DE69607243T2

DE69607243T2 - Tastenmusikinstrument mit Tastenmonitor zur genauen Unterscheidung von Tastenbewegungen

Info

Publication number: DE69607243T2
Application number: DE69607243T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Sasaki; Tomoyuki Ura
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1995-06-09
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2016-06-06
Also published as: EP0747876A2; CN1155940C; TW366481B; JPH0954584A; KR100193780B1; EP0747876B1; EP0747876A3; KR970002844A; US5824930A; CN1163445A; JP3552366B2; DE69607243D1

Description

TITEL DER ERFINDUNG

Tastenmusikinstrument mit Tastenmonitor zur genauen Überwachung von Tastenbewegungen

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Tastenmusikinstrument und insbesondere auf ein Tastenmusikinstrument, das mit einem Tastenmonitor bzw. einer Tastenüberwachungsvorrichtung ausgerüstet ist, der bzw. die eine Tastenbewegung genau unterscheidet.

BESCHREIBUNG DER IN BEZIEHUNG STEHENDEN TECHNIK

Ein automatisches bzw. Selbstspielklavier ist ein typisches Beispiel eines Tastenmusikinstruments. Das automatische bzw. Selbstspielklavier ist mit Elektromagnet-betätigten Betätigern unter einer Tastatur ausgerüstet, und eine Steuereinheit erregt bzw. betätigt selektiv die Elektromagnet-betätigten Betätiger zum Erzeugen von akustischen Klängen auf der Grundlage von Musikdatencodes, die repräsentativ sind für ein ursprüngliches Spiel bzw. eine ursprüngliche Vorführung. Die Musikdatencodes werden gebildet aus Musikdateninformationen, die durch das Überwachen von Tastenbewegungen während des ursprünglichen Spiels auf der Tastatur erhalten werden, und das Aufzeichnungssystem ist in dem Selbstspielklavier dieser Art umfaßt zur Aufnahme eines Spiels auf der Tastatur davon. Das Aufnahmesystem umfaßt eine Vielzahl von Tastensensoren, und die Tastensensoren sind in der Umgebung der Bahnen der Tasten vorgesehen. Wenn ein Spieler eine Taste drückt, detektiert der zugehörige Tastensensor die gedrückte Taste, und die Steuereinheit erzeugt Musikdatencodes, die repräsentativ sind für die gedrückte Taste, die Tastengeschwindigkeit usw. Der Tastensensor detektiert ferner eine losgelassene Taste, und die Steuereinheit erzeugt Musikdatencodes, die repräsentativ sind für die losgelassene Taste und die Tastenbewegung.
Ein weiteres Beispiel eines Tastenmusikinstruments ist bekannt als "Stummes Klavier". Das Stumme Klavier ist offenbart im U. S.-Patent Nr. 5,374,775, und ein akustisches Klavier, ein elektronisches Klangsystem und ein Hammerstopper bilden in Kombination das Stumme Klavier. Der Hammerstopper wechselt zwischen einer freien Position und einer Blockierposition. Während der Hammerstopper in der freien Position bleibt, verhält sich das Stumme Klavier wie ein normales akustisches Klavier, und ein Spieler spielt auf dem Klavier mit akustischen Klängen. Wenn jedoch der Stopper in die Blockierposition gewechselt wird, schützt der Hammerstopper die Saiten vor den Hämmern, und die Hämmer prallen von dem Hammerstopper zurück, bevor sie eine Saite anschlagen. Aus diesem Grund erzeugt das Stumme Klavier keinen akustischen Klang. Die Tastensensoren und die Steuereinheit sind in dem elektronischen Klangsystem umfaßt. Die Tastensensoren überwachen die Tastenbewegungen, und die Steuereinheit erzeugt die Musikdatencodes. Die Musikdatencodes werden unmittelbar an einen Tongenerator geliefert, und der Tongenerator bildet ein Audiosignal. Das Audiosignal wird beispielsweise an einen Kopfhörer geliefert und erzeugt elektronische Klänge synchron mit dem Fingerspiel auf der Tastatur.
Somit sind die Tastensensoren unverzichtbar für das Tastenmusikinstrument von derart, welches ein akustisches Klavier und ein elektronisches Klangsystem umfaßt. Die Fig. 1A bis 1C zeigen eine Taste 1, die mit einem Tastensensor 2 assoziiert ist. Der Tastensensor 2 umfaßt zwei Optokoppler bzw. Lichtschranken 2a und 2b, die an einem Bügel 2c befestigt sind, sowie eine Blenden- bzw. Verschlußplatte 2d, die an der Unterseite der Taste 1 befestigt ist. Der Bügel 2c ist auf einem Tastenbett 3 angebracht, und dementsprechend sind die Lichtschranken 2a und ·2b stationär bezüglich des Tastenbetts 3. Andererseits ist die Taste 1 drehbar durch einen Waagebalken (nicht gezeigt) getragen, und der Waagebalken ist auf dem Tastenbett 3 angebracht. Daher ist die Taste 1 drehbar bezüglich des Tastenbetts 3, und demgemäß ist die Blenden- bzw. Verschlußplatte 2d beweglich bezüglich des Tastenbetts 3 und der Lichtschranken 2a/2b.
Während die Taste 1 in der Ruheposition bleibt, liegt eine schräge Kante 2e der Verschlußplatte 2d über den Lichtstrahlen der Lichtschranken 2a12b, wie es in Fig. 1 A gezeigt ist. Die Lichtschranken 2a und 2b wandeln Licht in elektrische Signale um, und die Spannungspegel der elektrischen Signale sind proportional zu der Intensität des Lichts. Beide Lichtschranken 2a und 2b halten die elektrischen Signale auf einem hohen Spannungspegel, und der herkömmliche Tastensensor erzeugt ein Zwei-Bit-Tastenpositionssignal von [00].
Ein Spieler übt eine Kraft auf die Taste 1 aus, und die Taste 1 beginnt eine Abwärtsbewegung 4 aus der Ruheposition zu der Endposition hin. Wenn die Taste 1 über einen gewissen Abstand bewegt wird, erreicht die schräge Kante 2e den Lichtstrahl der Lichtschranke 2a, und die Verschlußplatte 2d schneidet den Lichtstrahl der Lichtschranke 2a. Jedoch liegt die schräge Kante 2e immer noch über dem Lichtstrahl der Lichtschranke 2b, und der Lichtstrahl überbrückt die Lücke zwischen dem lichtaussendenden Element und dem lichtdetektierenden Element der anderen Lichtschranke 2b, wie es in Fig. 1B gezeigt ist. Obwohl die Lichtschranke 2a das elektrische Signal zu einem niedrigen Spannungspegel hin ändert, hält die andere Lichtschranke 2b daher immer noch das elektrische Signal auf dem hohen Spannungspegel.
Die Taste 1 wird weiter nach unten bewegt, und die schräge Kante 2e erreicht den Lichtstrahl der anderen Lichtschranke 2b, wie es in Fig. 1 C gezeigt ist. Die Verschlußplatte 2d schneidet beide Lichtstrahlen, und die Lichtschranke 2b ändert das elektrische Signal zum niedrigen Spannungspegel.
Infolgedessen haben beide Lichtschranken 2a/2b die elektrischen Signalen auf den niedrigen Spannungspegel gewechselt.
Somit ändert der herkömmliche Tastensensor die Zwei-Bit-Tastenposition von [00] über [01] zu [11] und ist in der Lage, drei verschiedene Positionen der Taste 1 auf der Bahn von der Ruheposition zu der Endposition zu detektieren. Der herkömmliche Tastensensor gibt eine Zeitsteuerung vor zum Erzeugen eines elektronischen Klangs, und die Steuereinheit liefert die Musikdatencodes, die repräsentativ sind für den zu erzeugenden elektronischen Klang an den Tongenerator zu diesem Zeitpunkt. Der Tongenerator bildet sofort das Audiosignal und der Kopfhörer erzeugt den elektronischen Klang. Wenn beim herkömmlichen Tastensensor die Anzahl der Lichtschranken erhöht wird, wird auch die Anzahl detektierbarer Positionen erhöht.
Jedoch kann der herkömmliche Tastensensor die Tastenposition nicht genau detektieren. Dies kommt daher, daß es verschiedene Glieder zwischen den Lichtschranken 2a/2b und der Verschlußplatte 2d gibt. Die Lichtschranken 2a/2b werden von dem Bügel 2c getragen, und die Verschlußplatte 2d ist an der Taste 1 befestigt, welche drehbar durch den Waagebalken getragen ist. Der Bügel 2c der Waagebalken und die Taste bringen entsprechende Herstellungstoleranzen in die relative Position zwischen der Verschlußplatte 2d und den Lichtschranken 2a/2b. Darüber hinaus sind Installations- bzw. Einbaufehler unvermeidbar. Daher ist die relative Position zwischen der Verschlußplatte 2d und den Lichtschranken 2a/2b unterschiedlich zwischen den Produkten, und der herkömmliche Tastensensor erfordert eine sorgfältige Kalibrierung oder sorgfältige Einstellung der relativen Position zwischen der Verschlußplatte und den Lichtschranken.
Ein selbsteinstellbarer Positionssensor ist vorgeschlagen in den U. S. - Patenten Nr. 5,001,339 und 5,231,283. Ein analoger Positionssensor ist für eine Taste vorgesehen und ändert das analoge Ausgangssignal, wenn die Taste aus der Ruheposition in die Endposition bewegt wird. Eine Computersoftware bestimmt einen Schwellenwert an einem Detektionspunkt nach dem Einbau des Positionssensors und ändert automatisch den Schwellenwert abhängig von den Herstellungstoleranzen und dem Einbaufehler. Daher ist eine Zeitsteuerung bzw. ein Zeitpunkt für eine Tonerzeugung konstant, und zwar unabhängig von den Herstellungstoleranzen und dem Einbaufehler.
Während ein Spieler eine Taste drückt, ändert der Positionssensor kontinuierlich das analoge Ausgangssignal, und eine Steuereinheit vergleicht den Wert des analogen Ausgangssignals mit dem Schwellenwert. Wenn das analoge Ausgangssignal den Schwellenwert erreicht, bestätigt die Steuereinheit den Detektionspunkt.
Der herkömmliche selbsteinstellbare Positionssensor gestattet, daß eine Steuereinheit die Individualität zwischen den Produkten ignoriert. Jedoch kann der herkömmliche selbsteinstellbare Positionssensor nicht unterscheiden, wie der Spieler die Taste drückt.
Wenn ein Spieler eine Taste eines normalen akustischen Klaviers langsam drückt, kommt der zugehörige Hammer auf dem Weg von der Ruheposition zu der Endposition von der Stoßzunge frei; jedoch ist das auf den Hammer ausgeübte Moment zu klein, als daß dieser die zugehörige Saite erreichen würde, und der Hammer kehrt zur Anfangsposition zurück, ohne eine Saite anzuschlagen. Wenn andererseits der Spieler die Taste stark drückt, überträgt die Stoßzunge ein großes Moment auf den Hammer, und der Hammer schlägt die Saite an zur Erzeugung des Klavierklangs. Obwohl beide Tastenanschläge bewirken, daß die Taste an einem mittleren Punkt zwischen der Ruheposition und der Endposition vorbeigeht, sind die Hammerbewegungen somit unterschiedlich, und die unterschiedlichen Hammerbewegungen ergeben den Klavierklang oder keine Klangerzeugung. Der herkömmliche selbsteinstellbare Positionssensor gibt den Zeitpunkt für die Tonerzeugung am Detektionspunkt vor unabhängig vom Tastenanschlag, und in beiden Fällen werden elektronische Klänge über den Kopfhörer erzeugt. Der herkömmliche selbsteinstellbare Positionssensor sieht ferner einen Zeitpunkt für eine Tonbeendigung vor, und die Steuereinheit weist den Tongenerator an, den elektronischen Klang zu beenden, wenn das analoge Positionssignal einen Schwellenwert für die Tonbeendigung erreicht. Ein akustisches Klavier beendet den Pianoklang mit einem Dämpfermechanismus. Wenn der Spieler die gedrückte Taste losläßt, bewegt sich die Taste von der Endposition zu der Ruheposition hin und bringt den Dämpferkopf in Kontakt mit der schwingenden Saite. Der Dämpferkopf nimmt die Schwingungen auf und beendet den Pianoklang. Der Dämpferkopf wird in Kontakt mit der schwingenden Saite gebracht auf dem Weg von der Endposition zu der Ruheposition hin, und der Detektionspunkt ist auf den Zeitpunkt eingestellt, wenn der Dämpferkopf in Kontakt mit der schwingenden Saite gebracht wird. Jedoch ist die Bewegung des Dämpferkopfs unterschiedlich bei verschiedenen Tastenbewegungen und demgemäß ist das Abklingen des elektronischen Klangs nicht konstant. Jedoch kann der herkömmliche selbsteinstellbare Positionssensor die Tastenbewegungen nicht unterscheiden, die das Abklingen des elektronischen Klangs beeinflussen.
Somit kann das Tastenmusikinstrument, das mit den herkömmlichen selbsteinstellbaren Positionssensoren ausgerüstet ist, keinen elektronischen Klang erzeugen, der den Tastenbewegungen exakt entspricht.
Ferner wird auf US-A-5,254,804 hingewiesen, die ein elektronisches Klaviersystem zeigt, das ein automatisches oder Selbstspielklavier vorsieht, welches in der Lage ist, automatisch ein vorher aufgezeichnetes Spiel auszuführen, und zwar inklusive einer Tastenrückkehrgeschwindigkeitdetektionseinheit und/oder einer Tastenanschlagsgeschwindigkeitsschätzeinheit. Wenn eine gedrückte Taste losgelassen wird, so daß die Taste in ihre ursprüngliche Position zurückkehrt, wird eine Tastenrückkehrgeschwindigkeit detektiert durch die Tastenrückkehrgeschwindigkeitdetektionseinheit. Wenn eine Taste gedrückt wird, so daß ein Hammer eine Saite anschlägt, um einen entsprechenden Klang zu erzeugen, wird die Saitenanschlaggeschwindigkeit detektiert. Unter Verwendung der detektierten Tastenrückkehrgeschwindigkeit und/oder einer angenommenen Saitenanschlaggeschwindigkeit kann das automatische Spiel ausgeführt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tastenmusikinstrument vorzusehen, das mit einem Tastenmonitor bzw. einer Tastenüber-
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Merkmale und Vorteile des Tastensensors und des Tastenmusikinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden bei Lektüre der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
Fig. 1A bis 1C schematische Seitenansichten sind, die die Beziehung zwischen dem herkömmlichen Tastensensor und der Tastenposition zeigen;
Fig. 2 eine Seitenansicht ist, die die Struktur eines Tastenmusikinstruments gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine Seitenansicht ist, die die Anordnung eines Tastensensors und einer Elektromagnet-betätigten Betätigereinheit unterhalb einer in dem Tastenmusikinstrument umfaßten Tastatur zeigt;
Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht ist, die den Tastensensor zeigt;
Fig. 5 ein Schaubild bzw. eine Kennlinie ist, das bzw. die einen Spannungspegel eines analogen Tastenpositionssignals hinsichtlich eines Tastenhubs zeigt;
Fig. 6 ein Blockdiagramm ist, das die Schaltungsanordnung einer Steuereinheit zeigt, die in dem Tastenmusikinstrument umfaßt ist;
Fig. 7 ein Schaubild ist, das eine Bahn einer gedrückten Taste zeigt;
Fig. 8 eine Ansicht ist, die einen Speicherplatz eines zugriffsfreien Speichers (RAM) zeigt, welcher einer Tastenzustandstabelle zugewiesen ist;
Fig. 9 eine Ansicht ist, die einen weiteren Speicherplatz des zugriffsfreien Speichers (RAM) zeigt, der den Tonerzeugungssteuertabellen zugewiesen ist;
Fig. 10 ein Blockdiagramm ist, das eine Umwandlungstabelle und Tabellen für ein Zeitintervall zeigt;
Fig. 11 eine Zeittabelle ist, die Programme zeigt, welche selektiv durch einen Mikroprozessor ausgeführt werden;
Fig. 12 eine Ansicht ist, die eine eingebaute Registeranordnung zeigt, die in dem Mikroprozessor umfaßt ist;
Fig. 13 ein Flußdiagramm ist, das ein Timer-Unterbrechungsroutine- Programm zeigt, das von dem Mikroprozessor ausgeführt wird;
Fig. 14 ein Flußdiagramm ist, das ein A/D-Unterbrechungsroutine- Programm zeigt, das von dem Mikroprozessor ausgeführt wird;
Fig. 15 eine Ansicht ist, die eine Tabelle zeigt zum Speichern von Detektionszeiten auf den Detektionskanälen;
Fig. 16 ein Schaubild ist, das eine Bahn einer Taste zeigt;
Fig. 17 ein Schaubild ist, das eine Bahn einer stark gedrückten Taste zeigt;
Fig. 18 ein Flußdiagramm ist, das ein Hauptroutineprogramm zeigt, das von dem Mikroprozessor ausgeführt wird;
Fig. 19 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand UPPER zeigt;
Fig. 20 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand TOUCH-A zeigt;
Fig. 21 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand COUNT-DOWN zeigt;
Fig. 22 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand SOUND zeigt;
Fig. 23 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für eine losgelassene Taste zeigt;
Fig. 24 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand HOLD zeigt;
Fig. 25 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand TOUCH-B zeigt;
Fig. 26 ein Flußdiagramm ist, das ein Subroutineprogramm für den Tastenzustand TIME-OVER zeigt;
Fig. 27 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen den Subroutineprogrammen zeigt;
Fig. 28 eine Ansicht ist, die eine Tastenbewegung nach dem Loslassen zeigt; und
Fig. 29 ein Schaubild ist, das eine Umhüllende eines elektronischen Klangs zeigt, wenn eine Loslaßrate- bzw. -geschwindigkeit exakt gesteuert wird.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Struktur des Tastenmusikinstruments

Bezugnehmend auf Fig. 2 der Zeichnungen weist ein Tastenmusikinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung im wesentlichen ein akustisches Klavier 10, ein Stummschaltungssystem 11 und ein elektronisches System 12 auf. In der folgenden Beschreibung bedeutet der Ausdruck "vorn" eine Position näher zu einem Spieler hin, der vor dem akustischen Klavier sitzt, als eine "hintere" Position, und die "Uhrzeigerrichtung" und "Gegenuhrzeigerrichtung" werden gemäß einer Figur bestimmt, in der das sich drehende Glied gezeigt ist.
Das akustische Klavier 10 ist ähnlich zu einem herkömmlichen Klavier und umfaßt eine Tastatur bzw. Klaviatur 10a, die über einem Tastenbett 10b vorgesehen ist. Achtundachtzig schwarze und weiße Tasten 10c und 10d bilden in Kombination die Tastatur 10a und sind um Waagestifte 10e drehbar (siehe Fig. 3). Die schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d erstrecken sich in einer Richtung von vorn nach hinten bezüglich des akustischen Klaviers 10, und die vorderen Endteile der schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d liegen zu einem Spieler hin frei. Die Noten einer Tonleiter sind jeweils den schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d zugewiesen.
Während keine Kraft auf die Tasten 10c und 10d durch den Spieler ausgeübt wird, bleiben die schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d in jeweiligen Ruhepositionen. Der Spieler drückt die schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d, und die vorderen Teile der schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d werden nach unten bewegt. Wenn die vorderen Teile nicht weiter bewegt werden, kommen die schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d an jeweiligen Endpositionen an.
Das akustische Klavier 10 weist ferner eine Vielzahl von Saiten 10f auf, die vor einem sich vertikal erstreckenden Rahmen (nicht gezeigt) vorgesehen sind und zwischen Stimmnägeln (nicht gezeigt) und Plattenstiften (nicht gezeigt) aufgespannt sind. Jede Saite ist anhand von drei Musik- bzw. Saitendrähten ausgeführt und schwingt zur Erzeugung eines akustischen Klangs. Die akustischen Klänge besitzen entsprechende Noten identisch mit den Noten der Tonleiter, die den zugehörigen Tasten 10c/10d zugewiesen ist. Ein Mittelbalken 10g ist vor den Saiten 10f angeordnet und erstreckt sich quer bzw. in seitlicher Richtung über die hinteren Endteile der schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d hinweg. Der Mittelbalken 10d ist an beiden Enden und an einem mittleren Punkt davon an Mechanikbügel bzw. -backen (nicht gezeigt) geschraubt, und die Mechanikbacken sind auf dem Tastenbett 10b angeordnet.
Das akustische Klavier 1 weist ferner folgendes auf: Eine Vielzahl von Tastenmechaniken 10h, die funktionsmäßig mit den schwarzen und weißen Tasten 10c bzw. 10d verbunden ist, eine Vielzahl von Dämpfermechanismen 101, die von den Tastenmechaniken 10h betätigt wird zum zeitweiligen bzw. momentanen Verlassen der zugehörigen Saiten 10f, und eine Vielzahl von Hammeranordnungen 10j, die von den Tastenmechaniken 10h zur Drehung angetrieben wird.
Wenn der Spieler eine der schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d drückt, betätigt die gedrückte Taste 10c/10d die Tastenmechanik 10h, um die Hammeranordnung 10j zu drehen, und bewirkt, daß der Dämpfermechanismus 101 die zugehörige Saite 10f verläßt. Die Hammeranordnung 10j wird zur Drehung angetrieben und schlägt die zugehörige Saite 10f an. Die Saiten 10f schwingen, um einen akustischen Klang zu erzeugen.
Wenn die Spieler die Taste 10c/10d losläßt, kehren die Tastenmechanik 10h und die Hammeranordnung 101 in ihre Anfangspositionen oder Grundstellungen zurück, und der Dämpfermechanismus 101 wird in Kontakt mit der Saite 10f gebracht, um dadurch die Schwingungen zu absorbieren.
Die Tastenmechaniken 10h sind im Aufbau einander ähnlich, und jede Tastenmechanik 10h umfaßt eine Hebegliedkapsel 10ha, die an einen unteren Endteil des Mittelbalkens 10g geschraubt ist, und eine Hebegliedanordnung 10hb, die mit der Hebegliedkapsel 10ha drehbar verbunden ist. Die Hebegliedanordnung 10hb weist einen Sattel 10hc auf, der in Kontakt mit einer Kapstanschraube bzw. Pilote 10k gehalten wird, die in dem hinteren Endteil der zugehörigen schwarzen oder weißen Taste 10c/10d eingesetzt ist.
Die Tastenmechanik 10h umfaßt ferner eine Stoßzungenkapsel 10hd, die von einem Mittelteil der Hebegliedanordnung 10hb nach oben ragt, eine Stoßzunge 10he, die von der Stoßzungenkapsel 10hd drehbar getragen wird, eine Stoßzungenfeder 10hf, die zwischen der Hebegliedanordnung 10hb und einem Ansatz bzw. Vorsprung 10hg der Stoßzunge 10he eingesetzt ist, sowie einen Auslösepuppen-Teilmechanismus 10hh gegenüber dem Ansatz 10hg. Die Stoßzunge 10he ist in Form eines L ausgebildet, und die Stoßzungenfeder 10hf drängt die Stoßzunge 10he stets in die Uhrzeigerrichtung.
Während die schwarze oder weiße Taste 10c/10d in der Ruheposition bleibt, hält die Pilote 10k die Hebegliedanordnung 10hb horizontal, und der Ansatz 10hg ist von dem Auslösepuppen-Teilmechanismus 10hh beabstandet. Der Auslösepuppen-Teilmechanismus 10hh weist eine Auslösepuppe 10hj auf, die durch Drehen einer Auslösepuppenschraube 10hk zu dem Ansatz 10hg hin ausfahrbar und von diesem zurückziehbar ist.
Wenn der Spalt zwischen dem Ansatz 10hg und der Auslösepuppe 10hj vergrößert wird, kommt die Hammeranordnung 10j von der Stoßzunge 10he später frei. Wenn andererseits der Spalt verkleinert wird, kommt die Hammeranordnung 10j früher frei. Ein Stoßzungenprallleistenfilz (nicht gezeigt) ragt von dem Mittelbalken 10g hervor und schränkt die Bewegung der Stoßzunge 10he ein. Der Stoßzungenprallleistenfilz ist einstellbar auf eine geeignete Position.
Wenn der Ansatz 10hg in Kontakt mit der Auslösepuppe 10hj gebracht wird, hindert die Reaktion eine Bewegung der Hebegliedanordnung 10hb und entsprechend der gedrückten Taste 10c/10d, und der Spieler empfindet die Taste 10c/10d schwerer als vorher. Somit beeinflussen die Stoßzunge 10he und der Auslösepuppen-Teilmechanismus 10hh in starker Weise den einzigartigen Tastenanschlag, und die Position der Auslösepuppe 10hj definiert den Startpunkt des Freikommens der Hammeranordnung 10j.
Die Dämpfermechanismen 101 sind im Aufbau einander ähnlich und umfassen eine Dämpferkapsel 10ia, die an einer Oberseite des Mittelbalkens 10g befestigt ist, einen Dämpferarm 10ib, der von der Dämpferkapsel 10ia drehbar getragen wird, einen Dämpferlöffel 10ic, der in den hinteren Endteil der Hebegliedanordnung 10hb eingesetzt ist, einen Dämpferdraht 10id, der von dem Dämpferarm 10ib vorsteht, einen Dämpferkopf 10ie, der an dem Dämpferdraht 10id befestigt ist, und eine Dämpferfeder 10if, die den Dämpferarm 10ib in Uhrzeigerrichtung drängt.
Während die schwarze oder weiße Taste 10c/10d in der Ruheposition bleibt, drückt der Dämpferlöffel 10ic den Dämpferarm 10ib nicht nach hinten, und der Dämpferkopf 10ie wird in Kontakt mit der Saite 10f gehalten.
Wenn der Spieler die schwarze oder weiße Taste 10c/10d von der Ruheposition in die Endposition drückt, drückt die Pilote 10k die Hebegliedanordnung 10hb nach oben, und die Hebegliedanordnung 10hb wird in Uhrzeigerrichtung gedreht. Die Hebegliedanordnung 10hb bewirkt, daß der Dämpferlöffel 10ic den Dämpferarm 10ib nach hinten drückt. Infolgedessen wird der Dämpferarm 10ib in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, und der Dämpferkopf 10ie verläßt die zugehörige Saite 10f.
Wenn andererseits die schwarze oder weiße Taste 10c/10d losgelassen wird, wird die Hebegliedanordnung 10hb in Gegenuhrzeigerrichtung gedreht, und der Dämpferlöffel 10ic löst den Druck von dem Dämpferarm 10ib. Infolgedessen drängt die Dämpferfeder 10if den Dämpferarm 10ib in Uhrzeigerrichtung, und der Dämpferkopf 10ie wird wieder in Kontakt mit der Saite 10f gebracht.
Obwohl es in Fig. 2 nicht gezeigt ist, sind die Dämpferanordnungen 101 mit einer Dämpfer- bzw. Abhebestange assoziiert und mit einem Dämpferpedal verbunden. Wenn der Spieler auf das Dämpferpedal tritt, bewirkt die Abhebestange, daß alle Dämpferköpfe 10ie gleichzeitig die Saiten verlassen.
Die Hammeranordnungen 10j sind in ihrem Aufbau auch ähnlich zueinander. Jede der Hammeranordnungen 10j umfaßt eine Hammernuß 10ja, die von einer an dem Mittelbalken 10b befestigten Hammernußkapsel 10jb drehbar getragen wird, einen Hammerstiel 10jc, der von der Hammernuß 10ja nach oben ragt, einen Hammerkopf 10jd, der an dem vorderen Ende des Hammerstiels 10jc befestigt ist, einen Gegenfänger 10je, der von der Hammernuß 10ja vorsteht, einen Fänger 10jf, der in den vorderen Endteil der Hebegliedanordnung 10hb eingesetzt ist, einen Bändchendraht 10jg, der sich von dem Gegenfänger 10je aus erstreckt, und eine Hammernußfeder 10ja, die die Hammernuß 10ja in Gegenuhrzeigerrichtung drängt.
Während die schwarze oder weiße Taste 10c/10d in der Ruheposition bleibt, ist die Oberseite der Stoßzunge 10he in Kontakt mit einem Hammernußleder 10ji, das an einer Unterseite der Hammernuß 10ja befestigt ist, und der Hammerstiel 10jc ruht auf einem Hammer- bzw. Klappleistenstoff 10jj, der an einer Hammer- bzw. Klappleiste 10m befestigt ist. Die Hammerleiste 10m ist über Klappleistengelenke (nicht gezeigt) von den Mechanikbacken (nicht gezeigt) getragen.
Der Bändchendraht 10jg verbindet die Bewegung der Hammeranordnung 10j mit der Bewegung der Hebegliedanordnung 10hb und verhindert, daß die Hammeranordnung 10j die Saite 10f zweimal anschlägt.
Obwohl es in Fig. 2 nicht gezeigt ist, ist ein weiches oder Pianopedal mit den Klappleistengelenken verbunden, und die Winkelposition der Hammerleiste 10m wird verändert durch Betätigen des Pianopedals.
Das Stummschaltungssystem 11 umfaßt ein Schaftglied 11a, das von Seitenplatten (nicht gezeigt) und den Mechanikbacken drehbar getragen wird, Polstereinheiten 11b, die in Intervallen an dem Schaftglied 11a befestigt sind, und einen Betätiger 11 aa (siehe Fig. 6), der an einem Ende des Schaftglieds 11a befestigt ist. Der Betätiger 11 aa ändert bzw. wechselt die Polstereinheiten 11b zwischen einer freien Position FP und einer Blockierposition BP.
Die Polstereinheiten 11b in der Blockierposition BP sind gegenüberliegend den Gegenfängern 10je, und die Gegenfänger 10je prallen von den Polstereinheiten 11b zurück, bevor die Hammerköpfe 10jd die zugehörigen Saiten 10f erreichen. Wenn andererseits die Polstereinheiten 10b in die freie Position FP gewechselt werden, werden die Hammeranordnungen 10j zu den zugehörigen Saiten 10f hin gedreht und prallen von den Saiten 10f zurück.
Jede der Polstereinheiten 11b umfaßt einen starren Bügel 11d, der an dem Schaftglied 11a befestigt ist, ein elastisches Glied 11e, beispielsweise einen Filz, das bzw. der an dem starren Bügel 11d befestigt ist, und einen Schutzbezug 11f, der an dem elastischen Glied 11e befestigt ist. Ein Paar von End- bzw. Grenzschaltern 11 g (siehe Fig. 6) setzt die Grenze des beweglichen Bereichs des Schaftglieds 11a und bewirkt, daß die Polstereinheiten 11b exakt zwischen der freien Position FP und der Blockierposition BP gewechselt werden. Der Gegenfänger 10je prallt auf den Schutzbezug 11f, und das elastische Glied 11e nimmt den Aufschlag des Gegenfängers 1 Die auf. Somit löscht bzw. beseitigt die Polstereinheit 11b Geräusche beim Aufschlag.
Das elektronische System 12 umfaßt eine Vielzahl von Tastensensoren 12a, die jeweils mit den schwarzen und weißen Tasten 10c/10d assoziiert ist zum Überwachen der Tastenbewegungen, eine Vielzahl von Elektromagnet betätigten Betätigereinheiten 12b, die unterhalb der schwarzen und weißen Tasten 10c/10d vorgesehen ist, eine Steuereinheit 12c, die mit den Tastensensoren 12a und den Elektromagnet-betätigten Betätigereinheiten 12b verbunden ist, und einen Kopfhörer 12d und/oder ein Lautsprechersystem 12e.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind die Tastensensoren 12a vor dem Waagebalken 10n angeordnet, und eine Verschluß- bzw. Unterbrecherplatte 12f und ein Optokoppler bzw. eine Lichtschranke 12g bilden in Kombination jeden der Tastensensoren 12a. Die Unterbrecherplatte 12f ist an der Unterseite der zugehörigen Taste 10c110d befestigt, und die Lichtschranken 12g sind in einem Sensorkasten 12h angeordnet, der auf dem Tastenbett 10b angebracht ist. Die Unterbrecherplatte 10f bewegt sich in einen Spalt, der in der zugehörigen Lichtschranke 12g gebildet ist, und die Lichtschranke 12g erzeugt ein analoges Tastenpositionssignal AKP, das repräsentativ ist für den aktuellen Zustand oder eine Bewegung der zugehörigen Taste 10c/10d.
Der Optokoppler bzw. die Lichtschranke 12g ist in Fig. 4 im einzelnen gezeigt. Die Lichtschranke 12g besitzt einen ersten Sensorkopf 121, der über eine optische Faser 12j optisch mit einer Lichtquelle 12k verbunden ist, und einen zweiten Sensorkopf 12 m, der über eine Lichtfaser 12n optisch mit einem Photodetektor 12o verbunden ist. Der erste Sensorkopf 121 ist von dem zweiten Sensorkopf 12 m beabstandet, und der erste Sensorkopf 121 und der zweite Sensorkopf 12 m sind miteinander ausgerichtet.
Die Lichtquelle 12k wandelt elektrischen Strom in Licht um, und das Licht wird über die optische Faser 12j zu dem ersten Sensorkopf 121 geleitet. Der erste Sensorkopf 121 strahlt einen Lichtstrahl 12p zu dem zweiten Sensorkopf 12 m ab, und das Licht wird von dem zweiten Sensorkopf 12 m über die optische Faser 12n zu dem Licht- bzw. Photodetektor 12o übertragen. Der Photodetektor 12o wandelt das Licht in das analoge Tastenpositionssignal AKP um, und der Spannungspegel des analogen Tastenpositionssignals AKP entspricht der Intensität des von dem Photodetektor 12o übertragenen Lichts.
Während die Taste 10d nach unten bewegt wird, bewegt sich die Unterbrecherplatte 12f in den Spalt zwischen den ersten und zweiten Sensorköpfen 121 und 12 m und schneidet allmählich den Lichtstrahl 12p. Das analoge Tastenpositionssignal AKP vermindert allmählich den Spannungspegel zusammen mit der Intensität des Lichts, das von dem zweiten Sensorkopf 12 m empfangen wird, und das analoge Tastenpositionssignal AKP ist repräsentativ für die aktuelle Tastenposition. In diesem Beispiel hat der Lichtstrahl 12p einen Durchmesser von 5 Millimetern, und der Tastensensor 12a ändert das analoge Tastenpositionssignal AKP über den Tastenhub von 5 Millimetern. Wenn beispielsweise die Taste 10d aus der Ruheposition über Tastenpositionen k0, k1, k2, k2A, k3 und k4 in die Endposition bewegt wird, ändert das analoge Tastenpositionssignal AKP den Spannungspegel, wie es in Fig. 5 gezeigt ist.
Bezugnehmend wieder auf Fig. 3 sind Elektromagnet-betätigte Betätiger 12b an der Rückseite des Waagebalkens 10n angebracht, und jede der Elektromagnet-betätigten Betätigereinheiten 12b besitzt eine Elektromagnetspule, die in einem Gehäuse 12h aufgenommen ist, sowie einen Kolben oder Plunger 121, der aus dem Gehäuse 12h ausfahrbar und in dieses zurückziehbar ist. Die Steuereinheit 12c arbeitet mit den Tastensensoren 12a und den Elektromagnet-betätigten Betätigern 12b wie folgt zusammen.
Wenn ein Spieler ein Spiel aufzeichnen möchte, weist der Spieler die Steuereinheit 12c an, ein Spiel aufzuzeichnen. Während der Spieler selektiv die schwarzen und weißen Tasten 10d und 10c drückt, berichten die Tastensensoren 12a den aktuellen Zustand oder eine Bewegung der zugehörigen Tasten an die Steuereinheit 12c. Die Steuereinheit erzeugt einen Satz von Musikdatencodes, der für das Spiel repräsentativ ist, und speichert ihn in einem Datenspeichermedium, wie beispielsweise auf einer Diskette. Wenn die Polstereinheiten 11b in die freie Position gebracht sind, überprüft der Spieler das ursprüngliche Spiel anhand der akustischen Klänge. Wenn die Polstereinheiten 11b andererseits verhindern, daß die Saiten 10f von den Hammerköpfen 10jd angeschlagen werden, hört die Spieler die elektronischen Klänge über den Kopfhörer 12d und/oder das Lautsprechersystem 12e.
Wenn der Spieler die Steuereinheit 12c anweist, das ursprüngliche Spiel zu reproduzieren, holt die Steuereinheit 12c die Musikdatencodes und liefert selektiv Treiberstromsignale DR an die Elektromagnet-betätigten Betätiger 12b. Wenn die Elektromagnetspule mit dem Treiberstromsignal DR erregt wird, fährt der Kolben 121 nach oben nach oben aus dem Gehäuse 12h aus und bewirkt, daß sich die zugehörige Taste 10c/10d dreht, als ob sie der Spieler drückt. Die Taste 10c/10d betätigt die zugehörige Tastenmechanik 10h, und die Tastenmechanik 10h treibt die Hammeranordnung 10j zur Drehung an. Der Hammerkopf 10jd schlägt die zugehörige Saite 10f an, und die schwingende Saite 10f erzeugt den akustischen Klang.
Bezugnehmend auf Fig. 6 der Zeichnungen umfaßt die Steuereinheit 12a einen Mikroprozessor 12ga, der als "MPU" abgekürzt ist, und der Mikroprozessor 12ga kann mit den anderen Komponenten über ein Bussystem 12gb kommunizieren.
Ein Lesespeicher 12gc, welcher als "ROM" abgekürzt ist, ist mit dem Bussystem 12gb verbunden, und programmierte Anweisungscodes und verschiedene Tabelle sind in dem Lesespeicher 12gc gespeichert. Einige Tabellen sind verfügbar zum Erzeugen der Musikdatencodes, und andere Tabellen werden bei der Erzeugung der Treiberstromsignale DR verwendet.
Ein zugriffsfreier Speicher 12gd ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden und ist als "RAM" abgekürzt. Der zugriffsfreie Speicher dient als Arbeitsspeicher, und der Mikroprozessor 12ga weist mehrere Speicherplätze bestimmten Tabellen zu. Ein weiterer Speicherplatz ist Flaggen bzw. Merkern zugewiesen.
Eine Schaltschnittstelle 12ae ist zwischen dem Bussystem 12gb und einer Schalttafel 12gf verbunden, und ein Spieler weist das Stummschaltungs system 11 über einen der Schalter 12gg auf der Tafel 12gf an, die Polstereinheiten 11b zwischen der freien Position FP und der Blockierposition BP zu wechseln. Andere Schalter können der Lautstärke, einer Auswahl der Betriebsart (Modus) und einer Auswahl eines Timbre bzw. einer Klangfarbe für die elektronischen Klänge zugewiesen sein.
Der Mikroprozessor 12ga überprüft bzw. scannt periodisch die Schaltschnittstelle 12ae um zu sehen, ob irgendwelche Schalter von einem Spieler betätigt wurden. Wenn der Mikroprozessor 12ga die Betätigung des Schalters 12gg bestätigt, überprüft der Mikroprozessor 12ga eine Flagge bzw. eine Merker, die bzw. der eine Anzeige bildet für den aktuellen Zustand des Stummschaltungssystems 11, und weist eine Treiberschaltung 12gh an, den Betätiger 11 aa über den Treiberstrom zu steuern. Wenn der Merker eine Anzeige für die freie Position war, steuert die Treiberschaltung 12gh den Betätiger 12ga dahingehend, die Polstereinheiten 11b in die Blockierposition BP zu ändern. Wenn andererseits die Polstereinheiten 11b in der Blockierposition waren, steuert die Treiberschaltung 12gh den Betätiger 11 aa derart, daß die Polstereinheiten 11b in die freie Position FP gewechselt werden.
Ein Tongenerator 12gi ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden, und der Mikroprozessor 12ga liefert sequentiell Musikdatencodes über das Bussystem 12gb an den Tongenerator 12gi. Die Musikdatencodes sind repräsentativ für einen Tastencode, der einer gedrückten/losgelassenen Taste 10c110d zugewiesen ist, für eine Tastengeschwindigkeit, die der Intensität eines Aufschlags des Hammerkopfes 11 jd gegen die Saite 10f entspricht, eines Tastenbeginns (key-on), der einen Anzeige für das Drücken einer Taste bildet, und eines Tastenendes (key-off), das eine Anzeige für das Loslassen einer Taste bildet. Wenn die Musikdatencodes eine Anzeige bilden für den Tastencode und den Tastenbeginn, bildet der Tongenerator 12gi eine Umhüllende eines Audiosignals, d. h. den Anschlag, das Abnehmen und das Halten, und steuert das Loslassen abhängig von einer Loslaßrate bzw. -geschwindigkeit. Die Amplitude des Audiosignals wird auf der Grundlage der Lautstärke gesteuert, die über die Betätigung des Schalters auf der Tafel 12gf vorgegeben ist. Der Tongenerator 12gi besitzt sechzehn Kanäle und maximal sechzehn elektronische Klänge werden gleichzeitig über den Kopfhörer 12d und/oder das Lautsprechersystem 12e erzeugt.
Ein Analog/Digital-Wandler 12aj ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden, und die Abkürzung "A/D" steht für den Ausdruck "analog-zu-digital" in Fig. 6. Der Analog/Digital-Wandler 12aj wandelt die analogen Tastenpositionssignale AKP in entsprechende digitale Tastenpositionssignale DKP um, und der Mikroprozessor 12ga holt bzw. überprüft periodisch die digitalen Tastenpositionssignale DKP um zu sehen, ob irgendeine der schwarzen und weißen Tasten 10c/10d die aktuelle Tastenposition ändert, wie es im weiteren beschrieben wird.
Ein LED-Treiber 12gk ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden, und der Mikroprozessor 12ga weist den LED-Treiber 12gk periodisch an, aufeinanderfolgend die zwölf Leuchtdioden zu erregen bzw. mit Energie zu versorgen. Die zwölf Leuchtdioden bilden in Kombination die Lichtquelle 12k und verteilen das Licht auf die ersten Sensorköpfe 121, die für die achtundachtzig Tasten 10c/10d vorgesehen sind. Die achtundachtzig Tastensensoren 12a sind unterteilt in zwölf Tastensensorgruppen, und die zwölf Photodioden sind mit den zwölf Bündeln von optischen Fasern 12j zu den zwölf Tastensensorgruppen hin verbunden. Es wird erwartet, daß die Leuchtdiode gleichzeitig Licht an maximal acht erste Sensorköpfe 121 liefert, und die zwölf Leuchtdioden werden von dem LED-Treiber 12gk aufeinanderfolgend erregt bzw. mit Energie versorgt. Somit bewirkt der Treiberstrom, daß eine Leuchtdiode das Licht einmal erzeugt, und die acht ersten Sensorköpfe 121 strahlen die Lichtstrahlen 12p zu den zweiten Sensorköpfen 12 m einmal ab.
Der Photodetektor 12o ist ausgeführt anhand von acht Photodioden, die von den zwölf Tastensensorgruppen gemeinsam verwendet werden, und die acht Lichtstrahlen 12p werden über die optischen Fasern 12n auf die acht Photodioden übertragen. Der Analog/Digital-Wandler 12aj umfaßt vier Analog/Digital-Wandlereinheiten. Aus diesem Grund werden die acht analogen Tastenpositionssignale AKP in zwei Gruppen aufgeteilt, und die vier Analog/Digital-Wandlereinheiten wiederholen die Analog/Digital-Umwandlung für die acht analogen Tastenpositionssignale zweimal.
Der Mikroprozessor 12ga holt periodisch die digitalen Tastenpositionssignale DKP, die repräsentativ sind für die aktuellen Tastenpositionen der achtundachtzig Tasten 10c/10d, und vergleicht die digitalen Tastenpositionssignale DKP mit den vorherigen digitalen Tastenpositionssignalen DKP' um zu sehen, ob ein Spieler eine der achtundachtzig Tasten 10c110d drückt oder losläßt. Wenn eine Taste 10c/10d die Tastenposition ändert, identifiziert der Mikroprozessor die Taste 10c110d aus dem digitalen Tastenpositionssignal DKP und unterscheidet die Richtung der Tastenbewegung. Der Mikroprozessor 12ga berechnet die Tastengeschwindigkeit oder Loslaßrate und erzeugt die Musikdatencodes repräsentativ für den Tastencode, den Tastenbeginn/das Tastenende und die Tastengeschwindigkeit/-loslaßrate. Der Mikroprozessor 12ga kann die Formate des MIDI-Standards (MIDI = Musical Instrument Digital Interface = digitale Musikinstrumentschnittstelle) für die Musikdatencodes verwenden.
Ein Diskettenlaufwerk 12gm ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden. Das Diskettenlaufwerk 12gm schreibt die Musikdatencodes, die in dem zugriffsfreien Speicher 12gd gespeichert sind, im Aufzeichnungsmodus auf eine Diskette 12gn, und liest die Musikdatencodes in einem Wiedergabemodus von der Diskette 12gn in den zugriffsfreien Speicher 12gd aus.
Eine Treiberschaltung 12ae ist ferner mit dem Bussystem 12gb verbunden und liefert selektiv Treiberstromsignale DR an die Elektromagnet-betätigten Betätigereinheiten 12b unter der Steuerung des Mikroprozessors 12ga. Im Wiedergabemodus holt der Mikroprozessor 12ga aufeinanderfolgend die in dem zugriffsfreien Speicher 12gd gespeicherten Musikdatencodes und weist die Treiberschaltung 12go an, das Treiberstromsignal an die Elektromagnetbetätigte Betätigereinheit 12b zu liefern oder zu beenden, die mit der durch den Tastencode identifizierten Taste 10c/10d assoziiert ist. Die Treiberschaltung 12go ändert die Größe des Treiberstromsignals DR abhängig von der Tastengeschwindigkeit.
Eine Schnittstelle 12gp ist zwischen dem Bussystem 12gb und den Begrenzungsschaltern 11 g geschaltet und berichtet den Eintritt in die freie Position/Blockierposition an den Mikroprozessor 12ga.
Das Tasteninstrument gemäß der vorliegenden Erfindung verhält sich wie folgt.

Bestimmung von Schwellenwerten

Wie oben beschrieben wurde, vermindert der Tastensensor 12a den Spannungspegel des analogen Tastenpositionssignals AKP mit dem Hub der zugehörigen Taste 10c/10d aus der Ruheposition und vergrößert den Spannungspegel des analogen Tastenpositionssignals AKP auf dem Weg von der Endposition zu der Ruheposition hin. Das digitale Tastenpositionssignal DKP ändert den Binärwert auf ähnliche Weise. Bezugs- oder Referenzpunkte sind auf dem Weg jeder Taste 10c/10d vorgesehen, und der Mikroprozessor 12ga bestimmt individuell Schwellenwerte für die Bezugspunkte. Wenn das digitale Tastenpositionssignal DKP gleich dem Schwellenwert für einen Bezugspunkt ist, bestätigt der Mikroprozessor 12ga, daß die Taste den Bezugspunkt erreicht.
Wenn das digitale Tastenpositionssignal DKP die Schwellenwerte erreicht, bestätigt der Mikroprozessor 12ga den Eintritt in diesen bestimmten Tastenzustand. Der Mikroprozessor 12ga berechnet ferner die Tastengeschwindigkeit auf der Grundlage von Zeiten, wann das digitale Tastenpositionssignal DKP die Schwellenwerte der ausgewählten Bezugspunkte überschreitet.
Fig. 7 zeigt eine Bahn einer gedrückten Taste, und normal gedrückte Tasten folgen üblicher Weise der Bahn. Die gedrückte Taste ändert die Tastenposition entlang der Linie C1, und k1, k2, k2A, k3 und k4 sind eine Anzeige der Bezugspunkte, die auf einem Pfad der gedrückten Taste vorgesehen sind. Der Mikroprozessor 12ga verwendet die Bezugspunkte k1, k2, k2A, k3 und k4 zur Bestimmung des Tastenzustands, und der Bezugspunkt k2A ist wichtig zur Steuerung der Umhüllenden nach dem Loslassen der Taste.
Wenn die Steuereinheit 12c eingeschaltet wird, initialisiert der Mikroprozessor 12ga den zugriffsfreien Speicher und andere verfügbare Register und beginnt mit einer Zuweisung von Schwellenwerten. Die Initialisierung und die Zuweisung von Schwellenwerten entsprechen den Schritten ST1 und ST2 in einem Hauptroutineprogramm, das später in Einzelheiten beschrieben wird. Der Mikroprozessor 12ga holt sequentiell alle vier digitalen Tastenpositionssignale DKP am Ausgangsanschluß des Analog/Digital-Wandlers 12aj. Das Holen der Daten für alle vier digitalen Tastenpositionssignale DKP wird über einen der Detektionskanäle "0" bis "23" ausgeführt. Die achtundachtzig Tasten 10c/10d bilden in Kombination die Tastatur 10a, und die Detektionskanäle "0" bis "21" gestatten theoretisch dem Mikroprozessor 12ga, die digitalen Tastenpositionssignale DKP für die achtundachtzig Tasten 10c/10d zu holen, da 22 · 4 gleich 88 ist. Die Steuereinheit 12c ist jedoch so eingestellt bzw. bestimmt, daß 0 bis 95 Abtastpunkte einen einzigen Abtastzyklus bilden, und entsprechend sind die vierundzwanzig Detektionskanäle in der Steuereinheit 12c umfaßt.
Wenn die Steuereinheit 12c eingeschaltet wird, werden alle schwarzen und weißen Tasten 10c/10d in der Ruheposition gehalten, und der Mikroprozessor 12ga weist die Schwellenwerte für jede Taste den Bezugspunkten k1, k2, k2A, k3 und k4 zu. In diesem Beispiel liest der Mikroprozessor 12ga zunächst den Binärwert Cr des digitalen Tastenpositionssignals DKP und multipliziert den Binärwert Xr mit vorbestimmten Faktoren r1, r2, r2A, r3 und r4. Daher sind die Schwellenwerte K1, K2, K2A, K3 und K4 gegeben durch die Gleichungen 1 bis 5.
K1 = Xr · r1 Gleichung 1
K2 = Xr · r2 Gleichung 2
K2A = Xr · r2A Gleichung 3
K3 = Xr · r3 Gleichung 4
K4 = Xr · r4 Gleichung 5
Die Bezugspunkte k1, k2, k2A, k3 und k4 sind derart ausgewählt, daß Tastenbewegungen gut voneinander unterschieden werden können, und die Faktoren r1, r2, r2A, r3 und r4 sind experimentell für jede der schwarzen und weißen Tasten 10c/10d bestimmt. Der Mikroprozessor 12ga überträgt achtundachtzig Sätze von Schwellenwerten K1 bis K4 an den zugriffsfreien Speicher 12gd, und die achtundachtzig Sätze von Schwellenwerten K1 bis K4 werden in einem der Speicherplätze des zugriffsfreien Speichers 12gd gespeichert, die vorher dafür zugewiesen wurden.
Die Schwellenwerte K1 bis K4 sind repräsentativ für die tatsächlichen Positionen der Bezugspunkte k1 bis k4, und der Mikroprozessor 12ga bestimmt automatisch die Schwellenwerte auf der Grundlage der aktuellen Ruheposition bei Beendigung der Initialisierung. Selbst wenn die Ruheposition einer Taste von einem Konstruktionspunkt abweicht, hat der Mikroprozessor 12ga diesen Fehler berücksichtigt, und individualisiert die Schwellenwerte K1 bis K4 für die tatsächlichen schwarzen und weißen Tasten 10c/10d.

Im RAM gespeicherte Dateninformation

Fig. 8 zeigt den Speicherplatz, der einer Tastenzustandstabelle zugewiesen ist, und die Tastenzustandstabelle besitzt Datenspeicherplätze, die den achtundachtzig Tasten 10c110d zugewiesen sind. Obwohl die Datenspeicherplätze der ersten Zeile KEY-POS von "0" bis "95" numeriert sind, umfaßt die Tastatur 10a die achtundachtzig Tasten 10c/10d, und die Tastennummern "0" bis "87" sind den schwarzen und weißen Tasten 10c/10d zugewiesen.
Die zweite Zeile "KEY-RST" ist Positionsinformationen zugewiesen, die repräsentativ sind für die Ruhepositionen der schwarzen und weißen Tasten 10c/10d, und der Mikroprozessor 12ga schreibt die Binärwerte der digitalen Tastenpositionssignale DKP in die zweite Zeile "KEY-RST".
Die dritte bis siebte Zeile THR-K1 bis THR-K2A ist jeweils Positionsinformation zugewiesen, die repräsentativ ist für die Schwellenwerte K1, K2, K3, K4 und K2A, die gemäß obiger Beschreibung berechnet wurden. Wenn der Mikroprozessor 12ga die Schwellenwerte K1, K2, K3, K4 und K2A für jede Taste berechnet, überträgt der Mikroprozessor 12ga die Schwellenwerte K1 bis K2A an den zugriffsfreien Speicher 12gd und schreibt die Schwellenwerte K1 bis K2A in den Speicherplatz entsprechend der dritten bis siebten Zeilen.
Die achte Zeile "KEY-STATE" ist Zustandsinformationen für die achtundachtzig Tasten 10C/10d zugewiesen, und die neunte Zeile "TBL-NUM" ist Steuerdateninformationen zugewiesen, die repräsentativ sind für Tabellennummern von Tonerzeugungssteuertabellen. Wie oben beschrieben wurde, besitzt der Tongenerator 12gi sechzehn Kanäle, und die sechzehn Kanäle sind jeweils mit den Tonerzeugungssteuertabellen "0" bis "15" assoziiert. Das Audiosignal wird auf der Grundlage von Steuerdateninformationen gebildet, die in der Tonerzeugungssteuertabelle gespeichert ist, die durch die Tabellennummer in der neunten Zeile "TBL-NUM" angegeben ist.
Die Tonerzeugungssteuertabellen sind in einem weiteren Speicherplatz des zugriffsfreien Speichers 12gd gespeichert, und Fig. 9 zeigt die Datenspeicherplätze der Tonerzeugungssteuertabellen. Daten werden in die Datenspeicherplätze der Tonerzeugungssteuertabelle anhand von Datenverarbeitung geschrieben, wie es später noch beschrieben wird. Die sechzehn Tonerzeugungssteuertabellen sind jeweils Tabellennummern von "0" bis "15" zugewiesen, und die erste Zeile "KEY-NUM" ist Steuerdateninformationen zugewiesen, die eine Anzeige bilden für die den Kanälen zugewiesenen Tastennummern.
Die zweite bis vierte Zeile ist Positionsdateninformationen zugewiesen, die repräsentativ sind für die tatsächlichen Positionen einer gedrückten Taste, wenn der Mikroprozessor 12ga das Vorbeibewegen jeder Taste an den Schwellenwerten K1, K2 und K3 bestätigt. Die fünfte bis siebte Zeile ist Zeitdateninformationen zugewiesen, die repräsentativ sind von Zeiten, zu denen der Mikroprozessor bestätigt, daß jede gedrückte Taste sich an den Schwellen bzw. Schwellenwerten K1, K2 und K3 vorbeibewegt. Der Mikroprozessor 12ga überprüft bzw. scannt periodisch den Ausgangsanschluß des Analog/Digital-Wandlers 12aj und holt aufeinanderfolgend bzw. sukzessive die digitalen Tastenpositionssignale DKP für die achtundachtzig Tasten. Daher stimmt die Zeit, zu der sich die Taste tatsächlich an der Schwelle bzw. dem Schwellenwert vorbeibewegt, nicht immer mit der Zeit zusammen, zu der der Mikroprozessor 12Aa das digitale Tastenpositionssignal holt, das eine Anzeige bildet für das Vorbeibewegen an der Schwelle, und die Positionsdateninformationen werden mit Zeitdateninformationen gepaart, und beide werden in eine Tonerzeugungssteuertabelle geschrieben. Jede Zeitdateninformation ist zwei Bytes lang oder ein Wort.
Die achte Zeile "VELOCITY" ist Geschwindigkeitsdateninformationen zugewiesen, die jeweils repräsentativ sind für eine Hammergeschwindigkeit, die für jede gedrückte Taste berechnet wird, und die neunte Zeile "DWN-CNTR" ist Zeitdateninformationen zugewiesen, die jeweils repräsentativ sind für ein Zeitintervall bis zu einer Tonerzeugung.

Bestimmung der Hammergeschwindigkeit und des Zeitintervalls

Der Mikroprozessor 12ga berechnet zunächst eine normalisierte Versetzung bzw. Bewegung ND wie folgt.
ND = (d1 - d2) · 2&sup8;/ (Ruheposition) · 28 Gleichung 6
wobei d1 eine Tastenposition ist, an der die Schwelle bzw. der Schwellenwert K1 (i = 1, 2 oder 3) passiert wird, und d2 eine Tastenposition ist, an der die Schwelle bzw. der Schwellenwert Kj (j = 2, 3 oder 4 und j > i) wird. Der Grund, warum d2 von d1 abgezogen wird, liegt darin, daß die normalisierte Bewegung ND von der Ruheposition zu der Endposition hin abgezogen bzw. dekrementiert wird. Der Teiler "Ruheposition" normalisiert die Bewegung bzw. Versetzung, und 28 paßt die für die normalisierte Bewegung bzw. Versetzung repräsentative Bitfolge (bit string) an die Bitfolge (bit string) an, die repräsentativ ist für in den Tonerzeugungssteuertabellen gespeicherten Zeitdateninformationen.
Anschließend berechnet der Mikroprozessor 12ga die Tastengeschwindigkeit KV, und die Tastengeschwindigkeit KV ist durch die Gleichung 7 gegeben.
KV = (normalisierte Bewegung)/{t2 - t1) · 2&sup8;} Gleichung 7
wobei t1 der Zeitpunkt ist, zu dem die Schwelle K1 passiert wird, und t2 der Zeitpunkt ist, zu der die Schwelle Kj passiert wird. Der Teiler 2&sup8; ändert die Geschwindigkeitsdateninformation von Zwei-Byte-Daten in Ein-Byte-Daten.
Der Mikroprozessor 12ga greift auf eine Umwandlungstabelle TB2 zu, die in dem Lesespeicher 12gc gespeichert ist. Die Umwandlungstabelle TB2 definiert die Beziehung zwischen den Tastengeschwindigkeiten und den Hammergeschwindigkeiten und korrigiert den Fehler aufgrund von nichtlinearen Eigenschaften der Optokoppler bzw. Lichtschranken. Die Umwandlungstabelle TB2 gibt eine Hammergeschwindigkeit entsprechend der Tastengeschwindigkeit aus, und zwar im MIDI-Standard. Die Hammergeschwindigkeit wird an die Tonerzeugungssteuertabellen geliefert und in die Datenspeicherplätze der achten Zeile "VELOCITY" geschrieben.
Die Tabellen TB3-2, TB3-3 und TB3-4 speichern eine Beziehung zwischen der Hammergeschwindigkeit und einem Zeitintervall bis zu einem Anschlagen der Seite 10f, die berechnet wurde mit der Annahme, daß die Hammeranordnung 10j die Drehung mit der Hammergeschwindigkeit fortsetzt. Die drei Tabellen TB3-2 bis TB3-4 entsprechen den Bezugspunkten k2, k3 und k4, und die Hammergeschwindigkeit wird selektiv an die Tabellen TB3-2, TB3-3 und TB3-4 geliefert abhängig von der Schwelle Kj. Das Zeitintervall wird in die Datenspeicherplätze der neunten Zeile "DWN-CNTR" der Tonerzeugungssteuertabellen geschrieben.
Wenn die gedrückte Taste nacheinander die Bezugspunkte k2, k3 und k4 passiert, wird die Hammergeschwindigkeit wiederholt berechnet und mit der vorherigen Hammergeschwindigkeit verglichen. Wenn die Hammergeschwindigkeit größer ist als die vorherige Hammergeschwindigkeit, wird die Geschwindigkeitsdateninformation und die Zeitdateninformation als Anzeige für das Zeitintervall in die achte Zeile bzw. die neunte Zeile geschrieben. Das Zeitintervall wird periodisch vermindert bzw. dekrementiert. Wenn das Zeitintervall null erreicht, wird der Tastencode, der repräsentativ ist für die Tastennummer, und die Hammergeschwindigkeit von der Tonerzeugungssteuertabelle an den Tongenerator 12gi geliefert, und der Tongenerator 12ai liefert das Audiosignal über den mit der Tonerzeugungssteuertabelle assoziierten Kanal.

Steuersequenz

Der Mikroprozessor 12ga führt selektiv ein Hauptroutineprogramm, von dem Hauptroutineprogramm abgezweigte Subroutineprogramme, eine A/D-Unterbrecherroutine und eine Timer-Unterbrechungsroutine aus. Fig. 11 zeigt die Steuersequenz des Mikroprozessors 12ga. Der Mikroprozessor 12ga führt selektiv die Programme während derjenigen Perioden aus, die durch dicke Balken angezeigt sind. Jedoch repräsentieren die dicken Balken nicht exakt die Zeitperioden, die von dem Mikroprozessor 12ga benötigt bzw. verbraucht werden.
Der Mikroprozessor 12ga beginnt die Timer-Unterbrechung jede 100 Mikrosekunden. Der Mikroprozessor 12ga inkrementiert die vergangene Zeit, die in einem Timer gespeichert ist, der einem eingebauten Register E6 zugewiesen ist, welches in dem Mikroprozessor 12ga umfaßt ist (siehe Fig. 12), und dekrementiert gegebenenfalls die in den Tonerzeugungssteuertabellen gespeicherten Zeitintervalle. Der Mikroprozessor kann bei der Initialisierung starten, und es wird angenommen, daß die vergangene Zeit eine absolute Zeit oder die aktuelle Zeit ist. Der Mikroprozessor 12ga startet die A/D-Unterbrechung jede Millisekunde und holt die digitalen Tastenpositionssignale DKP. Wie oben beschrieben wurde, holt der Mikroprozessor 12ga jedesmal vier digitale Tastenpositionssignale. Wenn die Timer- Unterbrechung und die A/D-Unterbrechung gleichzeitig angefordert werden, gibt der Mikroprozessor 12ga der Timer-Unterbrechung Priorität, weil erwartet wird, daß der Timer die vergangene Zeit korrekt anzeigt. Der Mikroprozessor 12ga verarbeitet die Daten für eine Tonerzeugung anhand des Hauptroutineprogramms und der zugehörigen Subroutineprogramme.

Registeranordnung

Wie oben beschrieben wurde, ist der Timer dem eingebauten Register E6 zugewiesen. Einundzwanzig Register EO-E6, ROH-R6H und ROL-R6L bilden in Kombination die eingebaute Registeranordnung, und weitere sechs eingebaute Register sind bestimmten Aufgaben wie folgt zugewiesen.
Das Register E5 ist der Zeit der A/D-Umwandlung zugewiesen, und der Tastenzustand wird in dem Register R3H gespeichert. Die Register R3L bis R6L speichern jeweils eine aktuelle Tastenposition, eine Tabellennummer, die der bestimmten Taste zugewiesen ist, eine von dem Mikroprozessor 12ga bestimmte Tastennummer und einen Kanal für die A/D-Umwandlung. Die anderen Register EO-E4, ROH-R2H, R4H-R6H und ROL-R2L sind allgemeine oder Mehrzweckregister.

Timer-Unterbrechungsroutine

Fig. 13 zeigt die Programmsequenz der Timer-Unterbrechungsroutine. Die Timer-Unterbrechung erfolgt jede 100 Mikrosekunden. Dann zweigt der Mikroprozessor 12ga von dem Hauptroutineprogramm ab und tritt in das Timer-Unterbrechungsroutineprogramm ein. Der Mikroprozessor 12ga inkrementiert zunächst im Schritt ST100 die im Timer gespeicherte vergangene Zeit um eins und überprüft die vergangene Zeit im Schritt ST101 um zu sehen, ob die vergangene Zeit gleich einem Vielfachen von 8 ist. Wenn die Antwort im Schritt ST10 negativ ist, kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück. Somit inkrementiert der Mikroprozessor 12ga die vergangene Zeit bei jeder Timer-Unterbrechung, und die vergangene Zeit wird bei jeder Timer-Unterbrechnung um 100 Mikrosekunden inkrementiert.
Jede 800 Mikrosekunden wird die Antwort im Schritt ST101 zustimmend oder positiv gegeben, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST10. Der Mikroprozessor 12ga dekrementiert die in den Tonerzeugungssteuertabellen gespeicherten Zeitintervalle und überprüft die Zeitintervalle um zu sehen, ob eines der Zeitintervalle null erreicht hat. Wenn ein Zeitintervall auf null vermindert wurde, überträgt der Mikroprozessor 12ga die Musikdatencodes, die repräsentativ sind für den Tastencode, den Tastenbeginn und die Hammergeschwindigkeit, an den Tongenerator 12gi und schreibt den Tastenzustand "SOUND" in die achte Zeile "KEY-STATE" für die Taste. Der Tastenzustand "SOUND" gibt an, daß der Tongenerator jetzt den elektronischen Klang für die Taste erzeugt. Der Mikroprozessor 12gä löscht die neunte Zeile "TBL-NUM" für diese Taste und macht die Tonerzeugungssteuertabelle, die das auf null verminderte Zeitintervall speichert, bereit für eine erneut gedrückte Taste. Der Tongenerator 12gi kann das Audiosignal auf der Grundlage der Musikdatencodes bilden.
Der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST103 und überprüft den Timer um zu sehen, ob die vergangene Zeit gleich einem Vielfachen von 8192 ist. Wenn die Antwort negativ ist, kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Die Antwort im Schritt ST103 wird jede 819,2 Millisekunden zustimmend bzw. positiv gegeben, und der Mikroprozessor 12ga inkrementiert einen Zeitüberlaufs- bzw. Überzeitzähler im Schritt ST104 um eins. Die Zeitüberlaufszähler sind jeweils für die sechzehn Kanäle vorgesehen und sind einem Speicherplatz des zugriffsfreien Speichers 12gd zugewiesen. Wenn ein Zeitüberlaufszähler einen vorbestimmten Wert erreicht, bestätigt der Mikroprozessor 12ga, daß der aktuelle Tastenzustand zu lange anhält. Wenn der Zeitüberlaufszähler inkrementiert wird, kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.

A/D-Unterbrechungsroutine

Fig. 14 zeigt das A/D-Unterbrechungsroutineprogramm. Der Analog/Digital- Wandler 12aj wandelt die analogen Tastenpositionssignale AKP unabhängig vom Mikroprozessor 12ga um. Wenn der Analog/Digital-Wandler 12aj vier analoge Tastenpositionssignale AKP in die entsprechenden digitalen Tastenpositionssignale DKP umwandelt, fordert der Analog/Digital-Wandler 12aj eine Unterbrechung vom Mikroprozessor 12ga an, und der Mikroprozessor 12ga tritt in das A/D-Unterbrechungsroutineprogramm ein.
Der Mikroprozessor 12ga unterbricht zunächst die A/D-Umwandlung und weist im Schritt ST201 den LED-Treiber 12gk an, den Treiberstrom bei jeder zweiten Unterbrechung zur nächsten Leuchtdiode zu liefern. Danach holt der Mikroprozessor 12ga die vier digitalen Tastenpositionssignale DKP und schreibt die vier digitalen Tastenpostitionssignale DKP in die erste Zeile "KEY-POS" (siehe Fig. 8) für die vier Tasten 10c/10d. Der Mikroprozessor 12ga holt ferner die im Timer E6 gespeicherte aktuelle Zeit und schreibt die aktuelle Zeit in eine Tabelle (siehe Fig. 15), die einem der Detektionskanäle "0" bis "23" zugewiesen ist, der für die digitalen Tastenpositionssignale DKP verwendet wird. Die in Fig. 15 gezeigte Tabelle ist im zugriffsfreien Speicher 12gd gebildet.
Der Mikroprozessor geht weiter zum Schritt ST203 und wechselt den Detektionskanal. Wenn der aktuelle Detektionskanal der letzte Detektionskanal "23" ist, wechselt der Mikroprozessor 12ga den aktuellen Detektionskanal zum ersten Detektionskanal "0". Der Mikroprozessor 12ga weist den Analog/Digital-Wandler 12aj an, wieder mit der Analog/Digital-Umwandlung zu beginnen. In Fig. 11 sind die Zeitpunkte TM1, TM2 und TM3 repräsentativ für die Anforderung der A/D-Unterbrechung, die Unterbrechung der Analog/Digital-Umwandlung und die Wiederaufnahme der Analog/Digital- Umwandlung.

Hauptroutineprogramm

Als erstes wird der Tastenzustand mit Bezug auf Fig. 16 beschrieben. Es sei angenommen, daß die Taste zur Zeit t1 gedrückt wird. Die Taste bewegt sich aufeinanderfolgend an den Bezugspunkten k1, k2, k3 und k4 vorbei, und zwar zu den Zeiten t1, t3, t4 bzw. t5, und erreicht die Endposition zur Zeit t6. Die Kennlinie PL1 ist repräsentativ für die Bahn der gedrückten Taste und die Bahn ist typisch. Die gedrückte Taste besitzt den Tastenzustand "UPPER" zwischen der Ruheposition und dem Bezugspunkt k1 und ändert den Tastenzustand von "UPPER" in "TOUCH-A" zwischen den Bezugspunkten k1 und k2. Danach wird der Tastenzustand aufeinanderfolgend geändert von TOUCH-A in COUNT-DOWN "0" zwischen den Bezugspunkten k2 und k3, von COUNT-DOWN "0" in COUNT-DOWN "1" zwischen den Bezugspunkten k3 und k4, und von COUNT-DOWN "1" in COUNT-DOWN "2" nach dem Bezugspunkt k4. Wenn Musikdatencodes von dem Tongenerator 12gi zum Erzeugen eines elektronischen Klangs übertragen werden, wird der Tastenzustand "SOUND" geändert.
Die Taste bleibt zwischen der Zeit t6 und der Zeit t7 in der Endposition und wird zur Zeit t7 losgelassen. Nach dem Loslassen wird angenommen, daß die Taste die Bezugspunkte k4, ·k3 und k2 zu den Zeiten t8, t9 und t10 passiert. Die Taste wird bis zur Zeit t10 kontinuierlich im Tastenzustand "SOUND" gehalten. Wenn die Taste den Bezugspunkt k2 passiert, bestätigt der Mikroprozessor das Tastenende (key-off) und wechselt den Tastenzustand in "HOLD".
Die Taste wird zwischen den Bezugspunkten K2 und k1 wiedergedrückt und nach unten bewegt. Die Taste passiert den Bezugspunkt k2 zur Zeit t11, und der Tastenzustand wird geändert von HOLD in TOUCH-B. Der Tastenzustand wird geändert von TOUCH-B über COUNT-DOWN "1" und COUNT-DOWN "2" in SOUND.
Die Taste wird losgelassen und bewegt sich zu den Zeiten t15, t16 und t17 an den Bezugspunkten k4, k3 und k2 vorbei. Der Mikroprozessor 12ga bestätigt das Tastenende (key-off) wieder zur Zeit t17, und die Taste tritt in den Tastenzustand HOLD ein.
Die Taste wird wieder gedrückt, bevor sie die Ruheposition erreicht, und der Mikroprozessor 12ga gibt der Taste den Tastenzustand TOUCH-B. Jedoch ist die nach unten gerichtete Tastenbewegung so langsam, daß die Taste über eine vorbestimmte Zeitperiode hinaus in "TOUCH-B" gehalten wird. Der Mikroprozessor gibt der Taste den Tastenzustand TIME-OVER. Die Taste tritt nicht in den Tastenzustand SOUND ein und kehrt in die Ruheposition zurück.
Wenn eine Taste stark gedrückt wird, kann sich die Taste an mehr als einem Bezugspunkt vorbeibewegen seit der vorher detektierten Tastenposition, und Fig. 17 zeigt eine solche schnelle Tastenbewegung: Der Mikroprozessor hat die Tastenposition zur Zeit tp1 überprüft und überprüft die Tastenposition wieder zur Zeit tp2. Der Spieler bewegt die Taste so schnell, daß die Taste zwischen den Zeiten tp1 und tp2 die Bezugspunkte k1 und k2 passiert. Der Mikroprozessor 12ga gibt der Taste den Tastenzustand COUNT-DOWN "3". Wenn sich die Taste während der periodischen Detektion zwischen der Zeit tp3 und tp4 an zwei Bezugspunkten k2 und k3 vorbeibewegt, gibt der Mikroprozessor 12ga in ähnlicher Weise der Taste den Tastenzustand COUNT-DOWN "3".
Fig. 18 zeigt das Hauptroutineprogramm. Wenn die Steuereinheit 12c eingeschaltet wird, beginnt der Mikroprozessor 12ga das Hauptroutineprogramm, initialisiert die eingebauten Register E0 bis E6, ROH-R6H und ROL-R6L sowie den zugriffsfreien Speicher 12gd und startet den Timer E6 im Schritt ST301. Danach berechnet der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST302 die Schwellen bzw. Schwellenwerte K1, K2, K3, K4 und K2A, wie es oben beschrieben wurde, und schreibt die Schwellenwerte K1, K2, K3, K4 und K2A in die in Fig. 8 gezeigte Tastenzustandstabelle.
Der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST303. Der Mikroprozessor 12ga lädt eine zu verarbeitende, anfängliche Tastennummer in das Register R5L oder inkrementiert die Tastennummer im Register R5L um eins. Wenn die vorherige Tastennummer "87" ist, lädt der Mikroprozessor 12ga wieder die Tastennummer "0" in das Register RSL. Somit wird hinsichtlich der von dem Mikroprozessor 12ga anzusprechenden Taste 10c/10d eine Schleife zwischen "0" und "87" durchlaufen.
Danach liest der Mikroprozessor 12ga die aktuelle Tastenposition und die Zeit der A/D-Umwandlung für die betreffende Taste aus den Zeilen "KEY-POS" und "KEY-TIM" aus. Die aktuelle Tastenposition und die Zeit der A/D- Umwandlung werden im Schritt ST304 in die Register R3L und E5 geschrieben. Der Mikroprozessor 12ga hat die aktuelle Tastenposition und die Zeit der A/D-Umwandlung in die Tastenzustandstabelle sowie in die in Fig. 15 gezeigte Tabelle geschrieben, wie es in Verbindung mit der A/D- Unterbrechungsroutine beschrieben wurde. Der Mikroprozessor 12ga liest ferner den Tastenzustand der betreffenden Taste aus und schreibt den Tastenzustand im Schritt ST305 in das Register R3H. Somit erhält der Mikroprozessor 12ga den aktuellen Tastenzustand für die betreffende Taste und trifft nacheinander Entscheidungen in den Schritten ST306 bis ST311.
Der Mikroprozessor 12ga überprüft zunächst das Register R3L um zu sehen, ob die Taste den Bezugspunkt k1 passiert hat. Wenn die Antwort im Schritt ST306 zustimmend ist, wird das Hauptroutineprogramm abgezweigt in ein Subroutineprogramm ST400 für den Tastenzustand "UPPER".
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST306 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST307 und überprüft das Register R3H um zu sehen, ob die Taste in den Tastenzustand COUNT-DOWN "1", COUNT- DOWN "2" oder COUNT-DOWN "3" eingetreten ist. Wenn die Antwort im Schritt ST307 zustimmend ist, wird das Hauptroutineprogramm in ein Subroutineprogramm ST450 für den Tastenzustand "COUNT-DOWN" abgezweigt.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST307 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST308 und überprüft das Register R3H um zu sehen, ob die Taste in den Tastenzustand TOUCH-A eingetreten ist. Wenn die Antwort im Schritt ST308 zustimmend ist, wird das Hauptroutineprogramm in das Subroutineprogramm ST500 für den Tastenzustand "TOUCH-A" abgezweigt.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST308 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST309 und überprüft das Register R3H um zu sehen, ob die Taste in den Tastenzustand SOUND eingetreten ist. Wenn die Antwort im Schritt ST309 zustimmend ist, wird die Hauptroutine in ein Subroutineprogramm ST550 für den Tastenzustand "SOUND" abgezweigt.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST309 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST310 und überprüft das Register R3H um zu sehen, ob die Taste in den Tastenzustand HOLD eingetreten ist.
Wenn die Antwort im Schritt ST310 zustimmend ist, wird das Hauptroutineprogramm in ein Subroutineprogramm ST600 für den Tastenzustand "HOLD" abgezweigt.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST310 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST311 und überprüft das Register R3H um zu sehen, ob die Taste in den Tastenzustand OVER-TIME eingetreten ist. Wenn die Antwort im Schritt ST311 zustimmend ist, wird das Hauptroutineprogramm abgezweigt in ein Subroutineprogramm ST650 für den Tastenzustand "OVER-TIME".
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST311 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga werter zum Subroutineprogramm für den Tastenzustand "TOUCH-B".
Nach der Durchführung eines der Subroutineprogramme 400, 450, 500, 550, 600, 650 und 700 kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Schritt ST303 zurück und durchläuft erneut die Schleife, die aus den Schritten ST303 bis ST311 besteht, sowie eines der Subroutineprogramme ST400-ST700.

Subroutineprogramm für Tastenzustand "UPPER"

Wenn die Taste in den Tastenzustand UPPER eingetreten ist, tritt der Mikroprozessor 12ga in die Subroutine für UPPER ein. Im Schritt ST401 vergleicht der Mikroprozessor 12ga die aktuelle Tastenposition mit der Schwelle K1 und überprüft die im Register R3L gespeicherte aktuelle Tastenposition um zu sehen, ob die Taste sich am Bezugspunkt k1 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST401 negativ ist, gibt der Mikroprozessor 12ga zu, daß sich die Taste noch immer in der Nähe der Ruheposition befindet und kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Taste sich am Bezugspunkt k1 vorbeibewegt hat, ist die Antwort im Schritt ST401 zustimmend, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST402 und überprüft die in Fig. 9 gezeigten Tonerzeugungssteuertabellen um zu sehen, ob eine der Tonerzeugungssteuertabellen für die Taste verfügbar ist. Wie oben beschrieben wurde, besitzt der Tongenerator 12ai sechzehn Kanäle und demgemäß werden sechzehn Tonerzeugungstabellen zum Steuern der Tonerzeugung vorbereitet. Wenn eine der Tonerzeugungssteuertabellen für die Taste verfügbar ist, weist der Mikroprozessor 12ga die Tabelle der Taste zu und schreibt die Tabellennummer in das Register R4L. Wenn jedoch alle sechzehn Tonerzeugungssteuertabellen schon anderen Tasten zugewiesen wurden, kehrt der Mikroprozessor 12ga unmittelbar zum Hauptroutineprogramm zurück.
Danach vergleicht der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST403 die aktuelle Tastenposition mit der Schwelle K2 um zu sehen, ob sich die Taste am Bezugspunkt k2 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST403 negativ ist, bewegt sich die Taste mit einer normalen Tastengeschwindigkeit nach unten und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST404.
Im Schritt ST404 überschreibt der Mikroprozessor 12ga den in der Tastenzustandstabelle gespeicherten Tastenzustand von UPPER mit TOUCH-A. Der mit der Tonerzeugungssteuertabelle assoziierte Zeitüberlaufszähler wird zurückgesetzt und der Mikroprozessor 12ga schreibt die aktuelle Tastenposition und den Zeitpunkt der A/D-Umwandlung, die in den Registern R3L und E5 gespeichert sind, in die Datenspeicherplätze OVR-K1 und OVK1-TIM der Tonerzeugungssteuertabelle.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST403 zustimmend ist, bewegt sich die Taste mit einer hohen Geschwindigkeit nach unten, und der Mikroprozessor geht weiter zum Schritt ST405. Der Mikroprozessor 12ga überschreibt den in der Tastenzustandstabelle gespeicherten Tastenzustand von UPPER mit COUNT-DOWN "3" und schreibt "h7F" als Anzeige für die vorbestimmte maximale Tastengeschwindigkeit in den Datenspeicherplatz "VELOCITY" der Tonerzeugungssteuertabelle. Der Mikroprozessor 12ga bestimmt ein Zeitintervall auf der Basis der maximalen Tastengeschwindigkeit mit Bezug auf die Tabelle TB3-2 und schreibt ein Zeitintervall in den Datenspeicherplatz "DWN-CNTR" der Tonerzeugungssteuertabelle.
Der Mikroprozessor 12ga kehrt entweder nach dem Schritt ST404 oder 5T405 in das Hauptroutineprogramm zurück.

Subroutineprogramm für Tastenzustand "TOUCH-A"

Wenn der Tastenzustand in TOUCH-A geändert wurde, tritt der Mikroprozessor 12ga in die Subroutine für den Tastenzustand "TOUCH-A" ein. Fig. 20 zeigt das Subroutineprogramm für den Tastenzustand TOUCH-A. Der Mikroprozessor 12ga überprüft den Zeitüberlaufzähler im Schritt ST501 um zu sehen, ob die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist. Der Zeitüberlaufszähler wird jede 100 Mikrosekunden um eins inkrementiert (siehe Fig. 13) und aus diesem Grund wird die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen sein, wenn der Zähler zurückgesetzt wird.
Wenn die Antwort im Schritt ST501 zustimmend ist, folgt die Taste dem Pfad, welcher durch die unterbrochenen Linien BL1 (siehe Fig. 16) angezeigt ist, und es wird angenommen, daß der Spieler seinen Finger auf der Taste hält, ohne diese weiter herunter zu drücken. Der Mikroprozessor 12ga gibt die Tonerzeugungssteuertabelle von der Zuweisung zur Taste frei und ändert den Tastenzustand von TOUCH-A in HOLD im Schritt ST502. Selbst wenn der Spieler die Taste im Tastenzustand HOLD hält, kann der Spieler die Taste weiter niederdrücken (siehe die Tastenbewegung vom Zeitpunkt t11 zum Zeitpunkt t14), und die Steuereinheit 12c kommt mit dieser Tastenbewegung zurecht, wie es im weiteren noch beschrieben wird. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST501 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST503 das Register R3L um zu sehen, ob die Taste sich am Bezugspunkt k3 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST503 zustimmend ist, wird angenommen, daß der Spieler die Taste beschleunigt und daß die Taste danach die Bezugspunkte k2 und k3 innerhalb der Zeitperiode von der vorherigen Überprüfung passiert, und zwar ähnlich zu der Tastenbewegung zwischen der Zeit tp3 und der Zeit tp4 (siehe Fig. 17). Der Mikroprozessor 12ga ändert im Schritt ST504 den im Datenspeicherplatz KEY-STATE der Tastenzustandstabelle gespeicherten Tastenzustand von TOUCH-A in COUNT-DOWN "3" und schreibt die maximale Hammergeschwindigkeit "h7F" und das der maximalen Hammergeschwindigkeit entsprechende Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR der Tonerzeugungssteuertabelle. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST503 negativ ist, wiederholt der Mikroprozessor der Überprüfung im Schritt ST505 um zu sehen, ob sich die Taste am Bezugspunkt k2 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST505 zustimmend ist, folgt die Taste der Kennlinie PL1 zwischen der Zeit t2 und der Zeit t3 (siehe Fig. 16) und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST506. Der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand im Datenspeicherplatz der Tastenzustandstabelle von TOUCH-A in COUNT-DOWN "0" und überträgt die im Register R3L gespeicherte aktuelle Tastenposition und den im Register E5 gespeicherten Zeitpunkt der A/D-Umwandlung an die Tonerzeugungssteuertabelle. Die aktuelle Tastenposition und der Zeitpunkt der A/D-Umwandlung werden in die Datenspeicherplätze OVR-K2 und OVK2- TIM geschrieben. Die Tastenposition und der Zeitpunkt der A/D-Umwandlung wurden schon in die Datenspeicherplätze OVR-K1 und OVK1-TIM geschrieben (siehe Schritt ST404 in der Subroutine für den Tastenzustand UPPER). Der Mikroprozessor 12ga berechnet die Tastengeschwindigkeit und schreibt die Hammergeschwindigkeit und ein der Hammergeschwindigkeit entsprechendes Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN- CNTR der Tonerzeugungssteuertabelle.
Wenn die Antwort im Schritt ST505 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor im Schritt ST507 das Register R3L wiederum um zu sehen, ob die Taste sich noch immer unterhalb des Bezugspunkts k1 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST507 zustimmend ist, bewegt sich die Taste immer noch durch den Raum zwischen den Bezugspunkten k2 und k3, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST507 negativ ist, wird angenommen, daß der Spieler seinen Finger von der Taste entfernt hat und sich die Taste nach oben bewegt, wie es durch die unterbrochenen Linien BL2 angezeigt ist (siehe Fig. 16). Im Schritt ST508 gibt der Mikroprozessor die Tonerzeugungssteuertabelle von der Zuweisung zu dieser Taste frei und ändert die Tastenposition von TOUCH-A in UPPER. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.

Subroutineprogramm für Tastenzustand "COUNT-DOWN"

Wenn der Tastenzustand in COUNT-DOWN "1", COUNT-DOWN "2" oder COUNT-DOWN "3" eingetreten ist, zweigt der Mikroprozessor 12ga vom Hauptroutineprogramm in das Subroutineprogramm für den Tastenzustand COUNT-DOWN ab, das in Fig. 21 gezeigt ist. Der Mikroprozessor 12ga überprüft zuerst im Schritt ST451 das Register R3L, ob die Taste sich am Bezugspunkt K2 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST451 negativ ist, kehrt die Taste zur Ruheposition hin zurück und der Mikroprozessor 12ga gibt die im Schritt ST402 der Taste zugewiesene Tonerzeugungssteuertabelle im Schritt ST452 für eine gedrückte Taste frei.
Danach vergleicht der Mikroprozessor im Schritt ST453 die aktuelle Tastenposition mit der Schwelle K1 um zu sehen, ob die Taste sich unter dem Bezugspunkt k1 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST453 negativ ist, ist die Taste in eine Position nahe der Ruheposition zurückgekehrt, und der Mikroprozessor 12ga überschreibt im Schritt ST454 den Tastenzustand von COUNT-DOWN "1", "2" oder "3" mit UPPER. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück. Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST453 zustimmend ist, überschreibt der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST455 den Tastenzustand von COUNT-DOWN "1" "2" oder "3" mit HOLD. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST451 zustimmend ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST456 das Register R3H um zu sehen, ob der Tastenzustand COUNT-DOWN "2" oder COUNT-DOWN "3" ist. Wenn die Antwort zustimmend ist, kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück. Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST456 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST457 das Register R3L um zu sehen, ob die Taste den Bezugspunkt k3 passiert hat. Wenn die Antwort im Schritt ST457 negativ ist, befindet sich die Taste noch zwischen den Bezugspunkten k2 und k3, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST457 zustimmend ist, vergleicht der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST458 die aktuelle Tastenposition mit der Schwelle K4 um zu sehen, ob sich die Taste nach unten am Bezugspunkt k4 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST458 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor im Schritt ST459 das Register R3H um zu sehen, ob der Tastenzustand COUNT-DOWN "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt ST459 zustimmend ist, passiert die Taste den nächsten Bezugspunkt und tritt in den Tastenzustand COUNT-DOWN "1" ein. Entsprechend überschreibt der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST460 den Tastenzustand von COUNT-DOWN "0" in COUNT-DOWN "1" und bestimmt die Hammergeschwindigkeit zwischen den Bezugspunkten k1 und k3 sowie das entsprechende Zeitintervall. Wenn die neue Hammergeschwindigkeit größer ist als die in der Tonererzeugungssteuertabelle gespeicherte Hammergeschwindigkeit, wird die Taste beschleunigt, und der Mikroprozessor 12ga schreibt die neue Hammergeschwindigkeit und ein entsprechendes Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR der Tonerzeugungssteuertabelle. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück. Die Tonerzeugungssteuertabelle speichert die Tastenposition und den Zeitpunkt für den Bezugspunkt k1, und die Register R3L und E5 speichern die aktuelle Tastenposition und die aktuelle Zeit für den Bezugspunkt k3. Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST459 negativ ist, befindet sich die. Taste immer noch im Tastenzustand COUNT-DOWN "1 ", und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST458 zustimmend ist, überprüft der Mikroprozessor im Schritt ST461 auch das Register R3H um zu sehen, ob der Tastenzustand COUNT-DOWN "0" ist. Wenn die Antwort im Schritt ST461 zustimmend ist, hat die Taste die Bezugspunkte k3 und k4 passiert, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST462. Der Mikroprozessor 12ga überschreibt den Tastenzustand in COUNT-DOWN "3" in dem Datenspeicherplatz KEY-STATE der Tastenzustandstabelle und ändert die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall in der Tonerzeugungssteuertabelle auf die Maximalwerte. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST461 negativ ist, geht der Mikroprozessor weiter zum Schritt ST463. Der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand in COUNT-DOWN "2" und bestimmt die Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall auf der Basis der Tastenpositionen und der Zeiten an den Bezugspunkten k2 und k4. Wenn die neue Hammergeschwindigkeit größer und das neue Zeitintervall kürzer ist als die Hammergeschwindigkeit bzw. das Intervall, die in der Tonerzeugungstabelle gespeichert sind, wird die Taste beschleunigt, und der Mikroprozessor 12ga überschreibt die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR mit der neuen Hammergeschwindigkeit und dem neuen Zeitintervall. Die Tastenposition und der Zeitpunkt am Bezugspunkt k2 werden aus der Tonerzeugungssteuertabelle ausgelesen, und die Register R3L und E5 speichern die Tastenposition und den Zeitpunkt am Bezugspunkt k4. Nach dem Schritt ST463 kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn ein Spieler die Taste für ein Stakkato drückt, gibt es zusätzlich die Möglichkeit, vom Schritt ST451 zum Schritt ST452 weiter zu gehen. Wie oben beschrieben wurde, gibt der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST452 die Tonerzeugungssteuertabelle ohne die Erzeugung eines Klangs frei. Jedoch bewirken die meisten Stakkotos nicht, daß der Mikroprozessor 12ga vom Schritt ST451 zum Schritt ST452 fortschreitet, und das Stakkato wird exakt reproduziert. Wenn der Mikroprozessor 12ga die Tonerzeugungssteuertabelle nicht freigibt insofern, als das Zeitintervall in den Datenspeicherplatz DWN-CNTR geschrieben wurde, kann die Steuersequenz dennoch jede Art von Fingerspiel auf der Tastatur 10a perfekt reproduzieren.

Subroutineprogramm für den Tastenzustand "SOUND"

Der Mikroprozessor 12ga dekrementiert bzw. vermindert periodisch den Wert im Datenspeicherplatz während der Timerunterbrechung, wie es oben beschrieben wurde. Wenn das Zeitintervall auf null vermindert ist, wird der Tastenzustand in SOUND geändert (siehe Schritt ST102), und der Mikroprozessor 12ga wird von dem Hauptroutineprogramm in das Subroutineprogramm für den Tastenzustand SOUND abgezweigt.
Beim Eintritt in das Subroutineprogramm SOUND überprüft der Mikroprozessor im Schritt ST551 das Register R3L um zu sehen, ob sich die Taste am Bezugspunkt k2 nach oben vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST551 zustimmend ist, tritt der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST552 in ein Subroutineprogramm für eine losgelassene Taste ein, und das Subroutineprogramm für eine losgelassene Taste wird nachfolgend beschrieben.
Wenn die Antwort im Schritt ST551 negativ ist, liefert der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST553 den für "Tastenende" (key-off) repräsentativen Musikdatencode, der "MIDI AUS" der MIDI-Standards entspricht, an den Tongenerator 12gi, und der Tongenerator 12gi beendet schnell den elektronischen Klang.
Der Mikroprozessor 12ga überprüft das Register R3L im Schritt ST554 um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k1 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST554 negativ ist, kommt die Taste der Ruheposition näher und näher, und der Mikroprozessor 12ga ändert im Schritt ST555 den in dem Datenspeicherplatz der Tastenzustandstabelle gespeicherten Tastenzustand von SOUND in UPPER. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST554 zustimmend ist, drückt der Spieler die Taste noch leicht, und der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand im Schritt ST556 von SOUND in HOLD. Danach kehrt der Mikroprozessor zum Hauptroutineprogramm zurück.

Subroutine für losgelassene Taste

Der Tastenzustand SOUND wird unterteilt in Teilzustände SOUND-0 und SOUND-1. Der Teilzustand SOUND-1 besitzt einen größeren Dämpfungsfaktor als der Teilzustand SOUND-0. Der Teilzustand SOUND-0 und der Teilzustand SOUND-1 entsprechen den MIDI-Codes (AX XX 00) und (AX XX 01). Die Taste ist im Schritt ST102 in den Teilzustand SOUND-0 eingetreten und bleibt in diesem Zustand während der Tonerzeugung.
Beim Eintritt in das Subroutineprogramm für eine losgelassene Taste überprüft der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST557 das Register R3H um zu sehen, ob der Tastenzustand der Teilzustand SOUND-0 ist. Die Taste in den Teilzustand SOUND-0 während der Tonerzeugung eingetreten, und die Antwort im Schritt ST557 ist zustimmend. Der Mikroprozessor 12ga überprüft im Schritt ST558 das Register R3L um zu sehen, ob sich die Taste noch unterhalb des Bezugspunkts k2A befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST558 zustimmend ist, bleibt die Taste in einem gedrückten Zustand, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST558 negativ ist, überschreibt der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST559 die Loslaßrate mit einem großen Wert wie beispielsweise (AX XX 01) und ändert den Tastenzustand von SOUND-0 in SOUND-1. Diese große Loslaßrate oder -geschwindigkeit bewirkt, daß der Tongenerator 12gi die Beendigung des elektronischen Klangs beschleunigt. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST557 negativ ist, wurde der Tastenzustand im Schritt ST559 der vorhergehenden Verarbeitung in SOUND-1 geändert, und der Mikroprozessor 12ga überprüft das Register R3L im Schritt ST560 um zu sehen, ob sich die Taste noch unterhalb des Bezugspunkts k2A befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST560 negativ ist, befindet sich die Taste in einem schwach gedrückten Bereich, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST560 zustimmend ist, drückt der Spieler die Taste wieder tiefer. Der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand in SOUND-0 und vermindert die Loslaßrate auf beispielsweise (AX XX 00) gemäß dem MIDI-Code. Infolgedessen beendet der Tongenerator 12gi den Klang allmählich, und zwar ähnlich zu einem Klavierklang, der natürlich abnimmt.
Somit ändert die Steuereinheit 12c die Loslaßrate abhängig von der Tastenposition. Wie es einem Fachmann bekannt ist, nimmt ein akustisches Klavier die Schwingungen einer Seite mit einem Dämpferkopf auf. Jedoch beendet oder löscht der Dämpferkopf den Klang auf unterschiedliche Weise abhängig von dem Fingerspiel bzw. der Tastenbetätigung. Wenn der Dämpferkopf das Berühren und die Freigabe wiederholt, wird der Klang verlängert. Die Steuereinheit 12c reproduziert diese Klangbeendigung in treuer bzw. entsprechender Weise.

Subroutineprogramm für Tastenzustand "HOLD"

Fig. 24 zeigt die Subroutine für den Tastenzustand HOLD. Der Mikroprozessor 12ga überprüft das Register R3L im Schritt ST601 um zu sehen, ob die Taste sich unterhalb des Bezugspunkts k2A befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST601 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga ferner im Schritt ST602, ob die Taste sich unterhalb des Bezugspunkts k1 befindet. Im Fall, daß die Taste zwischen den Bezugspunkten k2 und k1 gedrückt bleibt, ist die Antwort im Schritt ST602 zustimmend, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST602 negativ ist, kommt die Taste näher und näher zu der Ruheposition, und der Mikroprozessor 12ga ändert im Schritt ST603 den Tastenzustand von HOLD in UPPER. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST601 zustimmend ist, drückt der Spieler die Taste erneut, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST604. Der Mikroprozessor 12ga versucht, einen der sechzehn Kanäle der Taste zuzuweisen. Wenn es einen offenen bzw. freien Kanal gibt, weist der Mikroprozessor 12ga den freien Kanal der Taste zu. Wenn jedoch alle Kanäle schon anderen Tasten zugewiesen wurden, kehrt der Mikroprozessor 12ga ohne Tastenzuweisung zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn ein offener bzw. freier Kanal der Taste zugewiesen wird, überprüft der Mikroprozessor 12ga das Register R3L im Schritt ST605 um zu sehen, ob die Taste sich am Bezugspunkt k3 vorbeibewegt hat. Wenn die Antwort im Schritt ST605 zustimmen ist, hat die Taste die zwei Bezugspunkte k2 und k3 mit hoher Geschwindigkeit passiert, und zwar ähnlich zu der Tastenbewegung zwischen den Zeiten tp3 und tp4. Der Mikroprozessor 12ga ändert im Schritt ST606 den Tastenzustand von HOLD in COUNT-DOWN "3" und schreibt die maximale Hammergeschwindigkeit "h7F" und das entsprechende Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR der zugehörigen Tonerzeugungssteuertabelle. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST605 negativ ist, wird die Taste innerhalb des normalen Geschwindigkeitsbereichs nach unten bewegt ähnlich zu der Tastenbewegung zwischen den Zeiten t11 und t12, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST607. Der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand von HOLD in TOUCH-B und setzt den Zeitüberlaufszähler zurück. Der Mikroprozessor 12ga überträgt die aktuelle Tastenposition und den Zeitpunkt der A/D-Umwandlung von den Registern E5 und R3L in die zugewiesene Tonerzeugungssteuertabelle und schreibt sie in die Datenspeicherplätze OVR-K2 und OVK2-TIM. Somit speichert der Mikroprozessor 12ga die Tastenposition, wenn die Taste die Schwelle K2 passiert, sowie den Zeitpunkt, wann die Taste die Schwelle K2 passiert, und kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.

Subroutineprogramm für den Tastenzustand "TOUCH-B"

Fig. 25 zeigt das Subroutineprogramm für den Tastenzustand TOUCH-B. Der Mikroprozessor 12ga überprüft zunächst den Zeitüberlaufszähler im Schritt ST701 um zu sehen, ob der Zeitüberlaufszähler die vorbestimmte Zeitperiode überschreitet. Wenn die Antwort im Schritt ST701 zustimmend ist, schwankt die Taste beispielsweise zwischen den Bezugspunkten k2 und k3 (siehe Fig. 16), und die Wahrscheinlichkeit ist gering, daß durch einen ähnliche Tastenbewegung eines akustischen Klaviers eine Saite angeschlagen wird. Der Mikroprozessor 12ga gibt die Tonerzeugungssteuertabelle von der Zuweisung zu der Taste frei und ändert den Tastenzustand von TOUCH-B in OVER-TIME im Schritt ST702. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST701 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga im Schritt ST703 das Register R3L um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k4 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST703 zustimmend ist, drückt der Spieler die Taste stark, und die Taste hat die zwei Bezugspunkte k3 und k4 passiert, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST704. Der Mikroprozessor 12ga schreibt die maximale Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR der zugewiesenen Tonerzeugungssteuertabelle. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST703 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga das Register R3L im Schritt ST705 erneut um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k3 befindet. Wenn die Antwort im Schrift ST705 zustimmend ist, bewegt sich die Taste innerhalb des normalen Geschwindigkeitsbereichs, und der Mikroprozessor 12ga geht weiter zum Schritt ST706. Der Mikroprozessor 12ga holt den Zeitpunkt und die Tastenposition für den Bezugspunkt k2 aus den Datenspeicherplätzen OVR-K2 und OVK2-TIM sowie die aktuelle Tastenposition und den Zeitpunkt der A/D-Umwandlung aus den Registern R3L und E5 und berechnet die Tastengeschwindigkeit. Der Mikroprozessor 12ga wandelt die Tastengeschwindigkeit in die Hammergeschwindigkeit um unter Bezugnahme auf die Umwandlungstabelle TB2 und bestimmt ein Zeitintervall entsprechend der Hammergeschwindigkeit unter Bezugnahme auf die Tabelle TB3-2. Der Mikroprozessor 12ga überträgt die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall in die zugewiesene Tonerzeugungssteuertabelle und schreibt die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall in die Datenspeicherplätze VELOCITY und DWN-CNTR. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST705 negativ ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga das Register R3L im Schritt ST707 erneut um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k2 befindet. Wenn die Antwort positiv oder zustimmend ist, befindet sich die Taste noch im Bereich zwischen den Bezugspunkten k2 und k3, und der Mikroprozessor 12ga kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST707 negativ ist, ist die Wahrscheinlichkeit gering, daß durch eine ähnliche Tastenbewegung eines akustischen Klaviers eine Taste angeschlagen wird, und der Mikroprozessor 12ga gibt die Tonerzeugungssteuertabelle von der Zuweisung zu der Taste frei, und zwar im Schritt ST708. Danach geht der Mikroprozessor 12ga weiter zum Schritt ST709 um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k1 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST709 negativ ist, kehrt die Taste in die Ruheposition zurück, und der Mikroprozessor 12ga ändert die Tastenposition im Schritt ST710 in UPPER. Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST709 zustimmend gegeben wird, ändert der Mikroprozessor 12ga die Tastenposition im Schritt ST711 in HOLD. Nach den Schritten ST710 oder ST711 kehrt der Mikroprozessor zum Hauptroutineprogramm zurück.

Subroutineprogramm für den Tastenzustand "OVER-TIME"

Fig. 26 zeigt das Subroutineprogramm für den Tastenzustand OVER-TIME. Der Mikroprozessor 12ga überprüft im Schritt ST651 das Register R3L um zu sehen, ob die Taste sich noch unterhalb des Bezugspunkts k2 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST651 zustimmend ist, kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück. Somit wird kein Ton erzeugt, selbst wenn die Taste nach dem Eintritt in den Tastenzustand OVER-TIME erneut gedrückt wird. Wenn eine Taste eines akustischen Klaviers in die Endposition niedergedrückt wird nach einem Verbleiben bzw. einer Bewegung zwischen den Bezugspunkten k2 und k3 über eine vorbestimmte Zeitperiode hinweg, bewirkt die damit assoziierte Tastenmechanik kein Anschlagen der Saite durch die zugehörige Hammeranordnung. Die Steuersequenz durch den Schritt ST651 entspricht der Tastenbewegung des akustischen Klaviers, und das Tastenmusikinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung simuliert exakt die Tonerzeugung durch verschiedene Tastenbewegungen des akustischen Klaviers.
Wenn andererseits die Antwort im Schritt ST651 negativ ist, geht der Mikroprozessor 12ga zum Schritt ST652 weiter um zu sehen, ob sich die Taste unterhalb des Bezugspunkts k1 befindet. Wenn die Antwort im Schritt ST652 zustimmend ist, bewegt sich die Taste ähnlich zu der Tastenbewegung zwischen den Zeiten t21 und t22, und der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand im Schritt ST653 in HOLD. Der Mikroprozessor 12aa kehrt zum Hauptroutineprogramm zurück.
Wenn die Antwort im Schritt ST652 negativ ist, kommt die Taste näher und näher zu der Ruheposition, und zwar ähnlich zu der Tastenposition zwischen den Zeiten t22 und t23, und der Mikroprozessor 12ga ändert im Schritt ST654 den Tastenzustand in UPPER. Danach kehrt der Mikroprozessor 12ga zum Hauptroutineprogramm zurück.

Beziehung zwischen den Subroutineprogrammen

Wie aus der obigen Beschreibung verständlich ist, überprüft der Mikroprozessor 12ga die aktuelle Tastenposition und tritt selektiv in die Subroutineprogramme ein. Die Beziehung zwischen den Subroutineprogrammen ist in Fig. 27 dargestellt.
Es sei angenommen, daß ein Spieler eine der schwarzen und weißen Tasten 10c/10d drückt, wie es in den Fig. 6 und 17 gezeigt ist, und zwar beginnt der Spieler die Taste 10c/10d zur Zeit t1 niederzudrücken, und der Mikroprozessor 12ga wird in das Subroutineprogramm für den Tastenzustand UPPER abgezweigt. Während sich die Taste 10c/10d bis zum Bezugspunkt k1 nach unten bewegt, durchläuft der Mikroprozessor 12ga die aus den Schritten ST306, ST400 und 5T401 bestehende Schleife, und der Tastenzustand wird nicht verändert.
Wenn die Taste 10c110d den Bezugspunkt k1 passiert, führt der Mikroprozessor 12ga die Schritte 5T402, 5T403 und 5T404 aus und weist eine der Tonerzeugungssteuertabellen zu. Der Tastenzustand wird in TOUCH-A geändert, und die Steuereinheit 12c ist bereit für eine Tonerzeugung.
Danach wird der Mikroprozessor 12ga von dem Hauptroutineprogramm abgezweigt in das Subroutineprogramm für den Tastenzustand TOUCH-A. Die Taste passiert den Bezugspunkt k2 zur Zeit t2, und der Mikroprozessor 12ga wird vom Hauptroutineprogramm abgezweigt in die Subroutine für den Tastenzustand TOUCH-A. Der Mikroprozessor 12ga bestimmt die Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall durch Ausführung der Schritte ST501, ST503, ST505 und ST506 und ändert den Tastenzustand von TOUCH-A in COUNT-DOWN "0". Daher wird der Mikroprozessor 12ga danach aus dem Hauptroutineprogramm abgezweigt in das Subroutineprogramm für den Tastenzustand COUNT-DOWN.
Die Taste 10c/10d passiert den Bezugspunkt k3 zur Zeit t4, und der Mikroprozessor 12ga führt die Schritte ST457, ST458, ST459 und ST460 aus, um die Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall zu bestimmen. Der Tastenzustand wird von COUNT-DOWN "0" in COUNT- DOWN "1" geändert, und der Mikroprozessor 12ga zählt das Zeitintervall bei jeder Timerunterbrechung herab.
Die Taste 10c/10d passiert den Bezugspunkt k4 zur Zeit k5, und der Mikroprozessor 12ga führt die Schritte ST458, ST461 und ST463 aus. Der Mikroprozessor 12ga bestimmt die Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall und ändert die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall von den vorherigen Werten auf die neuen Werte, falls die Taste 10c110d beschleunigt wird. Somit wiederholt der Mikroprozessor 12ga die Berechnung der Tastengeschwindigkeit und bestimmt wiederholt die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall. Wenn die neue Hammergeschwindigkeit größer ist als die vorherige Hammergeschwindigkeit, ändert der Mikroprozessor 12ga die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall auf neue Werte. Der Mikroprozessor 12ga ändert den Tastenzustand in COUNT-DOWN "2" und wiederholt die Berechnung der Tastengeschwindigkeit und die Bestimmung der Hammergeschwindigkeit und des Zeitintervalls. Somit bleiben die größte Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall an den Datenspeicherplätzen VELOCITY und DWN-CNTR übrig. Wenn das Zeitintervall null erreicht, überträgt der Mikroprozessor 12ga die Musikdatencodes zum Tongenerator 12gi zur Erzeugung eines Klangs und ändert den Tastenzustand in SOUND.
Der Spieler läßt die Taste zur Zeit t7 los, und die Taste bewegt sich nach oben zur Ruheposition hin. Die Taste passiert den Bezugspunkt k2 zur Zeit t10, und der Mikroprozessor 12aa überträgt den für Tastenende (key-off) repräsentativen Musikdatencode an den Tongenerator 12ai anhand der Ausführung der Schritte ST551 und ST553. Danach ändert der Mikroprozessor 12aa im Schritt ST556 den Tastenzustand in HOLD.
Der Spieler drückt die Taste 10c/10d erneut, und die Taste 10c/10d passiert den Bezugspunkt k2 zur Zeit t11. Der Mikroprozessor 12ga weist der Taste 10c/10d erneut eine der Tonerzeugungstabellen zu anhand der Ausführung des Schritts ST604 und ändert den Tastenzustand im Schritt ST607 in TOUCH-B.
Die Taste passiert den Bezugspunkt k3 zur Zeit t12 und den Bezugspunkt k4 zur Zeit t13, und der Mikroprozessor 12ga wiederholt die Ausführung des Subroutineprogramms für den Tastenzustand COUNT-DOWN.
Das Zeitintervall erreicht null zur Zeit t14, und der Mikroprozessor 12ga überträgt die Musikdatencodes für die Tonerzeugung erneut an den Tongenerator 12ai. Die Taste 10c/10d tritt zur Zeit t17 in den Tastenzustand HOLD ein.
Der Spieler drückt die Taste 10c/10d erneut, und die Taste 10c/10d tritt zur Zeit t18 erneut in den Tastenzustand TOUCH-B ein. Jedoch hält der Spieler die Taste 10c/10d zwischen den Bezugspunkten k2 und k3 über die vorbestimmte Zeitperiode hinweg, und die in dem Zeitüberlaufszähler gespeicherte, vorbestimmte Zeitperiode läuft ab. Dann wird der Tastenzustand in OVER-TIME geändert. Die Hammergeschwindigkeit und das Zeitintervall werden nicht bestimmt, und es wird danach kein Ton erzeugt.
Die Taste 10c/10d passiert den Bezugspunkt k2 zur Zeit t21 und den Bezugspunkt k1 zur Zeit t22, und der Tastenzustand wird über HOLD in UPPER geändert.
Wenn der Spieler die Taste 10c/10d zwischen den Bezugspunkten k1 und k2 über eine vorbestimmte Zeitperiode hält, wie es durch die unterbrochenen Linien BL1 dargestellt ist, tritt die Taste 10c/10d in den Tastenzustand OVER- TIME ein. Wenn andererseits die Taste 10c/10d nach oben zurückkehrt, wie es durch die unterbrochenen Linien BL2 angezeigt ist, tritt die Taste 10c/10d in den Tastenzustand UPPER ein.
Wenn darüber hinaus die Taste 10c/10d nach oben zurückkehrt, wie es durch die unterbrochenen Linien BL3 angezeigt ist, tritt die Taste 10c/10d in den Tastenzustand HOLD ein anhand der Ausführung der Schritte ST709 und ST711.
Wenn der Spieler die Taste 10c/10d stark drückt, bewegt sich die Taste 10c/10d von der Tastenposition P1 in die Tastenposition P2 zwischen zwei Abtast- oder Samplingpunkten der Taste 10c/10d (siehe Fig. 17), und der Mikroprozessor 12aa bestimmt die maximale Hammergeschwindigkeit und das entsprechende Zeitintervall während der Ausführung des Subroutineprogramms für den Tastenzustand UPPER. Die Taste 10c/10d tritt in den Tastenzustand COUNT-DOWN "3" ein, und der Mikroprozessor 12ga überträgt die Musikdatencodes für die Tonerzeugung an den Tongenerator, wenn das Zeitintervall null erreicht. Die Tastenbewegung zwischen den Tastenpositionen P3 und P4 wird in ähnlicher Weise verarbeitet.
Wenn sich die Taste über den Bezugspunkt k2A bewegt bzw. schwankt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, tritt der Mikroprozessor 12ga in das Subroutineprogramm für die Freigabe bzw. das Loslassen ein und ändert die Loslaßrate bzw. -geschwindigkeit. Infolgedessen wird der Klang vorsichtig gelöscht bzw. ausklingen lassen.

Verhalten in der akustischen Klanabetriebsart

Ein Spieler spielt Musik anhand der akustischen Klänge in einer akustischen Klangbetriebsart bzw. einem akustischen Klangmodus. Während das Tastenmusikinstrument in der akustischen Klangbetriebsart bleibt, hält das Stummschaltungssystem 11 die Polstereinheiten 116 an der freien Position FP, und die Hammerköpfe 10j können die zugehörigen Saiten 10f ohne Unterbrechung durch die Polstereinheiten 11b anschlagen.
Angenommen, der Spieler drückt die weiße Taste 10d während eines Spiels nieder, dann dreht sich die weiße Taste 10d in der Gegenuhrzeigerrichtung in Fig. 2 und die Pilote 10k drückt den Sattel 10hc nach oben. Die Hebegliedanordnung 10hb und die Stoßzunge 10he drehen sich um die Hebegliedkapsel 10ha in Uhrzeigerrichtung, und die Stoßzunge 10he drängt die Hammeranordnung 10j zur Drehung um die Hammernußkapsel 10jb in Uhrzeigerrichtung.
Wenn der Ansatz 10hg in Kontakt mit der Auslösepuppe 10hj gebracht wird, bewirkt die Hebegliedanordnung 10hb, die sich noch um die Hebegliedkapsel 10ha dreht, das sich die Stoßzunge lOhe in Gegenuhrzeigerrichtung entgegen der Stoßzungenfeder 10hf um die Stoßzungenkapsel 10hd dreht. Dann dreht sich die Stoßzunge schnell um die Stoßzungenkapsel 10hd in Gegenuhrzeigerrichtung, und die Hammernuß 10ja kommt von der Stoßzunge 10he frei.
Die Hammeranordnung 10j beginnt die freie Drehung zur Saite 10f hin und schlägt sie an. Die Saite 10f schwingt und erzeugt den akustischen Klang. Andererseits prallt die Hammeranordnung von der Saite 10f ab und dreht sich der Gegenuhrzeigerrichtung. Der Gegenfänger 10je wird in Kollision mit dem Fänger 10jf gebracht und ruht zeitweise auf dem Fänger 10jf.
Wenn der Spieler die weiße Taste 10d losläßt, dreht sich die Hebegliedanordnung 10hb um die Hebegliedkapsel 10ha in der Gegenuhrzeiger richtung, und die Stoßzunge 10he kehrt zu ihrer Anfangsposition unterhalb des Hammernußleders 10ji zurück.
Somit drückt der Spieler selektiv die schwarzen und weißen Tasten 10c und 10d, und die mit den gedrückten Tasten 10c/10d assoziierten Hammerköpfe 10jd schlagen die Saiten 10f an, um die akustischen Klänge für die Musik zu erzeugen.

Verhalten im stummen Modus

Wenn ein Spieler ein Fingerspiel auf Tastatur 10a üben möchte, wechselt der Spieler die Polstereinheiten 11b in die Blockierposition BP. Während der Spieler auf der Tastatur 10a spielt, wird beispielsweise die weiße Taste 10d gedrückt. Die weiße Taste 10d dreht sich in der Gegenuhrzeigerrichtung, und die Pilote 10k drückt den Sattel 10hc nach oben. Die Hebegliedanordnung 10hb und die Stoßzunge 10he drehen sich um die Hebegliedkapsel 10ha in Uhrzeigerrichtung, und die Stoßzunge 10he drängt die Hammeranordnung 10j zu einer Drehung um die Hammernußkapsel 10jb in der Uhrzeigerrichtung.
Wenn der Ansatz 10hg in Kontakt mit der Auslösepuppe 10hj gebracht wird, bewirkt die Hebegliedanordnung 10hb, daß sich die Stoßzunge 10he um die Stoßzungenkapsel 10hd in Gegenuhrzeigerrichtung entgegen der Stoßzungenfeder 10hf dreht. Dann dreht sich die Stoßzunge schnell in Gegenuhrzeigerrichtung um die Stoßzungenkapsel 10hd, und die Hammernuß 10ja kommt von der Stoßzunge 10he frei. Der Spieler spürt den Tastenanschlag wie gewöhnlich.
Die Hammeranordnung 10j beginnt die freie Drehung zur Saite 10f hin. Jedoch prallt der Gegenfänger 1 Die auf die Polstereinheit 11b, bevor der Hammerkopf 10jd die Saite 10f erreicht. Die Hammeranordnung 10j kehrt in die Grundstellung zurück, ohne die Saite 10f anzuschlagen, und in der stummen Betriebsart bzw. dem stummen Modus wird kein akustischer Klang erzeugt.
Während der Spieler das Fingerspiel auf der Tastatur 10a übt, erzeugt die Steuereinheit 12c die Musikdatencodes anhand der Ausführung des A/D- Unterbrechungsroutineprogramms, des Hauptroutineprogramms, der Subroutineprogramme und des Timer-Unterbrechungsroutineprogramms, und erzeugt das Audiosignal aus den Musikdatencodes. Das Audiosignal wird an den Kopfhörer 12d und/oder das Lautsprechersystem 12e geliefert, und der Kopfhörer 12d und/oder das Lautsprechersystem 12e erzeugen die elektronischen Klänge entsprechend der gedrückten Tasten 10c/10d.

Verhalten im Aufzeichnungsmodus

Während ein Spieler Musik spielt, erzeugt das elektronische System 12 die Musikdatencodes anhand der Ausführung des A/D-Unterbrechungsroutineprogramms, des Hauptroutineprogramms, der Subroutineprogramme und des Timer-Unterbrechungsroutineprogramms, und die Musikdatencodes werden zum Diskettenlaufwerk 12gm übertragen. Die Musikdatencodes werden auf eine Diskette 12gn geschrieben. Wenn die Polstereinheiten 11b in der freien Position FB sind, schlagen die Hammerköpfe 10jd die zugehörigen Saiten 10f an, und das Tastenmusikinstrument erzeugt die akustischen Klänge ansprechend auf das Fingerspiel. Wenn andererseits die Polstereinheiten 11b in der Blockierposition BP sind, werden die elektronischen Klänge über den Kopfhörer 12d/das Lautsprechersystem 12e erzeugt.

Verhalten im Wiederpabemodus

Wenn ein Spieler das Tastenmusikinstrument anweist, das Spiel zu reproduzieren, werden die Musikdatencodes von der Diskette 12an zum zugriffsfreien Speicher 12ad übertragen, und der Mikroprozessor 12ga weist die Treiberschaltung 12ao an, die Treiberstromsignale selektiv an die Elektromagnet-betätigten Betätiger 12b zu liefern. Die Elektromagnetbetätigten Betätiger 12b bewegen die zugehörigen Tasten 12c/12d, als ob der Spieler das Fingerspiel auf der Tastatur 10a wiederholen würde, und die Hammerköpfe 12jd schlagen die Saiten 10f an. Die Intensität jedes Aufschlags bzw. Anschlags wird auf die ursprüngliche Intensität reguliert bzw. geregelt, und das ursprüngliche Spiel wird exakt reproduziert.
Man wird aus der obigen Beschreibung erkennen, daß das Tastenmusikinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung folgendes erreicht:
(1) Die Schwellen bzw. Schwellenwerte werden automatisch reguliert bzw. geregelt durch Ausführung des Schritts ST302, um die Individualität der Tastensensoren zu ignorieren;
(2) Die Schwellen bzw. Schwellenwerte K1 bis K4 und K2A und demgemäß die Bezugspunkte sind frei einstellbar durch Ändern der Software;
(3) Die Steuereinheit 12c unterscheidet exakt die Tastenbewegungen, wie beispielsweise eine geringe bzw. flache Tastenbewegung, schwankende Tastenbewegung zwischen zwei Bezugspunkten und eine starke bzw. tiefe Tastenbewegung, um das ursprüngliche Spiel treu bzw. genau zu reproduzieren;
(4) Der vorherige Tastenzustand und die vorherige Tastenposition werden berücksichtigt, um den aktuellen Tastenzustand exakt zu bestimmen, wie beispielsweise TOUCH-A, COUNT-DOWN "0" oder TOUCH-B, und die im vorherigen Tastenzustand vergangene Zeit wird weiter berücksichtigt, um den Tastenzustand OVER-TIME und HOLD exakt zu bestimmen;
(5) Die Dämpferwirkung wird exakt simuliert durch Ändern der Loslaßrate;
(6) Wenn ein Spieler eine Taste langsam drückt, gibt der Mikroprozessor der Taste den Tastenzustand OVER-TIME und gestattet nicht, daß der Tongenerator einen Klang erzeugt, unabhängig von der danach erfolgenden Tastenbewegung.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel realisieren der LED-Treiber 12gk der A/D-Wandler 12aj, das A/D-Unterbrechungsroutineprogramm und die Schritte 5T401, 5T403, ST451, ST453, ST457, ST458, ST503, ST505, ST507, ST551, ST554, ST558, ST560, ST601, ST602, ST605, ST651, ST652, ST703, ST705, ST707 und ST709 unterscheidende bzw. Unterscheidungs- Teilmittel. Tastenzustandsbestimmungs-Teilmittel sind realisiert durch die Schritte ST306-311, 5T404, 5T405, 5T404, ST455, ST454, ST455, ST460, ST462, ST463, ST504, ST506, ST555, ST556, ST559, ST561, ST603, ST606, ST607, ST653, ST654, ST704, ST706, ST711 und ST710. Die Schritte 5T101, ST553, ST559 und ST561 realisieren Steuerinformationserzeugungs- Teilmittel.
Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist dem Fachmann klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise kann das Schaftglied 11a über Gelenke und einen Draht mit einem Knopf oder einem Pedal verbunden sein, und ein Spieler wechselt die Polstereinheiten 11b zwischen der freien Position FP und der Blockierposition BP durch Betätigen des Knopfs oder des Pedals.
Die Polsterglieder 11b können in die Bahnen anderer Teile der Hammeranordnungen 10j eingebracht werden, um zu bewirken, daß die anderen Teile von dort zurückprallen. Die anderen Teile können die Hammerstiele 10jc sein oder Verlängerungen, die an den Vorderenden der Hammerstiele 10jc befestigt sind.
Das Tastenmusikinstrument kann elektronische Klänge mit einem Timbre bzw. einer Klangfarbe erzeugen, das bzw. die unterschiedlich ist von einem Klavierklang. In diesem Beispiel bildet der Tongenerator die Umhüllende, die repräsentativ ist für das unterschiedliche Timbre.
Das Subroutineprogramm kann einen anderen Teil der Umhüllenden steuern, wie beispielsweise das Halten des Tons (sustain).
Die vorliegende Erfindung ist verfügbar für ein elektronisches Tastenmusikinstrument ohne Tastenmechanik, Dämpfermechanismus, Hammeranordnung und Saiten.
Die Tastenpositionssignale AKP sind verfügbar für eine Rückkopplungssteuerung im Wiedergabemodus.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Tastengeschwindigkeit berechnet aus der Tastenbewegung zwischen den Bezugspunkten k1 und k2 in TOUCH-A, zwischen k1 und k3 in COUNT-DOWN "0" und zwischen k2 und k4 in COUNT-DOWN "1 ". Jedoch kann die Tastengeschwindigkeit berechnet werden auf der Grundlage einer Tastenbewegung zwischen unterschiedlichen Bezugspunkten, wie beispielsweise k2 und k3 in COUNT-DOWN "0".
Um die Umhüllende nach dem Loslassen einer Taste exakt zu steuern, kann der Abschnitt zwischen den Bezugspunkten k2 und k3 unterteilt werden in Teilabschnitte, wie es in Fig. 28 gezeigt ist. Der Dämpfungsfaktor während des Auslöschens eines natürlichen Klangs wird allmählich erhöht, wie es durch einen Pfeil AR1 dargestellt ist, und die Loslaßrate wird verändert von (AX XX 00) über (AX XX 01) am Punkt k2C, (AX XX 02) am Punkt k2B und (AX XX 03) am Punkt k2A. Fig. 29 zeigt die schrittweise verkleinerte bzw. verringerte Umhüllende, wie es in Fig. 28 gezeigt ist. Das Verlöschen des natürlichen Klangs wird exakt simuliert durch die Umhüllende.
Selbst wenn die Bezugspunkte k2C bis k2A zwischen den Bezugspunkten k3 und k2 vorgesehen sind, ist kein zusätzlicher Positionssensor erforderlich. Es werden lediglich Faktoren zur Software zur Berechnung der Schwellen bzw. Schwellenwerte hinzugefügt.
Die Bezugspunkte können verändert werden abhängig von dem Spieler und/oder einem zu spielenden Musikstück.
Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird, wenn eine Taste jeden Bezugspunkt passiert, die Tastengeschwindigkeit wiederholt berechnet, und die neue Hammergeschwindigkeit wird verglichen mit der vorherigen Hammergeschwindigkeit um zu bestimmen, ob die vorherige Hammergeschwindigkeit und das vorherige Zeitintervall ersetzt werden durch die neue Hammergeschwindigkeit und das neue Zeitintervall. Bei einem anderen Tastenmusikinstrument kann das neue Zeitintervall mit dem vorherigen Zeitintervall verglichen werden, und es wird erwartet, daß der Vergleich des neuen Zeitintervalls mit dem vorherigen Zeitintervall die Präzision verbessert. Dennoch hat der Erfinder dieser Erfindung bestätigt, daß der Vergleich der Hammergeschwindigkeit mit dem Vergleich des Zeitintervalls übereinstimmt, und der Vergleich der Hammergeschwindigkeit erforderte einen geringeren Rechenaufwand als der Vergleich des Zeitintervalls.

Claims

1. Tastenmusikinstrument zum Erzeugen von Klängen, wobei das Tastenmusikinstrument folgendes aufweist:

eine Tastatur bzw. Klaviatur (10a) mit einer Vielzahl von Tasten (10c/10d), die jeweils zwischen einer Ruheposition und einer Endposition hin- und herbewegt werden;

Ton- bzw. Klangerzeugungsmittel (12ai/12d/12e; 12ao/12b10h/10j/10f), die auf eine erste Steuerinformation ansprechen, um mit der Erzeugung eines Klangs zu beginnen, welcher durch jede der Vielzahl von Tasten vorgegeben ist, wenn sie zu der Endposition hin bewegt wird, sowie auf eine zweite Steuerinformation ansprechen, um den Klang zu beenden, wenn die Taste zur Ruheposition hin bewegt wird;

eine Vielzahl von Tastensensoren (12a), die jeweils die Vielzahl von Tasten (10c/10d) überwachen zum Erzeugen von Tastenpositionssignalen (AKP), die jeweils repräsentativ sind für Bewegungen der zugehörigen Tasten; und

Ton- bzw. Klangsteuermittel (12c), die mit der Vielzahl von Tastensensoren (12a) verbunden sind und die Ton- bzw. Klangerzeugungsmittel steuern,

dadurch gekennzeichnet,

daß jedes der Tastenpositionssignale einen Wert besitzt, welcher sich kontinuierlich ändert entlang einer Bahn einer der Vielzahl von Tasten (10c/10d), wobei jede Taste eine Vielzahl von Bezugspunkten (k1-k4/k2A) besitzt, die Abschnitte der Bahn begrenzen, und

daß die Ton- bzw. Klangsteuermittel (12c) folgendes umfassen: Unterscheidungsmittel (12gk, 12aj, ST201-ST203, 5T401, 5T403, ST551, ST453, ST457, ST458, ST503, ST505, ST507, ST551, ST554, ST558, ST560, ST601, ST602, ST605, ST651, ST652, ST703, ST705, ST707 und ST709), die periodisch den Wert jedes der Vielzahl von Tastenpositionssignalen mit entsprechenden Schwellenwerten der Vielzahl von Bezugspunkten (k1-k4/k2A) vergleichen, um einen entsprechenden Abschnitt zu bestimmen, in dem jede der Vielzahl von Tasten (10c/10d) bewegt wird, Tastenzustandsbestimmungsmittel (ST306-311, 5T404, 5T405, 5T404, ST455, ST454, ST455, ST460, ST462, ST463, ST504, ST506, ST555, ST556, ST559, ST561, ST603, ST606, ST607, ST653, ST654, ST704, ST706, ST71l und ST710) zum Bestimmen eines aktuellen Tastenzustands von jeder der Vielzahl von Tasten (10c/10d) auf der Grundlage des entsprechenden Abschnitts und eines vorhergehenden Tastenzustands, welcher vorher durch die Unterscheidungsmittel bestimmt wurde, und

Steuerinformationserzeugungsmittel (5T101, ST553, ST559 und ST561) zum Erzeugen einer ersten Steuerinformation als Anzeige für eine Klang- bzw. Tonerzeugung für jede der Vielzahl von Tasten (10c/10d), nachdem der aktuelle Tastenzustand repräsentativ ist für einen Zustand, in dem eine Klang- bzw. Tonerzeugung beabsichtigt ist, wobei die Steuerinformationserzeugungsmittel ferner eine zweite Steuerinformation erzeugen als Anzeige für eine Beendigung des Klangs bzw. Tons für jede der Vielzahl von Tasten (10c/10d), wenn der Wert der Vielzahl von Tastenpositionssignale mit einem der Schwellenwerte übereinstimmt, und zwar nach dem Eintritt in einen Zustand, in dem die Tonerzeugung beabsichtigt ist.

2. Tastenmusikinstrument gemäß Anspruch 1, wobei die Ton- bzw. Klangerzeugungsmittel einen Ton- bzw. Klanggenerator (12gi) umfassen zum Erzeugen eines elektronischen Klangs ansprechend auf die ersten und zweiten Steuerinformationen.

3. Tastenmusikinstrument gemäß Anspruch 2, wobei die Ton- bzw. Klangerzeugungsmittel ferner eine Vielzahl von Saiten (10f) zum Erzeugen akustischer Klänge, eine Vielzahl von Hammeranordnungen (10j) zum Anschlagen der Vielzahl von Saiten, und eine Vielzahl von Tastenmechaniken (10h) umfassen, die ansprechend sind auf ein (Finger-)Spiel auf der Klaviatur, um die Hammeranordnungen selektiv zur Drehung anzutreiben.

4. Tastenmusikinstrument gemäß Anspruch 3, wobei die Ton- bzw. Klangerzeugungsmittel ferner eine Vielzahl von elektromagnetbetätigten Betätigern (12b) umfassen, die jeweils mit der Vielzahl (10c/10c) assoziiert sind und wahlweise durch Treibersignale erregt werden, um die zugehörigen Tasten aus der Vielzahl von Tasten zu bewegen, sowie eine Treiberschaltung (12ao), die ansprechend ist auf die ersten und zweiten Steuerinformationen, um selektiv die Treibersignale an die Vielzahl von elektromagnetbetätigten Betätigern zu liefern.

5. Tastenmusikinstrument gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Tastenmusikinstrument ferner einen Stummschaltungsmechanismus (11) aufweist, der zwischen einer freien Position (FP) und einer Blockierposition (BP) umgeschaltet wird, wobei die Blockierposition bewirkt, daß die Vielzahl von Hammeranordnungen (10j) von dem Stummschaltungsmechanismus abprallen, bevor sie die Vielzahl von Saiten (10f) anschlagen, und wobei die freie Position gestattet, daß die Vielzahl von Hammeranordnungen (10j) die Vielzahl von Saiten (10f) anschlägt.

6. Tastenmusikinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vielzahl von Tastensensoren (12a) in eine Vielzahl von Tastensensorgruppen gruppiert ist, und wobei jede der Vielzahl von Tastensensorgruppen folgendes umfaßt:

eine Lichtquelle (12k), die sich die Tastensensoren jeder der Vielzahl von Tastensensorgruppen teilen, einen Photodetektor (120), den sich die Tastensensoren (12a) teilen, eine Vielzahl von ersten Sensorköpfen (121), die jeweils Lichtstrahlen (12p) abstrahlen, eine Vielzahl erster optischer Fasern (12j), die zwischen der Lichtquelle (12k) und der Vielzahl erster Sensorköpfe (12i) verbunden sind, eine Vielzahl zweiter Sensorköpfe (12 m), die jeweils der Vielzahl erster Sensorköpfe (121) gegenüberliegen zum Empfangen der Lichtstrahlen, eine Vielzahl zweiter optischer Fasern (12n), die zwischen der Vielzahl zweiter Sensorköpfe (12 m) und dem Photodetektor (120) verbunden ist, und eine Vielzahl von Blenden- bzw. Verschlußplatten (12f), die jeweils an ausgewählten Tasten aus der Vielzahl von Tasten (10c/10d) befestigt sind und durch Spalten bzw. Zwischenräume zwischen der Vielzahl erster Sensorköpfe (121) und der Vielzahl zweiter Sensorköpfe (12 m) bewegt werden.

7. Tastenmusikinstrument gemäß Anspruch 6, wobei der Lichtstrahl (12p) einen Durchmesser in der Größenordnung von 5 mm besitzt.

8. Tastenmusikinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tastenzustandsbestimmungsmittel einen Zeitablaufzustand (OVER- TIME) für jede der Vielzahl von Tasten (10c/10d) bestimmen, wenn der vorhergehende Tastenzustand über eine gewisse Zeitperiode hinaus fortgesetzt wird (ST501; ST701), und wobei die Steuerinformationserzeugungsmittel von der Erzeugung der ersten und zweiten Steuerinformationen für diese Taste aus der Vielzahl von Tasten abgehalten werden (ST502/ST702), nachdem der Zeitablaufzustand für diese Taste aus der Vielzahl von Tasten bestimmt wurde.

9. Tastenmusikinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tastenzustandsbestimmungsmittel wiederholt ein Zeitintervall bestimmen (ST4041ST405; ST460/ST4621ST463; ST5041ST506; ST6061ST607; ST7041ST706) bis zur Erzeugung der ersten Steuerinformation, während jede der Vielzahl von Tasten (10c/10d) sich durch die Abschnitte hindurch zur Endposition hin bewegt, und wobei die Steuerinformationserzeugungsmittel die erste Steuerinformation liefert, wenn das Zeitintervall abläuft bzw. verstrichen ist.

10. Tastenmusikinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerinformationserzeugungsmittel ferner eine dritte Steuerinformation erzeugen, die repräsentativ ist für eine Loslaßrate bzw. -geschwindigkeit einer Umhüllenden und variabel ist abhängig von dem Wert jedes der Vielzahl von Tastenpositionssignalen (ST559/ST561), und wobei die Klang- bzw. Tonerzeugungsmittel den Klang mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit abklingen lassen bzw. löschen entsprechend der dritten Steuerinformation.