JP2004294768A

JP2004294768A - 演奏操作子操作用データのデータ構造、演奏操作子軌道データ生成装置および演奏データ編集装置

Info

Publication number: JP2004294768A
Application number: JP2003087077A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fujiwara; 祐二藤原
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】演奏操作子の軌道を記述したデータをユーザが容易に編集する。
【解決手段】演奏操作子の操作状態を任意の区間毎（区間１，区間２，…，区間５毎）に複数のパラメータ（ｘ０，ｖ０，ａ０，ｘ１，ｖ１，ａ１）を用いて指定する構造を有する演奏操作子操作用データのデータ構造において、前記複数のパラメータのうち、任意の少なくとも一のパラメータは、該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定する旨を規定する記号（・・・・・）を記述できるようにした。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動演奏ピアノその他自動楽器の演奏操作子の駆動に用いて好適な演奏操作子操作用データ、演奏操作子軌道データ生成装置および演奏データ編集装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動演奏ピアノにおいては、各鍵を駆動するソレノイドと、各鍵の押下位置を計測するキーセンサとが設けられている。自動演奏ピアノに対して、押鍵イベント、打弦イベント等から成る演奏情報が供給されると、該演奏情報に基づいて各鍵のリファレンス軌道（鍵軌道の目標値）が生成され、各鍵位置は上記キーセンサの検出信号に基づいて、リファレンス軌道に沿うようにサーボ制御される。なお、かかる技術は、例えば特許文献１に開示されている。
また、キーセンサ等から検出された演奏情報（鍵およびアクション各部の変位、速度、加速度、荷重等）をフレキシブルディスク等の記録媒体に格納する点については特許文献２に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１７５４７２号公報
【特許文献２】
特開平３−１７１０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、検出された演奏情報あるいは生成されたリファレンス軌道を記録媒体に一旦記録しておくと、ユーザはこれを適宜編集することができる。これにより、より表情豊かな自動演奏を自動演奏ピアノに実行させることができる。しかし、特許文献１におけるリファレンス軌道のデータ形式は、単に所定周期毎に鍵位置を規定したものであったため、編集する際に多大な手間を要するものであった。また、特許文献２においては、演奏情報の記録形式について特に開示は無い。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、自動演奏状態をユーザが容易に編集することができる演奏操作子操作用データ、演奏操作子軌道データ生成装置および演奏データ編集装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【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にあっては、下記構成を具備することを特徴とする。なお、括弧内は例示である。
請求項１記載の演奏操作子操作用データのデータ構造にあっては、演奏操作子（鍵、ペダル）の操作状態を任意の区間毎に複数のパラメータを用いて指定する構造を有する演奏操作子操作用データのデータ構造において、前記複数のパラメータのうち、任意の少なくとも一のパラメータは、該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定することを特徴とする。
さらに、請求項２記載の構成にあっては、請求項１記載の演奏操作子操作用データのデータ構造において、前記複数のパラメータのうち一部のパラメータは、直前の対応する他のパラメータと同一の値を指定する記号（＝＝＝）を有することを特徴とする。
さらに、請求項３記載の構成にあっては、請求項１記載の演奏操作子操作用データのデータ構造において、前記任意の区間は、前記演奏操作子の操作変位の微分値（速度）あるいは高次の微分値（加速度、加速度の微分値）の不連続点と他の不連続点との区間であり、前記各パラメータは、前記区間における前記演奏操作子の操作開始変位、操作開始速度、操作開始加速度、操作終了変位、操作終了速度、操作終了加速度を各々規定するパラメータあるいは前記区間の経過時間を規定するパラメータであることを特徴とする。
さらに、請求項４記載の演奏操作子軌道データ生成装置にあっては、請求項１ないし３の何れかに記載の演奏操作子操作用データのデータ構造に基づいて、前記演奏操作子の操作軌道データ（目標鍵軌道データ）を前記区間毎に生成することを特徴とする。
さらに、請求項５記載の演奏データ編集装置にあっては、演奏操作子の操作状態を表す演奏操作子用操作データを記録した記憶手段（ＲＡＭ、フレキシブルディスク）と、前記演奏操作子用操作データを読み出す読み出し手段（ＦＤＤ）と、前記読み出し手段で読み出された演奏操作子用操作データを表示する表示手段（表示器）と、前記読み出し手段で読み出された演奏操作子用操作データを編集する編集手段とを備え、前記表示手段は、前記演奏操作子用操作データを任意の区間毎に複数のパラメータを用いて演奏操作子の軌道を示す物理量で表し、任意の少なくとも一のパラメータは該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定するように表示する表示手段であり、前記編集手段は、前記物理量を編集可能にする手段であることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
１．実施形態のハードウェア構成
本発明の一実施形態である自動演奏ピアノ（演奏操作子軌道データ生成装置）のハードウェア構成を図１を参照して説明する。
図において、１０はソレノイドであり、電流制御によりプランジャ部分が軸方向に変位する。２０は変位検出型キーセンサであり、押鍵深さを検出して、そのデータをアナログ出力する。
【０００７】
３０はＰＷＭ発生器であり、矩形波電流のパルス幅を可変することにより、ソレノイド１０に供給される電流を制御する。３５はＡ／Ｄ変換器であり、変位検出型キーセンサ２０から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。なお、ソレノイド１０、変位検出型キーセンサ２０、ＰＷＭ発生器３０は、鍵盤の各鍵にそれぞれ設けられる。４０は表示器であり、液晶パネルによって構成される。４５はインターフェースであり、キーボード、ポインティングデバイス等が接続され、ＵＳＢインターフェースが含まれる。４７はフレキシブルディスクドライブであり、フレキシブルディスクが挿入される。なお、フレキシブルディスクには演奏情報が記憶される。５０はＣＰＵであり、各部を制御する。５２はフラッシュＲＯＭであり、パラメータおよびプログラムが記憶される。５４はＲＡＭであり、ワークメモリとして使用される。６０はバスラインであり、各部を制御する。以上の要素により自動演奏ピアノ１００が構成される。
【０００８】
（２）鍵部の機構
鍵盤は複数の鍵部によって構成される。以下、鍵部の機構を図２を参照して説明する。
図において、ソレノイド１０、変位検出型キーセンサ２０については、上述した通りである。さらに、１５はプランジャであり、ソレノイド１０の一部を構成し、ソレノイド１０に供給される電流により、該プランジャは上下方向に変位する。７０は鍵であり、操作者により押鍵が行われ、ソレノイド１０の駆動により押鍵が再生される。８０はバランスピンであり、押鍵、或いは鍵７０の他端に設けられたプランジャ１５の変位により、このピンを中心として鍵７０が回動する。
【０００９】
９０はアクション機構であり、アップライトピアノまたはグランドピアノのアクションと同様のものであり、押鍵と離鍵動作との鍵の動きに応動する部材で構成され、ハンマー、ダンパー等が設けられる。鍵７０の動きに連動してハンマーによる打弦が行われる。また、離鍵時にダンパーが弦と接することによって、打弦後の弦の振動が減衰される。
【００１０】
２．自動演奏ピアノの動作
本実施形態の自動演奏ピアノ１００の動作は、演奏状態を規定する鍵軌道の概略を操作者が記述する鍵軌道記述段階と、該鍵軌道の概略を補間して目標鍵軌道を生成する鍵軌道生成段階と、該目標鍵軌道を自動的に再生する再生段階とに区分される。
【００１１】
（１）鍵軌道記述段階
前記自動演奏ピアノに設けられた図示しないコントロールユニットに設けられた記録指示用のスイッチを操作した後に、記録する鍵を指定すると、各物理量の入力待機状態となり、インターフェース４５に接続されたキーボードを用いて入力された値が、指定された鍵についての鍵軌道として記録される。
【００１２】
次に、記録される鍵軌道のデータ例を示す。鍵軌道の代表例として、等速度変化の場合、加速度を有する場合が想定され、それらの組み合わせにより演奏状態が規定される。図３（ａ）に等速度変化の場合の鍵軌道の概略を示す。左から右方向に、押鍵の開始深さｘ０［μｍ］、開始速度ｖ０［ｍｍ／ｓ］、開始加速度ａ０［ｍｍ／ｓ^２］、経過時間ｄｔ［ｍｓ］、終了深さｘ１［μｍ］、終了速度ｖ１［ｍｍ／ｓ］、終了加速度ａ１［ｍｍ／ｓ^２］の項目を示す。押鍵速度の不連続点と他の不連続点との区間について、これらの値がキーボードによって入力され表示器４０に表示される。
【００１３】
押鍵開始から押鍵速度の最初の不連続点までの区間１においては、「開始深さ０［μｍ］より、開始速度１００［ｍｍ／ｓ］、終了速度１００［ｍｍ／ｓ］で、経過時間１００［ｍＳＥＣ］の間、押鍵する。」旨が記述されている。また、終了深さ１［ｃｍ］と特定されたデータが確認的に記述される。なお、開始加速度および終了加速度は、開始速度、終了速度のパラメータによって演算され、０［ｍｍ／ｓ^２］である。加速度以外の他のパラメータを用いて値が特定されることを明示するために「・・・・・」の記号が該各加速度の項目に記述される。
【００１４】
次の区間である、区間２においては、開始深さおよび終了深さが「＝＝＝」にされている。この「＝＝＝」は、区間の境界における直前の押鍵深さ、押鍵速度または押鍵加速度の値と同じ値であることを示す記号である。すなわち、区間１の終了深さが１［ｃｍ］であるので、この値が区間２の開始深さとなる。一方、開始速度および終了速度は０［ｍｍ／ｓ］が記述され、経過時間４００［ｍｓ］で押鍵し続けるように記述されている。したがって、区間２の終了深さが１［ｃｍ］に指定される。このように、値が直前の押鍵深さ等と同一であることを示す記号を記述することにより、不連続な目標鍵軌道データの生成が防止される。
【００１５】
区間３においては、区間３における開始深さの直前の押鍵深さである区間２の終了深さ１［ｃｍ］から終了深さ０［μｍ］まで、１００［ｍＳＥＣ］の時間、−１００［ｍｍ／ｓ］の開始速度、終了速度、すなわち１００［ｍｍ／ｓ］の等速度で、離鍵が行われるように鍵軌道データが記述される。さらに区間４においては、区間４における開始深さの直前の押鍵深さである区間３の終了深さ０［μｍ］において４００［ｍＳＥＣ］の時間、鍵操作が停止される。さらに、鍵操作の終了を明示するために、区間５において、経過時間の項目に「−１」の記号が記述される。
【００１６】
次に、等加速度を有する場合の鍵軌道の概略を図３（ｂ）に示す。押鍵速度あるいは押鍵加速度の不連続点と他の不連続点との区間について、等速度の場合と同様の項目が記述される。等加速度変化の場合には、押鍵深さｙはｙ＝ａｔ^２＋ｂｔ＋ｃの２次関数により表現され、押鍵速度ｄｙ／ｄｔはｄｙ／ｄｔ＝２ａｔ＋ｂの１次関数として表現される。それ故、初期速度ｂおよび終了速度ｄｙ／ｄｔが定められれば加速度ａが特定される。
【００１７】
区間１においては、開始深さ０［μｍ］から開始速度１００［ｍｍ／ｓ］、７０［ｍＳＥＣ］の経過時間で、終了深さを７［ｍｍ］にするように鍵軌道のデータが記述され、等速度の押鍵が指定される。また、終了速度は「＝＝＝」と記述されているため、直前の押鍵速度である１００［ｍｍ／ｓ］の値に該終了速度が指定される。なお、開始加速度および終了加速度は０［ｍｍ／ｓ^２］と他のパラメータによって演算されるので、「・・・・・」の記号が記述される。
【００１８】
区間２においては、開始深さ、開始速度には、「＝＝＝」の記号が記述され、境界における直前の押鍵深さ、押鍵速度である区間１の終了深さ７［ｍｍ］、区間１の終了速度１００［ｍｍ／ｓ］が指定される。そして、２０［ｍＳＥＣ］の経過時間で終了深さ８［ｍｍ］、終了速度０［ｍｍ／ｓ］で終了するように鍵軌道データが記述される。なお、上述したように、開始加速度および終了加速度は、演算により特定されるので、「・・・・・」の記号が記述される。同様に、区間３においても、境界における開始深さ、開始速度には直前の押鍵深さ、押鍵速度が指定される。そして、２０［ｍＳＥＣ］の経過時間で終了深さ７［ｍｍ］、終了速度−１００［ｍｍ／ｓ］のデータが記述され、離鍵操作が指定される。区間４においては、押鍵深さ３［ｍｍ］まで等速度での離鍵操作が記述され、区間５においては、終了深さ２［ｍｍ］、終了速度０［ｍｍ／ｓ］になるまでの離鍵操作が記述される。同様に、押鍵、離鍵が指定され、区間１１において経過時間の項目に「−１］が記述され、鍵操作の終了が指定される。
【００１９】
（２）鍵軌道生成段階
鍵軌道生成段階においては、図３（ａ），（ｂ）で示される鍵軌道の概略データが押鍵深さ、押鍵速度および押鍵加速度について補間され、目標鍵軌道がＲＡＭ５４内に生成される。図４（ａ）に等速度変化の場合について区間１の先頭部分のデータを例示する。図において、左側の項目から経過時間ｒｔ［μＳＥＣ］、押鍵深さｒｘ［μｍ］、押鍵速度ｒｖ［ｍｍ／ｓ］、押鍵加速度ｒａ［ｍｍ／ｓ^２］である。経過時間１［ｍＳＥＣ］毎に、１００［μｍ］づつ増加した押鍵深さのデータが生成される。このとき、押鍵速度が１００［ｍｍ／ｓ］に一定にされ、押鍵加速度は０［ｍｍ／ｓ^２］である。なお、図５（ａ）に等速度変化の場合について、生成データをプロットした図を示す。図において、記号「○」は、区間の境界を表している。
【００２０】
同様に、図４（ｂ）に等加速度を有する場合について区間１と区間２との境界部分の目標鍵軌道の生成データを例示する。なお、横方向の項目は図４（ａ）の場合と同様である。図において、経過時間６９［ｍＳＥＣ］までは経過時間１［ｍＳＥＣ］毎に、押鍵速度１００［ｍｍ／ｓ］の等速度で、０．１［ｍｍ］づつ押鍵深さが増加したデータが生成される。また、経過時間７０［ｍＳＥＣ］からは経過時間１［ｍＳＥＣ］毎に、５［ｍｍ／ｓ］づつ押鍵速度が減少したデータが生成される。すなわち、５０００［ｍｍ／ｓ^２］の負の加速度が付加される。さらに、図５（ｂ）に等加速度を有する場合について、生成データをプロットした図を示す。
【００２１】
（３）再生段階
再生段階においては、鍵軌道生成段階において生成された目標鍵軌道データを目標値として、鍵７０の押鍵深さがサーボ制御される。すなわち、鍵７０の押鍵深さが変位検出型キーセンサ２０によって時々刻々検出され、該押鍵深さがＡ／Ｄ変換器３５によって時間の変化として認識される。また、鍵７０はソレノイド１０によって駆動するように構成されている。したがって、検出された鍵７０の押鍵深さが目標鍵軌道データの押鍵深さｒｘに近づくように、ソレノイド１０に供給される電流がＰＷＭ発生器３０を介して時々刻々制御され、鍵軌道が再生される。それにより、ソレノイド１０によって駆動された鍵７０に連動して、アクション機構のハンマが打弦する。
【００２２】
以上のように本実施形態によれば、鍵の位置、速度あるいは加速度という鍵の動作の物理量が同じ特性である区間を一つの区間として１区間を１行として鍵軌道を記述するので、一見して軌道をイメージすることが出来る。また、テキスト形式で記述することにより、汎用のエディタを用いて、作成・変更・削除等の編集を容易に行う事も出来る。さらに、時間を変数とし、３つのパラメータを用いれば、２次の鍵軌道が確定し、さらには４つのパラメータを用いれば、３次の鍵軌道が確定するが、本実施形態においては、経過時間を変数として、開始深さ、開始速度、開始加速度、終了深さ、終了速度、終了加速度の６個のパラメータを有するので、鍵軌道の記述に冗長性が与えられる。冗長性を有することにより、全てのパラメータの値を記述しなくても、鍵軌道を指定することが出来る。したがって、ユーザは鍵軌道の特徴を最も表現しやすいパラメータを任意に選択して値を指定できるから、編集時の操作性・可読性を高めることが出来る。また、押鍵深さをリアルタイムに実測して目標の鍵軌道とする方法においては、測定データに飛びが発生するおそれがあるが、本実施形態においては「区間の境界における直前と同じ押鍵深さ、押鍵速度等である」ことを表す記号を用いて記述したので、目標鍵軌道を連続的に生成することが出来る。
【００２３】
３．変形例
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように種々の変形が可能であり、全て本発明の範疇に含まれる。
（１）上記実施形態においては、鍵の駆動を行ったがペダルの駆動を行ってもよい。また、管楽器等の操作子を有する楽器に応用することが可能である。
（２）上記実施形態においては、区間の深さ特性が２次関数であるとしたが、ｎ次関数、正弦波関数その他の関数であってもよい。その場合においては、速度あるいは高次の微分値の不連続点のそれぞれについて複数のパラメータを記述すればよい。また、該複数のパラメータに基づいて、速度あるいは高次の微分値の不連続点と他の不連続点との区間毎に、目標鍵軌道が決定される。
（３）上記実施形態においては、演奏状態を規定する鍵軌道の概略をキーボードから入力したが、演奏情報から特許文献１に記載されている技術を用いて目標鍵軌道を算出し、押鍵速度あるいは押鍵加速度の不連続点と他の不連続点との区間を自動的に求めて、鍵軌道の編集を行ってもよい。この場合においては、速度あるいは高次の微分値（加速度）の不連続点について複数のパラメータを指定することによって、演奏操作子の目標鍵軌道が決定される。
【００２４】
（４）上記実施形態は、フラッシュＲＯＭ５２に格納されたプログラムによって鍵軌道（演奏操作子軌道）データを生成したが、パーソナルコンピュータ上で動作するアプリケーションプログラムによっても実行することが出来る。このアプリケーションプログラムあるいは押鍵速度あるいは押鍵加速度の不連続点と他の不連続点との区間を自動的に求めた鍵軌道データをＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の記憶媒体に格納して頒布し、あるいは電気通信回線を通じて頒布してもよい。
また、図示しないコントロールユニットには、編集指示の操作子を有し、その操作子の指示に応じて、記録された鍵軌道を読み出し、読み出された鍵軌道を本実施形態のように、位置、速度、加速度という鍵の動作を示す物理量で表示すると共に、少なくとも一つのパラメータは、そのパラメータが属する区間内の他のパラメータによって値を特定するように表示するようにし、編集手段は、その物理量を編集可能にすることで、編集作業を効率よくした編集装置としても用いられる。
この場合、表示するフォーマットとしては、本実施形態の鍵軌道の構造で表示するが、記録するフォーマットとしては、本実施形態の鍵軌道の構造でもよいし、時間的にシリアルな位置情報でもよいし、あるいは特許文献１で求められる形式等種々の形態でもよい。
さらに、本実施形態においては１区間を一つの同じ物理量について同じ物理特性を有する区間としたが、複数の同じ物理量について、同じ物理特性を有する区間としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の構成によれば、演奏操作子の操作状態を任意の区間毎に指定する複数のパラメータのうち、任意の少なくとも一のパラメータは、該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定する旨を規定する記号によって指定されるので、高い操作性と可読性を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である自動演奏ピアノのブロック図である。
【図２】鍵部の機構図である。
【図３】等速度の場合および等加速度を有する場合の鍵軌道の概略を記述した表である。
【図４】等速度の場合および等加速度を有する場合の鍵軌道を生成した表である。
【図５】等速度の場合および等加速度を有する場合の鍵軌道をプロットした図である。
【符号の説明】
１０…ソレノイド、２０…変位検出型キーセンサ、３０…ＰＷＭ発生器、３５…Ａ／Ｄ変換器、４０…表示器、４５…インターフェース、５０…ＣＰＵ、５２…フラッシュＲＯＭ、５４…ＲＡＭ、６０…バスライン、７０…鍵、８０…バランスピン、９０…アクション機構、１００…自動演奏ピアノ（演奏操作子軌道データ生成装置）

Claims

演奏操作子の操作状態を任意の区間毎に複数のパラメータを用いて指定する構造を有する演奏操作子操作用データのデータ構造において、
前記複数のパラメータのうち、任意の少なくとも一のパラメータは、該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定する
ことを特徴とする演奏操作子操作用データのデータ構造。
前記複数のパラメータのうち少なくとも一部のパラメータは、直前の対応する他のパラメータと同一の値を指定する記号を有する
ことを特徴とする請求項１記載の演奏操作子操作用データのデータ構造。
前記任意の区間は、前記演奏操作子の操作変位の微分値あるいは高次の微分値の不連続点と他の不連続点との区間であり、
前記各パラメータは、前記区間における前記演奏操作子の操作開始変位、操作開始速度、操作開始加速度、操作終了変位、操作終了速度、操作終了加速度を各々規定するパラメータあるいは前記区間の経過時間を規定するパラメータであることを特徴とする請求項１記載の演奏操作子操作用データのデータ構造。
請求項１ないし３の何れかに記載の演奏操作子操作用データのデータ構造に基づいて、前記演奏操作子の操作軌道データを前記区間毎に生成する演奏操作子軌道データ生成装置。
演奏操作子の操作状態を表す演奏操作子用操作データを記録した記憶手段と、
前記演奏操作子用操作データを読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段で読み出された演奏操作子用操作データを表示する表示手段と、
前記読み出し手段で読み出された演奏操作子用操作データを編集する編集手段と
を備え、
前記表示手段は、前記演奏操作子用操作データを任意の区間毎に複数のパラメータを用いて演奏操作子の軌道を示す物理量で表し、任意の少なくとも一のパラメータは該パラメータの属する区間内の他のパラメータによって値を特定するように表示する表示手段であり、
前記編集手段は、前記物理量を編集可能にする手段である
ことを特徴とする演奏データ編集装置。