JP2646840B2 - Keyboard instrument performance detection device - Google Patents

Keyboard instrument performance detection device

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JP2646840B2
JP2646840B2 JP2296993A JP29699390A JP2646840B2 JP 2646840 B2 JP2646840 B2 JP 2646840B2 JP 2296993 A JP2296993 A JP 2296993A JP 29699390 A JP29699390 A JP 29699390A JP 2646840 B2 JP2646840 B2 JP 2646840B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は鍵盤楽器の演奏状態検出装置に関し、例えば
被測定物との間の距離変化に対して極値を有する信号を
出力する反射型光センサを使用し、ハンマー打弦前にそ
の極値を出力する位置に該反射型光センサを配設し、極
値出力後の第1出力値の出力時から第2出力値の出力時
までの経過時間に基づいて打弦速度を算出することによ
り、センサの取付、調整等を簡単に行うことができ、自
動ピアノにおいてハンマーによる実際の打弦速度を正確
に検出するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a playing state of a keyboard instrument, for example, a reflection type light for outputting a signal having an extreme value with respect to a change in a distance from an object to be measured. Using a sensor, the reflection type optical sensor is disposed at a position where the extreme value is output before striking the hammer, and from the time when the first output value is output to the time when the second output value is output after the extreme value is output. By calculating the stringing speed based on the elapsed time, it is possible to easily mount and adjust the sensor, and to accurately detect the actual stringing speed by a hammer in an automatic piano.

<従来の技術> 自動ピアノにあっては、その演奏を記録し、また、こ
れを自動的に再生することができる。この演奏の記録
は、具体的には、センサにより、押圧された鍵と、ま
た、その鍵に対応したハンマーによる打弦速度とを検出
し、記録するものである。この打弦速度を検出すること
により、音色、音量が決定されるものである。
<Prior Art> In an automatic piano, the performance can be recorded and reproduced automatically. Specifically, the recording of this performance is to detect and record the pressed key and the string striking speed by the hammer corresponding to the key by the sensor. By detecting the string striking speed, the timbre and volume are determined.

従来の自動ピアノの打弦速度の検出装置としては、例
えば第7図に示すような構成の装置が知られていた。
As an apparatus for detecting the stringing speed of a conventional automatic piano, for example, an apparatus having a configuration as shown in FIG. 7 has been known.

この検出装置では、第7図に示すように、弦71を打弦
するハンマー72において、そのハンマーシャンク73の中
間部に板材からなるハンマーシャッター74を取り付けて
いる。
In this detection device, as shown in FIG. 7, a hammer 72 for striking a string 71 is provided with a hammer shutter 74 made of a plate material at an intermediate portion of the hammer shank 73.

透過光型光センサ75A,75Bは、このハンマーシャッタ
ー74の回動軌跡を含む平面の両側に投光器と受光器とを
それぞれ対向させることにより配設されている。これら
の光センサ75A,75B同士は近接して配設されている。例
えば、これらの2個の光センサ75A,75Bは、ハンマーシ
ャッター74の回動軌跡に沿って所定間隔だけ離れて固定
部材76に固定されている。
The transmitted light type optical sensors 75A and 75B are disposed on both sides of a plane including the rotation locus of the hammer shutter 74 by opposing the light emitter and the light receiver, respectively. These optical sensors 75A and 75B are arranged close to each other. For example, these two optical sensors 75A and 75B are fixed to the fixing member 76 at predetermined intervals along the rotation locus of the hammer shutter 74.

すなわち、ハンマー72の打弦操作において、回動する
ハンマーシャッター74がこれらの光センサ75A,75Bの各
光路を遮断することができるように構成したものであ
る。
That is, in the stringing operation of the hammer 72, the rotating hammer shutter 74 can block the respective optical paths of the optical sensors 75A and 75B.

したがって、ハンマー72の打弦動作に伴いハンマーシ
ャッター74が所定速度で回動して2個の透過光型光セン
サ75A,75Bの各光路を順番に遮断する。そして、この装
置では、これらの光センサ75A,75Bの各遮断光時刻の時
間差を計測し、この時間差に基づいてハンマー71の打弦
速度を演算し、記録していた。
Therefore, the hammer shutter 74 rotates at a predetermined speed in accordance with the stringing operation of the hammer 72, and sequentially blocks the optical paths of the two transmitted light type optical sensors 75A and 75B. In this apparatus, the time difference between the interruption light times of the optical sensors 75A and 75B is measured, and based on the time difference, the stringing speed of the hammer 71 is calculated and recorded.

したがって、打弦行程の途中のハンマーシャンク73の
回動速度ではなく、ハンマー72による実際の打弦速度を
正確に検出するには、これらの光センサ75A,75Bを、ハ
ンマー72による実際の打弦位置にできるだけ近づけて実
装する必要があった。
Therefore, in order to accurately detect the actual stringing speed by the hammer 72, not the rotational speed of the hammer shank 73 during the stringing process, these optical sensors 75A and 75B are used to detect the actual stringing by the hammer 72. It had to be mounted as close as possible to the location.

また、その検出精度の向上のためには、各光センサ75
A,75Bにおいてその投光器と受光器との位置決め、各光
センサ75A,75Bとハンマーシャッター74との間の機械的
位置決め、さらに、各光センサ75A,75B間の間隔の設定
を正確に行う必要があった。
In order to improve the detection accuracy, each optical sensor 75
In A and 75B, it is necessary to accurately perform the positioning between the light emitter and the light receiver, the mechanical positioning between each optical sensor 75A, 75B and the hammer shutter 74, and the setting of the interval between each optical sensor 75A, 75B. there were.

<発明が解決しようとする課題> しかしながら、このような従来の自動ピアノの打弦速
度検出装置にあっては、88鍵に対応して対をなす光セン
サ75A,75Bのすべてについて、これらの間隔を一定距離
に取り付けることは困難であった。取り付けた間隔にバ
ラツキがあれば、時間差を測定しても正確な打弦速度を
得ることはできない。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in such a conventional stringing speed detecting apparatus for an automatic piano, all of the paired optical sensors 75A and 75B corresponding to 88 keys have these intervals. It was difficult to attach a fixed distance. If there is a variation in the installation interval, an accurate striking speed cannot be obtained even if the time difference is measured.

また、そのセンサ間距離の補正や、ハンマーの個体差
等によるセンサ取付位置の補正についても、ハンマーシ
ャンクへのハンマーシャッタの固定、センサに対するハ
ンマーシャッターの位置決め等の作業が困難である。例
えば、ハンマーシャンクにハンマーシャッターを取り付
けるためには、ハンマーシャンクについて高精度な加工
を必要とし、その組立、調整工数の増加を招致した。
Also, with respect to the correction of the distance between the sensors and the correction of the sensor mounting position due to individual differences of the hammers, it is difficult to perform operations such as fixing the hammer shutter to the hammer shank and positioning the hammer shutter with respect to the sensor. For example, in order to attach a hammer shutter to a hammer shank, high-precision processing is required for the hammer shank, which has led to an increase in the number of assembling and adjusting steps.

また、このような従来の検出装置にあっては、打弦点
に近接して光センサを配設することができない。上記個
体差補正などのための光センサの調整用の実装空間が確
保できないからである。この結果、従来装置では例えば
ハンマーの回動の平均速度を検出しているに過ぎず、実
際の打弦速度を高精度に検出することができない。これ
は、実際の打弦点は各弦の打弦機構により異なるのに対
し、従来のセンサは、上述のように打弦点に近接して実
装することができなかったからである。
Further, in such a conventional detection device, it is impossible to dispose an optical sensor close to the striking point. This is because a mounting space for adjusting the optical sensor for the individual difference correction or the like cannot be secured. As a result, the conventional device merely detects, for example, the average rotation speed of the hammer, and cannot detect the actual stringing speed with high accuracy. This is because the actual striking point differs depending on the striking mechanism of each string, but the conventional sensor cannot be mounted close to the striking point as described above.

換言すると、センサは高精度の位置決めを要求される
にもかかわらず、各センサにより検出された打弦速度は
センサ間の個体差等によって精度の低いものである場合
があり、装置としては未だ改善の余地があったのであ
る。
In other words, despite the fact that the sensors are required to be positioned with high accuracy, the stringing speed detected by each sensor may be of low accuracy due to individual differences between the sensors and the like. There was room for it.

すなわち、ハンマーによる打弦時は、微視的に見る
と、打撃によりハンマフェルトに弦が食い込んだり、弦
が打弦力によりたわんだりして、正確な打弦位置を機械
的に特定することは極めて困難なものだからである。
In other words, when striking with a hammer, microscopically, it is difficult to mechanically specify the exact striking position by striking the string into the hammer felt by striking or bending the string by striking force. Because it is extremely difficult.

そこで、これらの欠点を解消するためには、ハンマー
等打弦機構の回動に対して追従することができる、すな
わち打弦機構構成部材との距離変化に対応する出力を得
るセンサ(例えば反射型光センサ)を使用することが考
えられる。
Therefore, in order to eliminate these drawbacks, a sensor capable of following the rotation of a stringing mechanism such as a hammer, that is, a sensor that obtains an output corresponding to a change in distance from a stringing mechanism component (for example, a reflection type Optical sensor).

この場合の光センサは、打弦機構構成部材との距離変
化に対応してその出力値が変化する信号を出力するよう
に構成する。そして、そのセンサ出力において、構成部
材と測定点との間の距離を異ならせた2つの測定点につ
いて第1出力値と第2出力値とを得、その間の回動時間
を測定する。これらの2測定点間の距離と測定時間とに
基づいてハンマーによる打弦速度を得るものである。
In this case, the optical sensor is configured to output a signal whose output value changes in response to a change in the distance from the string striking mechanism component. Then, based on the sensor output, a first output value and a second output value are obtained for two measurement points having different distances between the constituent member and the measurement point, and a rotation time therebetween is measured. The hammering speed of the hammer is obtained based on the distance between these two measurement points and the measurement time.

ところが、この光センサでは各光センサの距離変化に
対する出力特性にバラツキが生じることが考えられる。
各光センサの出力特性が異なること、構成部材の光反射
面の反射率がそれぞれ異なること、光センサの取付位置
に個体差があること等の理由による。
However, in this optical sensor, it is conceivable that the output characteristics of each optical sensor with respect to a change in distance vary.
This is because the output characteristics of the optical sensors are different, the reflectivity of the light reflecting surfaces of the constituent members is different, and there are individual differences in the mounting positions of the optical sensors.

したがって、各光センサによる打弦速度検出のバラツ
キに対して補正が必要である。
Therefore, it is necessary to correct the variation in the string hit speed detection by each optical sensor.

そこで、本発明の目的は、ハンマーシャンクにハンマ
ーシャッターを取り付ける作業をなくし、ハンマー個体
差等の補正においてもその調整作業等煩雑な作業を必要
とし、全体としてその取付、調整が容易になった鍵盤楽
器の演奏状態検出装置を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the work of attaching the hammer shutter to the hammer shank, and to perform complicated work such as adjustment work for correcting individual differences of the hammer, etc. An object of the present invention is to provide an apparatus for detecting a playing state of a musical instrument.

また、本発明の他の目的は、打弦直前の速度を検出可
能とし、打弦速度の検出精度を高めた鍵盤楽器の演奏状
態検出装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a performance detecting device for a keyboard instrument, which is capable of detecting a speed immediately before striking a string and has improved accuracy in detecting a striking speed.

さらに、本発明の別の目的は、各センサの出力(その
各ピーク値は異なっている)を正規化することにより、
例えばセンサのピーク出力に対する一定の割合の出力値
で検出を行うことにより、すべてのセンサは、一定の測
定区間(一定距離)で測定することができ、固体差によ
る検出出力値(測定時間→打弦速度)のバラツキをなく
した鍵盤楽器の演奏状態検出装置を提供することであ
る。
Further, another object of the present invention is to normalize the output of each sensor (each of which has a different peak value),
For example, by performing detection at a fixed ratio of the output value to the peak output of the sensor, all sensors can measure in a fixed measurement section (fixed distance), and the detection output value (measurement time → stroke) due to individual differences An object of the present invention is to provide an apparatus for detecting a playing state of a keyboard instrument, which eliminates variations in string speed.

また、本発明は、その測定区間をきわめて弦に近い実
際の打弦点の直前に設定可能であり、実際の打弦時の速
度にほぼ一致した打弦速度を測定可能である演奏状態検
出装置を提供することを、その目的としている。
Further, according to the present invention, a performance state detecting device capable of setting a measurement section immediately before an actual striking point very close to a string, and capable of measuring a striking speed substantially matching the actual striking speed. Its purpose is to provide.

<課題を解決するための手段> 本発明は、押鍵操作により回動する鍵盤楽器の打弦機
構の構成部材に近接対向して配設されるとともに、この
構成部材との間の距離の変化に対応し、かつ、極値を有
して変化する信号を出力する検出手段と、この検出手段
からの出力信号においてその極値を検出するとともに、
この極値検出の後に出力される第1出力値および第2出
力値をこの極値に基づいて算出する出力値算出手段と、
上記検出手段からの出力が上記第1出力値から第2出力
値まで変化する間の時間を計測する計時手段と、この計
測時間と上記2測定点間距離とに基づいて当該打弦機構
による打弦速度を算出する打弦速度演算手段と、を備え
た鍵盤楽器の演奏状態検出装置である。
<Means for Solving the Problems> The present invention is provided so as to be close to and opposed to a component of a string striking mechanism of a keyboard musical instrument which is rotated by a key depression operation, and to change a distance between the component and the component. And detecting means for outputting a signal that changes with an extreme value, and detecting the extreme value in an output signal from the detecting means,
Output value calculating means for calculating a first output value and a second output value output after the detection of the extreme value based on the extreme value;
A time measuring means for measuring a time during which the output from the detecting means changes from the first output value to the second output value; and a striking mechanism by the string striking mechanism based on the measured time and the distance between the two measuring points. A playing state detecting device for a keyboard instrument, comprising: a striking speed calculating means for calculating a string speed.

<作用> 本発明は、その検出手段からの出力信号の第1出力値
と第2出力値とに基づいて2つの測定点の間の距離を算
出する。そして、これらの2つの測定点を打弦機構構成
部材が通過する時間を検出し、これらの距離および時間
の測定値から打弦速度を算出する。この場合、検出手段
からの出力である第1出力値と第2出力値とはその極値
により正規化されている。その結果、各弦についての検
出装置による演算結果にバラツキが生じることはない。
算出した打弦速度はすべて正確なものである。
<Operation> The present invention calculates the distance between two measurement points based on the first output value and the second output value of the output signal from the detection means. Then, the time at which the stringing mechanism component passes through these two measurement points is detected, and the stringing speed is calculated from the measured values of the distance and the time. In this case, the first output value and the second output value, which are the outputs from the detecting means, are normalized by their extreme values. As a result, there is no variation in the calculation result of the detection device for each string.
All the calculated stringing speeds are accurate.

例えば、押鍵により打弦機構は回動して打弦するが、
この打弦機構の回動に対応して検出手段の出力が変化す
る。その出力のピーク値(極値)を検出して出力値算出
手段は、ピーク値に基づいて第1出力値と第2出力値と
を算出する。第1出力値と第2出力値は2つの測定点を
規定するものである。
For example, the string striking mechanism is turned and struck by a key press,
The output of the detecting means changes in accordance with the rotation of the string striking mechanism. The peak value (extreme value) of the output is detected, and the output value calculation means calculates the first output value and the second output value based on the peak value. The first output value and the second output value define two measurement points.

そして、再び押鍵による打弦機構の回動時には、これ
らの第1出力値および第2出力値に基づいて経過時間を
計時手段が測定する。例えばピーク値を経過した後第1
出力値を検出するとタイマをスタートされ、第2出力値
の検出によりタイマをストップするものである。打弦速
度演算手段が、この経過時間と上記2測定点間距離とに
基づいて打弦速度を算出するものである。
Then, when the string striking mechanism is rotated again by depressing a key, the elapsed time is measured by the time measuring means based on the first output value and the second output value. For example, after the peak value has passed, the first
When an output value is detected, a timer is started, and when the second output value is detected, the timer is stopped. String striking speed calculating means calculates a string striking speed based on the elapsed time and the distance between the two measurement points.

<実施例> 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例に係る自動ピアノの演奏
状態検出装置(打弦速度検出装置)を示すブロック回路
図である。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing an apparatus for detecting a playing state of an automatic piano (string striking speed detecting apparatus) according to a first embodiment of the present invention.

第2図は第1実施例に係る自動ピアノの打弦機構を示
す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing a string striking mechanism of the automatic piano according to the first embodiment.

まず、第1図に示すように、この打鍵速度検出装置
は、反射型光センサ11を有している。光センサ11は打弦
機構を構成する部材(後述)に対して光を照射し、その
反射光の強度により変化する電流Icを出力する。
First, as shown in FIG. 1, the keying speed detecting device has a reflection type optical sensor 11. The optical sensor 11 irradiates a member (described later) constituting the string striking mechanism with light, and outputs a current Ic that changes depending on the intensity of the reflected light.

この出力電流Icが打弦機構による打弦行程においてピ
ーク値IcMaxを有するように、この光センサ11はセット
されている。例えば打弦機構構成部材との間の距離、お
よび、光センサ11の焦点距離を適切な値にセットして設
けているものである。
The optical sensor 11 is set such that the output current Ic has a peak value IcMax during the string striking process by the string striking mechanism. For example, the distance from the stringing mechanism component and the focal length of the optical sensor 11 are set to appropriate values.

この光センサ11の出力は、出力電流Icのピーク値IcMa
xを検出して保持するIcMax検出保持回路12に入力されて
いる。
The output of the optical sensor 11 is a peak value IcMa of the output current Ic.
It is input to an IcMax detection and holding circuit 12 that detects and holds x.

この検出保持回路12の出力であるピーク値IcMaxは、
演算回路13において演算処理され、第1出力値である0.
9IcMax、第2出力値である0.8IcMaxがそれぞれ算出され
る。2つの測定点を設定することになる。
The peak value IcMax, which is the output of the detection and holding circuit 12, is
The arithmetic processing is performed in the arithmetic circuit 13 and the first output value of 0.
9IcMax and 0.8IcMax, which is the second output value, are calculated. Two measurement points will be set.

第1出力値(0.9IcMax)はその保持回路14に、第2出
力値(0.8IcMax)はその保持回路15に、それぞれ出力さ
れて保持される。
The first output value (0.9IcMax) is output to the holding circuit 14, and the second output value (0.8IcMax) is output to the holding circuit 15 and held.

また、上記光センサ11からの出力(経時的に変化す
る)は比較回路18、19にそれぞれ入力されている。これ
らの比較回路18、19は、それぞれ、上記第1出力値(0.
9IcMax)および第2出力値(0.8IcMax)と、この光セン
サ11からの出力Icとを比較するものである。
The output from the optical sensor 11 (which changes over time) is input to comparison circuits 18 and 19, respectively. These comparison circuits 18 and 19 respectively output the first output value (0.
9IcMax) and the second output value (0.8IcMax) are compared with the output Ic from the optical sensor 11.

判定回路20は、比較回路18での比較の結果等を判定
し、光センサ11の出力Icがピーク値(IcMax)を超えて
第1出力値(0.9IcMax)よりも低くなるとタイマ21をス
タートさせるトリガ信号を出力する。
The determination circuit 20 determines the result of the comparison by the comparison circuit 18 and starts the timer 21 when the output Ic of the optical sensor 11 exceeds the peak value (IcMax) and becomes lower than the first output value (0.9IcMax). Outputs trigger signal.

また、判定回路22は、光センサ11の出力Icが変化し、
比較回路19での比較の結果、その出力Icがピーク値出力
後第2出力値0.8IcMaxよりも小さくなるとタイマ21を停
止するストップ信号を出力する。
Further, the judgment circuit 22 changes the output Ic of the optical sensor 11,
As a result of the comparison by the comparison circuit 19, when the output Ic becomes smaller than the second output value 0.8IcMax after the peak value is output, a stop signal for stopping the timer 21 is output.

タイマ21は、このスタートからストップまでの時間を
そのパルス数により計測し、2測定点間での経過時間
(打弦機構の回動時間)のタイマ信号Δtを出力する。
The timer 21 measures the time from the start to the stop based on the number of pulses, and outputs a timer signal Δt indicating the elapsed time between the two measurement points (rotation time of the string striking mechanism).

そして、このタイマ信号ΔtはMIDIベロシティテーブ
ル23により変換されて当該打弦機構による打弦強度Vが
得られる。
Then, the timer signal Δt is converted by the MIDI velocity table 23 to obtain the string striking strength V by the string striking mechanism.

ここで、第2図に示すように、上下方向に張設された
弦24を打撃するアクション(打弦機構)25は、88個の鍵
についてそれぞれ配設されている。
Here, as shown in FIG. 2, an action (string striking mechanism) 25 for striking a string 24 stretched in the vertical direction is provided for each of the 88 keys.

アクション25は、以下の部材により構成されている。 The action 25 includes the following members.

すなわち、弦24を打撃するハンマー26と、このハンマ
ー26に連接されたハンマーシャンク27と、このハンマー
シャンク27の基端に固設されたバット28と、これらのハ
ンマーシャンク27およびバット28をセンターピンを支点
として揺動自在に支持するバットフレンジ29と、このハ
ンマーシャンク27の弦24からの距離を規定するハンマー
レール30等とを有している。
That is, a hammer 26 that strikes the string 24, a hammer shank 27 connected to the hammer 26, a bat 28 fixed to the base end of the hammer shank 27, and a hammer shank 27 and a bat 28 And a butt flange 29 that swingably supports the hammer shank 27, a hammer rail 30 that defines the distance of the hammer shank 27 from the string 24, and the like.

ダンパー31は弦24とアクション25との間で弦24に近接
して配設されている。ダンパー31はアクション25に連動
するが、ダンパーペダルを踏み込むことにより弦24から
離れて、弦24の振動を持続させることができる。
The damper 31 is disposed between the string 24 and the action 25 and close to the string 24. Although the damper 31 is linked to the action 25, the vibration of the string 24 can be maintained by depressing the damper pedal to separate from the string 24.

ここで、32はセンターレールであって、上記バットフ
レンジ29等を固定、支持している。
Here, reference numeral 32 denotes a center rail, which fixes and supports the butt flange 29 and the like.

このセンターレール32の上端部には水平なブラケット
33が弦24から離れる方向に向かって延設されている。そ
のブラケット33の弦24から離隔した後端部33Aは上方に
向かって折曲げられており、その折曲げ辺33Aの上端に
は上記各回路12〜23を保持する基板34が水平に固定され
ている。
A horizontal bracket is provided at the upper end of this center rail 32.
33 extends in a direction away from the string 24. A rear end 33A of the bracket 33 separated from the string 24 is bent upward, and a board 34 holding the above circuits 12 to 23 is horizontally fixed to the upper end of the bent side 33A. I have.

この基板34には反射型光センサ35(11)が配設され、
この反射型光センサ35は、下方に向かって光を照射可能
な投光部35Aと、その反射光を受光可能な受光部35Bと、
を一体化して構成されている。
On this substrate 34, a reflection type optical sensor 35 (11) is provided.
The reflection type optical sensor 35 includes a light projection unit 35A capable of irradiating light downward, a light receiving unit 35B capable of receiving the reflected light,
Are integrated.

そして、この光センサ35は上記バット28の後方側に突
設されたキャッチャー36に対向可能に配設されている。
すなわち、ハンマー26による打弦時、キャッチャー36の
木口面36Aは、第2図に破線で示す位置から実線で示す
位置まで回動し、示すように、上方を向き、光センサ35
に対して所定間隔を有して対向するものである。このキ
ャッチャー36は打弦機構25の構成部材の一つであり、し
たがって打弦機構25の構成部材に近接対向して光センサ
35は配設されていることとなる。
The optical sensor 35 is disposed so as to be able to face a catcher 36 projecting rearward of the bat 28.
That is, at the time of striking by the hammer 26, the front end 36A of the catcher 36 rotates from the position shown by the broken line to the position shown by the solid line in FIG.
With a predetermined interval. The catcher 36 is one of the components of the stringing mechanism 25.
35 will be provided.

なお、図において、37はジャック、38はウィペンであ
る。
In the drawing, 37 is a jack, and 38 is a wippen.

光センサ35は、発光素子(LED等)、発光レンズ等を
有する投光部35Aから下方に向かって光を照射し、この
光が反射面に反射した反射光を、受光素子(フォトダイ
オード)、受光レンズ等からなる受光部35Bにおいて受
光する。そして、光センサ35は受光部35Bで受光した反
射光の光量(強度)に応じてその出力電流Icが変化す
る。
The light sensor 35 irradiates light downward from a light projecting unit 35A having a light emitting element (eg, an LED), a light emitting lens, and the like, and reflects the light reflected by the reflecting surface on a light receiving element (photodiode), Light is received by a light receiving unit 35B including a light receiving lens and the like. The output current Ic of the optical sensor 35 changes according to the amount (intensity) of the reflected light received by the light receiving unit 35B.

また、アクション25による打弦行程においては、キャ
ッチャー36はバット28、ハンマー26等と一体となって回
動し、このキャッチャー36の木口面36Aと光センサ35と
の間の距離dが変化する。この距離変化に対応して光セ
ンサ35の受光部35Bの反射光の受光量が変化する。
In the stringing stroke by the action 25, the catcher 36 rotates integrally with the bat 28, the hammer 26, and the like, and the distance d between the opening 36A of the catcher 36 and the optical sensor 35 changes. The amount of light received by the light receiving unit 35B of the optical sensor 35 changes in accordance with the change in the distance.

ここで、上記距離dの変化に対するこの光センサ35の
出力Icは、第3図に示すように変化する。
Here, the output Ic of the optical sensor 35 with respect to the change of the distance d changes as shown in FIG.

このグラフに示すように、光センサ35に対してキャッ
チャー36の木口面36Aが離れた位置(d1)にある程その
出力は小であり、この離れた位置から木口面36Aが光セ
ンサ35に接近するにともなってその出力は増加する(d1
→d0)。そして、木口面36Aが一定距離d0にくると、光
センサ35の出力はピーク値(極値)IcMaxをとる。さら
に、木口面36Aが接近すると(d0→d3→d4→d2)、その
出力は逆にこのピーク値IcMaxより小さくなる。この一
定距離d0は発光部35A、受光部35Bの各発光レンズ、受光
レンズの指向特性等により設定されるものである。特に
センサ出力においてはピーク値検出後のデータを用いて
いるため、かなり長い焦点距離を有する光センサ35を使
用することがよい。長焦点距離の光センサを用いるとそ
の出力データの信頼性が増すこととなる。
As shown in this graph, the output is smaller as the tip 36A of the catcher 36 is farther from the optical sensor 35 at the position (d 1 ), and the tip 36A is transmitted to the optical sensor 35 from this far position. Its power increases as it approaches (d 1
→ d 0 ). Then, take the butt end surface 36A is at the predetermined distance d 0, the output of the optical sensor 35 is a peak value (extremal) Icmax. Further, when the tip surface 36A approaches (d 0 → d 3 → d 4 → d 2 ), the output thereof becomes smaller than the peak value IcMax. The fixed distance d 0 is the light emitting portion 35A, the light emission lens of the light receiving portion 35B, and is set by such directional characteristics of the light-receiving lens. In particular, since data after peak value detection is used in sensor output, it is preferable to use an optical sensor 35 having a considerably long focal length. Using an optical sensor with a long focal length increases the reliability of the output data.

したがって、この光センサ35は、その出力Icがこのピ
ーク値IcMaxをとって変化する一定の範囲となるよう
に、キャッチャー36の木口面36Aに対しての距離(d1〜d
2)を設定している。換言すると、打弦行程でのキャッ
チャー36の回転可能範囲(d1〜d2)内でセンサ出力信号
のピーク値IcMaxが出力される位置に光センサ35を配設
している。なお、距離d3では第1出力値0.9IcMaxを、距
離d4では第2出力値0.8IcMaxを、それぞれ出力する。し
たがって、第1出力値を出力した木口面36A位置と第2
出力値を出力した位置との間の2測定点間距離は、Δd
=d3−d4となる。
Therefore, the optical sensor 35 is positioned at a distance (d 1 to d 1) to the front end 36A of the catcher 36 such that the output Ic is within a certain range that changes with the peak value IcMax.
2 ) is set. In other words, are disposed an optical sensor 35 to a position where the peak value IcMax rotatable range (d 1 ~d 2) sensor output signal in the catcher 36 at the string-striking stroke is output. Incidentally, the distance d 3 in the first output value 0.9IcMax, the distance d 4 in the second output value 0.8IcMax, respectively output. Therefore, the position of the tip 36A where the first output value was output and the second
The distance between two measurement points between the position where the output value was output and the position where the output value was output is Δd
= A d 3 -d 4.

第4図は、打弦行程におけるこの光センサ35の出力信
号Icの変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change in the output signal Ic of the optical sensor 35 during the string striking process.

この打弦行程では、第3図に示すように、光センサ35
とその反射面36Aとの間の距離は、d1,d0(ピーク値出
力),d3(第1出力値出力),d4(第2出力値出力),d2
(打弦点),d4,d3,d0,d1の順に変化する。
In this stringing stroke, as shown in FIG.
The distance between the reflecting surface 36A is, d 1, d 0 (peak value output), d 3 (first output value output), d 4 (second output value output), d 2
(String striking point), d 4 , d 3 , d 0 , d 1 .

すなわち、押鍵によりハンマー26が弦24に向かって接
近するように回動する打弦行程では、キャッチャー36も
これと一体となって回動し、その木口面36Aが光センサ3
5に接近する。この接近にしたがい、ある時刻t1にはIcM
ax(ピーク値)の出力が得られる。このピーク値の出力
の時刻をt1とし、この時のセンサ〜キャッチャー間距離
はd0である。
That is, in the stringing stroke in which the hammer 26 rotates so as to approach the string 24 by pressing a key, the catcher 36 also rotates integrally with the hammer 26, and the tip 36A of the catcher 36
Approach 5. In accordance with this approach, it is at a certain time t 1 IcM
The output of ax (peak value) is obtained. The time of output of the peak value and t 1, between the case of the sensor-catcher distance is d 0.

次いで、キャッチャー36のさらなる接近方向への回動
により、時刻t2にはIcMaxの90%の出力(第1出力値)
が得られる(センサ〜キャッチャー間距離はd3)。
Then, by the rotation of the further approaching direction of the catcher 36, at time t 2 90% of the output of Icmax (first output value)
Is obtained (the distance between the sensor and the catcher is d 3 ).

またその後、時刻t3にはIcMaxの80%の出力(第2出
力値)が得られる(センサ〜キャッチャー間距離は
d4)。
Further then, at time t 3 80% of the output of Icmax (second output value) is obtained (between the sensor-catcher distance
d 4 ).

そして、時刻t4においては、ハンマー26が弦24を打撃
する打弦点を形成し(センサ〜キャッチャー間距離は
d2)、ハンマー26を含むアクション25は跳ね返ることと
なる。すなわち、打弦点t4を中心としてセンサ35の出力
は対称形で変化する。したがって、第1出力値の出力時
t2と第2出力値の出力時t3との間の経過時間は、Δt=
t3−t2で表される。
Then, at time t 4, to form a string striking point the hammer 26 strikes the string 24 (between the sensor-catcher distance
d 2 ), the action 25 including the hammer 26 will rebound. That is, the output of the sensor 35 around the Datsuruten t 4 varies symmetrical. Therefore, when the first output value is output
t 2 and the elapsed time between the output time t 3 of the second output value, Delta] t =
It is represented by t 3 −t 2 .

第5図はキャッチャー36の木口面36Aと光センサ35と
の間の距離dの変化を概念的に示すものである。
FIG. 5 conceptually shows a change in the distance d between the tip 36A of the catcher 36 and the optical sensor 35.

この図に示すように、打弦時においては木口面36Aは
光センサ35に最も接近した距離d2にある。また、ピーク
値を出力するとき、これらは距離d0だけ離れている。ま
た、第1出力値0.9IcMaxおよび第2出力値0.8IcMaxを出
力する場合は、木口面36Aと光センサ35との距離はそれ
ぞれd3、d4だけ離れている。
As shown in this figure, the butt end surface 36A at the time of hitting of the string is at a distance d 2 which is closest to the light sensor 35. Further, when outputting the peak value, these are separated by a distance d 0. Further, when outputting the first output value 0.9IcMax and the second output value 0.8IcMax, the distance between the butt end surface 36A and the light sensor 35 are separated by d 3, d 4, respectively.

したがって、この自動ピアノにあっては、最初の自動
打弦時に(ソレノイド等のアクチュエータの駆動による
自動打鍵)、上述のようにして各光センサ11(35)につ
いて、そのセンサ出力の最大値(ピーク値IcMax)を検
出保持回路12において記憶させ、この最大値の90%とな
る第1出力値(0.9IcMax),80%となる第2出力値(0.8
IcMax)の各値を演算回路13にて演算する。
Therefore, in this automatic piano, at the time of the first automatic striking (automatic keying by driving an actuator such as a solenoid), as described above, the maximum value (peak value) of the sensor output of each optical sensor 11 (35) is obtained. The value IcMax) is stored in the detection holding circuit 12, and the first output value (0.9IcMax) which is 90% of this maximum value and the second output value (0.8
IcMax) is calculated by the arithmetic circuit 13.

これらの第1出力値、第2出力値はそれぞれ保持回路
14、15に出力されて、保持される。
The first output value and the second output value are respectively stored in a holding circuit.
It is output to 14 and 15 and held.

そして、その保持回路14、15の各出力は比較回路18、
19に基準値として入力される。
Then, each output of the holding circuits 14 and 15 is compared with a comparison circuit 18,
19 is entered as the reference value.

次に、演奏記録時、押鍵によりアクション25は回動
し、光センサ35は第4図に示す信号または類似した曲線
の信号を出力する。
Next, at the time of performance recording, the action 25 is rotated by key depression, and the optical sensor 35 outputs a signal shown in FIG. 4 or a signal having a similar curve.

この出力Icの変化に基づいて、すなわちセンサ出力信
号Icが、まずピーク値IcMaxになったか否かを判定回路2
0で判定し、次に、センサ出力が上記第1出力値に低下
したか否かを比較回路18で比較するとともに、判定回路
20はこのセンサ出力Icが第1出力値に一致すると、タイ
マスタート信号をタイマ21に出力する。この結果、この
一致した時刻t2からタイマ21が計時を開始する。
Based on the change in the output Ic, that is, the determination circuit 2 first determines whether or not the sensor output signal Ic has reached the peak value IcMax.
The comparison circuit 18 compares whether or not the sensor output has decreased to the first output value.
20 outputs a timer start signal to the timer 21 when the sensor output Ic matches the first output value. As a result, the timer 21 starts counting from the matched time t 2.

次に、センサ出力が第2出力値になったら、判定回路
22はストップ信号をタイマ21に出力する。この結果、タ
イマ21は計時を終了する。
Next, when the sensor output reaches the second output value, the determination circuit
22 outputs a stop signal to the timer 21. As a result, the timer 21 ends the timing.

この計測時間Δtがタイマ21から出力され、MIDI速度
テーブル23で変換された後打弦強度Vが得られる。
The measured time Δt is output from the timer 21 and converted by the MIDI speed table 23 to obtain the string striking strength V.

なお、上記光センサ11の出力において、ピーク値を通
り、打弦出力値に至らない場合は、打弦がされなかった
ものとする。
If the output of the optical sensor 11 passes through the peak value and does not reach the string output value, it is assumed that the string has not been struck.

また、このセンサ出力Icは、各光センサ35においての
取付位置のバラツキや、キャッチャー36の木口面36Aの
光反射率のバラツキなどにより、その波形が異なること
がある。
Further, the waveform of the sensor output Ic may differ due to a variation in the mounting position in each optical sensor 35, a variation in the light reflectance of the front end 36A of the catcher 36, and the like.

しかし、各センサ35の出力のピーク値IcMaxに対して
正規化された90%出力の第1測定点をキャッチャー36が
通過した時刻t2から、ピーク値に対して80%出力の第2
測定点を通過する時刻t3までの間の経過時間Δtを、こ
の実施例では測定している。この結果、ハンマー26によ
る実際の打弦点に近似した打弦速度を正確に検出するこ
とができるものである。
However, from time t2 when the catcher 36 passes the first measurement point of 90% output normalized to the peak value IcMax of the output of each sensor 35, the second value of 80% output to the peak value is obtained.
The elapsed time Δt between until time t 3 when passing through the measurement point, is measured in this embodiment. As a result, it is possible to accurately detect a striking speed approximate to the actual striking point by the hammer 26.

第6図はこの実施例における第1出力値と第2出力値
との設定の他の例を示すものである。
FIG. 6 shows another example of the setting of the first output value and the second output value in this embodiment.

この図に示すように、2つの測定点A,Bをセンサ出力
のピーク値IcMaxのα%,β%として演算してもよい。
この2測定点間をキャッチャーが変位する時間Δtを、
この第1出力値αIcMax、第2出力値βIcMaxにより測定
するものである。
As shown in this figure, two measurement points A and B may be calculated as α% and β% of the peak value IcMax of the sensor output.
The time Δt during which the catcher is displaced between these two measurement points is
The measurement is performed using the first output value αIcMax and the second output value βIcMax.

以上のようにピーク値出力後これらの第1出力値と第
2出力値とを適宜算出設定することにより、実際の打弦
直前のハンマー26の回動速度を高精度で検出することが
できる。
As described above, after the peak value is output, the first output value and the second output value are appropriately calculated and set, whereby the turning speed of the hammer 26 immediately before the actual string striking can be detected with high accuracy.

なお、上記実施例について各種出力値の演算、記憶等
は周知のマイクロプロセッサ等の論理演算回路により行
うこともできる。
In the above embodiment, the operation and storage of various output values can be performed by a well-known logic operation circuit such as a microprocessor.

また、上記第1実施例では、光反射型センサを使用し
た例について説明したが、例えば第3図に示すように距
離変化に対して変化する信号を出力するセンサであれ
ば、超音波センサ、磁気センサ等でも本発明は実現する
ことができる。
In the first embodiment, an example using a light reflection type sensor has been described. However, for example, as shown in FIG. 3, if the sensor outputs a signal that changes with a change in distance, an ultrasonic sensor, The present invention can be realized by a magnetic sensor or the like.

<実施例> 上記説明してきたように、本発明に係る鍵盤楽器の演
奏状態検出装置は、ハンマーシャンクにハンマーシャッ
ターを取り付ける作業がなくなり、よって、ハンマーシ
ャッターの位置決め作業、ハンマーシャンクについて高
精度な加工作業が不必要となり、その組立、調整工数も
減少する。
<Embodiment> As described above, the playing state detecting device for a keyboard instrument according to the present invention eliminates the work of attaching the hammer shutter to the hammer shank, and therefore, the positioning work of the hammer shutter and the high-precision processing of the hammer shank. Work becomes unnecessary, and the assembly and adjustment man-hours are reduced.

また、光センサで検出する時期を打弦点直前に接近し
て設定することができ、打弦速度を高精度で検出するこ
とができる。この場合、88鍵全ての光センサを打弦点に
接近させて実装する必要はなく、ハンマーによる個体差
の補正においてもその調整作業等煩雑な作業を不必要と
し、全体としてその取付、調整が容易になる。
Further, the timing of detection by the optical sensor can be set close to immediately before the stringing point, and the stringing speed can be detected with high accuracy. In this case, there is no need to mount all the optical sensors of the 88 keys close to the striking point, and even when correcting individual differences with a hammer, complicated work such as adjustment is unnecessary. It will be easier.

また、センサ出力を標準化(正規化)してその標準化
した出力(任意に設定できる)に基づいて距離、時間の
測定を行うため、各センサ(検出手段)による測定値の
バラツキをなくすことができた。
In addition, since the sensor output is standardized (normalized) and the distance and time are measured based on the standardized output (can be set arbitrarily), it is possible to eliminate the dispersion of the measurement values of each sensor (detection means). Was.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の第1実施例に係る鍵盤楽器の演奏状態
検出装置の回路構成を示すブロック図、 第2図は第1実施例に係る打弦機構を示す側面図、 第3図は第1実施例に係る光センサの出力と反射面との
間の距離との関係を示すグラフ、 第4図は第1実施例に係る光センサの出力特性を示すグ
ラフ、 第5図は第1実施例に係る光センサとキャッチャー木口
面との距離変化を示す概念図、 第6図は第1実施例に係る出力値の設定変更を説明する
ための光センサの出力特性を示すグラフ、 第7図は従来の打弦速度検出装置を示す側面図である。 11……光センサ(検出手段)、 13……演算回路(出力値算出手段)、 21……タイマ(計時手段)、 23……MIDIベロシティテーブル、 24……弦、 25……アクション(打弦機構)、 35……光センサ、 36……キャッチャー(構成部材)、 36A……木口面(光反射面)。
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a keyboard musical instrument performance state detecting apparatus according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing a string striking mechanism according to the first embodiment, and FIG. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the output of the optical sensor according to the first embodiment and the distance between the reflection surface, FIG. 4 is a graph showing the output characteristics of the optical sensor according to the first embodiment, and FIG. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a change in distance between the optical sensor and the catcher tip surface according to the embodiment; FIG. 6 is a graph showing output characteristics of the optical sensor for explaining setting change of an output value according to the first embodiment; FIG. 1 is a side view showing a conventional string velocity detecting device. 11: Optical sensor (detection means), 13: Arithmetic circuit (output value calculation means), 21: Timer (time measurement means), 23: MIDI velocity table, 24: String, 25: Action (string striking) Mechanism), 35: Optical sensor, 36: Catcher (component), 36A: Kiguchi surface (light reflecting surface).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】押鍵操作により回動する鍵盤楽器の打弦機
構の構成部材に近接対向して配設されるとともに、この
構成部材との間の距離の変化に対応し、かつ、極値を有
して変化する信号を出力する検出手段と、 この検出手段からの出力信号においてその極値を検出す
るとともに、この極値の検出後に出力される第1出力値
および第2出力値をこの極値に基づいて算出する出力値
算出手段と、 上記検出手段からの出力が上記第1出力値から第2出力
値まで変化する間の時間を計測する計時手段と、 この計測時間と上記2測定点間距離とに基づいて当該打
弦機構による打弦速度を算出する打弦速度演算手段と、 を備えたことを特徴とする鍵盤楽器の演奏状態検出装
置。
1. A striking mechanism for a keyboard instrument which is rotated by a key-depression operation, is disposed in close proximity to a component of a striking mechanism, and copes with a change in the distance between the component and an extreme value. Detecting means for outputting a signal having a change, detecting an extreme value in an output signal from the detecting means, and outputting a first output value and a second output value output after the detection of the extreme value. Output value calculation means for calculating based on the extreme value; time measurement means for measuring a time during which the output from the detection means changes from the first output value to the second output value; A string striking speed calculating means for calculating a string striking speed by the string striking mechanism based on the point-to-point distance;
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