JP2008102541A

JP2008102541A - 演奏情報取得装置

Info

Publication number: JP2008102541A
Application number: JP2007301604A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Muramatsu; 繁村松; Yasuhiko Oba; 保彦大場; Tadaharu Kato; 忠晴加藤; Kiyoshi Kawamura; 潔河村
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-01
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP4665956B2

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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７０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、作業が煩雑である。

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。

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。

本発明に係る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して演奏に関わる情報を取得する装置であって、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と、前記ハンマ検出手段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であって、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演奏情報取得手段とを具備することを特徴としている。

また、本発明に係る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、ダンパ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して演奏に関わる情報を取得する装置であって、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と、前記ハンマ検出手段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であって、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演奏情報取得手段とを具備することを特徴としている。

本発明に係る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構成であってもよい。

本発明に係る演奏情報取得装置において、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構成であってもよい。

本発明に係る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構成であってもよい。

本発明に係る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構成であってもよい。

また、本発明に係る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。

また、本発明に係る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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２０６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。

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（Position 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、ＬＥＤ２４０が照射するほぼビーム状の光を反射する反射面２４２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ＰＳＤ２４１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。

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。

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。

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２２０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。

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。

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２７１を設け、さらに、この磁気センサ２７１の磁性材２７０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。

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。

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３０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。

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１０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。

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。

(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。

(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の検出結果から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。

(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Ｔ_S1、Ｔ_S2を取得する。このように取得した通過タイミングＴ_S1、Ｔ_S2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＝（Ｔ_S2−Ｔ_S1）／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Ｔ_S3、Ｔ_S4を取得でき、速度を算出することができる。

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。

(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。

(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。

(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。

(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、Ｔ_S6を取得する。これらの通過タイミングＴ_S5、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。

(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Ｔ_D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Ｄ₃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。

(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Ｔ₅が動作終了タイミングである。

(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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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、ハンマの位置、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。

（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。

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。前記ハンマセンサの構成例１を示す図である。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。前記ハンマセンサの構成例２を示す図である。前記ハンマセンサの構成例３を示す図である。前記ハンマセンサの構成例４を示す図である。前記ハンマセンサの構成例５を示す図である。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。前記ハンマセンサの構成例６を示す図である。前記ハンマセンサの構成例７を示す図である。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。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。前記ハンマセンサの構成例８を示す図である。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。前記ハンマセンサの構成例９を示す図である。（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。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。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。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）

Claims

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して演奏に関わる情報を取得する装置であって、
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と、
前記ハンマ検出手段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であって、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。
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、ダンパ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して演奏に関わる情報を取得する装置であって、
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と、
前記ハンマ検出手段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であって、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。
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１または２に記載の演奏情報取得装置。