JP2001175262A - ハンマ検出装置および演奏情報取得装置 - Google Patents

ハンマ検出装置および演奏情報取得装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より正確にハンマの運動に関する物理量を連
続的に検出する。 【解決手段】 ハンマセンサ２６は、演奏者による打鍵
に応じたハンマ２の運動を、レストポジションから打弦
した後、再度レストポジションに戻るまでの区間で連続
的に検出する。このようにして連続的に検出したハンマ
２の運動に基づいて、演奏記録部３０が演奏に関する様
々な情報を取得する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピアノなどの鍵盤
楽器におけるハンマまたは疑似ハンマの運動に関する物
理量を検出するハンマ検出装置、および該ハンマ検出装
置の検出結果を用いて演奏に関わる情報を取得する演奏
情報取得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動ピアノ等の鍵盤楽器にお
いては、鍵等の動きをセンサで検知し、これを演奏デー
タとして記録したり、電子音源に供給して楽音を電子的
に発生することが行われている。従来の自動ピアノにお
いては、例えば、光センサなどのセンサを各鍵の下側に
配置し、このセンサで鍵の下面に取り付けたシャッタの
動作のタイミングおよび動作速度を検出するキーセンサ
方式が採用されている。しかしながら、鍵の操作とハン
マの動作とは必ずしも一致しないため、上記キーセンサ
方式では、連打などの特殊な打鍵を行った場合に発音の
タイミングがずれたり楽音の強弱が不正確になったりす
るという問題があった。たとえば、鍵を小刻みに動かし
て連打する場合には、打鍵ストロークが短いためアコー
スティックピアノではさほど大きな楽音は発生しない
が、鍵の動作速度が速いためキーセンサ方式ではその速
度に応じた大きな楽音を発生してしまうことがある。
【０００３】そこで、ハンマの動作を検出するハンマセ
ンサを設け、このハンマセンサの検出結果等に基づき打
弦直前のハンマの速度を測定したりするものがあった。
ここで、図１８に従来のハンマの打弦速度の検出説明図
を示す。ハンマ４４の打弦速度は、次のようにしてハン
マ検出部７０により検出される。ハンマ４４が弦Ｓに近
づくとハンマシャンク４３に取り付けたシャッタ７１が
ハンマ検出部７０内に挿入され、図１８に一点鎖線で示
すように、シャッタ７１の先端縁が光センサ７７の光軸
Ｐを横切ることとなる。
【０００４】この結果、光センサ７７の受光部が遮光さ
れ、その遮光タイミングがコントローラによって検出さ
れる。そのときのハンマ４４およびハンマシャンク４３
の位置を図１８においてＨ２で示す。
【０００５】その後、ハンマシャンク４３がさらに回動
し、図１８に二点鎖線で示すように、シャッタ７１の窓
７１ａが光センサ７７の光軸Ｐを横切る。この結果、光
センサ７７の受光部が再び受光状態になる。この受光タ
イミングがコントローラによって検出される。そのとき
のハンマ４４およびハンマシャンク４３の位置をＨ３で
示す。以上のようにして、コントローラにおいては、光
センサ７７の遮光タイミングおよび受光タイミングが検
出される。そして、位置Ｈ２における遮光タイミングお
よび位置Ｈ３における受光タイミングとして出力すると
ともに、位置Ｈ２から位置Ｈ３に至るまでの時間から打
弦速度を算出している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに打弦速度を算出する場合、シャッタ７１の窓７１ａ
が光軸Ｐを通過するタイミングは、ハンマ４４が弦Ｓを
打撃する直前であることが好ましい。しかしながら、ピ
アノのすべてのハンマ４４に対応するシャッタ７１の窓
７１ａが打弦直前に光軸Ｐを通過させるように光軸Ｐや
シャッタ７１の位置等を調整することは、次のような理
由から困難である。
【０００７】グランドピアノでは、ハンマアクション機
構を支持するシャンクレールがピアノの幅方向にわたっ
て一直線状に設けられている。一方、グランドピアノで
は、鉄のフレームや支柱などに約20000kg程度の弦の張
力がかかるので、フレームなどに歪みが生じ、弦高、つ
まり弦の下面と棚板の上面との垂直方向の寸法が一直線
状になるとは限らない。例えば、図１９に示すように、
上述したように生じる歪み等により、弦高は中央部の弦
ほど大きくなり、図示のように、端部の弦高が１９５mm
であり、中央部の弦高が１９７mmであるといったように
２mm程度の差は、どのグランドピアノでも発生してい
る。
【０００８】このように弦高に差がある場合に、端部の
弦高を基準として打弦直前での光軸Ｐの通過タイミング
を検出するように設定した場合、例えば上記Ｈ２〜Ｈ３
が打弦前５．５mm〜０．５mmの検出区間となるように設
定した場合、中央部の弦について同様の設定をした場合
には、打弦前７．５mm〜２．５mmが検出区間となってし
まい、実際の打弦直前の速度との誤差が大きくなってし
まうおそれがある。また、上述したハンマ検出部７０を
用いた場合には、ハンマ検出部７０を保持する部材が変
形したりすると、その位置バランスがくずれて検出区間
が設定通りにならないこともある。
【０００９】また、上記のようにＨ２およびＨ３といっ
た２点間を検出区間として速度検出を行う場合には、弱
打時の検出誤差が大きくなってしまうことがある。これ
は、弱打時には、上記検出区間内でハンマ４４が大きく
減速することがあり、この場合、実際の打弦時の速度と
検出した速度に大きな誤差が生じることになる。
【００１０】また、速度検出を行う場合には、弱打の時
と強打の時で検出区間を変更することが理想である。具
体的には、弱打時には検出区間が短い方がよく、強打時
には検出区間が弱打時よりも大きいことが理想である
が、上記のハンマ検出部７０を用いた方式では検出区間
を変更することができない。
【００１１】また、上述したハンマ検出部７０では、よ
り正確な速度検出を行うためには、各鍵毎にその取り付
け位置を調整しなくてはならず、取り付け作業が煩雑で
ある。また、このハンマ検出部７０を備えたピアノのア
クション機構等の調整を行う場合には、ハンマ検出部７
０を取り外して、アクション機構調整後に再度適正な位
置にハンマ検出部７０を取り付けなくてはならず、作業
が繁雑である。
【００１２】特に、上記のようなハンマ検出部７０で取
得した打弦タイミングや打弦速度を用いて演奏データ等
を作成する場合には、より正確な打弦タイミングおよび
打弦速度を取得する必要があるため、ハンマ検出部７０
の取り付け位置等は非常に重要な意味を持つことにな
る。また、自動ピアノの再生系においては、ピアノ等の
状態補正のために補正テーブルを有するものがあるが、
この補正テーブル作成にもハンマ検出部７０により検出
されたデータが用いられる。従って、ハンマ検出部７０
による誤検出が自動ピアノの再生系に影響を与えてしま
うことも考えられる。
【００１３】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、鍵盤楽器に対して煩雑な取り付け作業が不
要でありながら、より正確にハンマまたは疑似ハンマの
運動を検出することができるハンマ検出装置、およびこ
れを備えた演奏情報取得装置を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１に記載のハンマ検出装置は、鍵
と、弦または被打撃部材と、前記鍵の動作に応じてレス
トポジションと前記弦または被打撃部材を打撃する位置
との間で移動可能に設けられるハンマまたは疑似ハンマ
とを備えた鍵盤楽器において、前記ハンマまたは疑似ハ
ンマの運動に関する物理量を検出する装置であって、前
記レストポジションから前記弦または被打撃部材を打撃
して前記レストポジションに戻るまでの前記ハンマまた
は疑似ハンマの運動に関する物理量を連続的に検出する
ハンマ検出手段を具備することを特徴としている。
【００１５】また、請求項２に記載のハンマ検出装置
は、請求項１に記載のハンマ検出装置において、前記ハ
ンマ検出手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマの位置、
速度または加速度の少なくとも１つを連続的に検出する
ことを特徴としている。
【００１６】また、請求項３に記載の演奏情報取得装置
は、楽曲の演奏に関わる情報を取得する装置であって、
請求項１または２に記載のハンマ検出装置と、前記ハン
マ検出装置により検出される連続的な前記ハンマまたは
疑似ハンマの運動に関する物理量に基づいて、演奏に関
わる情報を取得する演奏情報取得手段とを具備すること
を特徴としている。
【００１７】また、請求項４に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３に記載の演奏情報取得装置において、前記
演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマの前
記弦または被打撃部材を打撃する直前の速度を示す情報
を取得することを特徴としている。
【００１８】また、請求項５に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３または４に記載の演奏情報取得装置におい
て、前記演奏取得手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマ
が前記弦または被打撃部材を打撃するタイミングを示す
情報を取得することを特徴としている。
【００１９】また、請求項６に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３ないし５のいずれかに記載の演奏情報取得
装置において、前記演奏情報取得手段は、前記鍵の押下
開始タイミングを示す情報を取得することを特徴として
いる。
【００２０】また、請求項７に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３ないし６のいずれかに記載の演奏情報取得
装置において、前記演奏情報取得手段は、前記鍵が押下
された後に前記鍵がレストポジションに戻るタイミング
を示す情報を取得することを特徴としている。
【００２１】また、請求項８に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３ないし７のいずれかに記載の演奏情報取得
装置において、前記鍵盤楽器は、ダンパー機構を備えて
おり、前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑似
ハンマによる前記弦または被打撃部材の打撃後に前記ダ
ンパーが前記弦または被打撃部材に接触するタイミング
を示す情報を取得するにことを特徴としている。
【００２２】また、請求項９に記載の演奏情報取得装置
は、請求項３ないし８のいずれかに記載の演奏情報取得
装置において、前記鍵盤楽器は、バックチェックを備え
ており、前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑
似ハンマが前記バックチェックに受け止められるタイミ
ングを示す情報を取得することを特徴としている。
【００２３】また、請求項１０に記載の演奏情報取得装
置は、請求項３ないし９のいずれかに記載の演奏情報取
得装置において、前記鍵盤楽器は、バックチェックを備
えており、前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは
疑似ハンマが前記バックチェックに受け止められた後、
該バックチェックから外れるタイミングを示す情報を取
得することを特徴としている。
【００２４】また、請求項１１に記載の演奏情報取得装
置は、鍵と、弦または被打撃部材と、前記鍵の動作に応
じてレストポジションと前記弦または被打撃部材との間
で移動可能に設けられたハンマまたは疑似ハンマとを備
えた鍵盤楽器において、楽曲の演奏に関わる情報を取得
する演奏情報取得装置であって、前記ハンマまたは疑似
ハンマが前記レストポジションから前記弦または被打撃
部材を打撃して前記レストポジションに戻るまでのう
ち、少なくとも前記弦または被打撃部材を打撃する近傍
の区間について、前記ハンマまたは疑似ハンマの運動に
関する物理量を連続的に検出するハンマ検出装置と、前
記ハンマ検出装置により検出される連続的な前記ハンマ
または疑似ハンマの運動に関する物理量に基づいて、前
記ハンマまたは疑似ハンマの打撃位置を基準として楽曲
の演奏に関わる情報を取得する演奏情報取得手段とを具
備することを特徴としている。
【００２５】また、請求項１２に記載の演奏情報取得装
置は、鍵と、弦または被打撃部材と、前記鍵の動作に応
じてレストポジションと前記弦または被打撃部材との間
で移動可能に設けられたハンマまたは疑似ハンマとを備
えた鍵盤楽器において、前記ハンマまたは疑似ハンマの
打撃直前の速度を示す情報、あるいは、前記ハンマまた
は疑似ハンマの打撃タイミングを示す情報の少なくとも
一方を取得する演奏情報取得装置であって、前記ハンマ
または疑似ハンマが前記レストポジションから前記弦ま
たは被打撃部材を打撃して前記レストポジションに戻る
までのうち、少なくとも前記弦または被打撃部材を打撃
する近傍の区間について、前記ハンマまたは疑似ハンマ
の運動に関する物理量を連続的に検出するハンマ検出装
置と、前記ハンマ検出装置により検出される連続的な前
記ハンマまはた疑似ハンマの運動に関する物理量に基づ
いて、前記ハンマまたは疑似ハンマの打撃直前の速度を
示す情報、あるいは、前記ハンマまたは疑似ハンマの打
撃タイミングを示す情報の少なくとも一方の情報を取得
する演奏情報取得手段とを具備することを特徴としてい
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。 Ａ．実施形態の全体構成 まず、図１は本発明の一実施形態に係るハンマセンサを
備えた自動ピアノの主要部の構成を示す。同図に示すよ
うに、この自動ピアノは、鍵１の運動をハンマ２に伝達
するアクションメカニズム３と、ハンマ２によって打撃
される弦４と、鍵１を駆動するソレノイド５と、弦４の
振動を止めるためのダンパ６とを備えており、これらの
構成は一般的な自動ピアノと同様である。また、この自
動ピアノには、通常のアコースティックピアノと同様に
バックチェック７が設けられており、打弦後のハンマ２
がハンマーアクション機構に戻ったときのハンマ２の暴
れを防止する。他にも、この自動ピアノは、通常のアコ
ースティックピアノに搭載される機構と同様のもの備え
ている。
【００２７】また、この自動ピアノは、記録メディアあ
るいはリアルタイム通信装置等から供給される演奏デー
タに基づいて、鍵の軌道データを生成するとともに軌道
データを用いて鍵の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を生成す
る再生前処理部１０と、供給された原速度指示値（ｔ，
Ｖr）に基づいて、各時刻における鍵１の位置に対応し
た速度指示値Ｖrを生成し出力するモーションコントロ
ーラ１１と、速度指示値Ｖrに応じた励磁電流をソレノ
イド５に供給するとともに、ソレノイド５から供給され
るフィードバック信号としての出力速度Ｖｙと速度指示
値Ｖrを比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行
うサーボコントローラ１２とを備えている。また、再生
前処理部１０は、上述したようにソレノイド５を駆動す
ることによる機械的な楽音発生制御に加え、記録メディ
アあるいはリアルタイム通信装置等から供給される演奏
データに基づいて、音源やスピーカ等から構成される電
子楽音発生部２５に制御信号を供給し、演奏データに応
じた電子的な楽音発生を制御する。
【００２８】さらに、この自動ピアノは、ハンマ動作時
の全域においてハンマ２の運動に関する物理量（位置、
速度、加速度など）を連続的に検出するハンマセンサ
（ハンマ検出手段）２６と、ハンマセンサ２６の出力信
号に基づいて打弦速度、打弦タイミングおよび押鍵タイ
ミングなど演奏に関する情報を取得し、これらの取得し
た情報から演奏データを生成する演奏記録部（演奏情報
取得手段）３０とを備えている。なお、演奏記録部３０
による演奏データ作成処理についての詳細は後述する。
【００２９】Ｂ．ハンマセンサの構成 ハンマセンサ２６は、ハンマ２の運動に関する物理量を
連続的に検出できるものであればどのような構成でもよ
いが、具体的には以下に示すような様々な構成のものを
用いることができる。
【００３０】Ｂ−１．構成例１ まず、図２に示す構成では、光反射センサ２００を用い
てハンマ２の位置を連続的に検出している。この例で
は、固定配置された基板２０１の裏面におけるハンマシ
ャンク２ａと対向する部分に発光素子および受光素子を
有する光反射センサ２００を配置している。そして、光
反射センサ２００の発光素子が照射した光のハンマシャ
ンク２ａからの反射光を受光素子が受光し、この受光量
に応じてハンマ２の位置が検出される。具体的には、光
反射センサ２００には、図３（ａ）に示すような出力電
圧が得られる。これを図３（ｂ）に示すように、直線化
補正を行うことにより、受光量とハンマ２の位置とを対
応づける。これにより、ハンマ２の動作時の光反射セン
サ２００の出力値からハンマ２の位置を連続的に検出す
ることができる。なお、近年のマイクロコンピュータに
よれば、上述した直線化補正や各ハンマ毎に設けられる
光反射センサ２００の感度補正などを容易、かつ瞬時に
行うことが可能である。従って、光反射センサ２００に
より取得されるアナログデータを用い、ハンマ２の位置
を取得することができる。
【００３１】Ｂ−２．構成例２ 次に、構成例２として、図４に示すようなものを用いる
ことができる。同図に示すように、この例では、固定配
置される基板２０１の裏面にホール素子２０３を設け、
ハンマシャンク２ａにおけるホール素子２０３と対向す
る部分にマグネットシート２０４を設ける。この構成の
下、ハンマ２が移動すると、その移動量に応じてホール
素子２０３の出力値が変化し（図３参照）、この出力値
からハンマ２の位置を連続的に検出することができる。
【００３２】Ｂ−３．構成例３ 次に、上述した構成例１，２のようにハンマ２の位置を
検出する以外にも、図５に示すように、ハンマ２の移動
速度を連続的に検出する構成であってもよい。同図に示
すように、この例では、基板２０１にコイル２０５を設
け、ハンマシャンク２ａにおけるコイル２０５と対向す
る部分にマグネットシート２０４を設ける。そして、ハ
ンマ２が移動した場合、この移動によってコイル２０５
に生じる起電力からハンマ２の移動速度を連続的に検出
することができる。
【００３３】Ｂ−４．構成例４ また、図６に示すように、ハンマ２の加速度を連続的に
検出する構成であってもよい。同図に示すように、この
例では、ハンマシャンク２ａに加速度センサ２０６を設
け、この加速度センサ２０６によりハンマ２の移動加速
度を連続的に検出している。この場合、加速度センサ２
０６は移動するハンマシャンク２ａに設けられているた
め、加速度センサ２０６をフレキシブル基板２０７によ
り電気的に接続するようにすればよい。
【００３４】Ｂ−５．構成例５ また、ハンマ２の位置を検出する構成としてＰＳＤ（Po
sition Sending Device）を用いるようにしてもよい。
図７に示すように、この例では、基板２０１にＬＥＤ
（Light Emitting Diode）２４０と、ＰＳＤ２４１が設
けられている。一方、ハンマシャンク２ａには、ＬＥＤ
２４０が照射するほぼビーム状の光を反射する反射面２
４２が設けられている。この場合、図８に示すように、
ハンマ２（ハンマシャンク２ａに取り付けられた反射面
２４２）の移動により、反射面２４２からの反射光のＰ
ＳＤ２４１による受光位置が変化することになる。この
ような受光位置をＰＳＤ２４１が検出することにより、
その検出結果に応じてハンマ２の位置を連続的に検出す
ることができる。以下、ＰＳＤ２４１による受光位置の
検出原理について簡単に説明する。ＰＳＤ２４１は、ス
ポット光が入射すると、入射位置には光エネルギーに比
例した電荷が発生する。このように発生した電荷は光電
流として抵抗層を通り、電極（例えば、図８の左右両端
に設けられる）より出力される。ここで、光電流は電極
までの距離（抵抗値）に逆比例して分割され、取り出さ
れるため、両端に設けられた電極から取り出される光電
流値から受光位置を検出することができる。
【００３５】Ｂ−６．構成例６ また、ハンマ２の位置を直接検出するのではなく、図９
に示すように、ハンマシャンク２ａの所定位置に対する
角度θを検出し、検出した角度θからハンマ２の位置を
検出するようようにしてもよい。この場合、ハンマシャ
ンク２ａに検出光を照射し、その反射光の偏りによって
ハンマシャンク２ａの傾きを検出する光学チルトセンサ
２５０を設けるようにすればよい。
【００３６】Ｂ−７．構成例７ 上述した構成例１〜６では、ハンマ２の運動に関する物
理量をアナログ検出する構成であったが、以下に示すよ
うにハンマ２の運動に関する物理量をデジタル検出する
ものであってもよい。例えば、図１０に示す構成では、
固定配置される基板２０１の裏面に光反射パルスセンサ
２１０を設け、ハンマシャンク２ａにおける光反射パル
スセンサ２１０と対向する部分に断面円弧状の反射スケ
ール２１１を設けている。図１１に示すように、反射ス
ケール２１１の外周面には、光の反射領域２１１ａと吸
収領域２１１ｂが交互に形成されたパターンを有するシ
ートが蒸着されている。この構成の下、ハンマ２が移動
すると、光反射パルスセンサ２１０により反射スケール
２１１上のパターンが読み取られてパルス信号が生成さ
れる。図１２に示すように、光反射パルスセンサ２１０
によって生成されるパルス信号のパルス数とハンマ２の
位置が対応づけられるので、光反射パルスセンサ２１０
の生成するパルス数をカウントすることにより、ハンマ
２の位置を連続的に検出することができる。
【００３７】Ｂ−８．構成例８ また、デジタル検出を行う構成としては、図１３に示す
ようなものを用いることもできる。同図に示すように、
この例では、固定配置される基板２０１の裏面にＭＲ
（磁気抵抗）素子２２０を設け、ハンマシャンク２ａに
おけるＭＲ素子２２０と対向する部分に断面円弧状の磁
気パターンスケール２２１を設ける。図１４に示すよう
に、磁気パターンスケール２２１の外周面には、着磁領
域２２１ａと、非着磁領域２２１ｂが交互に設けられて
いる。そして、ハンマ２の移動時には磁気パターンスケ
ール２２１の着磁領域と非着磁領域がＭＲ素子２２０と
対向する部分を交互に通過し、これによりパルス信号を
生成することができる。なお、誤検出を少なくするため
に着磁領域の幅は小さいことが好ましい。このため、図
示では、磁気パターンスケール２２１の３列に分け、そ
れぞれに着磁領域と非着磁領域を設け、この３列に対応
するＭＲ素子２２０を設けている。これにより、ハンマ
２の移動量が微少であっても、いずれかのＭＲ素子２２
０の出力によりＨレベルのパルス信号を生成することが
できる。
【００３８】Ｂ−９．構成例９ また、上記のパルス数のカウント値からハンマ２の位置
を検出するものに限らず、図１５に示すように、ハンマ
２の位置を絶対的に検出する構成のものであってもよ
い。同図に示すように、この例では、磁気ヘッド２３０
を内蔵した専用のハンマフレンジ２ｃを用いている。そ
して、この磁気ヘッド２３０がハンマシャンク２ａの回
動端に取り付けられた磁気スケール２３１を読み取るこ
とにより、ハンマシャンク２ａの位置、つまりハンマ２
の位置を絶対的に検出することができる。
【００３９】Ｂ−１０．構成例１０ また、図１６（ａ）、（ｂ）に示すような磁気センサを
用いるようにしてもよい。同図に示すように、この例で
は、ハンマシャンク２ａにその回動方向と略同一方向に
延び、かつその方向に複数のスリットが形成された磁性
材２７０（鉄など）を設ける。一方、この磁性材２７０
の側方にホール素子やホールＩＣなどの磁気センサ２７
１を設け、さらに、この磁気センサ２７１の磁性材２７
０と反対側にマグネット２７２を貼り合わせておく。こ
の構成の下、ハンマシャンク２ａが回動すると、固定配
置される磁気センサ２７１の側方を磁性材２７０のスリ
ットが順次通過させられることになる。これにより、磁
気回路が変化して磁気センサ２７１の出力として正弦波
や方形波などが得られ、この波形からハンマ２の位置を
連続的に検出することができる。なお、図１０〜図１６
に示すデジタル検出を行う構成の分解能は、演奏に関わ
る情報（後述する）を検出できる精度があればよく、例
えば、ハンマ２のストロークに換算して１０ミクロン／
パルス程度の分解能である。
【００４０】Ｃ．実施形態の動作 次に、上記構成の自動ピアノの動作について説明する。
この自動ピアノは、演奏者による演奏内容をハンマセン
サ２６の検出結果に基づいて演奏データとして記録する
ことが可能であり、また供給される演奏データに応じて
演奏を再生することが可能であり、この自動ピアノの記
録・再生動作の概要について説明する。
【００４１】Ｃ−１．概要動作 まず、演奏者によって演奏が行われると、演奏記録部３
０はハンマセンサ２６の検出結果に基づいて、様々な演
奏に関する情報を取得し、これらの情報を用いて所定の
フォーマットの演奏データを作成する。このようにして
作成された演奏データがフロッピーディスク、ハードデ
ィスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録
される。
【００４２】次に、この自動ピアノの演奏再生時の動作
について説明する。この自動ピアノでは、再生動作を行
う場合に、ソレノイド５により鍵１を動作させてハンマ
２が弦４を打撃することによる楽音発生（以下、機械的
楽音発生という）を行うか、電子楽音発生部２５による
電子的な楽音発生を行うかを選択することができるよう
になっている。ユーザが機械的楽音発生を選択した場合
には、供給される演奏データに基づいて、再生前処理部
１０がモーションコントローラ１１およびサーボコント
ローラ１２を介してソレノイド５を駆動制御し、ハンマ
２の打弦によって演奏データに応じた楽音を発生させ
る。一方、ユーザが電子的楽音発生を選択した場合に
は、供給される演奏データに基づいて、再生前処理部１
０が電子楽音発生部２５を制御し、電子楽音発生部２５
により演奏データに応じた楽音が電子的に発生させられ
る。
【００４３】Ｃ−２．演奏記録動作 この自動ピアノは、ハンマセンサ２６が連続的に検出し
たハンマ２の運動に関する物理量（以下の説明では、ハ
ンマ２の位置とする）から演奏記録部３０が演奏に関わ
る情報を取得して演奏データを作成する点に特徴を有し
ており、以下、この演奏記録動作について詳細に説明す
る。本実施形態では、演奏に関わる情報として、(1)ハ
ンマの動作開始タイミング、(2)打弦タイミング、(3)打
弦直前のハンマの速度、(4)押鍵タイミング、(5)バック
チェックタイミング、(6)バックチェックが外れるタイ
ミング、(7)バックチェックがはずれた後のハンマの速
度、(8)ダンパ復帰タイミング、(9)ハンマ動作終了タイ
ミング、(10)離鍵タイミングを取得している。以下、こ
れらの取得方法について、演奏者による打鍵動作により
ハンマセンサ２６に図１７に示すようなハンマ２の位置
と時刻との連続的な関係が検出された場合について説明
する。
【００４４】(1)ハンマの動作開始タイミング まず、ハンマ２の動作開始タイミングの取得方法につい
て説明する。ハンマ２の動作開始タイミングについて
は、図１７に示すハンマセンサ２６の検出結果から取得
することができる。つまり、レストポジションからハン
マ２が動き出したタイミングＴ1が動作開始タイミング
である。アコースティックピアノでは、その構造上、打
鍵開始時より遅れてハンマ２が動作を開始することにな
るが、本実施形態のようにハンマ２の位置を連続的に検
出すれば、容易にハンマの動作開始タイミングを取得す
ることができる。
【００４５】(2)打弦タイミング 次に、打弦タイミングについても、図１７に示すハンマ
センサ２６検出結果取得することができる。ハンマ２が
弦４を打撃すると、弦４側に移動していたハンマ２がレ
ストポジション側に戻ろうとする。従って、ハンマ２の
移動方向が変わったタイミングＴ2が打弦タイミングと
なる。この打弦タイミングは、実際に発音が開始される
タイミングを示すものであり、再生動作において電子楽
音を発生する場合に用いられるデータである。従来のキ
ーセンサを用いて鍵の動作を検出する方式では、打弦タ
イミングをキーセンサの出力値からは推定によって求め
ていた。また、従来のシャッタ部材を用いてハンマの挙
動を検出する方法（図１８参照）でも、正確な打弦タイ
ミングは検出することができず、打弦直前の任意の区間
でのハンマの挙動から打弦タイミングを推定して取得し
ていた。しかし、本実施形態では、電子楽音発生の際
に、必要となる打弦タイミング（発音タイミング）を正
確に取得することができる。従って、電子楽音発生用の
演奏データを作成する場合、この打弦タイミングＴ2を
ノートオンタイミングとしたデータを作成することがで
き、再生時にはより正確な演奏の再現が可能となる。
【００４６】(3)打弦直前のハンマの速度 次に、打弦直前のハンマ２の速度の取得方法について説
明する。この場合、予め打弦速度検出のための検出区間
距離Ｄ1（例えば、５ｍｍ）と、この検出区間と打弦タ
イミングとの距離ｄ1（例えば、０．５ｍｍ）を設定し
ておく。そして、打弦タイミングＴ2から逆算して、検
出区間の始点と終点の通過タイミングＴS 1、ＴS2を取得
する。このように取得した通過タイミングＴS1、ＴS2を
用い、次の式により打弦直前のハンマ２の速度Ｖ1を算
出することができる。 Ｖ1＝（ＴS2−ＴS1）／Ｄ1 また、打弦直後のハンマ２の速度を求める場合にも、予
め検出区間距離Ｄ2、距離ｄ2を設定しておけば、打弦タ
イミングＴ2から逆算することにより、検出区間の始点
および終点の通過タイミングＴS3、ＴS4を取得でき、速
度を算出することができる。
【００４７】このように本実施形態では、打弦位置を基
準として検出区間が決定されるので、弦高の歪みやセン
サの取り付け位置ずれなどに関わらず、常に弦の位置と
検出区間との位置関係を一定に維持することができる。
従って、より正確に打弦直前（直後）のハンマ２の速度
を算出することができる。これらの算出した打弦速度
は、演奏記録部３０が作成する演奏データにおいて、強
弱を示すデータ等として使用されるので、再生時にはよ
り正確な演奏の再現が可能となる。
【００４８】(4)押鍵タイミング 次に、押鍵タイミングの取得方法について説明する。上
述したようにアコースティックピアノでは、ハンマ２の
動作開始タイミングが押鍵開始よりも若干遅れることに
なる。そこで、本実施形態では、ハンマの動作開始タイ
ミングＴ1から遡って押鍵開始タイミングを取得するた
めの仮想移動距離Ｄ10を設定しておく。そして、図１７
に示すような検出結果が得られた場合には、これに仮想
移動距離Ｄ10を用いて押鍵タイミングＴ10を取得する。
ここで、仮想移動距離Ｄ10は、各鍵毎に上述した打弦直
前の速度などに応じて複数記憶させておき、動作したハ
ンマ、およびその打弦直前の速度に応じてＤ10を適宜選
択して用いるようにすれば、より正確な押鍵タイミング
を取得することが可能となる。このような押鍵タイミン
グは、自動ピアノのソレノイド５を駆動して演奏を行う
場合にソレノイド５の駆動開始タイミングとして必要と
なるデータである。従って、ソレノイド５を駆動する機
械的な楽音発生用演奏データを作成する場合には、この
押鍵タイミングをキーオンタイミングとしたデータを作
成すればよい。なお、上述したように仮想移動距離Ｄ10
を記憶しておくようにしてもよいが、ハンマの動作開始
タイミングＴ1から押鍵タイミングを算出するために加
算する補正時間データΔｔ（この場合、Δｔは負）を複
数記憶しておき、ハンマ２の速度等に応じて補正時間デ
ータΔｔを選択してハンマ動作開始タイミングＴ1から
Δｔを加算したタイミングを押鍵タイミングとして取得
するようにしてもよい。
【００４９】(5)バックチェックタイミング 次に、バックチェックタイミングの取得方法について説
明する。弦４を打撃した後、ハンマ２がバックチェック
７に衝突して受け止められ、ハンマ２が一時的に停止す
る。従って、バックチェック７によってハンマ２が受け
止められている区間は、打弦タイミングＴ2後にハンマ
２が停止している区間である。従って、この区間の開始
タイミングＴ3をバックチェックタイミングとして取得
することができる。
【００５０】(6)バックチェックが外れるタイミング バックチェック７が外れるタイミングは、上述した打弦
タイミングＴ2後のハンマ２が停止している区間の終了
タイミングＴ4であり、これをバックチェックが外れる
タイミングとして取得する。
【００５１】(7)バックチェックが外れた後のハンマの
速度 次に、バックチェック７が外れた後のハンマ２の速度の
取得方法について説明する。この場合、上述したバック
チェック７によりハンマ２が受け止められている位置を
基準として予め設定した検出区間距離Ｄ3および距離ｄ3
を用い、検出区間の始点および終点の通過タイミングＴ
S5、ＴS6を取得する。これらの通過タイミングＴS5、Ｔ
S6を用い、バックチェック７が外れた後のハンマ２の速
度を算出することができる。
【００５２】(8)ダンパ復帰タイミング 次に、ダンパ復帰タイミングの取得方法について説明す
る。一連の打鍵動作においては、鍵１に連動してハンマ
２がバックチェック７から外れた後にダンパ６が元の位
置に復帰して弦４と接触して止音されるようになってい
る。本実施形態では、この点を考慮し、ハンマ２がバッ
クチェック７から外れた後、レストポジションに達する
までの所定の位置（例えばバックチェック位置から距離
Ｄ3＋ｄ3）を通過した時点をダンパ６復帰タイミングＴ
Dとして取得する。このダンパ復帰タイミングを、電子
楽音発生の際の止音タイミングとして使用することがで
きる。従って、電子楽音発生用の演奏データを作成する
場合、このダンパ復帰タイミングＴDをノートオフタイ
ミングとしたデータを作成する。なお、鍵１をきわめて
ゆっくりと戻すといった演奏は、ダンパ６をゆっくり戻
すという演奏者の意志が込められている。言い換えれ
ば、演奏者はダンパ６をゆっくり戻す場合には、鍵１を
ゆっくり戻すといった操作を行う。この点を考慮し、ダ
ンパ−復帰タイミングを検出する場合には、検出区間Ｄ
3のハンマ２の速度に応じて上記所定の位置を変更する
ようにすれば、より正確なダンパ復帰タイミングを検出
することが可能となる。
【００５３】(9)ハンマ動作終了タイミング 次に、ハンマ動作が終了するタイミングの取得方法につ
いて説明する。ハンマ動作が終了するタイミングは、図
１７に示す検出結果から取得することができる。つま
り、ハンマ２がレストポジションに戻ったタイミングＴ
5が動作終了タイミングである。
【００５４】(10)離鍵タイミング 次に、離鍵タイミングの取得方法について説明する。離
鍵タイミングの場合も、上述した押鍵タイミングと同様
に、各鍵毎にハンマ２の速度（この場合、検出区間
Ｄ3）に応じて仮想移動距離Ｄ11を複数記憶しておく。
そして、検出したハンマ２の速度等に応じて仮想移動距
離Ｄ11を選択し、選択した仮想移動距離Ｄ11やハンマ２
の動作終了タイミングＴ5から離鍵タイミングＴ11を取
得する。この離鍵タイミングは、ソレノイド５を駆動し
た自動演奏により楽音再生を行う場合のソレノイド駆動
終了タイミングとして使用される。従って、ソレノイド
５を駆動する機械的な楽音発生用演奏データを作成する
場合には、この離鍵タイミングをキーオフタイミングと
したデータを作成すれば、再生時にはより正確な演奏の
再現が可能となる。なお、この場合も、上述した押鍵タ
イミングの取得方法と同様に、仮想移動距離に代えて補
正時間データΔｔを記憶させておくようにしてもよい。
【００５５】なお、上述したハンマセンサ２６の検出結
果（図１７参照）では、演奏者により鍵１が押下されて
戻されるといった一般的な操作に対応したものであった
が、実際の演奏では高速連打が行われる場合もある。例
えば、グランドピアノの場合、１５回／sec以上の連打
がなされた場合、鍵１とハンマ２との位置関係がくずれ
てしまう（具体的には、キャプスタンスクリューとサポ
ートレール間に瞬間的に隙間が生じる）。この場合に
は、上述したように取得した情報を、そのまま演奏デー
タに記録する情報として使用するのではなく、取得した
情報に補正を加える必要がある。例えば、ソレノイド５
による機械的な楽音発生に使用する演奏データでは、ソ
レノイド５の駆動制御を高速で行う必要があるが、上述
したような高速連打であり、かつ連打中の打鍵タイミン
グが等間隔でない場合、これを再現することは困難であ
る。従って、このような場合には、連打中の打鍵タイミ
ングが等間隔になるような補正を加えた演奏データを作
成する。なお、アップライトピアノの場合、７回／sec
以上の連打で鍵１とハンマ２との位置関係がくずれてし
まう。従って、アップライトピアノで使用される演奏デ
ータを作成する場合には、この点を考慮した補正を行う
必要がある。一方、電子的な楽音発生用の演奏データの
場合、押鍵タイミング等は問題とならないため、補正を
行わず、上記方法で取得した打弦タイミングを発音タイ
ミングとした演奏データを作成すればよい。
【００５６】本実施形態では、ハンマセンサ２６により
検出されたハンマ２の連続的な位置情報に基づいて、演
奏記録部３０が演奏に関する様々な情報を取得すること
ができ、機械的楽音発生および電子的楽音発生の両者の
再生に適応する演奏データを作成することができる。ま
た、上述したような様々な演奏に関する情報を取得する
ことができるので、この情報を含んだ演奏データを用い
て再生を行えば、より細かに演奏を再現することができ
る。特に、ソレノイド５を用いた機械的楽音発生の場合
には、上記の様々な情報に基づいてソレノイド５をより
細やかに制御することができるので、演奏をより細かに
再現することが可能となる。
【００５７】また、ハンマセンサ２６の取り付け位置の
ずれや弦高の歪みなど影響を受けることがなく、上述し
た様々な演奏に関する情報を正確に取得することができ
る。従って、これらの演奏に関する情報を用いて作成し
た演奏データを用いれば、より正確な演奏の再現を行う
ことができる。言い換えれば、ハンマセンサ２６の取り
付け位置や弦高ずれなどが取得する情報の正確性に影響
を与えないので、ハンマセンサ２６のピアノへの取り付
け作業等も容易である。
【００５８】Ｄ．変形例なお、本発明は、上述した実施
形態に限定されるものではなく、以下のような種々の変
形が可能である。
【００５９】（１）上述した実施形態においては、ハン
マセンサ２６がグランドピアノタイプの自動ピアノに設
けられていたが、これに限らず、アップライトピアノな
どハンマを有する他の鍵盤楽器に設け、ハンマの運動に
関する物理量を検出するようにしてもよい。また、ハン
マと弦を有する鍵盤楽器に限らず、ハンマを疑似する疑
似ハンマと疑似ハンマに打撃される被打撃部材とを有す
る鍵盤楽器に適用することも可能である。
【００６０】（２）また、上述した実施形態において
は、ハンマセンサ２６がハンマ２の位置を連続的に検出
した場合について説明したが、これに限らず、ハンマ２
の速度や加速度を連続的に検出した検出結果から演奏記
録部３０が上述したような様々な演奏に関わる情報を取
得するようにしてもよい。また、ハンマの一、速度およ
び加速度のうち複数を同時に検出し、これらの各検出結
果から各々演奏に関わる情報を得るようにし、各検出結
果から得られた複数の演奏に関わる情報を比較／平均化
する等すれば、演奏に関わる情報をより正確に取得する
ことができる。
【００６１】（３）また、上述した実施形態において
は、上記(1)〜(10)に示したような演奏に関わる情報を
取得していたが、ハンマセンサ２６の検出結果からこれ
以外の演奏に関する情報を取得するようにしてもよい。
また、(1)〜(10)に示した演奏に関する情報を適宜選択
して取得するようにしてもよい。その場合には、取得し
たい情報に応じて、レストポジションから弦または被打
撃部材を打撃してレストポジションに戻るまでのうちの
一部の区間でのみ、ハンマまたは疑似ハンマの運動に関
する物理量を連続的に検出するようにすればよい。例え
ば、ハンマまたは疑似ハンマの打撃直前の速度を示す情
報、あるいは、ハンマまたは疑似ハンマの打撃タイミン
グを示す情報を取得しようとする場合には、ハンマまた
は疑似ハンマが弦または被打撃部材を打撃する近傍の区
間についてのみ、ハンマまたは疑似ハンマの運動に関す
る物理量を連続的に検出するようにすればよい。
【００６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鍵盤楽器に対して煩雑な取り付け作業が不要でありなが
ら、より正確にハンマの運動に関する物理量を連続的に
検出することができる。また、検出した物理量を用いて
演奏データを作成すれば、より細かな演奏の再生が可能
な演奏データを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るハンマセンサを備
えた自動ピアノの主要部の構成を示す図である。
【図２】 前記ハンマセンサの構成例１を示す図であ
る。
【図３】 前記ハンマセンサの構成例１によってハンマ
の位置が取得される原理を説明するための図である。
【図４】 前記ハンマセンサの構成例２を示す図であ
る。
【図５】 前記ハンマセンサの構成例３を示す図であ
る。
【図６】 前記ハンマセンサの構成例４を示す図であ
る。
【図７】 前記ハンマセンサの構成例５を示す図であ
る。
【図８】 前記ハンマセンサの構成例５によってハンマ
の位置が取得される原理を説明するための図である。
【図９】 前記ハンマセンサの構成例６を示す図であ
る。
【図１０】 前記ハンマセンサの構成例７を示す図であ
る。
【図１１】 前記ハンマセンサの構成例７の反射スケー
ルを示す図である。
【図１２】 前記ハンマセンサの構成例７によってハン
マの位置が取得される原理を説明するための図である。
【図１３】 前記ハンマセンサの構成例８を示す図であ
る。
【図１４】 前記ハンマセンサの構成例８の磁気パター
ンスケールを示す図である。
【図１５】 前記ハンマセンサの構成例９を示す図であ
る。
【図１６】 （ａ）は前記ハンマセンサの構成例１０を
示す分解斜視図であり、（ｂ）はハンマ側から前記ハン
マセンサの構成例１０を視た図である。
【図１７】 前記ハンマセンサの検出結果から演奏に関
する情報を取得する方法を説明するための図である。
【図１８】 従来のハンマの打弦タイミングおよび速度
の検出方法を説明するための図である。
【図１９】 一般的なピアノに生じる弦高の歪みを説明
するための図である。
【符号の説明】
１……鍵、２……ハンマ、３……アクションメカニズ
ム、４……弦、５……ソレノイド、６……ダンパ、７…
…バックチェック、１０……再生前処理部、１１……モ
ーションコントローラ、１２……サーボコントローラ、
２５……電子楽音発生部、２６……ハンマセンサ（ハン
マ検出手段）、３０……演奏記録部（演奏情報取得手
段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 忠晴 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 河村 潔 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 Ｆターム(参考） 5D378 SE06 SF01 SF02 UU22

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鍵と、弦または被打撃部材と、前記鍵の
    動作に応じてレストポジションと前記弦または被打撃部
    材を打撃する位置との間で移動可能に設けられるハンマ
    または疑似ハンマとを備えた鍵盤楽器において、前記ハ
    ンマまたは疑似ハンマの運動に関する物理量を検出する
    装置であって、 前記レストポジションから前記弦または被打撃部材を打
    撃して前記レストポジションに戻るまでの前記ハンマま
    たは疑似ハンマの運動に関する物理量を連続的に検出す
    るハンマ検出手段を具備することを特徴とするハンマ検
    出装置。
  2. 【請求項２】 前記ハンマ検出手段は、前記ハンマまた
    は疑似ハンマの位置、速度または加速度の少なくとも１
    つを連続的に検出することを特徴とする請求項１に記載
    のハンマ検出装置。
  3. 【請求項３】 楽曲の演奏に関わる情報を取得する装置
    であって、 請求項１または２に記載のハンマ検出装置と、 前記ハンマ検出装置により検出される連続的な前記ハン
    マまたは疑似ハンマの運動に関する物理量に基づいて、
    演奏に関わる情報を取得する演奏情報取得手段とを具備
    することを特徴とする演奏情報取得装置。
  4. 【請求項４】 前記演奏情報取得手段は、前記ハンマま
    たは疑似ハンマの前記弦または被打撃部材を打撃する直
    前の速度を示す情報を取得することを特徴とする請求項
    ３に記載の演奏情報取得装置。
  5. 【請求項５】 前記演奏取得手段は、前記ハンマまたは
    疑似ハンマが前記弦または被打撃部材を打撃するタイミ
    ングを示す情報を取得することを特徴とする請求項３ま
    たは４に記載の演奏情報取得装置。
  6. 【請求項６】 前記演奏情報取得手段は、前記鍵の押下
    開始タイミングを示す情報を取得することを特徴とする
    請求項３ないし５のいずれかに記載の演奏情報取得装
    置。
  7. 【請求項７】 前記演奏情報取得手段は、前記鍵が押下
    された後に前記鍵がレストポジションに戻るタイミング
    を示す情報を取得することを特徴とする請求項３ないし
    ６のいずれかに記載の演奏情報取得装置。
  8. 【請求項８】 前記鍵盤楽器は、ダンパー機構を備えて
    おり、 前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマ
    による前記弦または被打撃部材の打撃後に前記ダンパー
    が前記弦または被打撃部材に接触するタイミングを示す
    情報を取得することを特徴とする請求項３ないし７のい
    ずれかに記載の演奏情報取得装置。
  9. 【請求項９】 前記鍵盤楽器は、バックチェックを備え
    ており、 前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマ
    が前記バックチェックに受け止められるタイミングを示
    す情報を取得することを特徴とする請求項３ないし８の
    いずれかに記載の演奏情報取得装置。
  10. 【請求項１０】 前記鍵盤楽器は、バックチェックを備
    えており、 前記演奏情報取得手段は、前記ハンマまたは疑似ハンマ
    が前記バックチェックに受け止められた後、該バックチ
    ェックから外れるタイミングを示す情報を取得すること
    を特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の演奏
    情報取得装置。
  11. 【請求項１１】 鍵と、弦または被打撃部材と、前記鍵
    の動作に応じてレストポジションと前記弦または被打撃
    部材との間で移動可能に設けられたハンマまたは疑似ハ
    ンマとを備えた鍵盤楽器において、楽曲の演奏に関わる
    情報を取得する演奏情報取得装置であって、 前記ハンマまたは疑似ハンマが前記レストポジションか
    ら前記弦または被打撃部材を打撃して前記レストポジシ
    ョンに戻るまでのうち、少なくとも前記弦または被打撃
    部材を打撃する近傍の区間について、前記ハンマまたは
    疑似ハンマの運動に関する物理量を連続的に検出するハ
    ンマ検出装置と、 前記ハンマ検出装置により検出される連続的な前記ハン
    マまたは疑似ハンマの運動に関する物理量に基づいて、
    前記ハンマまたは疑似ハンマの打撃位置を基準として楽
    曲の演奏に関わる情報を取得する演奏情報取得手段とを
    具備することを特徴とする演奏情報取得装置。
  12. 【請求項１２】 鍵と、弦または被打撃部材と、前記鍵
    の動作に応じてレストポジションと前記弦または被打撃
    部材との間で移動可能に設けられたハンマまたは疑似ハ
    ンマとを備えた鍵盤楽器において、前記ハンマまたは疑
    似ハンマの打撃直前の速度を示す情報、あるいは、前記
    ハンマまたは疑似ハンマの打撃タイミングを示す情報の
    少なくとも一方を取得する演奏情報取得装置であって、 前記ハンマまたは疑似ハンマが前記レストポジションか
    ら前記弦または被打撃部材を打撃して前記レストポジシ
    ョンに戻るまでのうち、少なくとも前記弦または被打撃
    部材を打撃する近傍の区間について、前記ハンマまたは
    疑似ハンマの運動に関する物理量を連続的に検出するハ
    ンマ検出装置と、 前記ハンマ検出装置により検出される連続的な前記ハン
    マまはた疑似ハンマの運動に関する物理量に基づいて、
    前記ハンマまたは疑似ハンマの打撃直前の速度を示す情
    報、あるいは、前記ハンマまたは疑似ハンマの打撃タイ
    ミングを示す情報の少なくとも一方の情報を取得する演
    奏情報取得手段とを具備することを特徴とする演奏情報
    取得装置。
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