DE68922007T2

DE68922007T2 - Tastenkraftermittlung für automatische Klaviere.

Info

Publication number: DE68922007T2
Application number: DE68922007T
Authority: DE
Inventors: Yasutoshi Kaneko; Takashi Tamaki
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1995-08-10
Anticipated expiration: 2009-01-28
Also published as: EP0326969A3; EP0620544A2; EP0326969B1; KR890012263A; EP0620544A3; DE68929035D1; US4913026A; DE68929035T2; EP0326969A2; KR940002434B1; EP0620544B1; DE68922007D1; CA1280918C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im allgemeinen wird ein Klavier mit automatischem Spielbetrieb zwischen einem Aufzeichnungsmodus und einem Abspielmodus umgeschaltet. Im Aufzeichnungsmodus drückt der Spieler mit den Fingern nacheinander die Tasten zur Vorgabe der Töne bzw. Noten herunter, und gelegentlich können die Pedale mit den Füßen betätigt werden, um die Tondauer zu verlängern, die Lautstärke zu verringern oder die Töne schweben zu lassen. Da in Verbindung mit den Tasten und den Pedalen sehr viele Sensoren vorgesehen sind, werden die Tastenbewegungen und Pedalbetätigungen erfaßt, die einzelne Musikinformationen bilden, die dann in einem entsprechenden Speicher aufgezeichnet werden. Nach Bildung der einzelnen Musikinformationen kann das automatische Klavier dann in den Abspielmodus umgeschaltet werden. Im Abspiel- bzw. Playback-Modus werden die einzelnen Musikinformationen dann nacheinander aus dem Speicher zum Ansteuern der Tasten und gegebenenfalls der Pedale abgerufen, so daß das Klavier mit automatischem Spielbetrieb dann auch ohne den musizierenden Menschen Musik machen kann.
Beim Spielen ist in der Realität jeder Ton laut oder leise, je nachdem, wie stark eine Taste gedrückt wird, um der Musik Ausdruck zu verleihen, und aus diesem Grund ist das für den automatischen Spielbetrieb ausgerüstete Klavier mit Berührungssensoren ausgestattet, die die jeweilige Geschwindigkeit des Hammers erfassen, die zur Hochrechnung der Tastenberührung herangezogen wird.
In der US-PS A-593,593 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Veränderung des Elektromagnetantriebs während des Abspielmodus beschrieben, um bei einem Wiedergabeklavier einen Doppelanschlag des Hammers zu verhindern. Die Bewegung der Tasten wird von Abtastspülen erfaßt, und es ist ein Mikroprozessor dargestellt, der den Antriebswert der Tastengeschwindigkeit bewertet.
In der Veröffentlichung WO 80/02886 wfrd ein Aufzeichnungssystem für ein gespieltes Klavier mit Fotosensoren beschrieben, die als Platte an der Unterseite der Klaviertasten befestigt sind. Ihre Bewegung wird von Fotodetektoren erfaßt, die dann Tastengeschwindigkeitssignale erzeugen, die einem Mikroprozessor zugeführt werden, um daraus Signale für die Ausdruckskraft abzuleiten, die dann auf Magnetband aufgezeichnet werden.
Fig. 1 zeigt ein typisches Beispiel für dieses Klavier mit automatischem Spielbetrieb, das mit den Berührungssensoren ausgestattet ist. In dieser Fig. 1 gibt das Bezugszeichen 1 ein mechanisches Klavier in stehender Bauweise an, das im großen und ganzen eine Tastatur mit einer Vieizahl von Tasten 2, im typischen Fall 88, eine Tastenbetätigungsmechanik 3, die in Verbindung mit den Tasten zur Übertragung der Tastenbewegungen vorgesehen ist, eine Vielzahl von Hammergruppen 4, die jeweils durch die Tastenbetätigungsmechanik in Drehung versetzt werden, eine Vielzahl von Saiten 5, gegen welche die Hammergruppen jeweils anschlagen, und eine Vielzahl von Dämpfer- bzw. Sordinengruppen 6 aufweist, die jeweils gegen die Tasten 5 in Anlage gebracht werden können.
Damit sind die Tasten 2 bis zu den Dämpfergruppen 6 jeweils in mehrfacher Ausführung vorgesehen, auch wenn in Fig. 1 nur ein Strang der Elemente 2, 3, 4, und 6 jeweils vorgesehen ist, d.h. ein Übertragungsstrang von der Taste über die Tastenbetätigungsmechanik, die Hammergruppe, die Saiten und die Dämpfergruppe. Auch wenn dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, weist das mechanische Klavier 1 außerdem einen Satz Pedale auf. Ein mechanisches Klavier in dieser Bauform ist in der Technik jedoch allgemein bekannt, so daß auf eine weitere Beschreibung hier verzichtet wird.
Das für den automatischen Spielbetrieb ausgerüstete Klavier gemäß Fig. 1 ist außerdem mit einer Steuerung 7 ausgestattet, die an ihren Eingangsanschlüssen mit mehreren Paaren von Lichtkopplern 8 und 9 und über ihre Ausgangsanschlüsse mit einer Vielzahl von elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselementen 10 verbunden ist, wobei die Lichtkopplerpaare jeweils entlang eines Bewegungsweges jeder Hammergruppe 4 im Abstand voneinander angeordnet sind und die Strahlengänge der einzelnen Lichtkoppler jeweils quer zum Bewegungsweg verlaufen. Für die Hammergruppe 4 sind die Lichtkoppler 8 und 9 entlang deren Bewegungsweg so angeordnet, wie Fig. 1 dies zeigt. Infolge der mehrfachen Anordnung der Lichtkoppler 8 und 9 läßt sich die Bewegung der Hammergruppe 4 mit den Lichtkopplern erfassen, während die Stärke der Tastenberührung aufgrund einer Zeitspanne hochgerechnet wird, die zwischen den Unterbrechungen des Strahlengangs der Lichtkoppler 8 und 9 verstreicht. Wenn im einzelnen der Spieler die Taste 2 mit großer Kraft niederdrückt, wird diese große Kraft von der Taste 2 über die Tastenbetätigungsmechanik 3 auf die Hammergruppe 4 übertragen, und damit kann dann die Hammergruppe 4 sich mit hoher Geschwindigkeit zur Saite 5 hin drehen. Wird die Hammergruppe 4 mit hoher Geschwindigkeit in Drehung versetzt, nimmt der Wert der Zeitspanne ab; wenn jedoch der Hammer mit kleiner Geschwindigkeit mit relativ kleiner Kraft in Drehung versetzt wird, verlängert sich die Zeitspanne. Im allgemeinen gilt, daß die Zeitspanne, die die Hammergruppe 4 benotigt, umso kürzer ist, je größer die Kraft ist, die auf die Taste 2 einwirkt. Nun wird eine umgekehrte Beziehung zwischen der Kraft bzw. der Tastenberührung und der Geschwindigkeit der Hammergruppe 4 hergestellt. Nach dieser umgekehrten Beziehung wird eine einzelne Tastenberührungsinformation aufgrund der Zeitspanne erzeugt, die von der Steuerung 7 berechnet und in dieser abgespeichert wird.
Die elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente sind jeweils in Verbindung mit den Tasten und den Pedalen vorgesehen, und diesen elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselementen wird von der Steuerung 7 selektiv Energie zur Tastenbetätigung zugeführt, wodurch die Tasten und die Pedale jeweils selektiv angesteuert werden, um entsprechende Bewegungen auszuführen. Wird nun im Abspielbetrieb die jeweilige einzelne Tastenberührungsinformation für die Taste 2 abgerufen, wird dem elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselement 10 von der Steuerung 7 Strom Zugeführt, um dieses mit Energie mit einem Betrag zu versorgen, der dem Betrag der Kraft entspricht, die nach ursprünglicher Betätigung der Taste von der Taste 2 aus übertragen wurde. Auf diese Weise werden die elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente selektiv von der Steuerung 7 so angesteuert, daß sie das Musikstück abspielen, das der ursprünglich spielende Mensch gespielt hat.
Bei dem für automatischen Spielbetrieb ausgelegten Klavier nach dem Stand der Technik tritt jedoch im Rundschnitt jedes Lichtkopplers ein Problem auf. Wie bereits erlautert ist jeder Hammergruppe ein Paar Lichtkoppler zugeordnet, so daß die Gesamtzahl der Lichtkoppler mit 88 mal 2 gleich 176 berechnet wird. Diese Lichtkoppler müssen an den jeweiligen Positionen korrekt angeordnet sein, da sonst die im Abspielbetrieb gespielte Musik vom ursprünglich gespielten Stück abwiche. Der präzise Rundschnitt bzw. das Ellipsenzeichen läßt sich nicht ohne Schwierigkeiten reproduzieren, da die Hämmer je nach Art, Modell, Hersteller usw. des Klaviers unterschiedlich groß und an unterschiedlichen Positionen angeordnet sind. Mit anderen Worten wurden bisher die mechanischen Klaviere noch nicht genormt. Wenn nun während der Herstellung des mechanischen Klaviers 1 jeder Lichtkoppler einzeln eingebaut wird, können diese Lichtkoppler das Herstellungsverfahren etwas kompliziert gestalten. Gelegentlich bitten jedoch die Benutzer den Hersteller auch, ihr mechanisches Klavier auf automatischen Spielbetrieb umzurüsten. Diese Bitte stellt den Klavierhersteller vor eine ernste Schwierigkeit, da er die Lichtkoppler und die elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente kaum erst dann konstruiert, wenn das mechanische Klavier des einzelnen Benutzers vom Hersteller überprüft wird. Nach der Überprüfung des mechanischen Klaviers des Benutzers kann der Hersteller die Lichtkoppler und die Betätigungselemente entsprechend nachführen, so daß zwischen dem Nachrüstauftrag und der Fertigstellung der Arbeit eine vergleichsweise lange Zeit verstreicht. Außerdem führt dies zu erhöhten Nachrüstkosten.
Darüberhinaus tritt bei einem Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach dem Stand der Technik ein weiteres Problem im Zusammenhang mit der Stabilität der Erzeugung der Tastenberührungsinformation auf. Dieses Problem ergibt sich infolge von Verformungen der Bauteile, die üblicherweise aus Holz gefertigt sind, wobei eine Veränderung im Dauergleichgewicht der Feuchtigkeitsverhältnisse infolge von Wärmeeinbrüchen eine solche Verformung verursacht. Eine große Anzahl elektromagnetisch angesteuerter Betätigungselemente und der Lichtkoppler stellen ernstzunehmende Wärmequellen für die aus Holz bestehenden Bauteile dar. Wenn sich die Bauteile verformen verändert sich die Hammergeschwindigkeit leicht, und aus diesem Grund sind während der Lebensdauer des Klaviers mit automatischem Spielbetrieb die einzelnen Tastenberührungsinformationen nicht mehr repräsentativ für die ursprüngliche Tastenberührung.
Bei dem Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach dem Stand der Technik wird die Tastenberührung auf der Grundlage der Hammereinwirkung bzw. der Zeitspanne zwischen der vom Lichtkoppler 8 erfaßten Unterbrechung und der vom Lichtkoppler 9 festgestellten Unterbrechung hochgerechnet. Der Grund hierfür liegt in dem Umstand, daß der Stärkegrad der Tonintensität jeweils direkt auf die Hammergeschwindigkeit bezogen ist Mit anderen Worten wurde die Tastenbewegung nicht als repräsentativ für die Tonstarke betrachtet, da die Taste nicht immer ganz niedergedrückt wird. Gelegentlich wiederholt ein musizierender Spieler das teilweise Niederdrücken aus dem nicht gedrückten Zustand bis zu einem Zwischenzustand, was manchmal als "leichtes Anschlagen" bezeichnet wird, während auf der anderen Seite die Taste auch wiederholt aus dem Zwischenzustand bis zum vollen Anschlag niedergedrückt werden kann. In dieser Situation läßt sich der Tastenanschlag nicht aus einer Zeitspanne zwischen festgelegten Erfassungspunkten hochrechnen, da zwischen diesen Punkten die größtmögliche Geschwindigkeit nicht immer erreicht wird.
Die Erfinder bemühen sich nun um die Herstellung einer Beziehung zwischen dem Anschlag einer Taste und ihrer Bewegung. Für verschiedene Tastenbetätigungen sind nun in Fig. 2 bis 5 verschiedene Ortskurven dargestellt
Die Kurven A und B in Fig. 2 stellen jeweils die Ortskurve der Taste dar, die sich bei lautem und leisem Spiel bei vollem Niederdrücken der Taste ergeben, während die Kurven C und D den Ortskurven des Hammers entsprechen, die den durch die Kurven A und B dargestellten Tastenbewegungen jeweils zugeordnet sind. Wie sich aus den Kurven A und B ergibt, wird die Taste in einem Abschnitt a1 rasch beschleunigt und erreicht dann nach einer starken ("forte") Betätigung in einem Abschnitt a2 eine gleichförmige Bewegung, doch wenn die Taste leicht ("piano") niedergedrückt wird, erfährt sie nur allmählich eine Beschleunigung und erreicht dann im Abschnitt b eine gleichförmige Bewegung.
Die Kurven E, F und G in Fig. 4 repräsentieren die Ortskurven der Taste, die jeweils nach Wiederholung, nach extrem leichtem Anschlagen und nach normal leichtem Anschlag erzeugt werden. Die Kurven H, I und J entsprechen den Ortskurven des Hammers, die durch das Gestänge für die Taste erzeugt werden, für die jeweils die Kurven E bis G aufgezeichnet sind. Wird die Taste wiederholt entlang der Kurven E niedergedrückt, bewegt sie sich in einem Abschnitt e1 mit der Trägheitskraft und wird dann in einein Abschnitt e2 beschleunigt, woraufhin sie in einem Abschnitt e3 eine gleichmäßige Bewegung erreicht. Wird dagegen die Taste mit extrem leichtem Anschlag niedergedrückt, erfährt sie in einem Abschnitt f1 eine rasche Beschleunigung und danach in einem Abschnitt f2 sofort eine gleichmäßige Bewegung. Nach dem üblichem leichten Anschlag wird dagegen die Taste in einem Abschnitt g1 rasch beschleunigt und erreicht dann in einem Abschnitt g2 eine gleichmäßige Bewegung, an den sich ein Abschnitt g3 mit Trägheitsbewegung anschließt.
Damit unterscheiden sich die Tastenbewegungen je nach Tastenanschlag voneinander, doch haben die Erfinder entdeckt, daß die Tastengeschwindigkeit bei der gleichmäßigen Bewegung eine Beziehung zur Hammerendgeschwindigkeit aufweist, wie Fig. 6 dies zeigt. In Fig. 6 geben, mit Ausnahme der mit Kreis versehenen Punkte, die dort graphisch aufgetragenen Punkte jeweils die gleichförmigen Bewegungen aus Fig. 2 an, während die mit den mit Kreis versehenen graphisch aufgetragenen Punkte jeweils für die in Fig. 4 dargestellten gleichmäßigen Bewegungen repräsentativ sind. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, liegen die aufgetragenen Punkte auf einer Linie K bzw. in der nahen Umgebung der Linie K, so daß die Hammerendgeschwindigkeit eine Beziehung zur Tastengeschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung aufweist, ohne Berücksichtigung des Tastenanschlags. Die Endgeschwindigkeit ist dabei direkt proportional zum Grad der Intensität bzw. Lautstärke, und aus diesem Grund laßt sich der Tastenanschlag aus der Tastengeschwindigkeit während der gleichmäßigen Bewegung hochrechnen.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Klavier mit automatischem Spielbetrieb der vorgenannten Art zu schaffen, bei welchem die Stärke des Anschlags einer Taste auf der Grundlage der Tastenbewegung hochgerechnet wird, so daß das Klavier mit automatischem Spielbetrieb problemlos um gerüstet werden kann und sich auch bei zuverlässiger Stabilität für die Benutzung über eine längere Lebensdauer eignet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Klaviers mit automatischem Spielbetrieb ergeben sich noch deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, in welcher:
Fig. 1 den Aufbau eines typischen Klaviers für automatischen Spielbetrieb in Seitenansicht zeigt;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Ortskurven für eine Taste ist, die bei vollständigem Niederdrücken erzeugt wird;
Fig. 3 eine graphische Darstallung der Ortskurven für einen mit der Taste verbundenen Hammer ist, die dem Weg der Ortskurven gemäß Fig. 2 folgt;
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Ortskurven für eine Taste ist, die bei wiederholtem Niederdrücken und leichtem Anschlag der Taste erzeugt werden;
Fig. 5 eine graphische Darstellung der Ortskurven für einen mit der Taste verbundenen Hammer ist, die dem Weg der Ortskurven gemäß Fig. 4 folgt;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Tastengeschwindigkeit bei gleichmäßiger Bewegung und der Hammerendgeschwindigkeit ist;
Fig. 7 ein Blockschaltbild zeigt, das modellhaft die Anordnung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Klaviers für automatischen Spielbetrieb veranschaulicht;
Fig. 8 die mechanische Anordnung bei dem Klavier für automatischen Spielbeb gemäß Fig. 7 in Seitenansicht zeigt;
Fig. 9 im Blockschaltbild die Schaltungsauslegung der Steuerung bei dem Klavier für automatischen Spielbetrieb gemäß Fig. 7 darstellt;
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm mit der Darstallung der Abfolge einer Hauptprogrammroutine ist, die von der Steuerung gemäß Fig. 9 abgearbeitet wird;
Fig. 11A und 11B jeweils ein Ablaufdiagramm sind, in dem die Abfolge eines Aufzeichnungs-Unterprogramms dargestellt ist, das von einem in der Steuerung vorgesehenen Mikrocomputer ausgeführt wird;
Fig. 12 die Anordnung eines Teils eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Klaviers mit automatischem Spielbetrieb in Seitenansicht zeigt;
Fig. 13 eine perspektivische Ansicht ist, die die Anordnung einer Sensoreinheit in auseinandergebautem Zustand zeigt, welche in dem Klavier für automatischen Spielbetrieb vorgesehen ist, das teilweise in Kig. 12 dargestellt ist,
Fig. 14 eine in der Sensoreinheit nach Fig. 13 angeordnete Kodierplatte in Draufsicht zeigt;
Fig. 15 eine Draufsicht auf eine andere Kodierplatte ist, die bei einem anderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klaviers für automatischen Spielbetrieb vorgesehen ist;
Fig. 16 ein Blockschaltbild mit der Darstellung der Schaltungsauslegung einer Signalverarbeitungsschaltung ist, die der Sensoreinheit mit der Kodierplatte gemäß Fig. 15 zugeordnet ist;
Fig. 17 eine weitere Kodierplatte in Draufsicht zeigt, die bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klaviers mit automatischem Spielbetrieb verwendet wird;
Fig. 18 ein Blockschaltbild mit der Darstellung der Schaltungsauslegung einer Signalverarbeitungsschaltung ist, die in dem Klavier für automatischen Spielbetrieb mit der Kodierplatte gemäß Fig. 17 vorgesehen ist; und
Fig. 19 ein Wellenschema für die wesentlichen Signale zeigt, die in der Signalverarbeitungsschaltung gemäß Fig. 18 erzeugt werden.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Erstes Ausführungsbeispiel

Theoretische Beschreibung der Erzeugung einer Tastenberührungsinformation

Gemäß Fig. 7 der Zeichnung ist die allgemeine Anordnung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Klaviers für automatischen Spielbetrieb dargestellt. Fig. 7 dient in erster Linie zur konzentrierten Darstellung der Erzeugung einer Tastenanschlags- bzw. Tastenberührungsinformation, weshalb die anderen Bauteile hier weggelassen wurden. Das für den automatischen Spielbetrieb vorgesehene Klavier umfaßt ein mechanisches Klavier 21 und eine Spielautomatik 22, wobei das mechanische Klavier 21 eine Tastatur mit einer Viezahl, im typischen Fall 88, Tasten, eine mit den Tasten gekoppelte Tastenbetätigungsmechanik 23, eine Vielzahl von mit der Tastenbetätigungsmechanik 23 verbundenen Hammergruppen 27, eine Vielzahl von Saiten 28, gegen die jeweils die Hammergruppen anschlagen können, und eine Dämpfer- bzw. Sordinenmechanik 24 in Verbindung mit einem Satz Pedale 25 aufweist. Damit besitzt das mechanische Klavier 21 mehrfache mechanische Stränge bzw. Züge, während Fig. 7 allerdings nur einen solchen mechanischen Strang mit der Taste 26, der Hammergruppe 27 und der Saite 28 modellhaft zeigt.
Im großen und ganzen umfaßt die Spielautomatik 22 eine Steuerung 37 (Fig. 8), die über ihren Eingangsanschluß mit einer Sensoreinheit 29 verbunden und mit ihrem Ausgangsanschluß an eine Viezahl von elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselementen 30 angekoppelt ist, während in der Steuerung 37 die Funktionen einer Überwachungseinrichtung 371a, einer Abtaseinrichtung 371b, einer Einrichtung 37&sub2; zur Berechnung der Tastengeschwindigkeit, einer Einrichtung 373a zur Entscheidung über die Hammerendgeschwindigkeit und einer Einrichtung 373b zur Erzeugung von Tastenberührungsinformationen realisiert sind.
Das in dieser Weise aufgebaute Klavier für automatischen Spielbetrieb kann zwischen einem Aufzeichnungsmodus und einem Playback- bzw. Abspiel-Modus umgeschaltet werden. Schaltet der musizierende Spieler das für den automatischen Spielbetieb ausgerüstete Klavier auf Aufzeichnungsmodus und beginnt dann zum Spielen eines Musikstücks nacheinander die Tasten zu betätigen, so bewegen sich die Tasten jeweils aus dem nicht niedergedrückten Zustand entlang des jeweiligen Bewegungsweges entsprechend dem Tastenanschlag in den niedergedrückten Zustand. Die dabei auf die Tasten ausgeübten Kräfte werden über die Tastenbetätigungsmechanik 23 auf die jeweilige Hammergruppe 27 übertragen. Danach werden die Hammergruppen so angetrieben, daß sie sich zu den Saiten 28 hin drehen und durch entsprechenden Anschlag gegen diese mechanisch Töne erzeugen. Die Tastenbewegungen aus dem nicht niedergedrückten Zustand in den niedergedrückten Zustand werden jeweils von der Sensoreinheit 29 erfaßt, und die Überwachungs- bzw. Verfolgungseinheit 371a erzeugt einzelne Ortskurveninformationen, die für die Ortskurven der Tastenbewegungen repräsentativ sind. Nach Bildung der einzelnen Ortskurveninformationen nimmt die Abtasteinrichtung 371b Zugriff auf die einzelnen Ortskurveninformationen, um daraus jeweils Abschnitte mit gleichmäßigen Bewegungen aus den Ortskurven abzuleiten. In diesen Abschnitten führen die Tasten jeweils eine gleichmäßige Bewegung aus. Werden die Abschnitte jeweils aus den Ortskurven der Tastenbewegungen extrahiert, so entscheidet die Einrichtung 37&sub2; zur Berechnung der Tastengeschwindigkeit über die jeweilige Tastengeschwindigkeit in den entsprechenden Abschnitten, während die Einrichtung 373a, die über die Hammerendgeschwindigkeit entscheidet, die jeweilige Endgeschwindigkeit der Hammergruppen auf der Grundlage der Tastengeschwindigkeiten hochrechnet. Die Hammerendgeschwindigkeiten werden somit jeweils aus den Tastengeschwindigkeiten hochgerechnet, woraufhin die Einrichtung 373b zur Erzeugung von Tastenberührungsinformationen die einzelnen Tastenanschlagsinformationen erzeugt, die jeweils für die Intensität des nach dem Anschlagen der Hammerbaugruppen gegen die Saiten erzeugten Tons repräsentativ sind. Diese einzelnen Tastenberührungsinformationen werden für spätere Zwecke in der Steuerung abgespeichert.
Nach dem Abspeichern der einzelnen Tastenberührungsinformationen in die Steuerung wird das für den automatischen Spielbetrieb ausgerüstete Klavier in den Abspielmodus umgeschaltet, woraufhin die Steuerung die einzelnen Tästenberührungsinformationen nacheinander abruft. Die einzelnen Tastenberührungsinformationen dienen zum Ansteuern der elektromagnetisch betätigten Elemente 30 und dementsprechend werden die Tasten jeweils mit einer Kraft bewegt, deren Betrag gleich groß ist wie der Betrag der Kraft, die an die Tastenbetätigungsmechanik übermittelt wurde. Dann werden die Hammergruppen so angesteuert, daß sie sich zu den Saiten hin bewegen und die Töne somit mit der Intensität reproduziert werden, die gleich der Intensität der ursprünglichen Töne ist.

Mechanische Anordnung des Klaviers mit automatischem Spielbetrieb

Fig. 8 der Zeichnung zeigt nun die mechanische Anordnung bei dem in Fig. 7 dargestellten Klavier mit automatischem Spielbetrieb. Das mechanische Klavier 21 ist hochstehend gebaut und die Tastatur 31 mit den Tasten 26 ist auf einem Tastaturbett 32 angebracht. Jede der Tasten läßt sich bezüglich eines Ausgleichsstifts 33 ausschlagen bzw. verschwenken, wobei allerdings die Tastenbewegung durch ein rückwärtig angebrachtes Schienenteil 34 und ein vorne liegendes Schienenteil 35 begrenzt ist. Im vorliegenden Fall ist die Sensoreinheit 29 auf dem Tastaturbett 32 zwischen dem vorne liegenden Schienenteil 35 und dem Ausgleichsstift 33 vorgesehen, während die elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente 30b auf dem Tastaturbett 32 zwischen dem Ausgleichsstift 33 und dem rückwärtigen textilen Schienenteil 34 angebracht sind. Auch wenn Fig. 8 dies nicht deutlich zeit, weist die Sensoreinheit 29 eine Vielzahl von Lichtkopplern auf, die jeweils in Vierergruppen zusammengefaßt und jeweils in Zuordnung zu den Tasten vorgesehen sind. Jeder der Tasten 26 ist eine Blendenplatte 36 zugeordnet, die von der Unterseite der Taste aus vorsteht und sich zusammen mit der Taste so nach unten bewegt, daß der Strahlengang der einzelnen Lichtkoppler nacheinander durch die Blenden- bzw. Verschlußplatte 36 unterbrochen wird, wodurch die Ortskurve der Tästenbewegung erfaßt wird. Jeweils vier Lichtkoppler sind in Verbindung mit jeder Taste vorgesehen, wobei die in einer Vierergruppe zusammengefaßten Lichtkoppler in der nachfolgenden Beschreibung jeweils als "Lichtkopplergruppe" bezeichnet werden. In jeder Lichtkopplergruppe werden die vier Lichtkoppler von der Seite der Taste zur Tastaturbettseite hin als erster, zweiter, dritter und vierter Lichtkoppler bezeichnet. Die anderen mechanischen Bauteile sind auf diesem Gebiet allgemein bekannt, weshalb sie hier aus Gründen der Vereinfachung nicht weiter beschrieben werden.

Anordnung der Steuerung

Auf der oberen Frontplatte des mechanischen Klaviers liegt die Deckplatte der Steuerung 37 frei zugänglich, die zuvor anhand von Fig. 7 beschrieben wurde.
Gemäß Fig. 9 der Zeichnung ist dort die Schaltungsauslegung der Steuerung 37 dargestelt, die drei Mikrocomputer 41, 42 und 43 enthält, die jeweils als Einzelchips ausgeführt sind. Der Mikrocomputer 41 dient zum Abtasten der Sensoreinheit 29 und zur periodischen Überprüfung der Sensoreinheit 29a, um festzustellen, ob ein Lichtkoppler die Tastenbewegung erfaßt oder nicht. Erfaßt die Sensoreinheit 29a die Tastenbewegung, erzeugt der Mikrocomputer 41 eine einzelne Tästenberührungsinformation sowie eine einzelne Noteninformation, die repräsentativ ist für eine Note, die zu der vom Spieler niedergedrückten Taste gehört. Andererseits ist der Mikrocomputer 43 einem Schaltfeld 44 zugeordnet, einer MIDI-Anlage 45 und einem Diskettenlaufwerk 46. Auf dem Schaltfeld 44 sind verschiedene Schalter vorgesehen, beispielsweise ein Hauptschalter, ein Lautstärkeschalter, ein Moduswählschalter usw.; der Mikrocomputer 43 überprüft periodisch das Schaltfeld 44, um festzustellen, ob ein Schalter betätigt wurde oder nicht. Zum Schaltfeld 44 gehört auch eine Fernsteuerung 47, so daß auch über eine große Entfernung von jedem der Betriebsmodus und die Lautstärke verändert werden können. Das Diskettenlaufwerk 46 dient zum Aufzeichnen und Auslesen der einzelnen Tastenberührungsinformationen sowie der einzelnen Noteninformationen auf bzw. von einer Diskette 48. Betätigt der Spieler die Pedale 25, so werden auch die entsprechenden Informationen über die Pedalbetätigung auf der Diskette 48 abgespeichert. Die MIDI-Anlage 45 dient zur Kommunikation mit einem anderen elektronischen Musikinstrument wie beispielsweise einem automatischen Rhythmussystem. Der Mikrocomputer 42 dient seinerseits zur Überwachung der beiden anderen Mikrocomputer 41 und 43 und übermitteit dementsprechend die Tastenberührungsinformationen und die Noteninformationen vom Mikrorechner 41 zum Mikrorechner 43. Der Mikrocomputer 42 ist außerdem zur Überprüfung der den Pedalen 25 zugeordneten Sensoreinheit 29b vorgesehen, um die einzelnen Pedalbetätigungsinformationen zu erzeugen, die ebenfalls zur Abspeicherung zum Mikrorechner 43 übermittelt werden. Werden die verschiedenen einzelnen Informationen von der Diskette 48 abgerufen, so überträgt der Mikrocomputer 43 die einzelnen Informationen zum Mikrorechner 42, der sie seinerseits nun zu einer Elektromagnetansteuerung 49 übermittelt. Die Elektromagnetansteuerung 49 spricht auf die einzelnen Informationen an und verteilt selektiv den von der Stromversorgung 50 gelieferten Strom, um so die Betätigung der elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente 30a und 30b auszulösen. Um eine gleich große Kraft wie die zu erzeugen, die ursprünglich auf die Tästenbetätigungsmechanik 23 übertragen wurde, verändert die Elektromagnetänsteuerung 49 das Tastverhältnis der Stromsignale entsprechend der jeweiligen Tastenberührungsinformation.

Programmablauf

Nachfolgend wird nun anhand von Fig. 10 der Ablauf eines Programms beschrieben, das die Mikrocomputer 41, bis 43 in der Steuerung 37 abarbeiten. Beim Einschalten des Hauptschalters läuft in der Steuerung 37 sofort eine initialisierte Unterprogrammroutine P1 ab. Nach vollständiger Ausführung des initialisierten Unterprogramms schaltet die Steuerung 37 zum Schritt P2 weiter und prüft, ob der Moduswahlschalter auf Aufzeichnungsbetieb gestellt ist oder nicht. Ist dies der Fall in Schritt P2, verzweigt die Steuerung 37 zur Aufzeichnungsroutine P3, die nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird. Wenn jedoch die Abfrage in Schritt P2 negativ verläuft, prüft die Steuerung 37 außerdem, ob das Klavier mit automatischem Spielbetrieb in Abspielmodus geschaltet ist, was in Schritt P4 geschieht. Bestätigt die Steuerung 37 den Abspielmodus, d.h. verläuft die Abfrage in Schritt P4 positiv, verzweigt die Steuerung 37 zur Abspielroutine P5, die ebenfalls im folgenden noch im einzelnen beschrieben wird. Ist jedoch kein Betriebsmodus eingestellt, so erbringt die Abfrage im Schritt P4 ein negatives Ergebnis, und damit schaltet die Steuerung 37 zum Schritt P6 weiter, in dem sie prüft, ob einer der Schalter, mit Ausnahme des Moduswahlschalters, betätigt wurde. Ist dies nicht der Fall, schaltet die Steuerung zum Schritt P2 zurück und durchläuft nochmals die Programmschleife, die aus den Schritten P2, P4 und P6 besteht, bis die Antwort auf eine der Abfragen in den Schritten P2, P4 und P6 positiv ausfällt
Wurde einer der Schalter, mit Ausnahme des Moduswahschalters, betätigt, also im Schritt P6 ein positives Ergebnis erreicht, verzweigt die Steuerung 37 zu einem Unterprogramm P7 für die anderen Schalter. Sobald eine der Programmroutinen P3, P5 und P7 vollständig ausgeführt wurde, schaltet die Steuerung 37 zu Schritt P8 weiter, um festzustellen, ob der Hauptschalter ausgeschaltet ist. Ist dies nicht der Fall und wird von der Stromversorgung 50 immer noch Strom zugeführt, schaltet die Steuerung 37 zum Schritt P2 zurück und durchläuft nochmals die Schleife mit den Schritten P2 bis P8, bis der Hauptschalter ausgeschaltet ist.
Wird der Moduswahlschalter in vorstehend erläuterter Weise auf Aufzeichnungsmodus geschaltet, fällt also die Antwort auf die Abfrage im Schritt P2 positiv aus, dann verzweigt die Steuerung 37 zur Aufzeichnungsroutine P3. Der Programmablauf für den Aufzeichnungsmodus ist in Fig. 11 dargestellt und beginnt mit dem Schritt P30, bei dem ein interner Zeitschalter im Mikrocomputer 41 mit der Zählung von Taktimpulsen beginnt. Danach schreibt der Mikrocomputer 41 den Wert "1" in ein Indexregister i, beispielsweise im Schritt P31, woraufhin er prüft, ob die dem ersten Taste zugeordnete Lichtkopplergruppe die Tastenbewegung erfaßt; dies geschieht in Schritt P32. Vor der ersten Tastenbetätigung erfaßt keine Lichtkopplergruppe irgendeine Tastenbewegung, so daß die Abfrage in Schritt P32 ein negatives Ergebnis erbringt, woraufhin der Mikrocomputer 41 zum Schritt P33 weiterschalten kann. In diesem Schritt 33 prüft der Mikrocomputer 41, ob das Indexregister i auf den Wert "88" erhöht wurde. Das Indexregister i ist dazu vorgesehen, die Position der jeweils gerade überprüften Taste anzugeben, so daß vor Abfrage aller achtundachtzig Tasten die Abfrage im Schritt P33 ein negatives Ergebnis erbringt. In dieser Situation schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P34 weiter, um den Inhalt des Indexregisters i zu erhöhen. Nach Abschluß dieses Schritts P34 schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P32 zurück und prüft, ob die vom Indexregister i angegebene Lichtkopplergruppe die Tastenbewegung erfaßt. Der Mikrocomputer 41 durchläuft damit die aus den Schritten P31 bis P34 bestehende Programmschleife, bis die Abfrage im Entscheidungsschritt P32 ein positives Ergebnis erbringt. Wenn allerdings alle Lichtkopplergruppen vom Mikrocomputer 41 geprüft wurden, bleibt der Wert "88" im Indexregister i stehen, und damit fällt die Abfrage im Entscheidungsschritt P33 positiv aus. Bei positivem Ergebnis im Schritt P33 schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P31 zurück und schreibt wieder den Wert "1" erneut in das Indexregister i ein, woraufhin er die aus den Schritten P32 bis P34 bestehende Programmschleife durchlauft, um die vom Spieler niedergedrückte Taste zu finden.
Beginnt das Spielen eines Musikstücks mit einem ersten Tastenanschlag, auf den eine Reihe von Tastenbetätigungen folgt, erbringt die Abfrage im Entscheidungsschritt P32 ein positives Ergebnis entsprechend dem Indexregister i, das auf die Position der Taste abgestimmt wurde, die als erste betätigt wurde. Danach schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P35 weiter und prüft, ob die Tastenbewegung vom ersten Lichtkoppler erfaßt wird. Jede Tastenbewegung wird als erstes vom ersten Lichtkoppler erfaßt, so daß unmittelbar nach einem erneuten Tastenanschlag das Ergebnis der Abfrage im Entscheidungsschritt P35 positiv ausfällt. Wird festgestellt, daß die Tastenbewegung vom ersten Lichtkoppler erfaßt wurde, schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P36 weiter und prüft, ob ein dem ersten Lichtkoppler zugeordnetes erstes Register auf dem Wert "0" bleibt. Bewegt sich nun die Taste aus dem nicht niedergedrückten Zustand zum niedergedrückten Zustand hin, wird der Wert "0" im ersten Register abgespeichert. Dann wird festgestellt, daß das erste Register auf dem Wert "0" bleibt, während die Abfrage im Entscheidungsschritt P36 ein positives Ergebnis bringt, woraufhin der Mikrocomputer 41 zum Schritt 37 weiterschaltet und den Zählerstand des internen Zeitschalters in das erste Register überträgt. Nach dem Schritt P37 schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P33 zurück und setzt die Erfassung fort.
Wenn die Blendenplatte 36 den Strahlengang des zweiten Lichtkopplers unterbricht, erbringtdieAbfrageimEntscheidungsschritt P32 ein positives, die Abfrage im Entscheidungsschritt P35 allerdings ein negatives Ergebnis. Dann schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P38 weiter und prüft, ob die Tastenbewegung vom zweiten Lichtkoppler erfaßt wird. Nach der Erfassung durch den ersten Lichtkoppler wird die Tastenbewegung normalerweise vom zweiten Lichtkoppler erfaßt. Dann wird festgestellt, daß die Frage im Entscheidungsschritt P38 ein positives Ergebnis hat. Bei positiver Antwort im Schritt P38 schaltet der Mikrocomputer zum Schritt P39 weiter, um festzustellen, ob ein dem zweiten Lichtkoppler zugeordnetes zweites Register auf den Wert "0" gesetzt bleibt Auf dem Weg in den niedergedrückten Zustand behält das zweite Register ebenfalls den Wert "0". Dann wird festgestellt, daß das zweite Register nach wie vor auf "0" gesetzt ist, und die Abfrage im Entscheidungsschritt P39 hat ein positives Ergebnis; darauhhin überträgt der Mikrocomputer 41 den Zählerständ des internen Zeitschalters im Schritt P40 zum zweiten Register. Nach Abschluß des Schritts P40 schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P33 zurück, um den Erfassungsvorgang fortzusetzen.
Nach dem Verstreichen einiger Zeit unterbricht die Blendenplatte 36 den Strahlengang des Lichtkopplers wieder, so daß im Entscheidungsschritt P32 die Abfrage ein positives Ergebnis hat, während sie in den Schritten P35 und P38 dagegen negativ ausfällt. Nun schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P41 weiter, um festzustellen, ob die Tastenbewegung vom dritten Lichtkoppler erfaßt wird. Nach Unterbrechung des Strahlengangs des zweiten Lichtkopplers unterbricht die Verschlußplatte 36 normalerweise den Strahlengang des dritten Lichtkopplers. Dann wird festgestellt, daß die Antwort auf die Abfrage im Schritt P41 positiv ist und der Mikrocomputer 41 überprüft nun ein dem dritten Lichtkoppler zugeordnetes drittes Register, um im Schritt P42 festzustellen, ob dort der Wert "0" gespeichert ist oder nicht. Da nach dem Niederdrükken der Taste das dritte Register auf den Wert "0" gesetzt bleibt, wird nun festgestellt, daß es immer noch den Wert "0" besitzt, woraufhin der Mikrocomputer 41 den Zählerständ des internen Zeitschalters im Schritt P43 zum dritten Register überträgt, woraufhin er zum Schritt P33 zurückschaltet.
Nach einer Weile unterbricht die Verschlußplatte 36 den Strahlengang des Lichtkopplers wieder, so daß die Abfrage im Entscheidungsschritt P32 ein positives Ergebnis erbringt, während allerdings das Abfrageergebnis in den Schritten P35, P38 und P41 negativ ausfällt. Nun schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P44 weiter und fragt ab, ob die Tastenbewegung vom vierten Lichtkoppler erfaßt wird oder nicht. Nach Unterbrechung des Strahlengangs des dritten Lichtkopplers unterbricht die Blendenplatte 36 normalerweise den Strahlengang des vierten Lichtkopplers. Nun wird festgestellt, daß das Abfrageergebnis im Entscheidungsschritt P44 positiv ist, und der Mikrocomputer 41 überprüft ein dem vierten Lichtkoppler zu geordnetes viertes Register, um im Schritt P45 festzustllen, ob dort der Wert "0" gespeichert ist Das vierte Register wurde auf den Wert "0" zurückgesetzt, so daß nun festeht, daß das vierte Register immer noch auf den Wert "0" gesetzt ist, woraufhin der Mikrocomputer 41 den Zählerstand des internen Zeitschalters zum vierten Register überträgt, was im Schritt P46 geschieht, und dann zum Schritt P33 zurückschaltet.
Auf diese Weise werden die Zählerstände nacheinander im ersten bis vierten Register abgespeichert, wenn die Taste vollständig niedergedrückt wird; wird sie jedoch bei leichtem Anschlag nur teilweise niedergedrückt, so wird die Tastenbewegung gegebenenfalls nicht vom vierten Lichtkoppler erfaßt. In jedem Fall werden die entsprechenden Zählerstände in den Registern abgespeichert, die die Ortskurve der Tastenbewegung repräsentieren. Aus diesem Grund wird die Überwachung der Tastenbewegung in den Schritten P30 bis P46 realisiert.
Wird die Taste losgelassen, bewegt sie sich nach oben in den nicht niedergedrückten Zustand, während die Blendenplatte 36 den Strahlengang des Lichtkopplers wieder unterbricht. Dann erbringt die Abfrage im Entscheidungsschritt 32 ein positives Ergebnis, und auch die Abfragen in den Entscheidungsschritten P35, P38, P41 und P44 fallen positiv aus. Nun schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P47 weiter und berechnet die jeweiligen Zeitabstände T1, T2 und T3 zwischen den ersten und zweiten Lichtkoppler, zwischen dem zweiten und dritten Lichtkoppler und zwischen dem dritten und vierten Lichtkoppler. Nach dieser Berechnung schaltet der Mikrocomputer 41 zum Schritt P48 weiter und setzt das erste und zweite Register für die nachfolgende Tastenbetätigung zurück. Der Mikrocomputer 41 vergleicht die Zeitabstände T1 bis T3 mit einer (hier nicht dargestellten) internen Tabelle und entscheidet dann über die Art der Tastenbetätigung, was in Schritt P49 geschieht, woraufhin er je nach der Art der Tastenbetätigung, über die aufgrund des Zeitabstands entschieden wurde, einen der Abstände im Schritt P50 auswählt. Der gewählte Zeitabstand steht für den Abschnitt, in dem sich die Taste gleichförmig bewegt. Dann wird in den Schritten P47 bis P50 insgesamt die Funktion der Abtasteinrichtung realisiert.
Bei der Wahl des Zeitabstands entscheidet der Mikrocomputer 41 über die Tastengeschwindigkeit anhand des gewählten Zeitabstands im Programmschritt P51. Nun wird die Einrichtung zur Berechnung der Tastengeschwindigkeit im Schritt P51 realisiert. Bei der Entscheidung über die Tastengeschwindigkeit rechnet der Mikrocomputer 41 die Hammerendgeschwindigkeit hoch und erzeugt nun im Schritt P52 eine einzelne Tastenberührungs- bzw. Tastenanschlaginformation. Die Funktion der Einrichtung zur Entscheidung über die Hammerendgeschwindigkeit wie auch der Einrichtung zur Erzeugung der Tastenberührungsinformation wird im Schritt P52 realisiert. Damit wird vom Mikrocomputer 41 eine einzelne Tastenanschlagsinformation erzeugt, die dann zum Mikrocomputer 43 übertragen wird, der seinerseits nun diese Tastenanschlagsinformation zur Abspeicherung auf der Diskette 48 im Schritt P53 zum Diskettenlaufwerk 46 überträgt. Wurde die jeweilige Tastenberührungsinformation auf diese Weise auf der Diskette 48 abgespeichert, schaltet der Mikrocomputer 41 zum Programmschritt P33 zurück, um den Zyklus anschließend für weitere Tastenbetätigung zu wiederholen. Auf diese Weise durchläuft der Mikrocomputer 41 wiederholt die aus den Schritten P30 bis P53 bestehende Programmschleife solange, bis der Aufzeichnungsmodus am automatisch spielenden Klavier ausgeschaltet wird. Außerdem wird der Erfassungsvorgang von der Beendigung des Schritte P48 bis zum Zurückschalten in den nicht niedergedrückten Zustand ausgeblendet.
Bei dem vorstehend geschilderten Programmablauf werden im Schritt P47 alle Zeitabstände berechnet, doch sind einige Arten der Tastenbetätigung eher nur durch einen Zeitabstand charakterisiert. Aus diesem Grund berechnet der Mikrocomputer 41 gegebenenfalls den Zeitabstand T1 nach dem Schritt P40 und prüft, ob der Zeitabstand T1 die Merkmale der Tastenbetätigung wiedergibt oder nicht Wird über die Art der Tastenbetätigung nur anhand des Zeitabstands entschieden, erfolgt für die Zeitabstande T2 und T3 keine Berechnung. Ist dies nicht der Fall, wird der nächste zeitliche Abstand berechnet. Auf diese Weise werden die Zeitabstände nacheinander jeweils auseinander berechnet, und damit wird die Arbeitsbelastung des Mikrocomputers 41 mit Sicherheit verringert.
Wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem beim Stand der Technik auftretenden Problem erläutert wurde, bitten einige Benutzer die Klavierhersteller um Nachrüstung ihres mechanischen Klaviers zum Ausbau zu einem Klavier mit automatischem Spielbetrieb. Da jedoch die Bauteile nicht genormt sind, doch der Abstand zwischen Tastatur und Tastaturbett im wesentlichen identisch ist, lassen sich im Hinblick auf eine Normierung vorzugsweise die Sensoreinheiten und die Betätigungselemente in diesem freien Raum unterbringen.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 12 der Zeichnung zeigt die Anordnung eines Teils bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Klaviers für automatischen Spielbetrieb. Dieses in Fig. 12 teilweise dargestellte auf matisierte Klavier weist eine ähnliche Anordnung wie das in Fig. 8 dargestellte auf, allerdings mit dem Unterschied, daß hier eine Sensoreinheit 61 und elektromagnetisch angesteuerte Betätigungselemente 62 vorgesehen ist, so daß sich die Beschreibung hier auf die Sensoreinheit 61 und die elektromagnetisch angesteuerten Betätigungselemente 62 konzentriert, während die anderen Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen angegeben sind und den entsprechenden Bauelementen bei dem in Fig. 8 dargestellten Klavier für automatischen Spielbetrieb entsprechen.
Wie Fig. 13 im einzelnen zeigt, umfaßt die Sensoreinheit 61 im großen und ganzen eine Kodierplatte 63 und zwei Lichtkoppler 64 und 65, die sich auf einem Bügelteil 66 abstützen. Zwei kleine Fenster 67 und 68 sind in der Kodierplatte 63 in der Weise ausgebildet, daß der Strahlengang der Lichtkoppler 64 und 65 jeweils intermittierend durch die Fenster 67 und 68 hindurchgeht, während die Taste 26 sich in den niedergedrückten Zustand bewegt. In diesem Fall besitzt jedes der Fenster eine Höhe von etwa 0,5 Millimeter. Da die Fenster 67 und 68 leicht gegeneinander versetzt sind, wie Fig. 14 dies zeigt, verläuft der Strahlengang des Lichtkopplers 65 zuerst durch das Fenster 68 auf dem Weg in den niedergedrückten Tastenzustand, und anschließend verlaufen beide Strahlengänge durch die Fenster 68 und 67 für die Lichtkoppler 65 und 64. Bewegt sich die Taste 26 weiter, so wird der Strahlengang des Lichtkopplers 65 durch die Kodierplatte 63 versperrt, während der Strahlengang des Lichtkopplers 64 immer noch durch das Fenster 67 hindurchgeht. Bei weiterer Bewegung der Taste 26 werden allerdings beide Strahlengänge durch die Kodierplatte 63 gesperrt. Damit kann die Sensoreinheit 61 mit nur zwei Lichtkopplern vier Bitmuster bzw. jeweils zwei Bit eines kodierten Signals erzeugen, die in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt sind. Dies führt zu einer Senkung der Herstellungskosten. Die Lichtkoppler 64 und 65 in der Sensoreinheit 61 gemäß Fig. 13 sind zwar nebeneinander angeordnet, doch sind die Fenster leicht gegeneinander versetzt. Die Lichtkoppler können jedoch bei einer anderen Ausführungsform ebenfalls versetzt sein, während die Fenster nebeneinander liegen. TABELLE Strahlengang des Lichtkopplers 64 Position blockiert durchgängig
Wenn die beiden Bits des kodierten Signals der Steuerung zugeführt werden, kann diese die Ortskurve der Tastenbewegung anhand der vier Bitmuster nachvollziehen. Aus diesem Grund prüft der Mikrocomputer 41 periodisch ab, ob das Bitmuster sich verändert oder nicht und trifft dann Entscheidungen, statt die Programmschritte P35, P38, P41 und P44 auszuführen.
Die elektromagnetisch an gesteuerten Betätigungselemente 62 stützen sich jeweils auf einem Bügelteil ab, während ihnen jeweils ein Hebelteil 69 zugeordnet ist. Jedes der Hebelteile 69 ist im mittleren Abschnitt drehbar auf dem Bügelelement abgestützt, während es im rückwärtigen Abschnitt mit einem Tauchkolben 70 in Eingriff steht. Der Tauchkolben 70 ist durch einen Elektromagneten so geführt, daß er über das Bügelteil vorstehen kann. Das Hebelteil 69 steht am vorderen Abschnitt mit der Blenden- bzw. Verschlußplatte 63 in Eingriff, weshalb die Taste nach unten gezogen wird, sobald der Tauchkolben 70 übersteht.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 15 der Zeichnung zeigt eine Kodierplatte 71, die in eine Sensoreinheit einbezogen ist, die ihrerseits in diesem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Klaviers mit automatischem Spielbetrieb angeordnet ist. Diese Kodierplatte 71 wirkt mit drei Lichtkopplern 72, 73 und 74 zusammen, denen eine in Fig. 16 dargestellte Signalverarbeitungsschaltung zugeordnet ist. Da jedoch die anderen Bauelemente ähnlich denen sind, die bei dem in Fig. 8 dargestellten Klavier für automatischen Spielbetrieb vorgesehen sind, sind diese entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugszeichen angegeben und werden hier nicht im einzelnen beschrieben.
Die Kodierplatte 71 weist eine Vielzahl von Fenstern 75 bis 81 auf, die in drei Reihen angeordnet sind. Alle Fenster 75 bis 81 sind gleich breit. Allerdings haben die Fenster in einer Reine eine andere Höhe als die Fenster einer anderen Reihe. Und zwar sind die Fenster 75 bis 78 gleich hoch, allerdings haben sie eine andere Höhe als die anderen Fenster 79 bis 81. In gleicher Weise ist das Fenster 79 gleich hoch wie das Fenster 80, hat aber eine andere Höhe als ein anderes Fenster. Die Fenster in den jeweiligen Reinen lassen intermittierend die Strahlengänge der Lichtkoppler 72, 73 und 74 jeweils hindurch, und sind dabei nebeneinander so angeordnet, daß die Lichtkoppler 72 bis 74 bei Bewegung der Taste 26 aus dem nicht niedergedrückten Zustand zum niedergedrückten Zustand hin drei Bits ein Kodiersignals erzeugen. Dies führt dazu, daß die Steuerung 37 zwischen acht Positionen auf der Ortskurve der Tastenbewegung unterscheiden kann.
Das Kodiersignal mit drei Bit wird von den Lichtkopplern 72, 73 und 74 zur Signalverarbeitungsschaltung übermittelt, die im großen und ganzen acht bistabile Kippschalter bzw. Flipflops 82 bis 89 (die jeweils in Fig. 16 mit der Abkürzung "FF" angegeben sind) und acht UND-Schaltungen 90 bis 97 in der Form aufweist, die drei Eingangsknoten besitzt. Den drei Eingangsknoten jeder UND-Schaltung sind ein oder mehrere Negationsglieder zugeordnet (die hier durch kleine Blasen angegeben sind), und aus diesem Grund erzeugen die UND-Schaltungen 90 bis 97 nacheinander Ausgangssignale. Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 90 bis 97 werden jeweils den Setzknoten der bistabilen Kippschaltungen 82 bis 89 zugeführt, während den Rücksetzknoten der bistabilen Kippschaltungen 82 bis 89 jeweils die Ausgangssignale der benachbarten UND-Schaltungen 91 bis 90 zugeführt werden. Die in dieser Weise angeordneten bistabilen Kippschaltungen 82 bis 89 werden nacheinander in den Setzzustand gebracht und erzeugen damit ein Positionssignal von 8 Bit Länge. Die Bitfolge des Positionssignals wird durch die fortschreitende Bewegung der Taste 26 verändert, so daß der Mikrocomputer 41 die Ortskurve der Tastenbewegung anhand der Veränderung der Bitfolge nachvollziehen kann.

Viertes Ausführungsbeispiel

Fig. 17 der Zeichnung zeigt eine weitere Kodierplatte 100. Diese Kodierplatte 100 ist in Verbindung mit zwei Lichtkopplern 101 und 102 vorgesehen und dementsprechend mit zwei Reihen von Fenstern 103 bis 110 ausgeführt. Alle Fenster 103 bis 110 weisen dieselbe Form auf und befinden sich in regelmäßigen Abständen, allerdings sind diese Fenster versetzt angeordnet. Die Lichtkoppler 101 und 102 sind, wie Fig. 81 zeigt, jeweils mit den beiden Impulsgebern 111 und 112 gekoppelt, während die von den Impulsgebern 111 und 112 erzeugten Zälimpulse dem Aufwärts- bzw. dem Abwärts- Zählknoten einer Zählerschaltung 113 zugeführt werden. Die so ausgelegte Signalverarbeitungsschaltung funktioniert in der Weise, daß sie den Zählerstand, der für diskrete Positionen auf der Ortskurve der Tastenbewegung repräsentativ ist, erhöht oder verringert. Da die Fenster 103 bis 106 bezüglich der Fenster 107 bis 110 versetzt angeordnet sind, erzeugt der Impulsgeber 111 die Taktimpulse während sich die Taste in den niedergedrückten Zustand bewegt, allerdings bleibt der Impulsgeber 112 hierbei unwirksam, so daß die Zählerschaltung 113 den Zählerstand im Laufe der Zeit erhöht. Wird andererseits die Taste losgelassen, erzeugt der Impulsgeber 112 die Taktimpulse, während dem Hochzähl-Knöten der Zählerschaltung 113 kein Taktimpuls zugeführt wird, und damit vermindert die Zählerschaltung 113 den Wert. Auf diese Weise wird je nach Richtung der Tastenbewegung der Zählerstand erhöht oder vermindert. Nun kann der Mikrocomputer 41 der Ortskurve der Tastenbewegung anhand des Ausgangssignals der Zählerschaltung 113 folgen, wie aus den in Fig. 19 dargestellten Wellenformen deutlich wird.
Das erfindungsgemäße Klaviersystem mit Spielautomatik eignet sich auch für den Einsatz bei einem mechanischen Klavier in Flügelbauweise.

Claims

1. Klavier mit automatischem Spielbetreb, das in einem Aufzeichnungsmodus und einem Abspiel-Modus betreibbar ist und welches folgendes aufweist:

a) ein mechanisches Klavier (21) mit

a-1) einer auf einem Tastaturbett (32) angeordneten Klaviatur (31) mit einer Vielzahl von Tasten, die jeweils unter Kraftaufwand von einem Spieler hiedergedrückt werden,

a-2) einer mit der Klaviatur gekoppelten Tästenbetätigungsmechanik (23) zur Übertragung der auf die Tasten ausgeübten Kräfte,

a-3) einem Hammerwerk mit einer Vielzahl von Hammergruppen (27), welche mit der Tastenbetätigungsmechanik verbunden und mit den von der Tastenbetätigungsmechanik übertragenen Kräften zur Drehung antreibbar sind, und

a-4) einer Vielzähl von Saiten (28), gegen welche die Hammergruppen zur Erzeugung von Tönen jeweils anschlagen;

b) eine Spielautomatik (22) mit

b-1) einer Steuerung (37), welche in der Weise ansteuerbar ist, daß sie Telle einer Tastenberührungsinformationen, die jeweils für die den Tönen in dem Aufzeichnungsmodus zugewiesenen Stärkegrade repräsentativ sind, speichert und in dem Abspiel-Modus diese Teile der Tastenberührungsinformationen abruft,

b-2) einer Vielzähl von Betätigungselementen (30b; 62), welche in Verbindung mit der Klaviatur vorgesehen sind und auf die Teile der Tastenberührungsinformationen ansprechen, um die Tasten zur Bewegung zu veranlassen, und

b-3) einer Sensoreinheit (29, 61), die in der Weise ansteuerbar ist, daß sie die Tastenbewegungen der Tasten erfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Spielautomatik (22) des weiteren eine Überwachungseinrichtung (371a) aufweist, die in der Weise ansteuerbar ist, daß sie die Ortskurven der Tastenbewegungen erzeugt eine Abtasteinrichtung (371b), die bei Ansteuerung jeweils Abschnitte für gleichförmige Bewegungen aus den Ortskurven extrahiert, eine Einrichtung (372) zur Berechnung der Tastengeschwindigkeit, die bei Ansteuerung über die jeweilige Tastengeschwindigkeit in den Abschnitten entscheidet, eine Einrichtung (373a), die über die Hammerendgeschwindigkeit entscheidet und bei Ansteuerung jeweils die Endgeschwindigkeit der Hammergruppen (27) auf der Grundlage der Tastengeschwindigkeiten hochrechnet, sowie eine Einrichtung (373b) zur Erzeugung von Tastenberührungsinformationen, welche bei Ansteuerung jeweils die Teile der Tastenberührungsinformationen für die Tasten (26) auf der Grundlage der Endgeschwindigkeiten erzeugt.

2. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 1, bei welchem die Sensoreinheit (29; 61) zwischen einem vorderen Schienenteil (35) der Tasten (26) und dessen Ausgleichsstift (33) auf dem Tastaturbett (32) vorgesehen ist.

3. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 1, bei welchem die Sensoreinheit (29) mit einer Vielähl von Lichtkopplern (64, 65) versehen ist und zur Taste (26) eine Platte (36; 63) gehört, die von der Unterseite der Taste aus vorsteht, wobei die Platte sich zusammen mit der Taste so abwärtsbewegt, daß die Strahlengänge der Lichtkoppler nacheinander durch die Platte (36) unterbrochen werden, wodurch die Ortskurve der Tastenbewegung erfaßt wird.

4. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 1, bei welchem das elektromagnetisch angesteuerte Betätigungselement (30b) auf dem Tastaturbett (32) zwischen dem Ausgleichsstift (33) und einem rückwärtigen textilen Schienenteil (34) der Taste (26) angebracht ist.

5. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 3, bei welchem die Platte (63) mehr als ein Fenster (67, 68) aufweist und der Sensor (61) mehr als einen Lichtkoppler (64, 65) umfaßt, wobei die Fenster so ausgebildet sind, daß die Strahlengänge der Lichtkoppler jeweils intermittierend durch die Fenster hindurchgehen, während die Taste (26) in ihren niedergedrückten Zustand bewegt wird.

6. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 5, bei welchem die Fenster (67, 68) versetzt und die Lichtkoppler (64, 65) nebeneinander angeordnet sind, bzw. umgekehrt.

7. Klavier mit automatischem Spielbetrieb nach Anspruch 1 und 2, bei welchem das elektromagnetisch angesteuerte Betätigungselement (62) auf dem Tastaturbett zwischen dem Ausgleichsstift (33) und der Sensoreinheit (61) angebracht ist, wobei es ein drehbar gelagertes Hebeiteil (69) aufweist, dessen rückwärtiger Endabschnitt mit einem Tauchkolben (70) eines Magnetventils in Eingriff steht, und dessen vorderer Endabschnitt mit der Platte in Eingriff steht.