轻微地沉下键盘乐器的黑键和白键，来指导音乐学生用他或她们的手指在原声钢琴上弹奏。在日本专利申请特开Hei6-67653中公开了电子辅助系统的典型例子。该日本专利申请特开中公开的现有技术电子辅助系统在下文中称为“现有技术电子验证系统”。现有技术电子验证系统被提供用于具有内置效应器(effector)的电子键盘。现有技术电子验证系统监视电子键盘的黑键和白键，以查看音乐学生是否错误地按下黑键或白键，而不是要按下的键。当音乐学生错误地按下键时，现有技术电子验证系统向电子音调赋予预定效果，以便通知音乐学生该不正确的手指弹奏。

在日本专利申请特开No.2005-265903中公开了现有技术电子辅助系统的另一例子。该现有技术电子辅助系统被提供用于钢琴，并通过视觉图像初步告知音乐学生要按下踏瓣的行程。显示面板被嵌入到钢琴箱体的前面板中，并且在该显示面板中产生视觉图像。已经通过熟练钢琴师的演奏而为音乐学生准备好表示踏瓣行程的踏瓣数据，并且这些踏瓣数据被存储在该现有技术电子辅助系统的数据存储装置中。当音乐学生正在演奏音乐曲调时，该现有技术电子辅助系统基准表示音乐曲调的音乐数据，监视键盘上的手指弹奏并在踏瓣上踩踏。当音乐学生接近要踩下踏瓣的音符时，该现有技术电子辅助系统基于踏瓣数据而在显示面板上产生表示踏瓣行程的视觉图像。尽管音乐学生在熟练钢琴师的演奏期间很难看到钢琴的踏瓣，他或她能够通过显示面板上的视觉图像来学习踏瓣动作。

在现有技术电子验证系统中遇到一个问题，即，现有技术电子验证系统的应用局限于具有内置效应器的电子键盘。

现有技术电子验证系统中固有的另一问题是，演奏者通过向和弦的演奏中不太有区别的音调添加效果而感觉到通知。尽管向不正确的音调赋予效果，但不正确的音调通过混合器而与其他或她音调混合，并且同时产生那些音调。如果演奏者具有对音调音高的灵敏听力，他或她可以识别出不正确的音调。但是如果不是这样，则他或她感到难以确定哪个音调是不正确的。

现有技术电子辅助系统中固有的问题是，音乐学生仅仅在他或她将眼睛盯住显示面板上时才能学习踏瓣动作。举例来说，如果音乐学生在演奏期间持续阅读乐谱，则现有技术电子辅助系统对他或她而言是没用的。

发明内容

因而，本发明的一个重要目的是提供电子验证系统，其通过除了视觉和听觉之外的感觉来通知演奏者操纵器上的不正确操纵。

本发明的另一个重要目的是提供配有电子验证系统的乐器。

为了实现本发明的目的，本发明提出通过演奏者的触觉感觉给出通知。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子验证系统，用于给出为改变音乐声音的属性而操纵的操纵器上的不正确操纵的通知，该电子验证系统包括：数据存储装置，存储表示操纵器的目标变化量的音乐数据；检测器，监视操纵器，并产生表示操纵器的实际变化量的检测数据；致动器，被提供用于操纵器，并响应驱动信号以便移动(move)操纵器；以及控制器，具有数据处理能力，被连接到数据存储装置、检测器和致动器，比较目标变化量和实际变化量，以查看操纵器是否被正确地操纵，并在目标变化量和实际变化量之间存在特定量的差异的情况下，向致动器提供驱动信号，以便通过操纵器上的触觉感觉来向演奏者给出通知。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于产生音乐声音的乐器，包括：至少一个操纵器，由演奏者沿着轨迹而移动，并用于改变音乐声音的属性；音调生成器，被连接到前述至少一个操纵器，并产生具有属性的音乐声音；以及电子验证系统，给出为改变音乐声音的属性而操纵的前述至少一个操纵器上的不正确操纵的通知，并包括：数据存储装置，存储表示前述至少一个操纵器的目标变化量的音乐数据，以及检测器，监视前述至少一个操纵器，并产生表示前述至少一个操纵器的实际变化量的检测数据；致动器，被提供用于前述至少一个操纵器，并响应驱动信号以便移动前述至少一个操纵器；以及控制器，具有数据处理能力，被连接到数据存储装置、检测器和致动器，比较目标变化量和实际变化量，以查看操纵器是否被正确地操纵，并在目标变化量和实际变化量之间存在特定量的差异的情况下，向致动器提供驱动信号，以便通过前述至少一个操纵器上的触觉感觉来向演奏者给出通知。

附图说明

根据结合附图的以下说明，将更清楚地理解电子验证系统和乐器的特征和优点，附图中：

图1是示出配有本发明的内置电子验证系统的自动演奏器钢琴的外观的示意透视图，

图2是示出自动演奏器钢琴的结构的示意侧视图，

图3是示出标准MIDI文件的数据字段的视图，

图4是示出用于电子验证的子例程程序中的作业序列的流程图，

图5是示出目标踏瓣位置和踏瓣轨线(locus)的图，

图6是示出踏瓣的振动(vibration)的波形的图，

图7是示出本发明的另一自动演奏器钢琴的外观的示意透视图，

图8是示出在自动演奏器钢琴中执行的电子验证的子例程程序中的作业序列的流程图，

图9A到9D是示出不同振动波形的图，

图10是示出本发明的再一自动演奏器钢琴的结构的示意侧视图，以及

图11是示出在自动演奏器钢琴中产生的振动波形的图。

具体实施方式

实施本发明的电子验证系统本身被提供给用户。否则，在乐器中安装电子验证系统，并且向用户提供具有内置电子验证系统的乐器。在此情形下，对具有内置电子验证系统的乐器进行描述。

乐器用于产生音乐声音，并包括至少一个操纵器、音调生成器和电子验证系统。至少一个操纵器由演奏者沿着轨迹移动，并通过至少一个操纵器的移动来改变音乐声音的属性。例如，音乐声音的属性是响度、音高、音色和音乐声音所维持的时间段。通过音调生成器产生音乐声音，并且至少一个操纵器连接到音调生成器以便改变音乐声音的属性。

电子验证系统被提供用于向演奏者给出至少一个操纵器上的不正确操纵的通知。电子验证系统包括数据存储装置、检测器、致动器和控制器。音乐数据被存储在数据存储装置中，并表示至少一个操纵器的目标变化量。利用检测器来监视至少一个操纵器，并通过检测器来产生检测数据。检测数据表示至少一个操纵器的实际变化量。致动器被提供用于至少一个操纵器，并且响应于驱动信号以便移动至少一个操纵器。控制器连接到数据存储装置、检测器和致动器。为此，分别从数据存储装置和检测器提供音乐数据和检测数据，并将驱动信号提供给致动器。控制器具有数据处理能力，以便利用致动器来驱动至少一个操纵器。

具体地，控制器比较目标变化量和实际变化量，以查看操纵器是否被适当地操纵。如果演奏者适当地操纵至少一个操纵器，则目标变化量和实际变化量之间的差异小于特定量，并且控制器不利用致动器驱动至少一个操纵器。然而，如果该差异等于或大于该特定量，则控制器向致动器提供驱动信号。然后，由致动器驱动至少一个操纵器，以便通过触觉感觉而向演奏者给出通知。

由此，实施本发明的电子验证系统通过演奏者的触觉感觉来使得演奏者注意不适当的操纵。

在以下描述中，术语“前部”表示与用术语“后部”修饰的位置相比、更靠近坐在凳子上进行弹奏的人类演奏者的位置。“纵向方向”在经过前部位置和相应的后部位置的方向上延伸，“横向方向”与纵向方向成直角相交。“上下方向”与由纵向方向和横向方向限定的平面垂直。

第一实施例

首先参照附图中的图1和图2，附图标记100指示实施本发明的自动演奏器钢琴。自动演奏器钢琴100大体上包括原声钢琴1、静音系统(未示出)和电系统20，电系统被安装在原声钢琴1中。电系统20具有信息处理能力，以便通过执行子例程程序来充当自动演奏系统和电子验证系统。具体地，当用于自动演奏的子例程程序正在运行时，电系统20充当自动演奏系统，并且自动演奏系统在原声钢琴1上演奏音乐曲调，而无需人类演奏者的任何弹奏。另一方面，当用于电子验证的子例程程序正在运行时，电系统20充当电子验证系统，并向正在原声钢琴1上弹奏音乐曲调的人类演奏者通知不正确的踏瓣动作。

尽管在图中未示出，但静音系统包括弦槌阻挡器和用于弦槌阻挡器的驱动机构。当弦槌阻挡器正激活时，弦槌阻挡器禁止原声钢琴1产生原声钢琴音调，并且电系统20产生电子音调来取代原声音调。

原声钢琴

原声钢琴1包括键盘1a，即黑键1b和白键1c的阵列、弦槌2、动作单元3、琴弦4、制音器单元9、踏瓣机构110和钢琴箱体1d。键盘1a被安装在中盘1e上，中盘1e形成钢琴箱体1d的底部，并且弦槌2、动作单元3、琴弦4和制音器单元9被配备在钢琴箱体1d内部。

黑键1b和白键1c被排列在横向方向上，并且在其中部与动作单元3相联接，并且在其后部与制音器单元9相联接。当将力施加到键1b和1c的前部时，黑键1b和白键1c沿着各自的轨线从静止位置向终点位置行进，并且黑键1b和白键1c致动相关联的动作单元3。

动作单元3还联接到弦槌2，并且弦槌是可旋转的。由此，键1b和1c的运动(movement)通过动作单元3传递到弦槌2，并使得弦槌2旋转。弦槌2对着琴弦4，并在旋转的终点处使得琴弦4振动。人类演奏者和自动演奏系统通过按下和释放黑键1b和白键1c，来驱动弦槌2进行旋转。托木7形成动作单元3的一部分，并使得弦槌2在其上轻柔地附着。

在弦槌2和琴弦4之间配备弦槌阻挡器(未示出)。当驱动机构(未示出)将弦槌阻挡器保持在键1b和1c的轨线之外时，弦槌阻挡器不干扰键1b和1c的运动。然而，当人类演奏者利用驱动机构将弦槌阻挡器移动到键1b和1c的轨线上时，尽管动作单元3驱动弦槌2进行旋转，但弦槌2在到达琴弦4之前在弦槌阻挡器上弹回。因此，静音系统防止琴弦4与弦槌2碰撞而发生振动。

制音器单元9具有各自的制音器6，并且按下的黑键1b和按下的白键1c根据键1b/1c的轨线上的键位置而使得相关联的制音器6与琴弦4分开或接触。当制音器6与琴弦4接触时，禁止琴弦4振动。当制音器6与琴弦4分开时，允许琴弦4振动。

踏瓣机构110包括三个踏瓣，即，制音踏瓣(damper pedal)110a、减音踏瓣(soft pedal)110b和持音踏瓣(sostenuto pedal)110c以及联接件110d。联接件110d包括三串连杆(link)组合，并且三串连杆分别与制音踏瓣110a、减音踏瓣110b和持音踏瓣110c相关联。当踏下制音踏瓣110a时，延长音调。当踏下减音踏瓣110b时，减少音调的响度。当踏下持音踏瓣110c时，延长音调。

制音踏瓣110a、持音踏瓣110c和减音踏瓣110b通过联接件110d连接到制音器单元9和键盘1a，使得人类演奏者和自动演奏系统选择性地将效果赋予音调(一个或多个)。减音踏瓣110b和相关联的联接件110d的连杆串以及持音踏瓣110c和相关联的联接件110d的连杆串类似于制音踏瓣110a和相关联的联接件110d的连杆串。由此，为简洁起见，对制音踏瓣110a和相关联的联接件110d进行描述。

制音踏瓣110a可如箭头AR1所示绕着销钉110e旋转。人类演奏者踩踏制音踏瓣110a的前部，以便延长音调。尽管图中未示出，在制音踏瓣110a的前部下方提供踏瓣弹簧，并且踏瓣弹簧向上推动制音踏瓣110a。当人类演奏者未在制音踏瓣110a的前部施加脚部的力时，踏瓣弹簧将制音踏瓣保持在静止位置。另一方面，当脚部的力超过踏瓣弹簧的弹性力时，制音踏瓣110a开始在图2中的顺时针方向上旋转。制音踏瓣在旋转的终点处到达终点位置。

联接件110d的连杆串链接到制音踏瓣110a的后部，并且电磁控制踏瓣致动器23和踏瓣位置传感器24被插入联接件110d的连杆串中。第一个连杆和最后一个连杆分别被称为踏瓣连杆110f和举升档(lifting rail)110h。踏瓣连杆110f连接到制音踏瓣110a的后部，并且举升档110h在制音器单元9下方的横向方向上延伸。当制音踏瓣110a的前部正在从静止位置向着终点位置行进时，踏瓣连杆110f向上移动，并且举升档110h使得制音器单元9向上移动。当制音踏瓣110a停留在静止位置时，制音器6将它们的重量施加在相关联的琴弦4上。即使当举升档110h开始向上推动制音器单元9时，由于制音器单元9中的裕度(play)，制音器6仍然将它们的重量施加在琴弦4上。当该裕度消失时，制音器6逐渐向上移动，并开始离开琴弦4。

另一方面，当从制音踏瓣110a的前部移除脚部的力时，制音踏瓣110a返回静止位置，并且制音器6的重量使得它们自身再次与琴弦4接触。

踏瓣位置传感器24属于具有沿着活塞23b提供的多个光耦合器和连接到活塞23b的遮光板的类型。当活塞23b正在向下的方向上移动时，光束不断被遮光板截断。结果，减少了从光耦合器输出的光电流的总量。因此，将当前活塞位置-相当于当前踏瓣位置-与光电流总量相关。

下文中，对制音踏瓣110a的踏瓣行程和踏瓣效果之间的关系进行描述。如前所述，当制音踏瓣110a到达终点位置时，制音器6完全与琴弦4分离，并允许琴弦自由振动。即使释放了黑键1b和白键1c，制音踏瓣110a和联接件110d也将制音器6保持为完全与琴弦4分离。由此，与弦槌2撞击的琴弦(一个或多个)4持续振动，以便延长音调，并且通过与被撞击的琴弦(一个或多个)4的振动的共振，激发其它琴弦4。下文中将这些踏瓣效果称为“全行程踏瓣效果”。

当制音踏瓣110a向着静止位置移动时，制音器6轻轻地与琴弦4接触，并且利用制音器6逐渐衰减琴弦4的振动。当制音器6将它们的所有重量施加到琴弦4上时，制音器6与琴弦4完全接触，并且不允许琴弦4再振动。如果将制音器6维持在轻触位置和完全接触位置之间的某一位置上，则轻微地延长音调，并降低响度。这些踏瓣效果被称为“半踏瓣效果”。职业钢琴师能够有意地通过准确地控制制音踏瓣110a的行程来向音调施加半踏瓣效果以及全行程踏瓣效果。

人类演奏者如下在原声钢琴1上演奏音乐曲调。当所有的黑键1b和白键1c都停留在静止位置上时，弦槌2与相关联的琴弦4分开，并且制音器6保持与琴弦4接触，如图2所示。当人类演奏者开始他或她的演奏时，他或她选择性地按下黑键1b和白键1c，并踩下踏瓣110a到110c以进行他或她的人为表达。

当人类演奏者按下黑键1b和白键1c之一时，按下的键1b或1c开始在轨线上行进。当按下的键1b/1c正在轨线上向终点位置行进时，按下的键1b/1c使得制音器6与相关联的琴弦4分开，并且制音器6允许琴弦4振动。按下键1b/1c还致动相关联的动作单元3。被致动的动作单元3使得弦槌2被驱动向着相关联的琴弦4旋转。弦槌2在旋转的终点处与琴弦4碰撞，并使得琴弦4振动。振动的琴弦4随后使得形成钢琴箱体1d的一部分的共鸣板振动，并且从原声钢琴1发出原声钢琴音调。弦槌2在琴弦4上弹回，并且轻轻地落在托木7上。

原声钢琴音调的响度与琴弦4碰撞之前瞬间的弦槌2的速度成比例。人类演奏者用力按下黑键1b和白键1c，以便产生大响度的原声钢琴音调。另一方面，人类演奏者轻轻按下黑键1b和白键1c，以产生小响度的原声钢琴音调。

当人类演奏者释放按下的键1b/1c时，释放的键1b/1c开始反向在轨线上行进。释放的键1b/1c允许制音器6向着琴弦4移动，并且与振动的琴弦4接触，以便衰减振动。释放的键1b/1c还允许动作单元3返回如图2所示的静止位置。

当人类演奏者希望向原声钢琴音调给出人为表达时，人类演奏者踏下踏瓣机构110的踏瓣110a/110b/110c，并且根据踏下的踏瓣110a/110b/110c，使原声钢琴音调延长或在响度上减少。

电系统

电磁控制踏瓣致动器23和踏瓣位置传感器24形成电子系统20的一部分，并且电系统20还包括电磁控制键致动器5的阵列、控制器11、电子音调生成器25、键位置传感器26的阵列、盘驱动单元120和触摸显示面板130。控制器11具有信息处理系统11a(见图1)和脉宽调制器11b(见图2)，并且在信息处理系统11a中合并有中央处理单元、外设处理器、程序存储器、工作存储器、定时器、石英振荡器、频率倍减器、共享总线系统和各种接口。信息处理系统11a是信息处理能力的源。只读存储器和/或电可擦除可编程只读存储器可用于程序存储器，并且随机存取存储器可充当工作存储器。石英振荡器向频率倍减器提供周期性信号，并且从频率倍减器输出时钟信号。将时钟信号之一提供给定时器，并且利用定时器测量经过的时间。

计算机程序与控制参数一起被存储在程序存储器中，并被分为主例程程序和子例程程序。当主例程程序正在中央处理单元上运行时，人类演奏者与信息处理系统11a通信。信息处理系统11a在触摸显示面板130上产生表示提示消息和作业菜单的视觉图像，人类演奏者通过触摸产生视觉图像(一个或多个)的触摸显示面板130的区域(一个或多个)来向信息处理系统11a给出他们的指令。信息处理系统11a通过触摸显示面板130让人类演奏者得知电系统20的当前状态。子例程程序之一被准备用于自动演奏，另一子例程程序被准备用于电子验证。

通过执行再一子例程程序来产生电子音调。当人类演奏者正在原声钢琴1上弹奏音乐曲调时，键位置传感器26和踏瓣位置传感器24监视键1b/1c和踏瓣110a/110b/110c，并通过键位置数据和踏瓣位置数据来通知键1b/1c的运动和踏瓣110a/110b/110c的运动。信息处理系统11a分析键位置数据和踏瓣位置数据，并产生表示要产生的音调和要赋予音调的效果的一组音乐数据代码。音乐数据代码被提供给电子音调生成器25，以便按实时方式产生电子音调。

当人类演奏者命令电系统20演奏音乐曲调而不用任何手指弹奏，即通过自动演奏时，主例程程序开始周期性地分支到用于自动演奏的子例程程序。另一方面，如果人类演奏者命令电系统20检查踏瓣110a、110b和110c，以查看他或她在原声钢琴1上演奏期间是否正确地向音调赋予踏瓣效果，则主例程程序开始周期性地分支到用于电子验证的子例程程序。

伺服控制器12a和12b、运动控制器12c和比较器12d表示通过执行用于自动演奏的子例程程序和执行用于电子验证的子例程程序而实现的控制器11的功能。伺服控制器12a被分配给电磁控制键致动器5，并且另一伺服控制器12b被分配给电磁控制踏瓣致动器23。将结合自动演奏器钢琴100的行为来描述这些功能。

与黑键1b和白键1c相关联地提供电磁控制键致动器5的阵列，并且由位于黑键1b后部和白键1c后部下方的中盘1e来支撑。每个电磁控制键致动器5具有螺线管5a、活塞5b和内置活塞速度传感器(未示出)。螺线管5a平行地连接到脉宽调制器11b，使得脉宽调制器11b选择性地将驱动信号S1提供给螺线管。活塞5b可从相关联的螺线管5a伸出和缩回，并且当活塞5b缩回螺线管5a中时，活塞5b的顶端停留在键1b和1c的下表面下方。内置活塞传感器(未示出)监视活塞5b，并将活塞速度信号S2提供给伺服控制器12a，以对电磁控制键致动器5进行伺服控制。

当驱动信号S1流过螺线管5a时，围绕活塞5b建立磁场，磁力使活塞5b向上伸出螺线管5a。结果，活塞5b推动相关联的键1b或1c的后部，并且黑键1b或白键1c被移动，而无需人类演奏者的任何手指弹奏。磁力与驱动信号S1的平均电流或占空比成比例，并且信息处理系统11a使脉宽调制器11b根据要产生的音调的响度来改变平均电流的量。

当从螺线管5a移除驱动信号S1时，键1b/1c、动作单元3、弦槌2和制音器6的重量在向下的方向上按压活塞5b。结果，活塞5b缩回相关联的螺线管5a中。

在黑键1b的前部和白键1c的前部下方提供键位置传感器26的阵列。键传感器26属于将当前键位置转化为光电流的量的类型。具体地，每个键传感器26具有连接到发光二极管和光检测元件的一对传感器头26a以及光学调制器26b。在相关联的键1b或1c的轨线上提供传感器头26a，并且跨越轨线而建立光束。光学调制器26b按以下方式固定到相关联的键1b或1c：从键1b或1c的下表面向下伸出。光学调制器26b的透明度从上端到下端有变化。当相关联的黑键1b或白键1c正在轨线上行进时，光束穿过光学调制器26b，并且光学调制器26b根据轨线上的当前键位置而改变其所透过的光的量。光检测元件将入射光转化为光电流，并且光电流形成键位置信号S3。键位置信号S3表示演奏数据，并且被从键传感器26提供到控制器11。

电磁控制踏瓣致动器23分别与三个踏瓣110a、110b和110c相关联，并且被分别插入联接件110d的连杆串中。每个电磁控制踏瓣致动器23具有螺线管23a和活塞23b。活塞23b被连接在踏瓣连杆110f和下一连接件之间，并且在螺线管23a建立的磁场中，在向上的方向上移动。

脉宽调制器12b连接到螺线管23a，并且驱动信号S4被选择性地从脉宽调制器12b提供给螺线管23a。当驱动信号S4流过螺线管23a时，建立磁场，并且在活塞23b上施加磁力以便使活塞向上移动。踏瓣传感器24监视活塞23b，并且每个踏瓣传感器24产生踏瓣位置信号S5。踏瓣位置信号S5表示活塞23b的当前位置，因此，表示相关联的踏瓣110a/110b/110c的当前踏瓣位置。还将踏瓣位置信号S5提供给比较器12d，并且将表示踏瓣110a/110b/110c的目标踏瓣位置的音乐数据从工作存储器提供给比较器12d。

假设音乐数据表示用于全行程踏瓣效果或半踏瓣效果的制音踏瓣110a的踏瓣行程。将当前踏瓣位置与目标踏瓣位置进行比较，以查看人类演奏者是否将制音踏瓣110a踏到目标踏瓣位置。当人类演奏者将制音踏瓣110a踏到目标踏瓣位置时，控制器11继续监视制音踏瓣110a而不给出任何通知。然而，如果人类演奏者无意中将制音踏瓣110a带到不同于目标踏瓣位置的另一踏瓣位置，则比较器12d的答复为否定的。然后，运动控制器12c确定制音踏瓣110a的基准踏瓣轨迹，并且周期性地向伺服控制器12b提供表示基准踏瓣轨迹的数据。基准踏瓣轨迹使制音踏瓣110a在窄范围内振动，从而人类演奏者注意到制音踏瓣110a正停留在不同于目标踏瓣位置的不正确踏瓣位置上。

电子音调生成器25包括波形存储器、数据读出模块和声音系统，并且在声音系统中合并耳机(headphone)以及放大器和扬声器。当键事件数据代码到达电子音调生成器25时，基于键事件数据代码确定要产生的音调的音符号和响度。当从前一键事件开始的时间段期满时，数据读出模块开始从波形存储器读出表示音频信号的波形的波形数据。波形数据被形成为音频信号，并且通过放大器将音频信号提供给扬声器或耳机。

触摸面板显示单元130是液晶显示面板和与液晶显示面板的监视器屏幕重叠的矩阵开关的组合。在乐谱架1f的左侧的钢琴箱体1d上提供触摸面板显示单元130，使得人类演奏者能够通过推压位于液晶显示面板的监视器屏幕上产生的特定视觉图像上方的矩阵开关的区域，来向电系统20给出他或她的指令，而无需站起来。如前所述，信息处理系统11a在触摸面板显示单元130上产生表示电系统20的作业菜单、提示消息、确认消息和当前状态的视觉数据。由此，触摸面板显示单元130充当人机界面。

部分地切割中盘1e，以便形成空腔，并且将控制器1插入到该空腔中。控制器11的外壳具有前面板，其与中盘1e的前表面是共面的，并且将盘驱动单元120暴露给坐在凳子上进行手指弹奏的人类演奏者。由此，当盘托架停留在从控制器11的外壳的前面板伸出的状态时，人类演奏者在盘托架上放置信息盘，例如，如CD(紧致盘)或DVD(数字多用盘)。之后，人类演奏者使盘托架缩回到控制器11的外壳中。

多组音乐数据代码表示音乐曲调，并且被存储在信息盘中。当盘托架缩回时，盘驱动单元120准备好从信息盘读出多组音乐数据代码中的任一组。当用户指定音乐曲调时，盘驱动单元120将表示音乐曲调的该组音乐数据从信息盘传送到工作存储器。在此实例中，以MIDI(乐器数字接口)协议来定义音乐数据代码的格式。

图3示出了标准MIDI文件的数据字段。标准MIDI文件被分为首标块(chunk)HC和轨道块TC，并且时间代码DC和事件数据代码EC被存储在轨道块TC中。属性数据表示诸如音乐曲调的标题之类的标准MIDI文件的属性，并被存储在首标块HC中。每个时间代码DC表示一个事件和下一事件之间的经过时间，并且时间代码的值的总和等于从对第一事件数据代码的数据处理开始经过的时间。换言之，时间代码DC的值的总和表示从重放开始经过的时间。当由时间代码DC表示的经过时间期满时，下一事件(或下面多个事件)要发生。事件发生的时间被成为“事件时间”。

例如，事件数据代码EC表示诸如键事件消息的语音消息，即，音符开键事件消息和音符关键事件消息以及控制改变消息。一些控制改变消息被用于踏瓣效果，并且被称为“踏瓣事件消息”。表示踏瓣事件消息的事件数据代码被称为“踏瓣事件数据代码”。踏瓣事件数据代码包括区别数据字段F 1、踏瓣标识数据字段F2和位置数据字段F3。区别数据字段F1表示按踏瓣事件数据代码分类事件数据代码EC。踏瓣标识数据字段F2表示制音踏瓣110a、减音踏瓣110b或持音踏瓣110c，并且位置数据字段F3表示距离静止位置-即轨线上的目标踏瓣位置-的踏瓣行程。

自动演奏器乐器的行为

假设用户命令电系统20在原声钢琴上重演演奏。信息处理系统11a的中央处理单元使外设处理器将表示音乐曲调的标题的音乐数据从信息盘传送到工作存储器，并且进一步使另一外设处理器在触摸显示面板130上产生标题列表的视觉图像。当用户从列表中选择音乐曲调时，自动演奏系统准备好在原声钢琴1上演奏该音乐曲调。

主例程程序周期性地分支到用于自动演奏的子例程程序。中央处理单元累积时间数据代码DC的值，以便测量从演奏开始经过的时间，并且通过执行用于自动演奏的子例程程序，顺序地在事件时间上处理事件数据代码EC。

假设在演奏中要处理表示用于白键1c的音符开键事件的事件数据代码。运动控制器12c分析在音符开键事件数据代码中存储的事件数据，并确定基准前向键轨迹。基准前向键轨迹是随时间一起变化的目标键位置的一系列值。如果白键1c在基准前向键轨迹上行进，则弦槌2在要产生原声钢琴音调的目标时间上与琴弦4碰撞，并且通过琴弦4以目标响度值的振动来生成原声钢琴音调。将目标键位置的值周期性地从运动控制器12c提供给伺服控制器12a。

内置活塞速度传感器(未示出)将表示当前活塞速度-其等于当前键速度-的活塞速度信号S2提供给伺服控制器12a。伺服控制器12a从一系列目标键位置的值计算目标键速度的值，并且还从一系列当前键速度的值计算当前键位置的值。伺服控制器12a比较目标键位置的值和目标键速度的值与当前键位置的值和当前键速度的值，以便确定目标键位置和当前键位置之间的差以及目标键速度和当前键速度之间的差。伺服控制器12a按照使得键位置的差和键速度的差最小化的方式来增加或减少驱动信号S1的平均电流的目标值，并且脉宽调制器11b将驱动信号S1调整到平均电流的目标值。对于白键1c周期性地重复上述作业。因此，电磁控制致动器5、内置活塞传感器(未示出)、伺服控制器12a和脉宽调制器11b形成伺服控制环，并且通过该伺服控制环强迫黑键1b和白键1c在基准前向键轨迹上行进。

假设要处理用于白键1b的音符关键事件数据代码的时间来临。运动控制器12c基于音符关键事件数据确定基准后向键轨迹。基准后向键轨迹是向着静止位置的目标键位置的一系列值。如果白键1c在基准后向键轨迹上行进，则释放的白键1c在要使音符关事件发生的时间上允许制音器6与振动的琴弦4接触，并衰减原声钢琴音调。将目标键位置的值周期性地从运动控制器12c提供给伺服控制器12a，并且伺服控制器12a强迫释放的白键1c在基准后向键轨迹上行进。

假设要处理用于制音踏瓣110a的踏瓣事件数据代码的时间来临。运动控制器12c基于踏瓣事件数据确定基准踏瓣轨迹。基准踏瓣轨迹是目标踏瓣位置的一系列值。如果制音踏瓣110a在基准踏瓣轨迹上行进，则在事件时间上向音调(一个或多个)赋予全行程踏瓣效果或半踏瓣效果。

将目标踏瓣位置的值周期性地从运动控制器12c提供给伺服控制器12b。踏瓣位置传感器24监视电磁控制踏瓣致动器23的活塞23b，并且将表示当前踏瓣位置的踏瓣位置信号S5提供给伺服控制器12b。伺服控制器12b计算目标踏瓣速度和当前踏瓣速度，并按照使目标踏瓣位置和当前踏瓣位置之间的差以及目标踏瓣速度和当前踏瓣速度之间的差最小化的方式，确定驱动信号S4的平均电流。脉宽调制器11b将驱动信号S4调整到平均电流的值，并且将驱动信号S4从脉宽调制器11b提供给用于制音踏瓣110a的电磁控制踏瓣致动器23。周期性地重复上述作业，并且强迫制音踏瓣110a在基准踏瓣轨迹上行进。

当正基于该组音乐数据代码来再现音乐曲调时，对于要按下和释放的所有黑键和白键20f/20h以及要按下和释放的所有踏瓣110a、110b和110c，执行上述控制序列。这使得重放音乐曲调。

假设用户命令电系统20证明他或她的踏瓣动作是否正确。主例程程序开始周期性地分支到用于电子验证的子例程程序。

图4示出了用于电子验证的子例程程序中的作业序列。当人类演奏者从触摸显示面板130上的作业菜单中选择电子验证时，中央处理器使外设处理器在触摸显示面板130上产生音乐曲调的列表。假设人类演奏者从列表中选择音乐曲调。然后，主例程程序开始周期性地分支到用于电子验证的子例程程序。

如步骤S1，中央处理单元使外设处理器将音乐数据代码从信息盘中存储的标准MIDI文件传送到工作存储器，并等待原声钢琴1上的演奏开始。

人类演奏者开始在原声钢琴1上进行他或她的演奏。如步骤S2，中央处理单元读取内部时钟上的时间，并在工作存储器中存储表示当前时间的时间数据。如步骤S3，中央处理单元从被分配给踏瓣位置传感器23的接口中提取踏瓣位置数据，并且在工作存储器中存储当前踏瓣位置。

接着，如步骤S4，中央处理单元搜索工作存储器，以查看是否存在当前要处理的事件数据代码。事件数据代码DC和表示当前时间的时间数据使得可以在步骤S4处给出答复。如果没找到当前要处理的任何事件数据代码，则步骤S4处的答复给出为否定“否”，并且中央处理单元返回步骤S2。由此，中央处理单元重复由步骤S2、S3和S4构成的循环，直到步骤S4处的答复改变。中央处理单元在步骤的第一次执行之后，计算从步骤S2处的演奏开始经过的时间。

当中央处理单元发现当前要处理的事件数据代码时，步骤S4处的答复变为肯定“是”，并且中央处理单元前进到步骤S5。在步骤S5，中央处理单元检查所读出的事件数据代码，以查看所读出的事件数据代码是否表示踏瓣事件消息。当所读出的事件数据代码表示踏瓣事件消息时，步骤S5处的答复给出为肯定“是”。

通过该肯定答复，如步骤S6，中央处理单元将踏瓣标识数据字段F2和位置数据字段F3中存储的踏瓣数据写入到工作存储器中。

接着，中央处理单元从工作存储器中读出以踏瓣标识数据字段F2表示的踏瓣的当前踏瓣位置，并比较当前踏瓣位置与目标踏瓣位置-其以位置数据字段F3表示，以便如步骤S7，确定当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的差。由此，控制器11充当如图2所示的比较器12d。

如果当前踏瓣位置与目标踏瓣位置一致，则差为0。另一方面，如果当前踏瓣位置与目标踏瓣位置不一致，则差为正值或负值。

接着，中央处理单元充当运动控制器12c，并确定基准踏瓣轨迹。如果差为0，则电磁控制踏瓣致动器23不在踏瓣110a/110b/110c上施加任何力，并且人类演奏者感觉到踏瓣的阻力像通常一样。换言之，不向人类演奏者给出任何通知。另一方面，如果差具有正值或负值，则基准踏瓣轨迹代表踏瓣110a/110b/110c的细微振动。将目标踏瓣位置周期性地从运动控制器12c提供给伺服控制器12b，以便通过伺服控制环强迫制音踏瓣沿着基准踏瓣轨迹行进。因此，在演奏中，电子验证系统通过踏瓣110a/110b/110c的振动来向人类演奏者给出通知，使得人类演奏者注意到踏瓣110a/110b/110c正停留在不正确的位置上。如前所述，全行程踏瓣效果不同于半行程踏瓣效果。如果人类演奏者对于半行程踏瓣效果过深地踏下制音踏瓣110a，则通过电子验证，人类演奏者注意到制音踏瓣停留在与半行程踏瓣效果的目标踏瓣位置不同的不正确踏瓣位置。另一方面，如果人类演奏者没使制音踏瓣110a到达全行程踏瓣效果的目标踏瓣位置，则电子验证系统也向人类演奏者给出通知。结果，借助于电子验证系统，人类演奏者学习到全行程踏瓣效果和半行程踏瓣效果的合适的踏瓣行程。

在执行步骤S8处的作业之后，中央处理单元返回步骤S2。当中央处理单元正在重复该循环时，人类演奏者将踏瓣110a/110b/110c改变为目标踏瓣位置，该差异在步骤S7处变为0，使得电磁控制踏瓣致动器23不在踏瓣110a/110b/110c上施加任何力。结果，人类演奏者注意到踏瓣110a/110b/110c停留在目标踏瓣位置处。由此，中央处理单元驱动踏瓣110a/110b/110c以便表示该差异。

当现在要处理的事件数据代码表示键事件消息时，步骤S5处的答复给出为否定，并在步骤S6处，在工作存储器中维持前一踏瓣事件数据代码，而不执行作业。为此，如果人类演奏者将踏瓣110a/110b/110c保持在先前位置上，则当前踏瓣位置与前一次执行中的踏瓣位置相同，并且中央处理单元在步骤S7处发现该差未改变。结果，在步骤S8，伺服控制器12b继续前一通知，或者不给出任何通知。当然，如果人类演奏者改变踏瓣位置，则中央处理单元可根据该差而停止或重新给出通知。由此，电子验证系统忽略键事件数据代码。

图5示出了由踏瓣位置信号S5表示的踏瓣110a/110b/110c的轨线PL1，以及由踏瓣事件数据代码表示的目标踏瓣位置的一系列值PL2。X0表示踏瓣110a/110b/110c的静止位置，Xe表示踏瓣110a/110b/110c的终点位置。

从时间t1到时间t2，人类演奏者将踏瓣110a/110b/110c踏下到比目标踏瓣位置更浅的当前踏瓣位置，并且产生差ΔX。中央处理单元在步骤S7计算差ΔX，并且将差ΔX乘以比例常量。由此，获得乘积X。按照使得最大乘积X比制音器单元9的裕度更小的方式来确定比例常量。

运动控制器12c确定基准踏瓣轨迹。在此实例中，基准踏瓣轨迹使踏瓣110a/110b/110c沿着正弦波-其以如图6所示的规则时间间隔T变化，并且幅度A等于乘积X。差ΔX越大，则幅度A越宽。然而，踏瓣110a/110b/110c的振动不对踏瓣效果产生任何影响，因为最大幅度A小于制音器单元9的裕度。制音器单元9吸收(take up)振动，使得制音器6不移动。因此，通过振动的幅度，电子验证系统使人类演奏者注意到目标踏瓣位置和当前踏瓣位置之间的距离。

如从前述描述将理解的，本发明的电子验证系统通过踏瓣的运动，向人类演奏者给出不正确踏瓣位置的通知，使得人类演奏者借助于电子验证装置而学习到踏瓣动作。即使人类演奏者不具有良好的听力，电子验证系统也能够通过他或她脚部的触觉感觉，使人类演奏者注意到踏瓣停留在不正确的踏瓣位置上。

第二实施例

转到附图的图7，实施本发明的另一自动演奏器钢琴100A大体上包括原声钢琴1A和电系统20A。原声钢琴1A在结构上类似于原声钢琴1，并且用指定原声钢琴1的相应组成部分的附图标记来标记原声钢琴1A的组成部分，为了简洁不进行任何详细描述。

除了在控制器11A的信息处理系统11Aa中安装的计算机软件外，电系统20A在系统配置上类似于电系统20。为此，描述针对于计算机软件。

信息处理系统11A中的计算机程序也被分为主例程程序和子例程程序。主例程程序和信息处理系统11a中安装的一样。仅仅用于电子验证的子例程程序不同于信息处理系统11a中安装的子例程程序。

图8示出了用于电子验证的子例程程序。用于电子验证的子例程程序包括步骤S11到S20的作业，并且步骤S11到S17的步骤与步骤S1到S7一样。然而，步骤S18到S20的作业不同于步骤S8。为此，描述针对于步骤S18到S20的作业。

图9A到图9D示出了振动的踏瓣110a、110b和110c的轨线，并且图6所示的轨线和图9A到图9D所示的轨线可用作基准踏瓣轨迹。图9A所示的振动具有方波形，图9B所示的振动具有三角波形，图9C和图9D所示的振动具有锯齿波形。表示振动波形的踏瓣轨迹数据被存储在信息处理系统11Aa的工作存储器中。用于电磁控制踏瓣致动器23的伺服控制器调制控制信号的幅度，并且伺服控制器通过调制后的控制信号来调制占空比-其等于驱动信号S4的平均电流的量。

在此实例中，图6所示的轨线示出踏瓣110a/110b/110c(其当前踏瓣位置比目标踏瓣位置更接近于静止位置)的默认振动波形，而图9A所示的轨线示出了踏瓣110a/110b/110c(其当前踏瓣位置比目标踏瓣位置更远离静止位置)的默认振动波形。如果用户希望将这些默认波形改变为图9B、9C和9D所示的其它波形，则他或她在开始他或她的演奏之前，命令信息处理系统11Aa将默认波形(一个或多个)改变为图9B到9D中所示的波形中的任一个或多个。

当演奏者正在原声钢琴1A上演奏音乐曲调时，中央处理单元通过定时器中断，周期性地进入图8中所示的子例程程序。中央处理单元顺序地执行步骤S11到S17的作业，并确定当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的差。当踏瓣110a、110b或110c未到达目标踏瓣位置时，当前踏瓣位置比目标踏瓣位置更接近于静止位置，并且差具有负值。另一方面，当踏瓣110a、110b或110c越过目标踏瓣位置时，当前踏瓣位置比目标踏瓣位置更远离静止位置，并且差具有正值。

在此情形下，如步骤S18，中央处理单元检查该差，以查看该差具有负值还是正值。如果该差具有负值，则中央处理单元前进到步骤S20，并产生如图6所示的振动。另一方面，当该差具有正值时，中央处理单元前进到步骤S19，并产生如图9A所示的振动。

电子验证系统通过幅度X、周期T、频率或者幅度X和周期T之间的比率来向演奏者通知差的量。

如从前述描述将理解的，电子验证系统通过不同的振动模式来向演奏者给出超限(overrun)的通知和短行程的通知。

第三实施例

转到附图的图10，实施本发明的再一自动演奏器钢琴100B大体上也包括原声钢琴1B和电系统20B。原声钢琴1B在结构上类似于原声钢琴1，并且由此用指定原声钢琴1的相应组成部分的附图标记来标记原声钢琴1B的组成部分，为了简洁不进行任何详细描述。

除了踏瓣轨迹数据，电系统20B在系统配置上类似于电系统20。为此，描述针对于向演奏者给出的通知。

控制器11B包括信息处理系统11Ba、脉宽调制器11Bb和幅度调制电路11Bc。信息处理系统11Ba和脉宽调制器11Bb在电路配置上类似于信息处理系统11a和脉宽调制器11b，并且在伺服控制器12b和脉宽调制器11Bb之间连接幅度调制电路11Bc。

当中央处理单元容许目标踏瓣位置和当前踏瓣位置之间的不一致性时，运动控制器12c产生控制信号，并通过伺服控制器12b和幅度调制电路11Bc将控制信号提供给脉宽调制器11Bb。在此实例中，控制信号具有恒定频率和恒定重复的波形。

当目标踏瓣位置和当前踏瓣位置之间的差具有负值时，对控制信号进行幅度调制，并且调制后的控制信号具有如图11中的线条PL11所示的波形。实线RL11代表调制后的控制信号的锯齿包络线，类似于图9C所示的波形。通过调制后的控制信号来控制脉宽调制器11Bb，使得踏瓣110a/110b/110c在波形类似于调制后的控制信号的各个轨线上行进。

另一方面，如果差具有正值，调制后的控制信号的包络线具有类似于图9D所示的波形的锯齿包络线。

因此，即使控制信号具有恒定频率和恒定重复的波形，电子验证系统也向演奏者给出表示超限的通知和表示短行程的通知。第三实施例的电子验证系统使得可以通过复杂的振动来给出强烈的触觉感觉。

如将从前述描述中理解的，本发明的电子验证系统监视踏瓣110a/110b/110c，即乐器的操纵器，并在乐器的演奏期间，通过移动踏瓣来向演奏者给出不正确踏瓣动作的通知。演奏者立刻注意到踏瓣停留在不正确的位置上，并校正踏瓣位置。由此，借助于本发明的电子验证系统，演奏者在演奏乐器方面得到了进步。

即使演奏者不具有良好的听力，他或她也能通过触觉感觉而理解通知。此外，即使演奏者在演奏中持续阅读乐谱，也确保通过触觉感觉而向用户给出通知。

尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但本领域技术人员将明白，可进行各种改变和修改，而不会脱离本发明的精神和范围。

例如，可通过另一种传感器，如速度传感器、加速度传感器或压力传感器，来监视黑键1b、白键1c以及踏瓣110a、110b和110c。这是因为这些种类的物理量可相互转换。即使在本发明的乐器的电系统中安装了特定种类的传感器，可将特定物理量的输出值转化为另一种类的物理量。例如，如下从位置传感器的输出值计算速度。中央处理单元通过内部定时器测量规则时间间隔，并以该规则时间间隔从连接到位置传感器的接口中提取位置数据。中央处理单元计算位置数据的值的变化。该变化表示速度。类似地，从速度值的变化计算加速度。从该角度来看，踏瓣事件数据代码可具有速度数据字段或加速度数据字段，来代替位置数据字段F3。

可在原声钢琴中仅仅安装电子验证系统。换言之，自动演奏系统、电子音调生成器25和静音系统不是本发明的乐器的必要特征。

可在属于具有一个操纵器或多个操纵器的类型的另一种乐器中安装电子验证系统，其使音调的属性随着一个操纵器或多个操纵器的行程而变化。例如，长号配有滑动管(sliding tube)，并且演奏者通过改变滑动管的长度来改变音调的音高。电子验证系统可被准备用于滑动管。由此，自动演奏器钢琴不对本发明的技术范围构成任何限制。

光学踏瓣传感器24不对本发明的技术范围构成任何限制。可使用可变电阻器作为踏瓣传感器24。

联接件110d可具有与连杆一起的凸轮、链轮齿和多条线。

可从合适的信息存储介质向信息处理系统11a/11Aa安装计算机程序，这些信息存储介质例如，如磁带盒、磁盘、软盘、光盘、光磁盘、紧致盘、DVD(数字多用盘)和RAM板。

本发明的电子验证系统可监视踏瓣110a、110b和110c中的一个或两个。

在上述实施例中，振动的幅度与当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的差成比例。然而，该特征不对本发明的技术范围构成任何限制。本发明的电子验证系统可产生具有与该差值无关的恒定幅度的振动。

本发明的再一电子验证系统可产生在频率上随着当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的差值的量而变化的振动。

比例性不对本发明的技术范围构成任何限制。差值和诸如幅度或频率的振动属性之间的关系可被表示为非线性函数。

可将当前踏瓣位置与目标踏瓣范围进行比较，而不是目标踏瓣位置。具体地，只要制音踏瓣110a落在窄范围内，制音踏瓣效果就被赋予音调。例如，在完全离开琴弦4之后，全行程踏瓣效果被赋予音调。即使当前踏瓣位置与目标踏瓣位置一致，只要踏瓣行程比制音器6完全离开琴弦4时的临界踏瓣行程更长，就向音调赋予全行程踏瓣效果。类似地，只要制音器6与琴弦4轻轻地接触，就向音调赋予半行程踏瓣效果。即使当前踏瓣位置与目标踏瓣位置不一致，只要当前踏瓣行程落入目标踏瓣位置附近的窄范围内，就向音调赋予半行程踏瓣效果。为此，在步骤S7，中央处理单元可比较当前踏瓣位置和通过目标踏瓣范围的两端处的阈值限定的目标踏瓣范围。如果当前踏瓣位置落入目标踏瓣范围内，则不向演奏者给出任何通知。另一方面，如果当前踏瓣位置在目标踏瓣范围之外，则电子验证系统向演奏者给出通知。在此实例中，差值表示与阈值之一的距离。

目标踏瓣范围在踏下的踏瓣和释放的踏瓣之间可有不同。在此实例中，目标踏瓣范围具有沿着踏瓣轨线的滞后现象(hysteretic)。

在上述实施例中，电子验证系统在当前踏瓣位置和目标踏瓣位置每次不一致时向演奏者给出通知。该特征不对本发明的技术范围构成任何限制。例如，电子验证系统可在演奏者将踏瓣保持在不正确位置上持续预定时间段的条件下，向演奏者给出通知。在此实例中，如果演奏者自己注意到踏瓣停留在不正确踏瓣位置上，则演奏者无需任何通知。然而，如果演奏者不在预定时间段内校正踏瓣位置，则他或她没有注意到不正确的踏瓣位置，所以需要通知演奏者。

类似地，如果演奏者重复不正确的踏瓣动作预定次数，则电子验证系统可向演奏者给出通知。在此实例中，在工作存储器中存储表示次数的数据。

可用频率调制电路或相位调制电路来替换幅度调制电路11Bc。

本发明的电子验证系统可通过通知而向用户给予多种信息。在此实例中，幅度调制电路不仅根据相对于目标位置的当前踏瓣位置(即，超限或短行程)来向控制信号给予不同种类的包络线，还根据差值的量来改变包络线的幅度。可通过不仅使用幅度调制电路还使用频率调制电路，来向演奏者给出多种信息。

在上述实施例中，电子验证系统通过踏瓣在上下方向，即踏瓣动作的同一方向上的运动来向演奏者给出通知。上下方向不对本发明的技术范围构成任何限制。本发明的电子验证系统使得踏瓣在横向方向上振动。在踏瓣附随用于横向振动或前后振动的电磁控制踏瓣致动器以及用于上下振动的电磁控制踏瓣致动器的情况下，电子系统选择性地使得踏瓣振动，以便向演奏者告知踏瓣的当前相对位置，即超限和短行程。

本发明的电子验证系统可使触觉感觉随着时间变化。例如，当中央处理单元容许(admit)当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的差时，中央处理单元启动内部时钟，以便测量经过的时间。当运动控制器使得踏瓣振动时，振动的踏瓣仅仅向演奏者给出微弱的触觉感觉。然而，如果演奏者将踏瓣保持在不正确的位置上，运动控制器使得踏瓣振动随时间越来越强。为了强的触觉感觉，踏瓣可以更高的频率或以更宽的幅度来振动。重复的运动可改变波形、频率或幅度。

尽管电子验证系统在当前踏瓣位置和目标踏瓣位置之间的不一致发生之后立即开始通知，并在不一致性消除之后立即停止通知，但本发明的电子验证系统可在不同的时刻上向演奏者给出通知。例如，电子验证系统可在不一致性消除之后立刻产生振动。另一电子验证系统可在不一致性发生之后立刻产生振动，并持续振动预定的时间段，而不管不一致性消除与否。再一电子验证系统可仅仅在演奏者不能在踏瓣事件的整个时间段中将踏瓣带到目标踏瓣位置时才产生振动。

在上述实施例中，中央处理单元通过使用时间数据代码DC，在不断递增的内部时钟上指定踏瓣事件。然而，当演奏者继续不正确的踏瓣动作时，电子验证系统停止递增经过时间，并在用户将踏瓣校正到目标踏瓣位置时重新启动内部时钟。在此实例中，在内部时钟上将事件时间te测量为te＝t-t0-(td-tc)，其中t是当前时间，t0是演奏者开始演奏的时间，tc是演奏者将踏瓣带到不正确的踏瓣位置的时间，td是演奏者将踏瓣校正到目标踏瓣位置的时间。

否则，中央处理单元不断地将检测到的键事件和检测到的踏瓣事件与事件数据代码EC所表示的键事件和踏瓣事件进行比较。当比较得到一致性时，直到最近一个事件所经过的时间等于时间数据代码DC中表示的时间段的总和，而不考虑演奏者的手指弹奏和踏瓣动作。因而，下一事件要在与下一事件相关联的时间数据DC中所表示的时间段期满时发生。如果在下一事件时间处，演奏者错误地按下键或错误地将踏瓣踏下到不正确位置，则中央处理单元忽略该不一致性，并在演奏者校正手指弹奏或踏瓣动作时重新开始测量时间。该特征对于初学者是期望的，因为电子验证系统使其自身同步于演奏的进步。

踏瓣的振动不对本发明的技术范围构成任何限制。本发明的电子验证系统可通过改变演奏者脚上的负载来向演奏者给出通知。在此实例中，电子验证系统确定施加在踏瓣上的脚部的力。如果踏瓣行程过短，则电磁控制踏瓣致动器23在向上的方向上、在踏瓣的后部施加力，以便部分地抵消返回弹簧的弹性力。减少演奏者脚上的负载，使得演奏者注意到踏瓣停留在浅的位置上。相反，如果踏瓣超限，则电磁控制踏瓣致动器23在向下的方向上、在踏瓣的后部施加力，增加演奏者脚上的负载，使得演奏者注意到踏瓣停留在深的位置上。如果将电磁控制踏瓣致动器23设计为单方向地上推踏瓣的后部，则从踏瓣移除辅助力，以便改变演奏者脚上的负载。

自动演奏系统和电子验证系统可同时为演奏者激活。在此实例中，当人类演奏者正在键盘上演奏旋律、同时自动演奏系统进行伴奏时，电子验证系统监视踏瓣，并向人类演奏者给出不正确踏瓣动作的通知。

组成部件和作业步骤如下与权利要求语言相关如下。制音踏瓣110a、减音踏瓣110b或持音踏瓣110c对应于“操纵器”和“至少一个操纵器”。在制音踏瓣110a充当至少一个操纵器的情况下，音调(一个或多个)持续的时间段相当于“属性”。在减音踏瓣110b充当至少一个操纵器的情况下，响度相当于“属性”。原声音调充当“音乐声音”。

信息处理系统11a、11Aa或11Ba中的工作存储器充当“数据存储装置”，表示踏瓣事件消息的事件数据代码对应于“音乐数据”。踏瓣行程或目标踏瓣位置对应于“目标变化”。踏瓣位置传感器23充当“检测器”，踏瓣行程或当前踏瓣位置对应于“实际变化”。

信息处理系统11a/11Aa/11Ba、脉宽调制器11b/11Bb、幅度调制电路11Bc、作业步骤S1到S8和S11到S20一起形成“控制器”。

阈值之间的窄目标踏瓣范围对应于“所述操纵器的运动达到所述运动不改变音乐声音的所述属性的程度”，联接件的裕度也对应于它。

目标踏瓣位置或当前踏瓣位置相对于目标踏瓣位置的距离是“至少一种不正确性”。

全行程踏瓣效果和半行程踏瓣效果对应于“多种属性”。

黑键1b、白键1c、弦槌2、动作单元3、琴弦4和制音器单元9整体构成“音调生成器”。

Claims (20)

1、一种电子验证系统(20)，用于给出为改变音乐声音的属性而操纵的操纵器(110a，110b，110c)上的不正确操纵的通知，所述电子验证系统包括：

数据存储装置，存储表示所述操纵器(110a，110b，110c)的目标变化量的音乐数据(F2，F3)；以及

报信器，查找所述音乐数据并向演奏者给出所述通知，

其特征在于，

所述报信器包括：

检测器(24)，监视所述操纵器(110a，110b，110c)，并产生表示所述操纵器(110a，110b，110c)的实际变化量的检测数据(S5)；

致动器(23)，被提供用于所述操纵器(110a，110b，110c)，并响应驱动信号(S4)，以便移动所述操纵器(110a，110b，110c)；以及

控制器(11a，S1-S8；11Aa，S11-S20；11Ba)，具有数据处理能力，被连接到所述数据存储装置、所述检测器(24)和所述致动器(23)，比较所述目标变化量和所述实际变化量，以查看所述操纵器(110a，110b，110c)是否被正确地操纵，并在所述目标变化量和所述实际变化量之间存在特定量的差异的情况下，向所述致动器(23)提供所述驱动信号(S4)，以便通过所述操纵器(110a，110b，110c)上的触觉感觉向演奏者给出所述通知。

2、如权利要求1所述的电子验证系统，其中所述致动器(24)使得所述操纵器(110a，110b，110c)的运动达到所述运动不改变音乐声音的所述属性的程度，以便给出不正确操纵的所述通知。

3、如权利要求2所述的电子验证系统，其中所述运动表示所述不正确操纵中的至少一种不正确性。

4、如权利要求3所述的电子验证系统，其中所述至少一种不正确性是所述目标变化量和所述实际变化量之间的差。

5、如权利要求3所述的电子验证系统，其中所述至少一种不正确性是所述实际变化量的所述操纵器在目标变化量的所述操纵器(110a，110b，110c)的位置的任一侧上的位置。

6、如权利要求2所述的电子验证系统，其中所述运动是振动。

7、如权利要求6所述的电子验证系统，其中所述振动的属性表示所述不正确操纵中的至少一种不正确性。

8、如权利要求7所述的电子验证系统，其中从以下的组中选择所述振动的所述属性：所述振动的幅度、所述振动的频率和所述振动的波形的包络线。

9、如权利要求2所述的电子验证系统，其中所述操纵器(110a，110b，110c)通过联接件(110d)连接到产生具有所述属性的所述音乐声音的乐器(1；1A；1B)的音调生成器(1b，1c，2，3，4，9，110d)，并且所述操纵器(110a，110b，110c)、所述联接件(110d)和所述音调生成器(1b，1c，2，3，4，9)的串联组合具有与所述运动的范围一样宽或更窄的裕度。

10、一种乐器(100；100A；100B)，用于产生音乐声音，包括：

至少一个操纵器(110a，110b，110c)，被演奏者沿着轨迹移动，并用于改变所述音乐声音的属性；

音调生成器(1b，1c，2，3，4，9)，被连接到所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)，并产生具有所述属性的所述音乐声音；以及

电子验证系统(20；20A；20B)，给出为改变音乐声音的所述属性而操纵的所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)上的不正确操纵的通知，并包括：

数据存储装置，存储表示所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)的目标变化量的音乐数据(F2，F3)，以及

报信器，查找所述音乐数据(F2，F3)并向演奏者给出所述通知，其特征在于

所述报信器包括：

检测器(24)，监视所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)，并产生表示所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)的实际变化量的检测数据(S5)，

致动器(23)，被提供用于所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)，并响应驱动信号(S4)，以便移动所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)以及

控制器(11a，S1-S8；11Aa，S11-S20；11Ba)，具有数据处理能力，被连接到所述数据存储装置、所述检测器(24)和所述致动器(23)，比较所述目标变化量和所述实际变化量，以查看所述操纵器(110a，110b，110c)是否被正确地操纵，并在所述目标变化量和所述实际变化量之间存在特定量的差异的情况下，向所述致动器(23)提供所述驱动信号(S4)，以便通过所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)上的触觉感觉来向所述演奏者给出所述通知。

11、如权利要求10所述的乐器，其中所述至少一个操纵器是所述演奏者踩踏的踏瓣(110a，110b，110c)。

12、如权利要求11所述的乐器，其中根据表示所述轨迹上的当前位置的实际变化量，能够利用所述踏瓣选择多种所述属性。

13、如权利要求10所述的乐器，其中所述致动器(23)使得所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)的运动达到所述运动不改变音乐声音的所述属性的程度，以便给出不正确操纵的所述通知。

14、如权利要求13所述的乐器，其中所述运动表示所述不正确操纵中的至少一种不正确性。

15、如权利要求14所述的乐器，其中所述至少一种不正确性是所述目标变化量和所述实际变化量之间的差。

16、如权利要求14所述的乐器，其中所述至少一种不正确性是所述实际变化量的所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)在目标变化量的所述至少一个操纵器(110a，110b，110c)的位置的任一侧上的位置。

17、如权利要求13所述的乐器，其中所述运动是振动。

18、如权利要求10所述的乐器，还包括自动演奏系统(5，11b，12a，12b，12c，23，24)，使所述音调生成器(1b，1c，2，3，4，9)产生所述音乐声音而无需人类演奏者的任何手指弹奏。

19、如权利要求18所述的乐器，其中在所述电子验证系统和所述自动演奏系统(5，11b，12a，12b，12c，23，24)之间共享所述致动器(23)，并且所述自动演奏系统(5，11b，12a，12b，12c，23，24)的所述致动器(23)产生其它运动，以便改变所述音乐声音的所述属性，无需所述人类演奏者施加的任何力。

20、如权利要求10所述的乐器，其中所述音调生成器包括：

键(1b，1c)，被选择性地移动用于指定所述音乐声音的音高，

动作单元(3)，被分别连接到所述键并由被移动的键来致动，

琴弦(4)，通过其振动，以所述音高的不同值来产生所述音乐声音，

弦槌(2)，被分别连接到所述动作单元，分别与所述琴弦相关联，并由被致动的动作单元驱动旋转，以便产生相关联的琴弦的振动，以及

制音器单元(9)，被分别与所述琴弦相关联，并由所述键移动，以便根据所述键的位置，选择性地与相关联的琴弦分开以及与所述琴弦接触。

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