JP2011180582A - 鍵盤楽器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一実施形態に係る自動演奏ピアノは、過去の鍵の動作内容に対して次に動作すべき鍵の動作内容を規定した動作ルールにしたがって自動演奏を行うパッセージ演奏モードにおいて、動作ルールにしたがって動作すべき鍵の動作内容と、実際に動作した鍵の動作内容とを比較して、動作ルールを変更することができる。これにより、利用者の鍵の演奏操作により、自動演奏の内容をリアルタイムに変更していくことができる。また、動作ルールにしたがった自動演奏による実際に動作した鍵の動作内容が、目標とする動作内容とずれる場合においても動作ルールの変更を行って、このようなずれを少なくするように補正することもできる。
【選択図】図5
Description
このような鍵を駆動することができるピアノにおいては、演奏者の演奏と複合して用いられることにより、演奏者の演奏を支援するものとしても用いられる。例えば、特許文献1には、演奏者が簡単な演奏操作を行うだけで、高度な演奏技術を用いた演奏をしているかのように、鍵を駆動することが開示されている。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、動作ルールに基づいて鍵を動作させて演奏をするときに、利用者の演奏操作などにより実際に動作した鍵の動作内容を反映して、続いて動作させる鍵の動作内容を決定することを目的とする。
[全体構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る自動演奏ピアノ1の外観を示す斜視図である。自動演奏ピアノ1は、その前面に演奏者によって演奏操作がなされる鍵10が複数配列された鍵盤を有する。演奏者から見て鍵10の手前側の前端が押し下げられる動作を「押鍵動作」といい、その状態から元に戻る、すなわち押し上げられる動作を「離鍵動作」という。また、自動演奏ピアノ1は、ディスクドライブ120および操作パネル130を有する。
演奏検出部200は、A/D変換部161、162から鍵検出データ、ハンマ検出データを取得して、各鍵10の動作内容を検出し、鍵10の動作内容を示すパラメータとして位置(鍵番号k)および鍵10の軌道を示す演奏パラメータを生成してモーションコントローラ300に出力する。鍵番号kは、鍵盤の各鍵10ごとに割り当てられ、この例においては、最低音に対応する鍵10を「k=1」とし、半音高くなるごとに鍵番号が1ずつ増加し、最高音に対応する鍵10を「k=88」とする。
次に、サーボコントローラ400の構成について、図4を用いて説明する。
図4は、サーボコントローラ400の構成を示すブロック図である。サーボコントローラ400は、正規化部410、位置生成部420、速度生成部430、減算部440、増幅部450および加算部460を有する。これらの各構成は、各鍵10に対応して設けられている。
正規化部410は、A/D変換部161から出力された鍵検出データを取得して、予め決められた正規化処理を行い出力する。位置生成部420は、正規化部410から出力されたデータから、鍵10の位置に対応した鍵位置値yxを生成して、モーションコントローラ300に出力する。速度生成部430は、正規化部410から出力されたデータの時間変化から、鍵10の速度に対応した鍵速度値yvを生成して、モーションコントローラ300に出力する。
このソレノイド制御信号uがPWM信号発生部150に入力されると、PWM形式の駆動電流に変換してソレノイド50に供給する。これによりソレノイド50は、順次出力される鍵指示値rxに応じて鍵10が動作するように、鍵10を駆動する。
次に、モーションコントローラ300の構成について、図5を用いて説明する。
図5は、モーションコントローラ300の構成を示すブロック図である。ここで説明するモーションコントローラ300の構成については、自動演奏ピアノ1がパッセージ演奏モードで動作する場合を示す。モーションコントローラ300は、動作ルール情報310、初期設定情報320、鍵動作決定部330、鍵動作指示部340、カウント部350、差分算出部360および動作ルール変更部370を有する。
r[1]=y[0]+g[1] ・・・(1)
ここではi=0、1の場合について説明したが、一般化したi=mである場合においては、以下のような処理となる。
r[m+1]=y[m]+g[m+1] ・・・(2)
各パラメータとしては、
rk[m+1]=yk[m]+gk[m+1]
rtp[m+1]=ytp[m]+gtp[m+1]
rvp[m+1]=yvp[m]+gvp[m+1]
rtn[m+1]=ytn[m]+gtn[m+1]
rvn[m+1]=yvn[m]+gvn[m+1]
である。
なお、自動演奏ピアノ1がパッセージ演奏モードではなく、MIDIデータなどの楽音データにしたがって自動演奏させる通常自動演奏モードである場合には、鍵動作指示部340における鍵位置指示値rx、電流オフセットufについては、自動演奏に用いられる楽音データにしたがって出力される。
ここで、上述したように、一度の押鍵、離鍵操作により、カウント部350は、演奏パラメータとして、まず、鍵番号kおよび押鍵時刻tpを取得する。そして、押鍵速度vp、離鍵時刻tn、離鍵速度vnの順に取得する。このように、カウント部350は、各演奏パラメータの取得について時間差を持って行うことになり、y[m]の各パラメータの出力も時間差を持って行われることになる。例えば、カウント部350は、yk[m]、ytp[m]は、yvp[m]、ytn[m]、yvn[m]に先立って出力する。
カウント部350は、指示情報Ps[m]を取得する(ステップS160;Yes)と、その値が「Ps[m]=1」であるか否(「Ps[m]=0」)かを判定する(ステップS170)。カウント部350は、「Ps[m]=1」であると判定した場合(ステップS170;Yes)は、「m=m+1」と「i」のカウント数「m」を増加させる(ステップS181)一方、「Ps[m]=0」であると判定した場合(ステップS170;No)は、「m=m+0」と「i」のカウント数「m」を増加させない(ステップS182)。このように、指示情報Ps[m]は、「i」のカウント数「m」を「1」増加させるか否かを指示するものである。
そして、カウント部350は、このように決定した「i」のカウント数「m」により、再びステップS120からの処理を続ける。以上が、カウント部350におけるカウント処理の説明である。
ここで、差分量ベクトルe[i]とは、以下の式(3)により表される。
e[m]=y[m]−r[m] ・・・(3)
この例においては、差分量ベクトルe[i]のパラメータは、差分鍵番号ek[i]、差分押鍵時刻etp[i]、差分押鍵速度evp[i]、差分離鍵時刻etn[i]、差分離鍵速度evn[i]である。したがって、各パラメータとしては、
ek[m]=yk[m]−rk[m]
etp[m]=ytp[m]−rtp[m]
evp[m]=yvp[m]−rvp[m]
etn[m]=ytn[m]−rtn[m]
evn[m]=yvn[m]−rvn[m]
である。
差分算出部360における差分算出処理について図7を用いて説明する。
例えば、r[m]に基づいて次に動作させる鍵10の押鍵動作が開始する直前に利用者が鍵10の押鍵動作を行うと、その結果として差分算出部360がy[m]を取得してCs[m]が出力され、鍵動作決定部330によるr[m]の鍵動作指示部340への出力が中止されるから、次に動作させる鍵10の押鍵動作が中止されることになる。一方、r[m]に基づいて次に動作させる鍵10の押鍵動作が開始され、その結果として差分算出部360がy[m]を取得した場合においても中止情報Cs[m]を出力するが、鍵動作決定部330は、r[m]を既に出力した後であるため、上述したように、この中止情報Cs[m]は無視される。
ここで、g[m+1]=g[m]+e[m]であり、各パラメータとしては、
gk[m+1]=gk[m]+ek[m]
gtp[m+1]=gtp[m]+etp[m]
gvp[m+1]=gvp[m]+evp[m]
gtn[m+1]=gtn[m]+etn[m]
gvn[m+1]=gvn[m]+evn[m]
である。
ここで、動作ルール変更部370は、差分算出部360から出力されたe[m−1]を取得した場合には、g[m+1]に変更するのではなく、すでに存在するg[m]の内容を変更することになる。そして、鍵動作決定部330は、再びg「m」を読み出して、r[m]の内容を変更することになる。以上がモーションコントローラ300の構成の説明である。
次に、パッセージ演奏モードにおける自動演奏ピアノ1の具体的な動作例を説明する。利用者は、操作パネル130を操作して動作モードをパッセージ演奏モードとし、演奏開始タイミングを指定する。これにより、鍵動作決定部330は、初期設定情報320からr[0]を読み出して、演奏開始タイミングになったら上述した処理を開始する。ここで、r[0]の各パラメータは、rk[0]=40、rtp[0]=1000、rvp[0]=64、rtn[0]=1500、rvn[0]=64であるものとする。また、動作ルール情報310におけるg[0]の各パラメータは、gk[0]=0、gtp[0]=1000、gvp[0]=0、gtn[0]=1000、gvn[0]=0であるものとする。この場合、g[i]の各パラメータの値が変更されない場合には、鍵番号40(鍵盤中央のC)の鍵10の押鍵動作を1000(msec.)間隔で行い、押鍵動作開始から離鍵動作開始まで500(msec.)となる。また、押鍵動作、離鍵動作ともに鍵速度は64となる。そのため、Cの発音が1秒ごとに行われることになる。
同様に、演奏開始タイミングから7000(msec.)後において、利用者が鍵番号47の鍵10の押鍵動作を開始したものとすると、ek[6]=−3となり、動作ルール変更部370によりgk[6]=2であったものがgk[7]=−1に変更される。そのため、演奏開始タイミングから8000(msec.)後、9000(msec.)後においては、F#(鍵番号46)の発音、F(鍵番号45)の発音と続くことになる。なお、図8における太枠で囲った部分は、利用者の演奏操作によりy[i]がr[i]と異なるものとなった部分を示している。
以上が、自動演奏ピアノ1における動作例の説明である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように、さまざまな態様で実施可能である。
[変形例1]
上述した実施形態において、r[i]の各パラメータがg[i]の各パラメータにしたがって決定される場合に、計算式上、r[i]の各パラメータの上限、下限を超えるような場合には、上限値、下限値を維持するようにしてもよい。このような処理を行った場合の自動演奏ピアノ1における鍵10の動作例について、図9を用いて説明する。
ここで、図9に示すように、rvp[8]=127に続くrvp[9]は計算上「144」となるが上限値が「127」であるため、rvp[9]=127として決定される。rk[10]についても、rvn[10]についても同様である。なおrvn[9]については、計算上「−12」となるが下限値が「1」であるため、rvn[9]=1として決定される。
上述した実施形態においては、鍵動作決定部330は、r[m+1]=y[m]+g[m+1]として、次に動作させる鍵10の動作内容を決定していたが、r[m+1]=r[m]+g[m+1]としてもよい。すなわち、実施形態の場合においては、実際に動作した鍵10の動作内容に動作ルールを適用して次に動作させる鍵10の動作内容を決定していたが、本変形例の場合においては、動作させようとしていた鍵10が実際には動作しなくても、その動作をさせようとしていた鍵10の動作内容に動作ルールを適用して次に動作させる鍵10の動作内容を決定するものである。このような処理を行った場合の自動演奏ピアノ1における鍵10の動作例について、図10を用いて説明する。
このように、動作ルールを適用する基準となる鍵10は、様々な場合に適用可能である。変形例2における場合に限らず、例えば、過去に動作した鍵10のいずれかの動作内容を基準として動作ルールを適用してもよいし、過去に動作した複数の鍵10の動作内容に予め決められた演算処理を施して、その演算結果を基準として動作ルールを適用してもよい。
上述した実施形態においては、鍵10の軌道は、押鍵時刻、押鍵速度、離鍵時刻、離鍵速度により決められていたため、例えば、押鍵動作においては、鍵10のレスト位置(押鍵量が0)からエンド位置(押鍵量が最大)に至るまでは一定の押鍵速度で動作するものとしたが、押鍵速度が変化する場合、すなわち、押鍵量の連続値をパラメータにもつようにしてもよい。その場合には、実施形態におけるコントローラ110を、図11に示すコントローラ110Bとし、コントローラ110Bにおけるモーションコントローラ300Bを図12に示す構成とすればよい。そして、コントローラ100Bにおいて用いる各パラメータを以下のようにすればよい。なお、コントローラ110Bのうち、サーボコントローラ400Bについては、実施形態におけるサーボコントローラ400と同様な構成であるため、説明を省略する。また、モーションコントローラ300Bにおける各構成についても、演奏検出部200Bからカウント部350Bに入力されるパラメータが異なるだけであり、同様な構成であるため説明を省略する。
なお、レスト位置出発時刻tprは押鍵時刻tpに対応し、エンド位置出発時刻tneは離鍵時刻tnに対応し、定義は異なるものの意味は互いに相当している。
このようにして規定した場合の具体例について、図13を用いて説明する。
rxp[ytpr[m]+(ytpe[m]−ytpr[m])/(rtpe[m]−rtpr[m])×t][i] ・・・(4)
差分の算出を行うときのrxp[t][i]については、このように時間軸方向に伸縮して鍵10の押鍵動作の時間および基準とした時刻を対応させてから、実施形態における差分算出処理を行う。
rxp[rtpr[m+1]+(rtpe[m+1]−rtpr[m+1])/(ytpe[m]−ytpr[m])×t][m+1] ・・・(5)
なお、rtpe[i]−rtpr[i]については、時間が長くなりすぎると発音がされない状態となるため、上限(例えば500msec.)を設けてもよい。また、軌道を表すためのパラメータはこれらに限らず、別のパラメータにより特定されるようにしてもよい。
上述した実施形態においては、差分算出処理における結果に応じて、動作ルールの変更が行われるようにしていたが、動作ルールの変更ではなく、動作ルールにしたがった鍵10の駆動による発音とは別に、差分算出処理の結果に応じた発音がなされるようにしてもよい。
このような場合におけるモーションコントローラ300Aの構成について、図14を用いて説明する。
差分算出部360Aは、r[i]およびy[i]に基づいてe[i]を算出し、追加決定部380に出力する。具体的な差分算出処理の方法は実施形態の方法に準じたものである。追加決定部380は、e[i]に基づいて追加して動作させる鍵10の動作内容を規定するアルゴリズムを記憶している。追加決定部380は、e[i]を取得すると、e[i]に基づいて追加して動作させる鍵10の動作内容を決定し、決定した内容を示す情報を鍵動作指示部340Aに出力する。鍵動作指示部340Aは、実施形態における処理に加えて、追加決定部380から出力された情報にしたがって鍵10が動作するように、動作させる鍵10に対応したサーボコントローラ400に対して予め決められたサーボ制御周期で鍵位置指示値rxおよび電流オフセットufを出力する。以上がモーションコントローラ300Aの構成についての説明である。
なお、追加決定部380から出力される情報に基づいて、鍵10を駆動して発音するのではなく、電子音発生部140から発音させるようにしてもよい。
上述した実施形態において、鍵動作決定部330において決定された鍵10の動作内容に応じて鍵10が実際に動作した結果得られるy[i]については、差分算出部360における差分算出処理において、e[i]の全てのパラメータを「0」としてもよい。すなわち、鍵動作決定部330において決定された鍵10の動作内容により駆動した鍵10の動作内容については、動作ルールを変更する対象として扱わないようにしてもよい。
このようにすれば、利用者による演奏操作に対してのみ動作ルールが変更されるようにすることができる。
上述した実施形態においては、r[i]とy[i]との比較は差分算出処理によって行っていたが、差分に限らず予め決められた演算処理にしたがって比較するものであれば、どのような処理により比較してもよい。
上述した実施形態においては、動作ルールの内容を変更する処理について、g[m+1]=g[m]+e[m]として行っていたが、このような計算式による処理に限られず、予め決められた演算処理にしたがったものであればよい。例えば、g[m+1]=g[0]+e[m]、g[m+1]=g[m]−e[m]としてもよいし、軌道に関するパラメ
ータについては変更を行わないようにしてもよい。
このようにすれば、様々な態様での自動演奏を楽しむことができる。
上述した実施形態において、r[i]に基づいて動作した鍵10と同一の鍵10を、その動作中に利用者が演奏操作した場合、r[i]に基づいて決まる鍵10の軌道と、実際の動作における軌道とが、予め決められた時間(例えば10msec.)にわたって異なる場合には、r[i]に基づく鍵10の駆動を停止して、利用者の演奏操作で鍵10が動作するようにしてもよい。
上述した実施形態において、鍵10の動作内容をRAM113、ディスクドライブ120の記録媒体などに記録するようにしてもよい。
上述した実施形態においては、動作ルールはr[m+1]=y[m]+g[m+1]として決められていたが、他の態様で動作ルールを定めてもよい。例えば、白鍵のみ、黒鍵のみを動作させるルール、長調、短調など調性にしたがって動作させるルール、5度圏サイクルで動作させるルール、民族音階(都節音階、律音階、琉球音階、民謡音階など)で動作させるルールなどである。
上述した実施形態において、パッセージ演奏モードを終了させる条件を定めてもよい。これは、操作パネル130で終了操作をした場合、r[i]のパラメータが上限下限のいずれかに達した場合、利用者による演奏操作が予め決められた態様で行われた場合などにおいて終了するようにすればよい。
利用者の演奏操作により終了させる場合としては、例えば、r[m]に係る押鍵動作が開始する前に、その鍵10を演奏操作してr[m]に係る離鍵動作が終了するまで利用者が押鍵を続けた場合、また、r[m]における押鍵動作が開始された後、離鍵動作が開始される前に、利用者がその鍵10を演奏操作して押鍵して、r[m+1]の押鍵動作か開始される時刻まで押鍵を続けた場合などである。
上述した実施形態においては、説明の簡略化のためパッセージ演奏モードにおける自動演奏は単音で行われるものとしたが、複数の音が同時に発音されるように構成されていてもよい。その場合であっても、利用者の演奏操作による鍵10の動作内容と、自動演奏による鍵10の動作内容とを比較して、予め決められた演算処理により得られた結果に基づいて、動作ルールを変更するようにすればよい。
上述した実施形態において、演奏検出部200は、鍵10の押鍵動作、離鍵動作が行われると、演奏パラメータを生成して出力する演奏検出処理をしていた。このとき、鍵10の離鍵動作が終了する前に、演奏者によって鍵10の押鍵動作が開始された場合については、以下に説明するようにして、演奏パラメータを生成して出力するようにしてもよい。離鍵動作が終了する前の鍵10と、離鍵動作が終了する前に演奏者に押鍵される鍵10とが、同一の鍵である場合(ハーフストローク打鍵)と異なる鍵である場合とに分けて、演奏検出処理を説明する。まず、同一の鍵である場合についての演奏検出処理について、図15、図16を用いて説明する。
演奏検出部200は、鍵10が押鍵速度検出開始位置(押鍵量1mm)まで押下されるのを待つ(ステップS412;No)。演奏検出部200は、鍵10が押鍵速度検出開始位置まで押下されたことを検出した場合、すなわち、押鍵量が1mmを上回った場合(ステップS412;Yes)、その時点の押鍵量xp0および時刻tp0を記憶する(ステップS413)。
以上が、鍵10の離鍵動作が終了する前に、演奏者が同じ鍵10を押鍵した場合の演奏検出処理についての説明である。
鍵10の離鍵動作が終了する前に、演奏者が異なる鍵10を押鍵した場合においても、一つの処理モジュールが行う演奏検出処理は、同じ鍵10を押鍵した場合と同様であるが、ステップS412、S420、S430、S432、S433、S435、S440、S450のように、押鍵量に基づく判定を行っている場合においては、図17に示す別モジュール起動処理についても並行して処理が開始される。
そして、演奏検出部200は、先に演奏検出処理を実行していた処理モジュールにおいてステップS451の処理が行われると、別の処理モジュールによって演奏検出処理が並行して実行されている場合には、並行して演奏検出処理を実行している別の処理モジュールの動作を継続したまま、先に演奏検出処理を実行していた処理モジュール(ステップS451の処理を行った処理モジュール)の動作を停止させる。
以上が、鍵10の離鍵動作が終了する前に、演奏者が異なる鍵10を押鍵した場合の演奏検出処理についての説明である。
上述した実施形態においては、自動演奏ピアノ1として説明したが、利用者の演奏操作によらずに駆動可能な鍵10が複数設けられた鍵盤を有する鍵盤楽器であれば、電子ピアノ、キーボードであってもよい。キーボードなどにおいては、MIDIコントローラなどの発音する音源を有さないものであってもよい。また、消音可能なアコースティックピアノなどであってもよい。
Claims (5)
- 鍵を複数有する鍵盤と、
前記鍵の動作内容を検出する検出手段と、
指示に応じて前記鍵を駆動して動作させる駆動手段と、
過去の前記鍵の動作内容または過去に決定した前記鍵の動作内容に応じて次に動作させる鍵の動作内容を定めた動作ルールに基づいて、次に動作させる鍵の動作内容を決定する決定手段と、
前記決定された動作内容で前記鍵が動作するように、前記駆動手段に指示を行う指示手段と、
前記検出された動作内容と前記決定された動作内容とを比較し、比較結果に応じて前記動作ルールを変更する変更手段と
を具備することを特徴とする鍵盤楽器。 - 前記指示手段は、前記変更手段による比較対象となった前記決定された動作内容に係る指示をしていない場合には、当該内容に係る指示を中止する
ことを特徴とする請求項1に記載の鍵盤楽器。 - 前記変更手段は、前記検出された動作内容が前記駆動手段による鍵の駆動に対して検出された動作内容である場合には、前記動作ルールを変更しない
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鍵盤楽器。 - 前記変更手段は、前記検出された動作内容が前記駆動手段による鍵の駆動に対して検出された動作内容である場合には、当該検出された動作内容と当該駆動を行うために前記決定手段により決定された動作内容とを比較する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鍵盤楽器。 - 鍵を複数有する鍵盤と、
前記鍵の動作内容を検出する検出手段と、
指示に応じて前記鍵を駆動して動作させる駆動手段と、
予め決められたルールに基づいて、次に動作させる鍵の動作内容を決定する決定手段と、
前記決定された動作内容で前記鍵が動作するように、前記駆動手段に指示を行う指示手段と、
前記検出された動作内容と前記決定された動作内容とを比較し、比較結果に応じて、追加して動作させる鍵の動作内容を決定する追加決定手段と
を具備し、
前記指示手段は、前記追加決定手段による決定があった場合には、当該決定された動作内容を前記決定手段によって決定された動作内容に追加した動作内容で前記鍵が動作するように、前記駆動手段に指示を行う
ことを特徴とする鍵盤楽器。
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