CN103077699A - 键盘乐器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种键盘乐器。在预定的声音产生模式中，具有和被操作键对应的频率特性的驱动信号被提供到设置在响板上的激励单元。响应激励单元产生的机械振动，响板振动，以产生和被操作键对应的声学振动声音。支撑单元支撑激励单元，使得除了响应施加到响板的驱动信号而振动的振动构件外，激励单元的较少重量或没有重量施加到响板上。因此，只有振动构件的重量施加到响板，振动构件是激励单元中非常轻的部分，所以响板的振动特性几乎不受影响。提供应响应琴键的操作而被弦槌击打的发声体。当选择声音衰减模式时，制动器允许阻止弦槌击打发声体。因此，可以选择性地结合基于发声体产生的声音和基于响板振动产生的声音。

Description

键盘乐器

技术领域

本发明涉及一种丰富原声键盘乐器所能产生的声音的技术。

背景技术

通常，电子钢琴不像原声钢琴那样具有响板，因为电子钢琴被设定成从扬声器产生电子声音。然而，日本专利申请已公开号JP2008-292739A公开了一种技术，即在电子钢琴上安装响板并在响板上安装扬声器，从而通过激励具有扬声器的响板，从响板发出振动声音。从而，电子钢琴不仅能产生电子声音，还由于从响板发出的振动声音而产生了丰富的原声低音高声音。上述提到的专利文献还公开了这种技术，即不仅适用于电子钢琴，而且配置为不让任何琴弦振动的原声钢琴(消音钢琴)。

原声钢琴的音质很大程度上依赖于发出声音的响板的振动特性。因此，在工厂制造钢琴时，如果出人意料地有任何重的物体或装置安装在响板上，响板的振动特性会因重的物体或装置的影响而大幅改变。结果导致原声钢琴固有的音质恶化。

在扬声器(其为重的物体或装置)直接安装在响板上的上述现有技术的构造下，扬声器的重量会影响响板，响板的振动特性会因此在响板安装前后大幅改变。因此，要解决的问题就是，当上述现有技术应用于原声钢琴时，响板的振动特性会因扬声器的影响而改变，使得原声钢琴的固有音质受到影响并发生变化。

发明内容

考虑到上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种键盘乐器，其具有用于激励响板的结构，其中，响板的振动特性不会被不利地改变。

为了实现上述目的，本发明提供了一种改进的键盘乐器，包括：多个琴键(2)；多个发声体(5)，所述发声体每一个设置为与多个琴键(2)每一个成相对应的关系；多个弦槌(4)，其每一个对任何一个琴键的操作做出响应且适于击打与被操作的琴键相对应的发声体(5)；止动器(40)，配置为能防止弦槌击打发声体；响板(7)，配置为通过发声体的振动而振动；激励单元(50)，包括连接到响板(7)的振动构件(51，81)和比振动构件更重的主体(52，82)，激励单元(50)适于响应于供应至该激励单元的驱动信号而在振动构件和主体之间产生吸引力和排斥力中的至少一种，以让振动构件振动；支撑单元(55，55B)，配置为支撑主体，使得至少在响板不振动的状态中较少的主体重量施加到响板或没有主体重量施加到响板；演奏信息产生单元(120)，适于产生与琴键的操作相对应的演奏信息；信号产生单元(15)，适于基于演奏信息产生声音波形信号，所产生的声音波形信号被作为驱动信号供应到激励单元(50)，以由此让振动构件(51，81)振动；和控制单元(130)，适于以在振动构件(51，81)响应于驱动信号而振动时允许或不允许止动器防止弦槌击打发声体的方式来控制止动器(40)。请注意，为了便于理解，用括号中相同的附图标记表示本发明后述的实施例的各个组成元件。

根据本发明，激励单元包括连接到响板的振动构件和比振动构件更重的主体，激励单元响应于供应至该激励单元的驱动信号而在振动构件和主体之间产生吸引力和排斥力中的至少一种，以让振动构件振动。支撑单元配置为支撑主体，使得至少在响板不振动的状态中较少的主体重量施加到响板或没有主体重量施加到响板。因此，可以最小化由于安装激励单元而施加在响板上的重量，使得原声键盘乐器的响板的振动特性不会受到不利影响。结果，键盘乐器固有的原声声音和额外的原声可由于响板的正向而产生，以便丰富键盘乐器所能产生的原声声音。具体地，通过设置以在响板通过激励单元振动时允许或不允许止动器阻止弦槌击打发声体的方式控制止动器的控制单元，可以实现选择性的执行以下控制之一：一种是只产生基于响板振动的原声声音而抑制键盘乐器固有的原声声音的产生，而一种是同时产生这两种原声声音，使得原声键盘乐器可获得的声音产生模式多样化。

根据一实施例，其中，多个声音产生模式中的任意一个是可选择的，并且当使用者从多个声音产生模式中选择预定的具体声音产生模式时，振动构件(51)依照驱动信号而振动。

根据一实施例，如果被选择的预定的具体声音产生模式是第一具体声音产生模式，控制单元(130)允许止动器(40)防止弦槌击打发声体。

根据一实施例，主体(52，52B)具有磁体，并且振动构件(51)具有音圈，音圈被布置在通过磁体形成的磁路上并且驱动信号输入到音圈。

根据一实施例，振动构件(51)和主体(52，52B)通过间隔彼此分开，并且支撑单元(55，55B)支撑主体，使得主体(52，52B)不与响板接触。

根据一实施例，振动构件(51)和主体(52)经由制音器单元(53)相连接，并且支撑单元(55)经由制音器单元和主体支撑振动构件的重量。

附图说明

下面参照下述附图详细描述本发明的某些优选实施例，这些优选实施例仅作为示例，其中：

图1是根据本发明实施例的三角钢琴的外观的透视视图；

图2是根据实施例的三角钢琴内部结构的示意图；

图3是根据实施例的三角钢琴中的激励单元的布置示意图；

图4是根据实施例的三角钢琴中的激励单元的外观透视图；

图5是图4所示的激励单元的剖面图；

图6是根据实施例的包括在激励单元中的音圈结构的剖面示意图；

图7A至图7C是显示了三种不同类型的音圈的剖面图，用来说明根据实施例的激励单元中的音圈所用的最佳结构；

图8A至图8C是显示了三种不同的轭布置形式的剖面图，用来说明根据实施例的激励单元中的轭的最佳结构；

图9是根据实施例的三角钢琴的控制器的结构框图；

图10是根据实施例的三角钢琴的功能结构框图；

图11示出了图10的功能结构的改变例的框图；

图12A和图12B根据实施例的要在三角钢琴的均衡器单元中设置的频率特性的调整的曲线图；

图13是频率特性指定部分单元指定均衡器单元要设置的频率特性的机制的框图；

图14是根据本发明改变例1的激励单元剖面示意图；

图15是根据本发明改变例2的直立式钢琴的内部结构视图；

图16是根据改变例2的直立式钢琴中激励单元的布置形式的示意图；

图17是根据本发明改变例3的激励单元处于安装到响板上的状态的侧视图；

图18是根据本发明改变例7的激励单元的布置形式的示意图；

图19是根据本发明改变例7的直立式钢琴的内部结构视图；

图20是根据本发明改变例9的激励单元剖面图；

图21是根据本发明改变例12的激励单元剖面图；和

图22A和图22B是根据本发明改变例13的激励单元剖面图。

具体实施例

整体构造

图1是根据本发明实施例的三角钢琴1的外观透视图。像已知的三角钢琴那样，三角钢琴1具有键盘和控制音乐演奏的踏板3，键盘中在钢琴前侧排布供表演者或使用者操作的多个琴键2。三角钢琴1还包括在其前表面部分的具有操作面板13的控制器10和设置在乐谱架的一部分上的触摸面板60。使用者通过对操作面板13和触摸面板60的操作来输入用户指令到控制器10。

三角钢琴1配置为，能根据表演者(使用者)的指令在从多种声音产生模式中选择出的一种声音产生模式下产生声音。这些声音产生模式包括(1)普通声音产生模式，(2)声音衰减模式，和(3)声音增强模式。

普通声音产生模式(1)是一种只基于响应于通过对应于被操作琴键的弦槌对琴弦的击打而产生琴弦振动的声音产生模式。声音衰减模式(2)，即“特殊声音产生模式1”，是一种只基于响板产生的主动振动响板声音而产生声音的模式，所述主动振动响板声音是在响板响应于琴键的操作、根据基于从音源(例如电子音源)产生的音频波形信号的驱动信号而物理振动时从响板产生的，而同时琴弦的击打被止动器阻止。换句话说，在声音衰减模式(2)中，止动器被允许阻止弦槌击打与被操作的琴键对应的琴弦。因此，产生的主动振动响板的声音具有感觉自然的原声声音的特点。

声音增强模式(3)，即“特殊声音产生模式2”，是一种基于琴弦的振动和主动振动响板的振动产生声音的模式。换句话说，在声音增强模式(3)中，止动器不被允许阻止弦槌击打与被操作的琴键对应的琴弦。应注意，在声音增强模式(3)中，不仅所产生声音的总音量可以被增强，而且可以实现音色层效果(tone color layer effect)，因为同时产生基于弦槌对琴弦的击打的(即，基于琴弦的振动的声音)具有钢琴固有音色的第一原声声音和具有任意附加音色的第二原声声音(即，主动振动响板的声音)，所述任意附加音色由迫使响板依照具有任意音色(包括和钢琴音色类似的音色)的音频波形的驱动信号而振动来获得。因此，声音增强模式(3)也可作为能获得音色层效果的演奏模式。

声音产生模式可包括其他的声音产生模式，例如消音模式(sounddeadening mode)。当选择消音模式时，在和声音衰减模式相同的配置下，从声源产生的电子音乐声音信号(音频波形信号)供给耳机端而不作为响板驱动信号。因此，演奏者可以自己聆听基于电子音乐声音信号的声音(而不将音乐声音传播到外部空间)。

表1列出了如下的声音产生模式

【表1】

同样，三角钢琴1构造为能在通过使用者从多个演奏模式中选择的演奏模式下操作。演奏模式包括使用者(表演者)弹奏钢琴来产生声音的普通演奏模式，和琴键被自动驱动以产生自动演奏声音的自动演奏模式。为执行本发明，三角钢琴1被构造为能够实现至少任何一种演奏模式。

【三角钢琴1的结构】

图2是示意地显示根据本发明的实施例的三角钢琴1的内部结构的视图。在图2中，为了简化说明，只画出了对应一个琴键2的内部结构，而省略了对应其他琴键2的内部结构。

每个琴键2的后端部(即，远离三角钢琴1的使用者的端部)的下面设置使用螺线管驱动琴键2的琴键驱动单元30。琴键驱动单元30按照从控制器10提供的控制信号驱动螺线管。更具体地说，琴键驱动单元30驱动螺线管来升高柱塞，以重现使用者已经按下琴键2时的类似状态，和降低柱塞，以重现使用者已经释放琴键2时的类似状态。也就是说，普通演奏模式和自动演奏模式之间的区别就在于琴键2是被使用者的操作驱动还是被琴键驱动单元30驱动。

弦槌4与琴键2成对应关系地设置。因此，一旦使用者按下琴键2中的任意一个，按压力通过动作机构(未显示)传送到对应的弦槌4，使得弦槌4运动，来击打对应的琴弦5。制音器8按照琴键2的按压量和踏板3的制音器踏板的下压量远离或接触琴弦5；在下文中，“踏板3”将指代制音器踏板，除非另有说明。当和琴弦5相接触时，制音器8抑制琴弦5的振动。

本领域中公知，通常在原声三角钢琴中，多根琴弦的组合(或至少一根琴弦)和每一个琴键相关联地设置。在本发明中，和一个琴键2对应的琴弦5实际上包含一根或多根琴弦的这种组合。即，在本发明中，为了方便描述，简单使用“琴弦5”指代与每一个琴键相关地设置的一根或多根琴弦的组合。

在上述声音衰减模式中，止动器40阻止弦槌4击打琴弦5。即，当设置声音产生模式为声音衰减模式时，槌柄和止动器40碰撞，从而阻止弦槌4击打琴弦5。另一方面，当声音产生模式设为普通声音产生模式或者声音增强模式时，止动器40运动到不与槌柄相碰撞的位置。

琴键传感器22设置为与琴键2成对应关系并且在对应的琴键2下方，并且每一个琴键传感器22将对应于琴键2动作的检测信号输出到控制器10。在示例中，每个琴键传感器22检测对应的琴键2的按压量并将表示检测到的按压量(检测结果)的检测信号输出到控制器10。琴键传感器22可输出表示琴键2已经经过了一具体的按压位置的检测信号，而不是将检测到的琴键2的按压量作为检测信号输出。这里，具体的按压位置指代任意合适的位置，优选的是从琴键2的闲置位置到终点位置范围内的多个位置。也就是说，要从琴键传感器22输出的检测信号可以是任何种类的信号，只要其允许控制器10识别出相应琴键2的动作即可。

槌传感器24设置为与弦槌4成对应关系，并且每个弦槌传感器24将表示对应弦槌4的动作的检测信号输出到控制器10。在示例中，弦槌传感器24检测弦槌4刚好在击打琴弦5之前的运动速度，并将表示检测到的运动速度(检测结果)的检测信号输出到控制器10。应注意，该检测信号不必是表示弦槌4自身的运动速度，其也可以表示控制器10计算出来的表示弦槌4的运动速度，以作为另外形式的检测信号。例如，检测信号可以是一种表示在弦槌4的运动过程中槌柄已经经过两个预定位置的信号，或者是一种表示从槌柄已经经过两个位置中的一个的时间点到槌柄已经经过两个位置中另一个的时间点的时间长度的信号。也就是说，要从弦槌传感器24输出的检测信号可以是任何种类的信号，只要其能让控制器10识别出相应弦槌4的动作即可。

踏板传感器23设置为与踏板3成对应关系，并且每个踏板传感器23将表示对应踏板3的动作的检测信号输出到控制器10。在示例中，踏板传感器23检测踏板3的下压量，并将表示检测到的下压量(踏板3的检测结果)的检测信号输出到控制器10。或者，踏板传感器23可以输出表示踏板3已经经过一个具体的下压位置的检测信号，来代替输出对应于踏板3下压量的检测信号。这里，“具体的下压位置”是从踏板3的闲置位置到终点位置范围内的任意合适的位置，并且具体的下压位置优先设为可以将制音器8和琴弦5彼此完全接触的接触状态和制音器8和琴弦5彼此不接触的非接触状态区分开的位置。更优选的，多个这样的具体下压位置被设为还允许检测半踏板状态。也就是说，要从踏板传感器23输出的检测信号可以是任何种类的信号，只要其能让控制器10识别出相应踏板3的动作即可。

只要控制器10以这样的方式构造，用从琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24输出的检测信号，它可以识别每个单独的琴键(琴键号)2、弦槌4击打琴弦5(即按琴键有效(key-on)事件时间)的时间点(琴弦击打时间点)、击打速度、和制音器8抑制琴弦振动(琴键失效(key-off)事件时间点)的时间点(振动抑制时间点)，那么琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24每一个可输出不同于前述形式检测信号的、其他形式的琴键2、踏板3和弦槌4的动作的检测结果。

如在现有技术中已知的，钢琴的响板7背后设有多个肋木(或支撑部件)75，并且跨在琴弦5之间的弦马6固定到响板7的前表面。在下文中，弦马6是指“第一条状部件”，并且肋木75是指“第二条状部件”。在以普通方式演奏钢琴时，被弦槌4击打的琴弦5的振动通过弦马6传播(或传输)到响板7。

本发明中，激励单元50安装在响板7的合适位置。激励单元50具有和响板7相连的振动构件51和轭保持单元(即，主体)52。轭保持单元(主体)52由连接到直支撑柱9的支撑单元55支撑。在特定的声音产生模式下(即上述声音衰减模式或声音增强模式)，从控制器10发出的驱动信号提供给激励单元50。振动构件51响应由提供的驱动信号表示的电子音频波形而振动，由此使响板7振动。以此方式，响板7产生原声振动声音。弦马6也随着响板7的振动而振动，因此响板7的振动通过弦马6传播(或传输)到琴弦5。在图5所示的实施例中，振动构件51包括轭保持单元52中含有的轭521、523和布置为定位在环形磁体522形成的磁路中的音圈512，且振动构件51依照音圈512输入的驱动信号而振动。

图3是示意图，显示了根据本发明实施例的激励单元50的布置方式。在示例中，设置两个激励单元50H、50L作为激励单元50。如果不特别需要区分激励单元50H和激励单元50L，仅使用激励单元50这样的表述。

在示例中，激励单元50H，50L安装在响板7的位于两个肋木75之间的后表面上。对两个弦马6(即长弦马6H和短弦马6L)来说，激励单元50H布置在对应长弦马6H的位置，激励单元50L布置在对应短弦马6L的位置。也就是说，响板7被夹在激励单元50和弦马6之间。

需要注意，要设置在响板7上的激励单元50的数目并不限制为两个，而是可以大于两个或只有一个。如果只设置一个激励单元50，则优选地，激励单元50安装在对应长弦马6H的位置。

长弦马6H是用于支撑与预定的较高音高范围对应的预定的一组琴弦5的弦马，而短弦马6L是用于支撑与预定较低音高范围对应的预定的一组琴弦5。在下文中，如果不特别需要区分弦马6H和弦马6L，则仅使用弦马6这样的表述。如上所述，与直支撑柱9相连的支撑单元55支撑激励单元50。

【激励单元50的构造】

图4是示意图，其显示了根据本发明实施例的激励单元50的外观。为了更容易理解地表示出轭保持单元52的主体结构，这个示意图示出了外壳524的内部而省略了轭保持单元52的外壳524的展示(参见图5)。振动构件51具有圆柱形连接部件511和音圈512，该连接部件与响板7相连的顶面是封闭的。连接部件511由重量轻的材料(如聚酰亚胺这样的树脂或铝这样的金属)制成，树脂或类似物制成的盖安装在其顶面。轭保持单元52具有轭521、523，它们中间夹有磁体522。轭521、523由软磁材料(例如软铁)制成且比连接部件511重得多。振动构件51和轭支持部件52通过间隔或空气隙彼此分开。也就是说，轭支持单元52与音圈512经空气隙磁耦合。

图5是从水平方向上看的图4中激励单元50的剖面图，沿着通过连接部件511的中心的垂直平面截取。图5示出了外壳524，同样在图4中省略其展示。在图5中，响板7和弦马6的位置用虚线表示，来表明激励单元50、响板7和弦马6之间的位置关系。振动构件51包括连接部件511和绕连接部件511缠绕的音圈512。在由轭521、523和磁体522形成的整个磁路中(用带箭头的虚线表示)，音圈512可动地设置在经过轭521和轭523之间形成的空间的磁路部分中。供给到激励单元50的驱动信号输入到音圈512。音圈512从如上所述形成的磁路接收磁力，用于根据由输入的驱动信号代表的波形而产生让连接部件511在图5的垂直方向上振动的驱动力。因为支撑单元55支撑轭保持单元52，所以轭保持单元52的位置是固定的，音圈512产生的大部分驱动力被用作用于让连接部件511振动的推动力。

连接部件511的顶面和响板7彼此用粘结剂或双面胶带粘接(未示出)，所以连接部件511牢固固定在响板7上。连接部件511和连接部件511顶面之间的连接并不限定于通过粘结剂粘结，而可以用螺钉或类似物连接。因此，当连接部件511向上运动时，向上推动响板7，并且当连接部件511向下运动时，连接部件511拉动响板7向下，连接部件511并没有离开响板7。如上所述，由于连接部件511和响板7之间的连接，响板7在驱动波形的正和负方向都能精确运动。所以，响板7可以产生与具有期望音调的波形特性严格符合的振动。连接部件511的振动不仅让响板7振动，而且通过响板7传播到弦马6，进一步传播到琴弦5。

外壳524容纳轭521、523和磁体522。支撑单元55支撑外壳524。这样，由轭521、523组成的轭保持单元52、磁体522和外壳524经间隔或空气隙而远离振动构件51设置并且通过支撑单元55支撑，以使得轭保持单元52和响板7不接触。在这个例子中，如图5所示，支撑单元55从外壳524底部侧支撑轭保持单元52。因为振动构件51(连接部件511)经间隔或空气隙与轭保持单元52分开，所以结果是振动构件51在和响板7相连时被响板7支撑。

需要注意的是，振动构件51和轭保持单元52通过间隔彼此分离意味着，在示出的构造中，振动构件51和轭保持单元52是不互相接触的。替代地，引向振动构件51的局部结构(例如引向音圈512的配线)可与轭保持单元52接触。此时，期望的是没有负重通过该局部结构从轭保持单元52施加到振动构件51。

以此方式，支撑单元55支撑在激励单元50中的轭保持单元(主体)52，除了振动构件51外，较少或没有激励单元50的负重施加到响板7上。用于支撑轭保持单元52的支撑单元55的结构可以是任意结构，只要满足除了振动构件51的负重外没有其它负重施加到响板7上即可。

如上所述，和轭保持单元52的材料相比，连接部件511由轻质材料(如树脂)制成。与轭保持单元(主体)52相比，包括连接部件511和音圈512的整个振动构件51由重量非常轻的结构形成。因为轭保持单元52的负重通过支撑单元55施加到直支撑柱9上，所以几乎没有激励单元50的负重施加到响板7。尽管振动构件51的负重作用于响板7，但是这个负重非常微小，将其对响板的振动特性的影响减到最小。

【音圈512的构造】

图6是示意图，显示了根据本发明实施例的音圈512的结构。图6显示了当振动构件51没有振动时它的位置。在下文中，把振动单元51没有振动时它的位置称为标准位置。音圈512沿垂直方向(振动构件51的振动方向)的长度(下文仅称为音圈512的长度)是磁路空间525沿垂直方向的长度(下文简称为磁路宽度mw)及上和下振动局部长度cw(其每一个对应比磁路宽度mw高或低的任意末端)之和。即，音圈512的长度是振动局部长度cw的二倍和磁路宽度mw之和。尽管在图6中显示了磁路宽度mw的长度设定为和轭521的厚度相等，但是实际上，存在磁场的扩展。因此，可以考虑将该扩展包括在磁路空间525中，且将磁路宽带mw确定为比图6所示的轭521的厚度大的值。

图7A至图7C是本发明实施例中与三种不同尺寸的音圈512有关的音圈512的振动状态的剖面图。在图7A至图7C中，参考量sw表示在连接部件511和响板7相连的条件下，当最大幅度的驱动信号输入到音圈512时距振动构件51的标准位置的偏移量(即最大偏移量sw)。在图7A至图7C中，音圈512相对于磁路宽度mw的长度尺寸是彼此不同的。即，图7A表示振动局部长度cw和最大偏移量sw相等的情况。图7B表示振动局部长度cw小于最大偏移量sw的情况。图7C表示振动局部长度cw大于最大偏移量sw的情况。在图7A至图7C中，左边的图表示振动构件51在标准位置的状态，中间的图表示振动构件51向上运动了最大偏移量sw的状态，右边的图表示振动构件51向下运动了最大偏移量sw的状态。

如图7A所示，其中cw＝sw，当振动构件51的偏移是向上最大时，音圈512的底端bm位于磁路空间525的底端。当振动构件51的偏移是向下最大时，音圈512的顶端tp位于磁路空间525的顶端。在这种情况下，音圈512中具有等于磁路宽度mw的长度的部分总是位于磁路空间525中。因此，无论激励过程中偏移量如何，振动构件51都能获得稳定的驱动力。

如图7B所示，其中cw＜sw，当振动构件51的偏移为向上最大时，音圈512的底端bm位于磁路空间525内。当振动构件51的偏移为向下最大时，音圈的顶端tp位于磁路空间525内。在这种情况下，当振动单元51的偏移量增加时，音圈512的位于磁路空间525内的长度小于磁路宽度mw。因此，不能足够地获得应该从驱动信号获得的驱动力。但是，当没有输入大的驱动信号(其能导致振动构件51达到最大偏移量)时，振动构件51能够如同cw＝sw时一样获得稳定的驱动力。

另一方面，如图7B示出的当音圈512的长度减少时，每单位长度的绕线匝数必然改变。因为线圈的绕组数量减少和电感降低，带来的效果就是即使在高频范围内也能获得优越的响应性。

如图7C所示，其中cw＞sw，当振动构件51的偏移也是向上最大时，音圈512的底端位于磁路空间525外。当振动构件51的的偏移也是向下最大时，音圈512的顶端tp位于磁路空间525外。在这种情况下，类似cw＝sw时，音圈512中具有等于磁路宽度mw的长度的部分总是位于磁路空间525中。因此，无论激励过程中振动构件51的偏移量如何，振动构件51都能获得稳定的驱动力。

另一方面，在音圈512中，位于磁路空间525外的部分对驱动力并没有贡献。而且，如图7C所示，如果音圈512的长度增加，则除非单位长度的绕线匝数改变，线圈绕组数目将增加，由此导致电感增大。结果，能够获得优越响应性的频带被限制在低频带。

如上所述，在cw＞sw的情况下，与cw＝sw的情况比，高频带响应性恶化且没有有利因素。因此，根据本发明的实施例，确定振动局部长度cw等于或小于最大偏移量sw。也就是说，音圈512的长度被确定为等于或者小于最大偏移量sw的二倍和磁路宽度mw之和。为使振动局部长度cw小于最大偏移量sw，考虑响板7振动时振动构件51通常能够达到的幅度和驱动信号包含的频带来做出适当的设计。

【轭521、523的结构】

图8A至图8C是表示轭521的顶面(以下称为板顶面)、音圈512的顶面和轭523的杆(pole)的顶面(以下称为杆顶面)之间关系的剖面图。图8A显示了，当振动单元51向上偏移了最大偏移量sw时，杆顶面的高度被设为和音圈512的顶端位置相同。图8B显示了，当振动单元51位于标准位置时，杆顶面的高度被设为和音圈512的顶端位置相同。图8C显示了杆顶面的高度被设为和板顶面位置相同的情况。需要注意的是，在图8A至图8C中的任意情况中，音圈512的长度都被认为是振动局部长度cw的二倍和磁路宽mw之和。在图8A至图8C每一个中，左边的图表示振动构件51在标准位置的状态，中间的图表示振动构件51向上移动了最大偏移量sw的状态，右边的图表示振动构件51向下移动了最大偏移量sw的状态。

在图8A所示的情况下，当振动单元51的偏移为向上最大时，音圈顶端通常不超出板顶面和杆顶面之间形成的磁路。因此，如果杆顶面设置为如图8A的状态，当大驱动信号输入音圈512时，可以获得优越的响应性。

在图8B中，当振动单元51在标准位置时，音圈512的顶端通常不超出板顶面和杆顶面之间形成的磁路。虽然在图8A所示的状态中，当振动单元51在标准位置时，存在绕过(bypass)音圈向上漏出的磁通量，在图8B中，没有这样的绕过的磁通量。因此，当杆顶面的位置设置为如图8B所示的状态时，当振动开始时(当开始产生声音时)可以获得优越的响应性。

在图8C所示的情况下，即使当振动单元51的的偏移为向下最大时，音圈512的顶端通常不超出板顶面和杆顶面之间形成的磁路。尽管在图8B示出的情况下，当振动单元51降低到标准位置以下时，产生绕过音圈512向上漏出的磁通量，图8C的情况没有这样的绕过的磁通量。因此，当杆顶面的位置设置为图8C所示的状态时，不管幅度的大小如何都可获得稳定的响应。

如果杆顶面的高度比图8A中所示的高度高，则不论振动单元51的位置如何，会产生总是绕过音圈512向上漏出的磁通量。因此，没有有利因素。进一步，如果杆顶面的高度比图8C中所示的高度低，则磁通量会向下偏。结果，振动单元51中产生的驱动力沿垂直方向不对称，因此也没有有利因素。所以，期望的是，在振动单元51向上偏了最大偏移量sw且高于板顶面的高度的状态下，杆顶面的高度要低于音圈512的顶端位置。

轭保持单元(即主体)52的前述构造概括如下。轭保持单元(主体)52包括由环形软磁性材料形成并位于磁体522的上表面的轭(第一轭)521和由软磁性材料形成的轭(第二轭)523。此处，需要注意的是，轭保持单元(主体)52或磁体522的上侧是指靠近响板7的一侧，即使轭保持单元(主体)52或磁体522沿任何方向布置都是如此。第二轭523包括盘形基座单元和杆(圆柱形杆)，所述基座单元配置用于在基座单元的上表面接收磁体522的下表面，该杆从基座单元的中心部分向上延伸，其方式是使得杆容纳于磁体522的内部中空部分，磁路空间525形成在第一轭521的内表面和杆的外表面之间，振动构件51沿着杆的纵向方向振动，并且确定杆的上端沿纵向方向的位置，以使得在振动构件51向上移动最大偏移量sw的情况下，该位置等于或高于第一轭521的上表面位置并且等于或低于音圈顶端的位置。

【控制器10的结构】

图9是本发明当前实施例中控制器10的结构框图。控制器10包括控制单元11，存储单元12，操作面板13，通信单元14，信号产生单元15和接口16，这些部件通过总线互相连接。

控制单元11包括运算单元(例如中央处理器(CPU))，存储单元12包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)等。控制单元11基于存储在存储单元12中的控制程序来控制控制器10的各个部件和与接口16相连的各个部件。在示例中，控制单元11通过执行控制程序使控制器10和与控制器10相连的一些部件运行为键盘乐器。

存储单元12在其中存储用于在执行控制程序过程中使用的表示各种设置的设置信息。设置信息是这样的信息，其基于从琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24输出的检测信号来决定要被信号产生单元15产生的驱动信号(音频波形信号)内容。设置信息包括使用者设置的表示声音产生模式的信息和演奏模式的信息。

除其他外，操作面板13还包括使用者可操作的操作按钮，即能够接收使用者的操作。一旦使用者的操作通过操作面板13上的任意一个操作按钮接收，与使用者的操作对应的操作信号输出到控制单元11。和接口16相连的触摸面板60包括显示屏，例如液晶显示器，显示器的显示部分上设置触摸传感器，用于接收使用者的操作。在控制单元11通过上述接口16的控制下，在显示屏上显示各种信息，例如用来改变存储在存储单元12中存储的设置信息的内容的设置改变屏，用于设置各种模式中任意一种模式的设置屏等，和各种信息(如乐谱)。触摸面板60提供用于接收使用者输入的用户界面的操作屏。一旦通过触摸传感器接收使用者的操作，与使用者的操作对应的操作信号通过接口16输出到控制单元11。通过包括操作面板13、触摸面板60等的操作设备和与操作设备相关联的用户界面接收的使用者的操作来输入使用者对控制器10的指令。

通信单元14是以有线和/或无线方式与其他设备执行通信的接口。该接口可与磁盘驱动器相连，该磁盘驱动器读取存储介质中记录的各种数据，存储介质例如是DVD(数字多功能光盘)或CD(光盘)。通过通信单元14输入控制器10的数据样本包括自动演奏中使用的乐曲数据。

信号产生单元15包括声源151，声源配置为用于输出音频波形信号、配置为用于调整音频波形信号的频率特性的均衡器单元152、配置用于放大音频波形信号的放大单元153(参见图10)。频率特性经过调整并且音频波形信号经放大后，信号产生单元15输出音频波形信号，以作为驱动信号。

接口16是将控制器10和各个外部部件互连的接口。与接口16相连的部件的例子包括琴键传感器22、踏板传感器23、弦槌传感器24、琴键驱动单元30、止动器40、激励单元50和触摸面板60。接口16向控制单元11提供从琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24输出的检测信号和从触摸面板60输出的操作信号。进一步，接口16向琴键驱动单元30和止动器40提供从控制单元11输出的控制信号，并且向激励单元50通过从信号生产单元15输出的音频波形信号。

下面介绍原声三角钢琴1，其功能通过控制单元11执行控制程序来实现。

【三角钢琴1的功能结构】

图10是根据本发明实施例的三角钢琴1的功能结构框图。在图10中，当操作琴键2时，弦槌4击打琴弦5，使得琴弦5振动。该振动通过弦马6传播到响板7。当琴键2或踏板3操作时，制音器8被促动。由于制音器8的动作，转换了防止琴弦5振动的状态。

设置单元110由触摸面板60和控制单元11的组合而实现，具有下面描述功能的构造。首先，触摸面板60接收使用者的操作，用于设定期望声音产生模式。控制单元11响应使用者设定的演奏模式和声音产生模式来改变设置信息，并且响应于这些模式，将表示被选的声音产生模式的控制信号输出到演奏信息产生单元120和防止控制单元130。

触摸面板60接收使用者的操作，用于设定信号产生单元15的各种控制参数。各种控制参数包括：对从声源151输出的音频波形信号表示的声音确定音色的参数、均衡器单元152中频率特性的调整条件和放大单元153的放大因子。

每种控制参数可由使用者单独设置，或者替换地，多组控制参数可以预先存储在存储单元12中，以便使用者能从存储的参数组中选择期望的一组并且由此设定与被选的参数组对应的控制参数。控制单元11响应于使用者设定的每一个控制参数来改变设定信息，并根据控制参数来控制信号产生单元15产生的驱动信号。或者，均衡器单元152和放大单元153可以配置为，只使用预先设置的控制参数，而防止控制单元11对参数的改变。

演奏信息产生单元120由控制单元11、琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24组合实现，其配置为具有如下所述的功能。琴键传感器22、踏板传感器23和弦槌传感器24检测琴键2、踏板3和弦槌4的动作。基于合成的检测信号输出，控制单元11指定弦槌4击打琴弦5的琴弦击打时间点(即琴键有效事件时间点)、指定识别与被击打的琴弦5对应的操作琴键2的琴键号、指定击打速度和指定制音器8抑制琴弦5振动的振动抑制时间点(琴键失效事件时间点)，作为声源151使用的信息(演奏信息)。在示例中，控制单元11参照琴键2的动作指定琴弦击打时间点和被操作的琴键2的琴键号。然后，参照弦槌4的动作指定击打速度，并且参照琴键2和踏板3的动作指定振动抑制时间点。需要注意的是，琴弦击打时间点可依照弦槌4的动作来指定，击打速度可依照琴键2的动作来指定。演奏信息可以是由乐器数字接口(MIDI)类型控制参数来制定的信息。

在已指定的琴键有效事件时间点，控制单元11将表示琴键号、速度和琴键有效事件的演奏信息输出到声源151。在琴键失效事件时间点，控制单元11将表示琴键号和琴键失效事件的演奏信息输出到声源151。当使用者设定的声音产生模式是声音衰减模式或声音增强模式(即特殊声音产生模式)时，控制单元11实现上述功能，而在示例中，当为普通声音产生模式时，控制单元11不向声源151输出演奏信息。需要注意的是，当选择普通声音产生模式时，只需要阻止信号产生单元15产生和输出任何驱动信号。因此，即使在产生和输出演奏信息的配置中，控制单元11也只需控制信号产生单元15，以不产生和输出任何驱动信号。

防止控制单元130由控制单元11来实现，从而控制单元11配置为可执行下述这种防止控制功能(即，防止控制单元130的功能)。当使用者选择的声音产生模式是声音衰减模式时，控制单元11让止动器40运动到阻止弦槌4击打琴弦5的位置(即，允许阻止或防止弦槌4击打琴弦5)，当选择普通声音产生模式或者声音增强模式时，控制单元11让止动器40运动到不阻止弦槌4击打琴弦5的位置(即，不允许阻止或防止弦槌4击打琴弦5)。

声源151基于从演奏信息产生单元120(控制单元11)产生的演奏信息来产生音频波形信号。例如，声源151产生具有对应琴键号的音高和对应速度的音量的音频波形信号。音频波形信号根据均衡器单元152的频率特性被调整且被放大单元153放大，然后放大后的信号作为驱动信号提供给激励单元50。如上所述，激励单元50响应提供的驱动信号而发生振动，以让响板7振动。此外，响板7的振动播到弦马6，并随后通过弦马6传到琴弦5。这样，通过产生具有与用于演奏的被操作琴键的琴键号对应的音高(频率)的音频波形信号，响板7产生的振动声音(即，主动振动响板的声音，其依照该音频波形信号(驱动信号)而振动)具有与被操作琴键的音高对应的音高。此外，可执行对来自响板7的振动声音的速度控制(响应于琴键触碰的音量控制)。然而，音频波形信号(驱动信号)的频率可通过各种方式改变，而不局限于所示例子。例如，可以通过混合每一个都具有不同音高的音频波形信号产生混合信号(如和弦音)，然后用这个混合的信号作为驱动信号来振动响板7。

图11显示了图10中所示的实施例的修改例，其中使用了两个激励单元50H、50L。除了设置了两个激励单元50H、50L且增加了频率特性指定单元155外，图11和图10是一样的。

在图11的示例中，通过两个不同的系统，声源151输出作为输入到激励单元50H的驱动信号(下文称为驱动信号H)的音频波形信号(下文称为音频波形信号H)，和输出作为输入到激励单元50L的驱动信号(下文称为驱动信号L)的音频波形信号(下文称为音频波形信号L)。

音频波形信号H和音频波形信号L可以具有相同或彼此不同的信号。例如音频波形信号H和音频波形信号L可以属于彼此不同的频带。例如，音频波形信号H的频带可以高于音频波形信号L的频带。此外，多个声道中的每一个(例如立体声的左右声道)可以分配给音频波形信号H、L中的任意一个。

在图11的示例中，均衡器单元152分别调整音频波形信号H和音频波形信号L的频率特性并输出结果。与音频波形信号H有关的频率特性调整条件由频率特性指定单元155根据响板7在包括在激励单元50H中的振动构件51和响板7的连接位置(下文称为连接位置H)上的振动特性而指定。进一步，与音频波形信号L有关的频率特性调整条件由频率特性指定单元155根据响板7在包括在激励单元50L中的振动构件51和响板7的连接位置(下文称为连接位置L)上的振动特性而指定。下面将参考图12A和图12B描述频率特性的调整条件的例子。

图12A和图12B是均衡器单元152的频率特性调整条件的曲线图。图12A显示了与均衡器单元152中的音频波形信号H有关的频率特性(下文简称为频率特性H)调整条件，而图12B显示了与均衡器单元152中的音频波形信号L有关的频率特性(下文称为频率特性L)调整条件。

以与响板7在激励单元50H的振动构件51与响板7的连接位置处的振动特性相反的关系确定频率特性H，其方式是在抑制响板7的振动特性下，抑制与共鸣频带对应频率特性H的频带的水平，来由此阻止主动振动响板的声音音量在与共鸣频带对应的频带上增加，但是与响板7的振动特性的波谷频带(dip frequency band)对应的频率特性H的频带上水平被增强，来由此阻止主动振动响板的声音音量在与波谷频带对应的频带上降低。在图12A的示例中，在频率特性H中的波谷D1、D2的频带对应于响板7在连接位置的振动特性中的共鸣波峰的频带。而且，在频率特性H中的波峰P1的频带对应于响板7在连接位置的振动特性的波谷的频带。应注意，频率特性H和响板7在与振动构件51连接位置处的振动特性不是必须完全呈相反关系。例如，图12A的频率特性H中可以不存在诸如波谷D1、D2和波峰P1中的任意一个。

进一步，在图12A所示的示例性频率特性H中，为了克服由于音圈512电感的影响导致的激励单元50激励的高频特性下降的缺点，限定了频率特性H的高频带中增益增加的增益增强区域S1。应当注意，这样的增益增强区域S1也可被省略。

以此方式，音频波形信号H具有频率特性H，其中在与响板7振动特性的共鸣波峰对应的频带处的幅度水平分量由于波谷D1、D2的存在而被抑制，在与响板7振动特性的波谷对应的频带处的幅度水平分量由于波峰P1的存在而被增强，来阻止音量减少，且高频带处的幅度水平分量被增强，以使音圈512的电感的影响得到抑制。放大单元153放大音频波形信号H，放大后的信号作为驱动信号H提供给激励单元50H。结果，向激励单元50H供给驱动信号H，该驱动信号作为这样一种信号：其具有以抑制响板7在连接位置H处的共鸣波峰和波谷的影响的方式确定的频率特性。进一步，如果在频率特性H中设置增益增强区域S1，可以补偿由于音圈512电感的影响造成的高频带中幅度水平分量的减少。

另一方面，以如上所述类似的方式，频率特性L以与响板7在激励单元50L中的振动构件51和响板7的连接位置处的振动特性呈相反的关系确定。即，在与响板7的振动特性的共鸣频带对应的频率特性L的频带处的水平被抑制，以由此防止主动振动响板声音音量在与共鸣频带对应的频带处增加，但是在与响板7的振动特性的波谷频带对应的频率特性L的频带处的水平被增强，以由此防止主动振动响板声音的音量在与波谷频带对应的频带处降低。在该例子中，在频率特性L中的波谷D3的频带对应于响板7在连接位置处振动特性的共鸣波峰的频带。而且，在频率特性L中的波峰P2、P3的频带对应于响板7在连接位置的振动特性中波谷的频带。需要注意，频率特性L与响板7在振动构件51的连接位置处的振动特性不是必须以完全相反的关系确定。例如，诸如波谷D3和波峰P2、P3中的任意一个可以不存在于图12B的频率特性L中。

和上文描述的一样，在如图12B所示的示例性频率特性L中，为了克服由于音圈512电感的影响导致的激励单元50激励的高频特性下降的缺点，限定了频率特性L的高频带中增益增加的增益增强区域S2。增益增强区域S2也可被省略。

以此方式，音频波形信号L具有频率特性L，其中在与响板7振动特性的共鸣波峰对应的频带处的幅度水平分量由于波谷D3的存在而被抑制，在与响板7振动特性的波谷对应的频带处的幅度水平分量由于波峰P2、P3的存在而被增强，来阻止音量的减少，且高频带处的幅度水平分量被增强，以使音圈512的电感的影响得到抑制。放大单元153放大音频波形信号L，放大后的信号作为驱动信号L提供给激励单元50L。结果，驱动信号L被供给到激励单元50L，该驱动信号L作为这样一种信号：其具有以抑制响板7在连接位置L处的共鸣波峰和波谷的影响的方式确定的频率特性。进一步，如果在频率特性L中设置增益增强区域S2，可以补偿由于音圈512电感的影响造成高频带中幅度水平分量的减少。

在图11中，放大单元153可以使用相同的放大因子或者不同的放大因子来放大音频波形信号H、L每一个。激励单元50H、50L依照对其分别提供的驱动信号H、L而振动，使得响板7振动。响板7的振动传播到弦马6，并通过弦马6传到琴弦5。

频率特性指定单元155指定频率特性H和频率特性L，均衡器单元152根据驱动信号H和驱动信号L对这些频率特性进行调整。图13显示了频率特性指定单元155对频率特性H和频率特性L进行指定的机制的图。

例如，在将三角钢琴1作为单独的产品装运前，负责调整产品的人员使用同一三角钢琴1上的触摸面板60做出指示进行与频率特性有关的具体处理的设定操作，信号产生单元15将脉冲信号作为驱动信号输出到激励单元50H。激励单元50H的音圈512被从信号产生单元15输入的脉冲信号在极短的时间内强烈驱动，使得响板7通过连接部件511而振动。在响板7被激励后，响板7的振动就像在激励单元50H的布置位置被重物击打一次那样。

当响板7振动时，音圈512也响应响板7的振动而振动。当布置在轭保持单元52形成的磁路内的音圈512振动时，音圈512的两端之间产生电动势。为了测量该电动势产生的电压值，音圈512的两端之间连接有电压表160。电压表160将因响板7的振动产生的音圈512两端之间的电压值输出到频率特性指定单元155。

频率特性指定单元155记录从电压表160相继输入的电压值，然后通过使用已知的方法(如傅里叶变换)来指定波形(对应响板7振动的波形)的频率特性，该频率特性由被记录的电压值随时间的变化表示。这种指定的频率特性表示响板7在激励单元50H所连接的位置处(连接位置H)的振动特性。为了对响板7的连接位置H处的这种指定频率特性做出响应，频率特性指定单元155指定(或确定)频率特性H以用于调整从均衡器单元152输出到激励单元50H的驱动信号，其方式是增大与波谷对应的频带中频率分量的幅度，且抑制与波峰对应的频带中频率分量的幅度。

随后，信号输出单元15将脉冲信号作为驱动信号输出到激励单元50L。之后，用和上述激励单元50H相同的处理过程来对激励单元50L施加处理。因此，频率特性指定单元155指定(或确定)频率特性L，以用于调整均衡器单元152输出到激励单元50L的驱动信号。指定的频率特性H、L在均衡器单元152中设置。

【示例性工作情况】

接下来描述采用当前实施例的三角钢琴1的示例性工作情况。首先，使用者操作触摸面板60来将演奏模式设置为普通演奏模式和将声音产生模式设置为声音衰减模式。在这种条件下，当使用者操作琴键2来进行音乐演奏时，弦槌4对琴弦5的击打被阻止，响板7通过激励单元50而被振动，从而使得主动振动响板的声音从响板7发出。进一步，弦马6经由响板7振动，从而没有被制音器8阻止振动的其他琴弦5也振动，以产生类似原声钢琴的声音。因为弦槌4对琴弦5的击打被阻止，所以没有因击打琴弦5产生的声音。因此，可以产生因响板7振动而发出的声音，并且通过调整激励单元50的振动幅度以比击打琴弦产生声音更小的音量(或更大的音量)来产生类似原声钢琴的由于琴弦共鸣造成的声学效果。进一步，因为音圈512的长度确定为比最大偏移量sw的二倍和磁路宽度mw之和要小，所以当保证用于有效地让响板7振动的驱动力的同时，高频区域的响应得到改善。

如上所述，激励单元50H使用驱动信号H激励响板7，驱动信号H具有设置为抑制响板7在连接位置H的共鸣波峰和波谷影响的频率特性。而且，激励单元50L使用驱动信号L让响板7振动，驱动信号L具有设置为抑制响板7在连接位置L的共鸣波峰和波谷影响的频率特性。因此，在具有安装在响板7上的激励单元50的键盘乐器(三角钢琴1)中，由于响板7的共鸣导致的对键盘乐器产生的声音音质的影响可以被控制，因此不会产生具有不期望的质量的声音。进一步，根据上述实施例，可以在整个音频范围内产生频率特性相对平坦的声音。此外，根据上述实施例，没有必要使用通过驱动盆纸(cone paper)产生声音的普通扬声器来驱动响板7。以此方式，因为即使只通过激励响板也能产生声音，所以可以有效利用传统原声钢琴的声音产生机制，以获得自然的原声效果。

另一方面，当使用者操作触摸面板60选择普通声音产生模式时，激励单元50不振动且不阻止弦槌4击打琴弦5。因此，响应琴弦5的击打产生声音且琴弦5的振动通过弦马6传到响板7。响板7发出与从琴弦5传递的振动相对应的声音。在这个条件下，只有振动构件51的负重施加到响板7，振动构件51是激励单元50中非常轻的部件。因此，激励单元50几乎不影响响板7的振动特性，使得使用者可以演奏原声钢琴而不损害原声钢琴原有的声学特性。

当使用者操作触摸面板60选择声音增强模式时，响应琴键2的操作，激励单元50对响板7的激励和弦槌4对琴弦5的击打同时执行。因此，响板7通过振动发声，该振动是被击打的琴弦5通过弦马6传到响板7的振动和由激励单元50引起的其本身的振动之和。在被弦槌4击打时，被击打琴弦5通过自身的振动发出声音，且其他的没有被制音器8阻止振动的琴弦5按照从响板7通过弦马6传到这些琴弦5的振动而振动，以由此产生共鸣声音。因此，原声钢琴的原始声音和响板7按照从声源151输出的音频波形信号产生的主动振动响板的声音自然地混合在一起，产生对应混合声音的演奏声音。

以上的段落描述了本发明的一个优选实施例，本发明可以下述的各种其他实施方式实现。

【改变例1】

尽管振动构件51(连接部件511)的优选实施例与轭支持单元52完全分离的，但是振动构件51可以和轭支持单元52或外壳524间接连接。

图14是应用了本发明改变例1的激励单元50A的剖视图。示例中激励单元50A包括制音器单元53，该制音器单元配置为将连接部件511和外壳524连接。制音器单元53随着连接部件511的从标准位置的垂直振动而扩展和收缩，在该标准位置处音圈512没有被驱动信号驱动而且没有力通过连接部件511施加到响板7。在示例中，在连接部件511还没有和响板7相连并且只被制音器单元53支撑的条件下，用于支撑激励单元50A的支撑单元55的高度被调整，以使得在标准位置的连接部件511的顶面刚好和响板7的底面接触。然后，在这个条件下，连接部件511的顶面和响板7的底面相连。

以此方式，在标准位置中，激励单元50A的重量没有施加到响板7。制音器单元53能支撑重量轻的振动构件51并且是可高度伸展。因此，当响板7振动时，由于制音器单元53，轭保持单元52的重量几乎不传到振动构件51，因此对响板7的振动特性有很少影响或几乎没有影响。进一步，因为振动构件51和轭保持单元52由于制音器单元53的存在保持相连，因此有助于工人在制造步骤中容易地连接激励单元50和响板7。

【改变例2】

尽管之前描述的本发明的三角钢琴1的优选实施例应用于三角钢琴中，但是本发明还可应用于直立式钢琴中。

图15是应用了本发明改变例2的直立式钢琴1B的内部结构视图。在图15中，直立式钢琴1B的和三角钢琴1部件类似的部件使用与三角钢琴1相同的附图标记表示，只是每个都加有后缀“B”。在直立式钢琴1B中，激励单元50B中的振动构件51B也和响板7B相连，轭保持单元52B被与直支撑柱9B相连的支撑单元55B支撑。

图16是根据改变例2的激励单元50B的位置布置视图。在示例中，激励单元50B与位于肋木75B之间的响板7B相连。激励单元50B设置在对应弦马6B的位置(换句话说，在弦马6B安装的位置处的响板7B的背面)。进而，在图16的示例中，尽管支撑单元55B与多个直支撑柱9B相连，但是支撑单元55B也可以与一个直支撑柱9B相连。尽管在图16中所示的激励单元50B设置在对应弦马6B中的长弦马的位置，但是激励单元50B也可位于对应弦马6B中的短弦马(未示出)的位置。进一步，振动单元50B可设置在每一个对应于长弦马和短弦马的位置。通过该布置，每一个长和短弦马可以期望的振动准确且有效地驱动。进一步，可以在一个或多个合适的对应于每个长弦马和短弦马的位置处设置一个或多个激励单元50B。

【改变例3】

尽管之前的优选实施例中，激励单元50被支撑单元55所支撑，以至于没有除了振动构件51外的负重施加到响板7上，但可以施加除了振动构件51的其他重量。例如，支撑单元55在其连接到响板7的状态下可支撑激励单元50。或者，激励单元可直接与响板7连接，而不存在支撑单元55。图17显示了没有支撑单元55存在的情况。

图17是采用本发明改变例3的激励单元50C直接安装到响板7上的状态的侧视图。激励单元50C包括振动构件51C和连接部件54C。振动构件51C通过连接部件54C(例如螺钉)和响板7连接。振动构件51C包含在内部的重量件，该重量件被配置为响应输入到振动构件51C的驱动信号而振动，使得响板7通过重量件的振动反应而振动。

在这种情况下，因为整个激励单元50C的重量施加到响板7，如果没有进行补偿，则响板7的振动特性可不同于优选的特性。针对这一点，根据本发明改变例3中，确定驱动信号的频率特性，其方式是补偿改变的振动特性且减少这样的不便。进一步，在改变例3中，如果由于振动特性的改变，普通声音产生模式的音质相比没有连接激励单元50C的情况下的音质发生改变，可以通过根据普通声音产生模式中合适的驱动信号来激励激励单元50C从而消除这样的音质改变。或者，其可在改变例3中配置为不使用普通声音产生模式。

【改变例4】

尽管之前的优选实施例中，通过调整在均衡器单元152中的音频波形信号的频率特性来获得驱动信号，但也可以不通过均衡器单元152进行调整而产生驱动信号。在本发明的改变例4中，声源151配置为产生音频波形信号H(或者音频波形信号L)，以得到对应于驱动信号H(或者驱动信号L)的优选频率特性。然后，音频波形信号H(或者音频波形信号L)可被放大单元153放大并作为驱动信号H(或者驱动信号L)输出。

【改变例5】

在上述实施例中，驱动信号H(或者驱动信号L)具有这样的频率特性，其在与响板7在连接位置H(或者连接位置L)的频率特性的共鸣波峰和波谷对应的频率位置具有波谷和波峰。然而，驱动信号可以是具有其他频率特性的信号，所述其他频率特性被设为在除了共鸣波峰和波谷的频率位置外的其它频率位置具有其他波谷和/或波峰。如果在除了共鸣波峰和波谷的频率位置外的其它频率位置具有其他波谷和/或波峰，则可以实现具有各种音色的不同声音。

每一具有合适波谷和波峰组合的样式的不同组的频率特性可预先存储在存储器单元12中，使用者可以通过操作触摸面板60等来选择期望的样式以设定为驱动信号的频率特性。进一步，可以以如下方式进行构造，使用者确定波谷和波峰优选组合的样式，以把确定的样式存储在存储器单元12中作为新的模板。请注意，驱动信号H的频率特性和驱动信号L的频率特性可以互不相同。

驱动信号并不限于设置为抑制响板7共鸣的信号，它可以是具有设置为对共鸣进行增强的频率特性的信号。这种情况下，驱动信号不应被成形为使得波谷存在于对应响板7共鸣波峰的频带中，而是应形成为使得波峰存在于对应响板7共鸣波峰的频带中。类似地，驱动信号不应被形成为使得波峰存在于对应响板7波谷的频带中，而是形成为使得波谷存在于对应响板7波谷的频带中。在这种连接中，驱动信号H的频率特性可以设置为使得波谷存在于对应共鸣波峰的频带中，而驱动信号L的频率特性可以设置为使得波峰存在于对应共鸣波峰的频带中。

以此方式，输入到多个激励单元50中的每一个的驱动信号可以是任意种类的信号，只要它是这样的信号，该信号具有与响板7在和包括在激励单元50内的振动构件51连接的位置处的振动特性相关联的频率特性，其中驱动信号要输入到激励单元50。

【改变例6】

尽管之前的优选实施例中，驱动信号H(或者驱动信号L)的频率特性被预先设定为使得在与响板7在连接位置H(连接位置L)处的共鸣波峰或波谷对应的频带中存在波谷和波峰，如果激励单元50H(激励单元50L)的安装位置改变，那么驱动信号的频率特性也可改变，使得波谷和波峰的频率和幅度(以下称为设置参数)也改变。设置参数可以通过使用者操作触摸面板60等设置。或者，其可以以如下的方式构造，响应使用者通过触摸面板60等输入的指令来指定激励单元50在响板7上的安装位置(例如响板7上的坐标位置)，控制单元11基于指定的位置和预先设定的表示响板7的振动特性信息(这样的信息包括例如表示指定坐标位置和振动特性之间关系的算术表达式)计算要被设置的必要的设置参数。

【改变例7】

尽管之前的优选实施例中，激励单元设置在响板上对应于弦马的位置，但是激励单元可以设置在远离弦马的任意位置。图18是根据本发明的改变例7中的激励单元的示例性布置结构，其中根据图15中的改变例2的直立式钢琴以这样的方式进行修改，使得激励单元50B安置在远离响板7B上的弦马6B的位置。在图18的示例中，两个激励单元50B布置在跨响板7B的与肋木75B相反的位置(图18中响板7B的背面)。

图19是根据修改例的直立式钢琴内部结构视图，其中根据图18中所示的激励单元50B被支撑单元55B所支撑。如图19所示，通过让板(如不锈钢板)沿纵向方向分别在两个不同位置处朝向相反方向弯曲形成直角，改变例7的支撑单元55B具有两个成角度的形状。构成支撑单元55B的一个末端部分的平坦部分与直立式钢琴1B的架板90的背面通过螺钉等相连。激励单元50B的轭保持单元52B与构成支撑单元55B的另一端部的另一个平坦部分相连。轭保持单元52B设置在跨响板7B的与肋木75B相反的位置，且轭保持单元52B容纳在该位置连接到响板7B的振动构件51B。

即使在上述配置中，其中激励单元在并不对应弦马而是对应肋木的位置与响板连接，激励单元引起的振动通过肋木有效地传播到整个响板，从而可以实现声音通过响板的期望传播。

进一步，可以以这样的方式构建，在响板的前表面设置激励杆，该激励杆是不同于肋木的杆状部件，该前表面是与肋木所在的响板后表面的相反侧，且激励单元跨响板设置在与激励杆相反的位置，即在响板的后表面上。因为激励杆可以和存在的弦马或肋木分开设计，所以可以期望调整激励杆的形状、大小、布置位置等，使得响应激励单元的激励而发出具有期望的音频特性的声音。

进而，激励单元可以在响板上设置于与对应如上所述的弦马、肋木或激励杆的位置不同的位置，只要优选振动声音可从响板上的设置位置发出即可。

【改变例8】

尽管之前的优选实施例中，轭保持单元52可以使用由永磁体组成的磁体522来产生磁场，能控制磁场的产生的电磁体这样的构造可用来代替永磁体，使得振动构件51不振动时停止产生磁场，例如在普通声音产生模式中。

【改变例9】

尽管之前的优选实施例中，激励单元50具有振动构件51和轭保持单元52，且以类似于动圈式扬声器的构造来构造，本发明的激励单元的结构不限于类似动圈式扬声器的结构。可采用其他任意结构，从而激励单元具有主体和比主体轻的振动单元，振动单元和主体分开且与响板相连接，而且在主体和振动单元之间产生响应于驱动信号的吸引力和排斥力中的至少一种。

图20是根据本发明改变例9的激励单元的示例性剖视图，其中激励单元的构造不同于动圈式扬声器。改变例9的激励单元80包括作为振动构件的磁片81和作为主体的电磁体82，该磁片由和响板7相连的片状铁磁材料组成，电磁体82由支撑单元55所支撑。电磁体82包含由圆柱状磁性材料形成的芯部821和缠绕在芯部821上的线圈822并且产生磁力，该磁力的强度和极性根据从控制单元10输入的驱动信号而变化。

磁片81导致响板7按照电磁体82的磁力产生的吸引力和排斥力而振动。优选的是，由铁磁材料制成磁片81，响应电磁体82产生的磁力，该磁片不仅获得沿靠近电磁体82的方向产生的吸引力，而且获得沿远离电磁体82的方向产生的排斥力。然而，除了铁磁材料，磁片81可由顺磁材料或反磁材料构成。这种情况下，响板7只受到一个方向的力，即，朝着电磁体82的方向(顺磁材料的情况)或远离电磁体82的方向(反磁材料的情况)，当响板受到磁片81的力时，响板离开其稳定状态的位置，当来自磁片81的力消除时，响板因复原力而朝向稳定状态位置运动，从而响板振动。

在激励单元80中，只有轻质材料片81的重量施加到响板7上，而占据激励单元80大部分重量的电磁体82的重量并没有施加到响板7上。因此，激励单元80几乎不影响响板7的振动特性。

总之，根据实施例改变例9，振动构件由连接到响板7的片状磁性材料81形成，激励单元包括电磁体82，该电磁体与片状磁性材料通过空气隙磁耦合并由驱动信号激励。支撑单元55支撑电磁体。

【改变例10】

尽管之前的优选实施例中，支撑单元55在支撑单元55连接到直支撑柱9的状态下支撑激励单元50，而支撑单元55可连接到并非直支撑柱9的其他部件上。例如，支撑单元55可在支撑单元55连接到三角钢琴1的侧板或腿部的状态下支撑激励单元50。进一步，支撑单元55可在支撑单元55连接到三角钢琴1放置的房间的建筑结构(如地面，墙)的状态下支撑激励单元50。

尽管支撑单元55支撑激励单元50，使得除了振动构件51外没有负重施加到响板7上，但是除了振动构件51外的其他重量也可以施加到响板7上。例如，改变例1中激励单元50A的连接部件511可通过制音器单元53在响板7不振动的状态下向上或者向下施加促动。

【改变例11】

上述实施例的控制程序可在存储在计算机可读记录介质中(例如磁性记录介质(磁带，磁盘)，光记录介质(光盘)，磁光记录介质和半导体存储器)的状态下提供。进一步，对于三角钢琴1，控制程序还可通过网络下载。

【改变例12】

尽管之前的优选实施例中，连接部件511的形状是直径大体上和音圈512直径相等的圆柱形，但是连接部件511的形状并不限于该例子。图21是本发明的激励单元的例子的示意图，该激励单元具有不是圆柱形的连接部件511。图21中的激励单元50的连接部件511包括中空的圆柱形主体5111，其顶面是封闭的，底面是敞开的，且还包括圆柱形的支撑杆5112，其底面和主体5111的顶面相连接，支撑杆从主体5111的顶面中心向上延伸。支撑杆5112的顶面和响板7的底面相连，响板7通过支撑杆5112的顶面振动。

根据具有如图21中所示形状的连接部件511的激励单元50，肋木75放置在接近激励单元50期望放置的期望位置(如，对应弦马6的位置)。甚至如果上述实施例中连接部件511的形状妨碍了肋木75，改变例12中的连接部件511也可与响板7相连，只要支撑杆5112不妨碍肋木75即可。

【改变例13】

作为改变例13，上述实施例中的轭保持单元52可以这样的方式修改：设置除磁体522之外的另一磁体，以增加穿过磁路空间525的磁通量。图22A，22B是这个根据改变例的激励单元的剖视图。在图22A，22B中，环状磁体526，523分别布置在轭521的顶面和轭523的底面，以使与磁体522对立。在如图22B的改变例13中，又一磁体528布置在轭523的杆顶面。

在图22A，22B中，磁体526，527布置为使得其极性和磁体522极性相反。磁体528布置为使得其极性和磁体522极性相同。这样的布置使得从轭521向上漏出的磁通量和从轭523向下漏出的磁通量被磁体527引入到磁路中。结果，漏出的磁通量减少，从而通过磁路空间525的磁通量增加。需要注意的是，不是必须设置两个磁体526和527，而是仅设置它们中的一个。在图22B中，因为从轭523的杆顶面向上漏出的磁通量被磁体528引入到磁路中，所以通过磁路空间525的磁通量增加。结果，具有采用图22A或22B所示的改变例13的轭保持单元52的激励单元50能够获得比例如图5和14中所示的激励单元50更大的驱动力。

【改变例14】

在图13描述的实施例中，为了确定要在均衡器单元152中设置的频率特性H和L，信号产生单元15产生脉冲信号并将该脉冲信号输入到激励单元50H和50L作为驱动信号，可以采用下述的另外构造。即，从信号产生单元15输出到激励单元50H和50L的驱动信号并不限于脉冲信号，而也可以是其他波形信号，如时间延展脉冲信号(TSP)或正弦扫频信号。

然而，当持续时间比脉冲信号长的TSP信号类的信号提供给激励单元50H和50L时，信号的后面部分(following part)引起的激励增加到响应信号前面部分的当前振动的响板7上。在这种情况下，通过从测量音圈振动获得的电压波形中减去由驱动信号表示的波形，以去除由施加到响板7的振动波形上的额外激励带来的影响。

或者，为了确定要在均衡器单元152中设置的频率特性H和L，代替响应从激励单元50H和50L的脉冲信号而造成的对响板7的激励，其也可配置为使得，制造过程中负责调整的人员用弦槌等(不会因为击打而损伤响板7的工具)在连接位置H，L处实际击打响板7，然后频率特性指定单元155处理与响板7合成振动对应的电压值。

【改变例15】

在上述优选实施例和改变例中，钢琴作为键盘乐器的一个例子。然而，除了钢琴，本发明可应用到其他键盘乐器中，例如具有金属响板代替琴弦作为发声体的钢片琴或者打击乐器。

Claims (9)

1.一种键盘乐器，包括：

多个琴键；

多个发声体，所述发声体每一个设置为与多个琴键每一个成相对应的关系；

多个弦槌，其每一个对任何一个琴键的操作做出响应且适于击打与被操作的琴键相对应的发声体；

止动器，配置为能防止弦槌击打发声体；

响板，配置为通过发声体的振动而振动；

激励单元，包括连接到响板的振动构件和比振动构件更重的主体，激励单元适于响应于供应至该激励单元的驱动信号而在振动构件和主体之间产生吸引力和排斥力中的至少一种，以让振动构件振动；

支撑单元，配置为支撑主体，使得至少在响板不振动的状态中较少的主体重量施加到响板或没有主体重量施加到响板；

演奏信息产生单元，适于产生与琴键的操作相对应的演奏信息；

信号产生单元，适于基于演奏信息产生声音波形信号，所产生的声音波形信号被作为驱动信号供应到激励单元，以由此让振动构件振动；和

控制单元，适于以在振动构件响应于驱动信号而振动时允许或不允许止动器防止弦槌击打发声体的方式来控制止动器。

2.根据权利要求1所述的键盘乐器，其中，多个声音产生模式中的任意一个是可选择的，并且当使用者从多个声音产生模式中选择预定的具体声音产生模式时，振动构件依照驱动信号而振动。

3.根据权利要求2所述的键盘乐器，其中，如果被选择的预定的具体声音产生模式是第一具体声音产生模式，控制单元允许止动器防止弦槌击打发声体。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的键盘乐器，其中，主体具有磁体，并且

振动构件具有音圈，音圈被布置在通过磁体形成的磁路上并且驱动信号输入到音圈。

5.根据权利要求4所述的键盘乐器，其中，振动构件和主体通过间隔彼此分开，并且

支撑单元支撑主体，使得主体不与响板接触。

6.根据权利要求4所述的键盘乐器，其中，振动构件和主体经由制音器单元相连接，并且支撑单元经由制音器单元和主体支撑振动构件的重量。

7.根据权利要求4所述的键盘乐器，其中，主体固定到键盘乐器的支撑柱或侧板。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的键盘乐器，其中，振动构件由附在响板上的片状磁性物质构成；

激励单元包括电磁体，电磁体和片状磁性物质经由空气隙磁耦合并且被驱动信号激励；

支撑单元支撑电磁体。

9.根据权利要求1-3中任意一项所述的键盘乐器，其中，信号产生单元具有均衡器单元，该均衡器单元配置为调整驱动信号的频率特性。

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