JP2011022599A - 演奏情報再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動演奏ピアノの再生制御において、軌道再現の忠実性と再生動作の安定性の何れの性能も適切に発揮することができるようにする。
【解決手段】自動演奏ピアノは、鍵１と鍵１に連動するアクション機構２とアクション機構２に連動して弦４を打弦するハンマ３からなる機械的な発音機構と、再生すべき演奏情報に基づき駆動されるソレノイド６を有し、該ソレノイド６の駆動は再現すべき鍵の軌道データとフィードバック信号（キーセンサの出力）に基づきサーボ制御される。演奏情報に基づき弱打打鍵及び連打打鍵の少なくともいずれか一方を検出し、弱打のベロシティ値の底上げ、又はゲインを小さくするよう修正を行い、また、連打の離鍵タイミング、離鍵速度、押鍵速度の少なくともいずれか１つを修正する。
【選択図】図１

Description

この発明は、演奏情報に基づき駆動される機械的な発音機構を有する演奏情報再生装置に関する。

周知の通り、自動演奏ピアノは、自動演奏機能（ピアノ演奏を記録する録音機能／演奏情報に基づく演奏の再生機能）を備えたアコースティックピアノである。前記録音機能によって記録される演奏情報は、当該ピアノにおいて行われた演奏操作（鍵やペダルの動き）を記録したものである。演奏情報の再生は、該演奏情報に基づき鍵やペダルを機械的に動かすことで、演奏操作を再現し、アコースティクなピアノ演奏音を奏でる。前記ピアノ演奏音の発音動作（打弦動作）の手順は次の通りである：駆動すべき鍵に対応して設けられたソレノイドの励磁により当該鍵が打鍵駆動され、該鍵の打鍵駆動に応じて対応するアクション機構が作動し、該アクション機構の作動に応じてハンマが対応する弦を打弦する。ハンマによる打弦の強弱は、鍵の打鍵速度に対応しており、該鍵の打鍵速度はソレノイドへの供給電流に対応している。従って、ソレノイドへの給電量の制御により、打弦動作の強弱、すなわち、発音される楽音の強弱が制御される。
上記の自動演奏機能に関する処理は、ＤＳＰを含んで構成されるコントロールユニットが担う。コントロールユニットは、上述の録音機能、再生機能のほかにも、再生時の音量変更や、テンポ変更、移調の調節、メトロノームなど各種機能を備えており、ユーザは該各種機能を該コントロールユニットから操作できる。

この種の自動演奏ピアノとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。前記特許文献１に記載の自動演奏ピアノにおける演奏情報の再生制御では、再生すべき演奏情報に基づき、鍵の打鍵動作（この明細書において、打鍵動作は押鍵動作と離鍵動作とからなる動作である）を再現するための軌道データを生成すると共に、ソレノイドのプランジャの速度を検出するプランジャセンサの出力信号をフィードバック信号として取得し、該軌道データと該フィードバック信号に基づきソレノイドの駆動をサーボ制御することで、演奏情報が表す打鍵軌道を、演奏の微妙なニュアンスなどを含めて忠実に再現するようにしている。

ところで、従来の自動演奏ピアノでは、再生機能に関して、演奏の再現精度（忠実性）を高めると、再生制御の難しい再生動作が不安定になることがあった。例えば、極めて弱い力のでの打鍵（弱打打鍵）を、その軌道に忠実に再現しようとすると、ハンマが打弦できなかったり、打弦速度が微弱すぎて音が聞こえない場合があるなどの不具合があった。また、比較的押鍵駆動の周期が短く、ストローク幅が浅い連打打鍵を、その軌道に忠実に再現しようとすると、鍵の戻り（戻しストロークの幅）が不十分でジャックが戻らないうちに後続の打鍵（押鍵）が開始されてしまいその後の打弦動作が行えなくなったり、或いは、鍵の押し込み量（押しストローク幅）が不十分なためにハンマに適切な速度を与えることができずに弱い打弦となったり、打弦タイミングが遅れたりするなどの不具合が生じる恐れがあった。

上記のような再生制御の難しい軌道の再生について、その再生動作を安定せしめるべく、以下のような付加的制御を行うことが考案されていた。すなわち、所定の強さ以下の弱打打鍵の再生については、或る下限値まで打鍵の強さの底上げを行う。また、連打打鍵については、離鍵動作と後続する押鍵動作の間の時間を十分に確保すべく対処する：例えば、（１）離鍵タイミングを早める（２）離鍵速度を速くする（３）押鍵速度を速くする、などである。しかし、これらの再生動作を安定させるための付加的制御を行うと、軌道再現の忠実性が損なわれてしまい、ピアノ演奏や音色が不自然になったり、演奏の抑揚が平板になったりするのどの不都合があった。

すなわち、従来の自動演奏ピアノの再生制御では、演奏の再現精度（忠実性）を高めた場合に生じる不都合と、再生動作の安定性を高めた場合に生じる不都合と、双方の兼ね合いを図りつつ、忠実性と安定性の何れかの性能を妥協しなければならなかった。

特開平７−１７５４７１号公報

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、再生制御における軌道再現の忠実性と再生動作の安定性の何れの性能も適切に発揮することができる演奏情報再生装置を提供することを目的とする。

この発明は、機械的な発音動作に基づき楽音を発音する発音機構と、再生すべき楽音に対応する打鍵演奏を表す演奏情報であって、ベロシティ値を少なくとも含む演奏情報を供給する供給手段と、前記演奏情報に基づき前記発音機構を駆動する駆動手段と、前記演奏情報に基づき、前記発音機構の発音動作のうち弱打動作に対応する演奏情報及び前記発音機構の発音動作のうち連打動作に対応する演奏情報の少なくともいずれか一方を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段により検出された弱打動作に対応する演奏情報のベロシティ値について、少なくとも下限値を底上げすることでその上限値と下限値の幅が狭くなるよう当該演奏情報を修正して、修正後の演奏情報に基づいて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御、及び、前記駆動手段により発音機構を駆動するときに当該演奏情報に対する発音機構の発音動作のゲインを小さくするよう修正することで、修正後のゲインを用いて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御の少なくともいずれか一方の制御を行い、また、前記動作検出手段により検出された連打動作に対応する演奏情報について、当該演奏情報に基づく離鍵タイミングを遅らせる修正、当該演奏情報に基づく離鍵速度を速くする修正、及び、当該演奏情報に基づく押鍵速度を速くする修正の少なくともいずれか１つの修正して、修正後の演奏情報に基づいて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御を行う制御手段を備えることを特徴とする演奏情報再生装置である。

また、この発明に係る前記演奏情報再生装置は、前記演奏情報に基づいて前記楽音を前記発音機構の発音動作により再現するための再生動作データを生成する手段を更に備え、前記制御手段が、前記演奏情報の修正に代えて、前記再生動作データの修正を行うことを特徴とする。
また、この発明に係る前記演奏情報再生装置において、前記動作検出手段が、前記発音機構の発音動作として再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データを検出するものあり、前記制御手段が、前記動作検出手段により検出された再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データについて前記修正を行い、他方、前記再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データが検出されない場合には、前記修正を行わないことを特徴とする。

また、この発明は、上記に記載の演奏情報再生装置と、鍵盤とを備え、該鍵盤の操作に応じて、前記発音機構を発音動作させるようにした鍵盤楽器として構成及び実施することができる。
また、この発明は、上記に記載の演奏情報再生装置と、鍵盤とを備え、前記駆動手段により該鍵盤を打鍵演奏し、該鍵盤の打鍵演奏に応じて前記発音機構を発音動作させるようにした自動演奏ピアノとして構成及び実施することができる。

この発明によれば、演奏情報に基づき、発音機構の発音動作のうち弱打動作に対応する演奏情報及び発音機構の発音動作のうち連打動作に対応する演奏情報の少なくともいずれか一方を検出し、弱打動作に対応する演奏情報のベロシティ値について、少なくとも下限値を底上げすることでその上限値と下限値の幅が狭くなるよう当該演奏情報を修正して、修正後の演奏情報に基づいて駆動手段に発音機構を駆動させる制御、及び、駆動手段により発音機構を駆動するときに当該演奏情報に対する発音機構の発音動作のゲインを小さくするよう修正することで、修正後のゲインを用いて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御の少なくともいずれか一方の制御を行うことで、弱打動作を安定させることができる。また、連打動作に対応する演奏情報について、当該演奏情報に基づく離鍵タイミングを遅らせる修正、当該演奏情報に基づく離鍵速度を速くする修正、及び、当該演奏情報に基づく押鍵速度を速くする修正の少なくともいずれか１つの修正して、修正後の演奏情報に基づいて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御を行うことで、連打動作を安定させることができる。弱打動作および連打動作のいずれにも該当しない演奏情報については、制御手段の修正を行わずに再生する。従って、演奏情報を再現の忠実性と再生動作の安定性の何れの再生性能も適切に発揮できるという優れた効果を奏する。

この発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの全体構成を示す図。 同実施例に係る自動演奏ピアノにおける電気的ハードウェア構成を示すブロック図。 （ａ）は同実施例に係る操作パネルの構成例、（ｂ）は同実施例に係る生成モードの一覧表、（ｃ）は同実施例に係る再生モード規定変数のメモリ構成。 （ａ）は同実施例に係る自動演奏ピアノ電源投入時の処理手順の一例を示すフローチャート、（ｂ）は同処理において起動する「モード受け入れタスク」の手順の一例を示すフローチャート。 （ａ）は同実施例に係る自動演奏ピアノにおける再生処理の概略手順を示すフローチャート、（ｂ）は同再生処理においてに生成される再生動作データのフォーマットの一例を示す図。 同実施例に係る曲再生時のｍｏｄｅ設定と付加処理の手順の一例を示すフローチャート。 自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の制御構成を示すブロック図。

以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。一例として、この発明に係る演奏情報再生装置を自動演奏ピアノに適用した例を示す。

図１は、この実施例に係る自動演奏ピアノの概要構成図であり、機械的な発音機構の要部と共に、電気的制御系に関る機能ブロックの要部を抽出して示している。図１に示すように、自動演奏ピアノは、機械的な発音機構として、鍵１と、該鍵１の運動をハンマに伝達するためのアクション機構２と、対応する鍵１の運動に連動して打弦動作するハンマ３と、該ハンマ２によって打撃される弦４と、弦４の振動を止めるためのダンパ５とを含む。鍵１は、バランスピンＰに貫通された位置を凡その支点として、上下揺動可能に支持されており、非押鍵時（外力を加えない状態）では図１において実線で示すレスト位置（ストローク量０ｍｍの位置）にあり、打鍵操作（押鍵及び離鍵）に応じて、前記レスト位置からエンド位置（図において２点鎖線で示す位置：この実施例では前記レスト位置から１０ｍｍ押し込んだ位置）の間で上下にストロークする。鍵１の後端下面側には、該鍵１を自動的に打鍵するための駆動手段（アクチュエータ）として、電磁ソレノイド６が具備されている。これらの構成は、一般的な自動演奏ピアノと概ね同様である。ピアノには、複数の鍵１（典型的には８８鍵）が具わっており、上記各構成要素は８８鍵の各々に対応して設けられている。

電磁ソレノイド６は、周知の通り、ヨーク内に配置されたコイルと、該コイル軸心内において双方向的に直線移動可能に挿入された棒状のプランジャを有し、該記プランジャの先端部が対応する鍵１の後端下面部に当接されるよう配置される。ソレノイド６が制御系から与えられた励磁電流に基づき駆動されると、該ソレノイド６の駆動に応じてプランジャが上方に変位して、対応する鍵１の後端を打撃する。このプランジャによる鍵１の突き上げ動作に応じて、該駆動されたソレノイド６に対応する鍵１が打鍵動作する。これにより、当該ピアノの機械的な発音機構が作動する。

また、自動演奏ピアノの各鍵１の下面側には、当該鍵１の動きを検出するためのキーセンサ７が配設される。キーセンサ７は、例えば、鍵１の動作ストロークの全工程について連続的な位置情報（アナログ信号）を出力可能な位置センサによって構成してよい。キーセンサ７の出力は、後述する記録制御部１３並びにサーボ制御部１２の双方に供給されており、演奏録音時の演奏情報の生成・記録処理と、演奏情報再生時のサーボ制御とに利用される。なお、キーセンサ７として適用可能な光学式位置センサの具体的な構成例については、例えば上記特許文献１に記載の構成等、従来から知られる適宜のセンサ構成を採用してよい。なお、キーセンサ７は、光学式の位置センサに限らず、その他適宜の形式のセンサによって構成されても差し支えない。また、キーセンサ７の検出する物理量は、位置に限らず、速度や加速度などその他の物理量であってもよい。
ハンマ３には、該ハンマ３による打弦速度及び打弦タイミングを検出するためのハンマセンサ８が設けられている。各ハンマセンサ８は、例えばハンマ３の運動に関する物理量（位置、速度或いは加速度等）の情報を出力可能な適宜のセンサ（例えば光学式センサなど）によって構成されてよい。この例では、ハンマセンサ８の出力は、後述する記録制御部１３に供給され、演奏録音時の演奏情報の生成処理に際して利用される。なお、自動演奏ピアノのハンマセンサとして適用可能な各種センサの具体的な構成例については、例えば、特開２００１−１７５２６２号公報等に記載されている。

また、図１において、再生前処理部１０、モーション制御部１１及びサーボ制御部１２は演奏情報の再生処理に関るモジュールに相当し、また、演奏記録部１３及び記録後処理部１４は演奏録音処理に関るモジュールに相当する。演奏記録部１３では、ハンマセンサ８やキーセンサ７から出力された検出信号に基づき演奏情報の生成・記録処理を行う。すなわち、キーセンサ７やハンマセンサ８の検出信号に基づき、ピアノ演奏者が行った演奏操作（打弦動作や打鍵動作など）に関する種々の情報を取得し、それに基づき前記演奏操作を表す演奏情報（例えば、ＭＩＤＩ形式のデータ）を生成する。生成された演奏情報は、記録後処理部１４において適宜正規化処理された後に、例えば、適宜の記憶装置２４（図２参照）に記録されうる。ここで前記正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するための処理であり、該種々の物理情報は、各ピアノにおけるセンサの位置や、構造上の違い、あるいは、機械的誤差によって固有の傾向を持つので、標準となるピアノを想定して、そのピアノにおける打弦時刻・打弦速度等に変換するの処理である。なお、再生処理の動作の説明は後述する。これら各モジュールが担う演算処理等の各種動作は、当該自動演奏ピアノにおける信号処理を担うコントロールユニットにおいてＣＰＵ２０（後述図２参照）が実行するソフトウェアプログラムによって制御される。
再生前処理部１０は、再生すべき楽音の演奏情報（例えばＭＩＤＩデータ）に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、当該楽音を再生するための鍵１の打鍵軌道を生成する条件となるデータ（これを「再生動作データ」と呼ぶ）を生成する。また、モーション制御部は、前記生成した再生動作データに基づき、再現すべき打鍵軌道を指示するための軌道リファランスｒｅｆ（軌道目標値）を生成する。サーボ制御部１２は前記軌道リファランスｒｅｆとキーセンサ７の出力信号に基づくフィードバック信号とを用いて、ソレノイド６をサーボ駆動するための制御信号ｕを生成し、該ソレノイド６の駆動をサーボ制御するモジュールである。なお、上記演奏情報に基づく軌道リファランス生成のアルゴリズムの詳細については、例えば上記特許文献１等の記載に詳しい。再生前処理部１０、モーション制御部１１及びサーボ制御部１２による演奏情報の再生処理の動作の詳細については後述する。

図２は、図１に示す自動演奏ピアノの電気的なハードウェア構成の概略を示すブロック図である。図２に示すように、自動演奏ピアノは、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、フラッシュメモリ２２、ＲＡＭ２３、記憶装置２４、スイッチ操作検出回路２５、ＰＷＭ発生器２６及びセンサ出力を取り込むインターフェース（Ｉ／Ｏ）２７を含み、各装置間がデータ及びアドレスバス２０Ｂを介して接続される。ＣＰＵ２０は、自動演奏ピアノの全体的な動作を制御するとともに、演奏情報の再生処理や打鍵操作に応じた演奏情報の記録（演奏録音）処理等の各種信号処理を実行する。ＣＰＵ２０が実行する各種処理の制御プログラムは、適宜のメモリ（ＲＯＭ２１、フラッシュメモリ２２、ＲＡＭ２３など）内に記憶されていてよい。この実施例において、ＲＯＭ２１、フラッシュメモリ２２、ＲＡＭ２３の各メモリには、後述する再生モード規定変数の値が格納され、該再生モード規定変数として格納された値に基づきピアノ演奏の再生モードが設定されるようになっている。

また、記憶装置２４は、後述の演奏録音処理によって生成された演奏情報を書き込むことや、演奏情報再生時に使用する演奏情報の記憶しておくこと等に利用されるものであり、ハードディスク、フレキシブルディスク又はフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ‐ＲＯＭ、ＣＤ‐ＲＡＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＺＩＰディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、半導体メモリ等、適宜の記憶媒体で構成してよい。

インターフェース（Ｉ／Ｏ）２７はＡＤ変換器を含み、キーセンサ７及びハンマセンサ８から出力される検出信号（アナログ信号）は、当該Ｉ／Ｏ２７を介してディジタル信号に変換されてＣＰＵ２０に取り込まれる。ＣＰＵ２０では所定のクロックタイミング毎に各センサの出力を取り込み、該取り込んだセンサ出力に基づき鍵１の打鍵操作に関する情報やハンマ３の打弦動作に関する情報を取得する処理を行っている。ＰＷＭ発生器２６は、後述する演奏情報再生処理時に生成される制御信号（ソレノイド駆動信号）を、ＰＷＭ形式の電流値（以下ＰＷＭ信号と略称）に変換し、ソレノイド６に励磁電流を供給する。なお、当該自動演奏ピアノには、この他にも、適宜の外部機器やインターネット等の通信ネットワークに接続するためめの通信インターフェース等が具備されてよい。

スイッチ操作検出回路２５を介してスイッチ群を備える操作パネル２８が接続されている。操作パネル２８は、この実施例に係るピアノ演奏の再生モードを選択するためのスイッチ群を含む。図３（ａ）は、操作パネル２８におけるピアノ演奏の再生モードを選択するためのスイッチ群の構成例を示す図である。操作パネル２８は、例えばコントロールユニット本体の前面等、ユーザ操作に都合の良い場所に配置されてよい。同図（ａ）において、操作パネル２８には、複数（図において１８個）の押しボタン式スイッチ２９が設けられている。図３（ｂ）は、この実施例に係るピアノ演奏の再生モードの一覧表であり、演奏再生性能の異なる５つの再生モードが示されている。図３（ｂ）の表には、各再生モードに夫々対応する固有の数値（モード値）１〜５と、各モードのモード名、及び、各モードにおける再生時の付加処理の内容とが示されている。

図３（ｂ）において、最上段の再生モード（モード名「鋭敏」）が最も軌道再現性（忠実性）の高い再生モードであり下段に向かって、モード名「ナチュラル」、モード名「堅実」、モード名「無難」、モード名「安全」の順に、順次、再生動作の安定性の高い再生モードが示されており、モード名「鋭敏」にはモード値「１」、モード名「ナチュラル」にはモード値「２」、モード名「堅実」にはモード値「３」、モード名「無難」にはモード値「４」及びモード名「安全」にはモード値「５」が夫々割り当てられている。忠実性の高いモードでピアノ演奏の再生を行えば、演奏情報が表す打鍵動作をより正確に再現でき（反面、再生制御の難しい動作は不安定になる恐れがある）、安定性の高いモードでピアノ演奏の再生を行えば、再生制御の難しい動作であっても打弦ミス等を回避して、安定した再生動作が行える（反面、忠実性は相対的に損なわれる）。ユーザは、図３（ａ）に示す操作パネル２８において上記５つの再生モードの中から任意のモードを選択でき、ピアノ自動演奏の用途、ＴＰＯ、嗜好等に応じて最適なピアノ演奏を当該自動演奏ピアノに行わせることができる。

付加処理の内容について、図３（ｂ）を参照して説明する。同図において、「弱打底上げ処理」、「連打対応処理」及び「音量調整処理」は、選択された再生モードに応じて、前記再生動作データを修正する付加処理である。

「弱打底上げ処理」は、再生動作データの速度情報（ベロシティ値）が所定の下限値未満の場合に、該速度情報を該所定の下限値に変更することで打鍵の強さの底上げを行い、再生制御の難しい弱打打鍵を修正する。すなわち、制御系は、演奏情報又は再生動作データに基づき、前記所定の下限値を閾値として、付加処理の対象となるべき弱打打鍵動作を検出し、該弱打打鍵として検出された弱打打鍵動作について上記の修正を行う。

「連打対応処理」では、離鍵タイミングや押鍵速度や離鍵速度の補正や、打鍵軌道のストローク幅（振幅）の拡大により、連打打鍵の再生難易度を軽減する。これら連打打鍵対応処理は、連打の離鍵‐押鍵動作間の時間を確保するための処理である。すなわち、制御系は、演奏情報又は再生動作データに基づき、例えば離鍵‐押鍵動作間の時間が所定時間に満たない連打打鍵動作や、比較的押鍵動作の周期が短く且つストローク幅が浅い連打打鍵動作等を、付加処理すべき連打打鍵として検出し、該検出された連打打鍵動作について上記の修正を行う。

また、「音量調整処理」では音量（ベロシティ値）を全体的に一律で引き下げる。この処理は無難モードと安全モードにのみ働く。

また、同図（ｂ）において、「サーボゲインの補正」は、選択された再生モードに応じてサーボ制御のパラメータを補正することで、サーボ制御による発音動作の特性を修正する付加処理である。この実施例では、サーボゲイン値の補正の一例として、速度ゲイン値（後述図７を参照）を補正する例を示している。

各再生モードにおける付加処理の内容は図３（ｂ）に示す通りである。すなわち、「鋭敏」モードでは何れの付加処理も行わずに、与えられた再生動作データをそのまま再生することになる。「ナチュラル」モードでは、「弱打底上げ処理」として、ベロシティ値（Ｖｅｌｏ）の下限値をＶｅｌｏ＝１６とし、また、「連打対応処理」として離鍵タイミングを早める。「堅実」モードでは、「弱打底上げ処理」として、ベロシティ値の下限値をＶｅｌｏ＝２０とし、また、「連打対応処理」として離鍵タイミングを早めることに加えて、離鍵速度を所定量速くする。また、「サーボゲインの補正」として、基本となる所定のゲイン値に補正値＝０．８を乗算し、該乗算の結果の値（基本値＊０．８）を速度ゲイン値とする。「無難」モードでは、「弱打底上げ処理」として、ベロシティ値の下限値をＶｅｌｏ＝２４とし、また、「連打対応処理」として、上記堅実モードでの処理に加えて押鍵速度も所定量速くすると共に、音量（ベロシティ値）を一律で−１０下げる。また、「サーボゲインの補正」として、上記と同様に「基本値＊０．８」を速度ゲイン値とする。「安全」モードでは、「弱打底上げ処理」として、ベロシティ値の下限値をＶｅｌｏ＝３２とし、また、「連打対応処理」として、上記無難モードでの処理に加えて連打ストロークの振幅をも所定量拡大すると共に、音量（ベロシティ値）を一律で−２０下げる。また、基本となる所定のゲイン値に補正値＝０．５を乗算し、該乗算の結果の値（基本値＊０．５）を速度ゲイン値としている。

図３（ａ）の操作パネル２８において、パネル上部に横並びに示された数字「０」〜「５」は前記モード値に対応しており、モード値「０」はモード選択無しに相当する。また、パネル左端の縦の並びには、再生制御に適用するモード値を規定する「再生モード規定変数Ｂ、Ｃ及びＤ」が示されている。再生モード規定変数は、再生モードの使用機会のパターンをユーザが選択するためのパラメータである。なお、後述する通り、再生モード規定変数「Ａ」には、所定のモード値が予め格納されており、これをユーザが変更することはできない。このため、当該操作パネル２８上には該変数「Ａ」が表れていない。ユーザは、パネル２８上において、各再生モード規定変数「Ｂ」、「Ｃ」及び「Ｄ」毎に、任意のモード値「０」〜「５」に対応するボタン２９をオン操作する（押す）ことで、該操作したボタン２９に対応するモード値「０」乃至「５」の何れかを各変数Ｂ〜Ｃに対して割り当てることができる。なお、操作パネル２８は、各変数につきモード値「０」〜「５」の何れか１つのみが割り当てられるようになっている。図３（ａ）においては、各変数において割り当てられたモード値に対応するボタンが黒色で示されている。すなわち、同図においては、変数Ｂに対してモード値「０」、変数Ｃに対してモード値「３」、変数Ｂに対してモード値「４」が割り当てられている。

図３（ｃ）は、再生モード規定変数のメモリ構成を説明するための図である。再生モード規定変数Ａには、工場出荷時に割り当てられたモード値が格納されている。このモード値は常に「１」であり、ユーザはこれを変更できない。この変数Ａのモード値はＲＯＭ２１（図２参照）に記憶されている。再生モード規定変数Ｂには、当該装置起動中に再生制御の基本設定となる再生モードのモード値が格納されている。この変数Ｂのモード値はフラッシュメモリ２２（図２参照）に記憶され、装置の電源を切っても設定が保存される。なお、変数Ｂの初期値はモード値「０」である。再生モード規定変数Ｃには、或る１つの曲再生制御に限って適用される再生モードとなるモード値が格納される。この変数Ｃのモード値はＲＡＭ２３（図２参照）に記憶される。なお、変数Ｃの初期値もモード値「０」である。再生モード規定変数Ｄには、或る１つの打鍵動作の再生中に限って適用される再生モードとなるモード値が格納される。この変数Ｄのモード値はＲＡＭ２３（図２参照）に記憶される。なお、変数Ｄの初期値もモード値「０」である。なお、上記各変数Ｂ、Ｃ及びＤに格納されるモード値は図３（ａ）の操作パネル２８におけるユーザ設定に基づく値である。

演奏情報の再生制御の際には、再生に使用するモード値がＲＡＭ２３内のレジスタ「ｍｏｄｅ」にセットされる。前記再生モード規定変数は、変数Ａを最上位としてＢ、Ｃ、Ｄの順に序列が付いており、或る変数のモード値が「０」の場合は、上位の変数のモード値を使用するものとする。すなわち、制御系は、演奏情報の再生制御の際には、下位の変数Ｄから順次モード値を調べて、より下位の変数として格納されている有効なモード値（１乃至５）が優先的に前記レジスタ「ｍｏｄｅ」に格納され、使用するモード値として参照される。言い換えれば、モード値「０」は当該変数によるモード設定を無効にする値である。

操作パネル２８の設定に基づき前記レジスタｍｏｄｅにモード値をセットする際の処理手順の一例について、図４（ａ），（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。同図（ａ）のフローチャートは、当該自動演奏ピアノの立ち上げ時に起動する処理である。ステップＳ１において当該自動演奏ピアノの電源が投入されると、ステップＳ２ではフラッシュメモリ２２（図２参照）に記憶されている再生モード規定変数Ｂのモード値を調べる。変数Ｂのモード値が０であれば（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ３において、上位の変数Ａのモード値「１」をレジスタｍｏｄｅにセットする。一方、変数Ｂのモード値が０以外であれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、変数Ｂに割り当てられているモード値１乃至５をレジスタｍｏｄｅにセットする。そして、ステップＳ５において、次に述べるモード受け入れタスクを起動して、また、その他の処理を実行する（ステップＳ６）。図４（ｂ）は前記ステップＳ５において起動するモード受け入れタスクの手順の一例を示すフローチャートである。このモード受け入れタスクは、操作パネル２８におけるユーザの操作をレジスタｍｏｄｅの設定に反映させる処理であって、当該装置で実行される他のタスクと並行して常時動作する処理である。ステップＳ７において、操作パネル２８のボタン２９の操作有無をスキャンして、ユーザ操作の受信を待つ。上述の通り、ユーザは操作パネル２８でのボタン２９の操作により、再生モード規定変数Ｂ〜Ｃに対してモード値０〜５の何れかを入力できる。ユーザによるボタン２９の操作を受け付けると（ステップＳ７のＹＥＳ）、ステップＳ８において、該操作されたボタンに対応する変数とモード値を認識し、ステップＳ９において、前記認識した再生モード規定変数に該認識したモード値を格納する。これにより、ユーザは、再生モード規定変数Ｂ〜Ｃに対して任意のモード値０〜５を割り当てることができる。

次に当該自動演奏ピアノにおける再生制御について説明する。
図５（ａ）は演奏情報の再生処理の手順の概略を示すフローチャートである。同図（ａ）のフローチャートに示す再生処理は、図１における再生前処理部１０、モーションコントローラ１１及びサーボコントローラ１２における処理に相当する。この再生処理は、例えばコントロールユニットに具わる再生指示スイッチの操作に応じて開始する。ステップＳ１０において、記憶装置２４や、図示しないリアルタイム通信装置等から、再生すべき楽音の演奏情報（例えばＭＩＤＩデータ）を取得し、ステップＳ１１において再生前処理（図１の再生前処理部１０における処理）を行う。すなわち、取得した演奏情報（例えばＭＩＤＩデータ）に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、鍵１の打鍵軌道を生成する条件となるデータ（再生動作データ）を生成する。前記単位合わせは、ＭＩＤＩ形式で与えられたデータを、例えばミリメートル単位やミリメートル毎秒単位等の記述単位に変換する処理である。前記再生動作データのデータフォーマットの一例を図５（ｂ）に示す。再生動作データは、例えば時刻情報ｔと、位置情報ｘ、速度情報（べロシティ値）ｖ及びキーナンバＫｎから成る。
ステップＳ１２において、前記生成した再生動作データに基づき、再現すべき打鍵軌道を指示するための軌道リファランスｒｅｆ（軌道目標値）を生成する。この処理は図１のモーション制御部１１における処理に相当する。１つの軌道リファランスｒｅｆが示す１つの打鍵軌道は、１つの楽音の発生に対応する。ステップＳ１３では、前記軌道リファランスｒｅｆとキーセンサ７の出力信号に基づくフィードバック信号とを用いて、ソレノイド６を駆動するための制御信号ｕを生成し、該制御信号ｕに基づく励磁電流（ＰＷＭ信号）をソレノイド６に与えて、該ソレノイド６の駆動をサーボ制御する。次に述べるとおり、前記ステップＳ１２のモーション制御及び前記ステップＳ１３のサーボ制御の際に、再生時に適用されるモード（レジスタｍｏｄｅ内の値）に応じた付加処理（図３（ｂ）参照）が行われることになる。

図６は、上記図５（ａ）に示す再生処理時におけるレジスタｍｏｄｅの設定及び該レジスタの設定値に基づく付加処理の手順の一例を示すフローチャートである。当該フローは、１つの楽音の再生（１つの打鍵動作）についての流れの手順を示している。
前記再生指示スイッチの操作等に応じて或る曲の再生が開始されると（ステップＳ２０）、ステップＳ２１において再生モード規定変数Ｄのモード値を調べて、該変数Ｄにモード値１〜５の何れかが入っていれば（変数Ｄ≠０）、ステップＳ２２においてレジスタｍｏｄｅに該変数Ｄに割り当てられたモード値をセットする。一方、変数Ｄ＝０であれば（ステップＳ２１のＹＥＳ）、ステップＳ２３において変数Ｃのモード値を調べる。該変数Ｃ≠０であれば、ステップＳ２４においてレジスタｍｏｄｅに該変数Ｃに割り当てられたモード値（１乃至５の何れか）をセットする。一方、変数Ｃ＝０であれば（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ２５において変数Ｂのモード値を調べる。該変数Ｂ≠０であれば、ステップＳ２６においてレジスタｍｏｄｅに該変数Ｂに割り当てられたモード値（１乃至５の何れか）をセットする。一方、変数Ｂ＝０であれば（ステップＳ２５のＹＥＳ）、ステップＳ２７において、変数Ａのモード値をレジスタｍｏｄｅにセットする。

ステップＳ２８において、前記図５（ａ）のステップＳ１１で生成された再生動作データを取得し、ステップＳ２９において、前記再生動作データに対して現在レジスタｍｏｄｅに設定されているモード(モード１乃至５の何れか）に応じた付加処理（図３（ｂ）参照）を行い、ステップＳ３０では、該付加処理を反映した軌道リファランスｒｅｆを生成する。これらステップＳ２８〜Ｓ３０の処理は、前記図５（ａ）のステップＳ１２の処理(図１のモーション制御部１１）に含まれる。

前記ステップＳ２９において実行する付加処理は、再生動作データを修正する処理、すなわち「弱打底上げ処理」「連打対応処理」及び「音量調整処理」である。これら付加処理は、機械的な発音機構（図１参照）が再生困難な特定の打鍵動作（この例では、弱打打鍵と連打打鍵）の動作を安定させることを目的としている。制御系は、演奏情報又は再生動作データに基づき、機械的な発音機構が再生困難な特定の打鍵動作（弱打又は連打）を検出し、該検出された打鍵動作の再生において、当該付加処理を実施する。付加処理の内容は、図３（ｂ）を参照して先述した通りである。

図６のステップＳ２８〜Ｓ３０においては、再生動作データに対して上記何れかの付加処理を施し後に、軌道リファランスｒｅｆを生成するので、該生成される軌道リファランスｒｅｆは、各再生モードが特徴とする演奏再生性能に応じて適宜修正されたデータ又は修正されないそのままのデータとなる。

そして、ステップＳ３１では上記の付加処理により修正された軌道リファランスｒｅｆに基づき、ソレノイドの駆動のサーボ制御（図１のサーボ制御部１２の処理）を行う。この実施例では、当該サーボ制御処理において、付加処理の１つであるサーボゲインの補正（図３（ｂ）参照）を更に行う。サーボ制御の動作の詳細は後述図７は参照して説明する。当該打鍵動作が終了すると、ステップＳ３２において再生モード規定変数Ｄのモード値を０（初期値）にリセットする。変数Ｄは前述の通り１打鍵動作の再生制御に限っての再生モードを規定する変数であるから、打鍵動作終了後にディフォルト値「０」に戻し、変数Ｄによるモード設定を無効にしておく。上記ステップＳ２１〜Ｓ３２までの処理を、１曲の再生が終了するまで繰り返す（ステップＳ３３のＮＯ）。１曲の再生が終了したら（ステップＳ３３のＹＥＳ）、ステップＳ３４において再生モード規定変数Ｃのモード値を０（初期値）にリセットする。変数Ｃは前述の通り１曲の再生制御に限っての再生モードを規定する変数であるから、曲再生終了後にディフォルト値「０」に戻し、変数Ｃによるモード設定を無効にしておく。

図７を参照して、この実施例に係るサーボ制御の動作について説明する。
図７は、当該自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の制御構成を機能的に示すブロック図である。図５において、フィードバックループにおける各種演算処理（図１のサーボコントローラ１２における処理）は、ＣＰＵ２０が実行するソフトウェアプログラムによって実施される。また、図５において、既述の要素については、同一の符号を付与して適宜説明を省略する。なお、同図においてＡＤ変換部２７は図２におけるインターフェース（Ｉ／Ｏ）に相当する。

目標値生成部３０は、前記モーション制御部１１で生成した軌道リファランスｒｅｆに基づき、或る時刻ｔにおける位置目標値ｒｘ及び速度目標値ｒｖを生成している。該生成された目標値（ｒｖ及びｒｘ）は、所定のサンプル時間（例えば１ｍｓ毎）に従って後段に並行に送出される。速度目標値ｒｖは、或る時刻における打鍵速度を例えばミリメートル毎秒単位で記述したデータであり、位置目標値ｒｘは該或る時刻における鍵の位置を表すデータである。

また、キーセンサ７の出力ｙｋはＡＤ変換器２７を介してディジタル変換されたのち、正規化部３１にて適宜の正規化処理（キーセンサ毎の個体差の補正など）が施され、該正規化後の信号は位置成分のフィードバック信号ｙｘとして比較部３２に負帰還入力される。また、速度生成部３３は、前記正規化後の信号を適宜微分演算（例えば多項式適合等）することにより、鍵１の速度情報を算出する。算出方法の具体的一例として、ある任意のサンプリング時点について前後７点での位置情報（キーセンサ出力）を使用した２次曲線適合によって鍵１の速度情報を算出しうる。速度生成部３３の出力は、速度成分のフィードバック信号ｙｖとして速度比較部３４へ負帰還入力される。

位置比較部３２において、位置目標値ｒｘと位置成分のフィードバック信号ｙｘの偏差ｅｘが出力され、該偏差ｅｘは位置増幅部３５において所定の位置ゲイン値ｋｘによって増幅され、その結果が位置制御信号ｕｘとして出力される。前記位置ゲイン値ｋｘは実験等によって求めた所定の固定値である。位置成分増幅部３５から出力される位置制御信号ｕｘは、ソレノイド６に供給する励磁電流における位置成分の使用比率（パーセンテージ）に換算せられた値をとる。すなわち、位置成分増幅部３５では、位置偏差ｅｘが表す位置成分の制御量を、ミリメートル単位による表現から、後段のＰＷＭ発生器におけるデューティ比の増減値）に対応する値に単位変換している。

速度比較部３４において、速度目標値ｒｖと速度成分のフィードバック信号ｙｖの偏差ｅｖが出力され、該偏差ｅｖは速度増幅部３６において所定の速度ゲイン値ｋｖによって増幅され、その結果が速度制御信号ｕｖとして出力される。なお、速度制御信号ｕｖは、ソレノイド６に供給する励磁電流における速度成分の使用比率に換算せられた値をとる。すなわち、速度成分増幅部３６においても、位置成分増幅部３５と同種の単位変換が為される。そして、加算器３８において位置制御信号ｕｘと速度制御信号ｕｖが一本化して、制御信号ｕを生成し、ＰＷＭ発生器２６において該制御信号ｕに基づくＰＷＭ信号ｕｉ（励磁電流）を発生し、該ＰＷＭ信号ｕｉに従ってソレノイド６が駆動されることで、再生すべき楽音の演奏情報に基づく打鍵動作が行われる。

図７において、ゲイン補正指示部３７は、再生モードに応じて、速度ゲイン値の補正値Ｃｋｖを出力するモジュールである。ゲイン補正指示部３７には、レジスタｍｏｄｅの設定値（モード値１乃至５）が供給されており、該供給されたモード値に応じたゲイン値Ｋｖの補正値Ｃｋｖが例えばテーブル参照、或いは、適宜の演算等によって出力される。該補正値Ｃｋｖにより速度増幅部３６の速度ゲイン値ｋｖを補正することで、サーボ制御による発音動作の特性を修正している。各再生モードに応じた速度ゲイン値の補正の内容の一例は図３（ｂ）を参照して先述した通りである。速度増幅部３６では、再生モードに応じて適宜補正された速度ゲイン値ｋｖで偏差ｅｖを増幅するので、各再生モードの特長が速度サーボの制御信号に反映される。

以上説明した通り、この発明に係る実施例によれば、自動演奏ピアノにおける演奏情報の再生制御において、演奏再生性能の異なる複数の再生モード（上記実施例では、「鋭敏」、「ナチュラル」、「堅実」、「無難」及び「安全」）から、ユーザが任意に再生モードを選択することができる。これにより、ユーザの嗜好や、自動演奏ピアノの用途、ＴＰＯ等に応じて、打鍵軌道の再現の忠実性に重点を置くのか、それとも発音動作の安定性を重視するのかという観点から、最も適切な再生制御を自動演奏ピアノに行わせることができるようになり、再生制御における軌道再現の忠実性と再生動作の安定性の何れの性能も十全に発揮することができるようになるという優れた効果を奏する。忠実性の高い再生モードによる自動演奏は、例えば、ピアノの教習など鍵の正確な動作を再現したいときなどに好適であり、安定性の高い再生モードは、ピアノ演奏をＢＧＭ的に流す場合などに適している。

なお、上記実施例において、モード値１〜５の各再生モードや再生モード規定変数Ａ〜Ｄの各パラメータは、必ずしも全て必要ではなく、適宜選択したものだけを使用するようにしてもよい。また、上記の例では再生モード規定変数Ａ〜Ｄにより、再生モードの使用機会のパターン（曲毎や打鍵毎など）をユーザが選択できるものとしたが、このパラメータを用いずに、単に再生モードのみを選択する構成であってもよい。また、各再生モードにおける付加処理について、全ての処理内容が一律に必要なわけではなく各再生モード毎に適宜処理内容を選択したり、組み合わせてもよい。また、各処理内容の制御内容や、閾値設定等については、上述したものは一例であって、これに限定されるものではない。また、付加処理の対象となるべき弱打打鍵や連打打鍵として検出されない通常の打鍵動作については、いずれの付加処理がなされないよう構成してもよい。

なお、上述の実施例では、５種類の再生モードを示したが、これに限らず、少なくとも２段階以上の再生モードが選択できる構成であればよい。また、上記実施例では、忠実性と安定性の観点から再生モードの分類を行ったが、再生モードの分類の観点も、上記に限定されない。また、モード設定の方法も上述の実施例に限定されない。また、上記実施例では、モード設定を図３（ａ）のような専用の物理的操作パネルから行う例を示した。モード設定用の操作パネルの構成やデザインは図示の例に限定されるものではない。また、物理的操作パネルに限らずＬＣＤ等のディスプレイ上の表示画面からこれを行えるように構成しても良い。

また、上記実施例において、図６のステップＳ２９の付加処理は、モーション制御部において、軌道データの元となる再生動作データに対して行われるものとしたが、これに限らず、例えば再生前処理の段階で、演奏情報に付加処理を加える構成であってもよい。
また、上記実施例では、演奏の再生制御は、ＭＩＤＩ形式の演奏情報に基づき再生動作データを作成し、該作成した再生動作データに基づき軌道リファランスを生成し、該生成した軌道リファランスを用いてソレノイドの駆動を行う例を示したが、再生制御に用いるデータは、ＭＩＤＩデータであってもよい。この場合、付加処理における弱打打鍵対応処理や連打打鍵対応処理、音量調整処理などは、ＭＩＤＩデータに対して行われてよい。

また、上記図７の例では、付加処理としてのサーボゲイン補正の対象を速度ゲイン値ｋｖとしたが、これに限らず、位置ゲイン値ｋｘを補正するように構成してもよいし、また、双方のゲイン値を補正してもよい。また、該図７のサーボ制御構成では、位置成分のフィードバックループと速度成分のフィードバックループとから成るサーボ制御の構成について述べたが、更に、加速度成分のフィードバックループを加えてもよいし、また、位置、速度及び加速度の各成分のフィードバックループを適宜の組み合わせたサーボ構成であってもよい。また、速度成分のフィードバックループのみのサーボ構成であってもよいし、位置成分のフィードバックループのみのサーボ構成であってもよい。何れの場合においても、ゲイン値の補正は何れの事象を対象としてもよい。また、ソレノイド６のプランジャに該プランジャの動きを検出するプランジャセンサを設け、該プランジャセンサの出力をフィードバック信号として利用する構成であってもよいし、キーセンサ７とプランジャセンサの出力を組み合わせた構成であってもよい。また、サーボ制御部における前記付加処理としては、サーボゲイン値の補正処理に限らない。例えば、制御信号ｕに対するバイアス電流として各再生モードに応じた値を与える形態など、その他の付加処理の形態も可能である。

また、この発明に係る自動演奏ピアノの形態は、グランドピアノ、アップライトピアノいずれであってもよいし、自動演奏ピアノに限らず消音ピアノや消音自動ピアノなどであってもよい。また、ピアノ類に限らず、機械的な発音機構と演奏情報に基づき該発音機構を電気的に駆動する機構とを有する楽器においては、この発明に係る再生駆動装置を適用しうる。例えば、鍵とアクション機構とハンマからなる発音機構を有し、該発音機構の動作に基づき電子音源による発音を制御する電子型ピアノ等においても、この発明を適用しうる。

１ 鍵、２ アクション機構、３ ハンマ、４ 弦、５ ダンパ、６ ソレノイド、７ キーセンサ、８ ハンマセンサ、１０ 再生前処理部、１１ モーション制御部、１２ サーボ制御部、２８ 操作パネル、２９ ボタン、３７ ゲイン補正指示部

Claims (5)

1. 機械的な発音動作に基づき楽音を発音する発音機構と、
   再生すべき楽音に対応する打鍵演奏を表す演奏情報であって、ベロシティ値を少なくとも含む演奏情報を供給する供給手段と、
   前記演奏情報に基づき前記発音機構を駆動する駆動手段と、
   前記演奏情報に基づき、前記発音機構の発音動作のうち弱打動作に対応する演奏情報及び前記発音機構の発音動作のうち連打動作に対応する演奏情報の少なくともいずれか一方を検出する動作検出手段と、
   前記動作検出手段により検出された弱打動作に対応する演奏情報のベロシティ値について、少なくとも下限値を底上げすることでその上限値と下限値の幅が狭くなるよう当該演奏情報を修正して、修正後の演奏情報に基づいて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御、及び、前記駆動手段により発音機構を駆動するときに当該演奏情報に対する発音機構の発音動作のゲインを小さくするよう修正することで、修正後のゲインを用いて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御の少なくともいずれか一方の制御を行い、また、前記動作検出手段により検出された連打動作に対応する演奏情報について、当該演奏情報に基づく離鍵タイミングを遅らせる修正、当該演奏情報に基づく離鍵速度を速くする修正、及び、当該演奏情報に基づく押鍵速度を速くする修正の少なくともいずれか１つの修正して、修正後の演奏情報に基づいて前記駆動手段に発音機構を駆動させる制御を行う制御手段
   を備えることを特徴とする演奏情報再生装置。
2. 前記演奏情報に基づいて前記楽音を前記発音機構の発音動作により再現するための再生動作データを生成する手段を更に備え、
   前記制御手段が、前記演奏情報の修正に代えて、前記再生動作データの修正を行うことを特徴とする請求項１に記載の演奏情報再生装置。
3. 前記動作検出手段が、前記発音機構の発音動作として再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データを検出するものあり、
   前記制御手段が、前記動作検出手段により検出された再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データについて前記修正を行い、他方、前記再生困難な特定の動作に対応する演奏情報又は再生動作データが検出されない場合には、前記修正を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の演奏情報再生装置。
4. 前記請求項１乃至３の何れかに記載の演奏情報再生装置と、鍵盤とを備え、該鍵盤の操作に応じて、前記発音機構を発音動作させるようにした鍵盤楽器。
5. 前記請求項１乃至３の何れかに記載の演奏情報再生装置と、鍵盤とを備え、前記駆動手段により該鍵盤を打鍵演奏し、該鍵盤の打鍵演奏に応じて前記発音機構を発音動作させるようにした自動演奏ピアノ。

Images