JP3997637B2 - 楽器の駆動制御装置及び駆動制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽器の駆動制御装置及び駆動制御方法に係り、特に自動演奏時に自動ピアノの鍵あるいはペダルを安定に保持するための技術に関する。
【従来の技術】
ピアノの演奏においては、演奏者が鍵を押下すると、これに連動してダンパが弦から離れるとともにハンマが回転し、打弦が行われる。また、離鍵が行われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このように楽音は、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作によって発生されるのが通常である。
【０００２】
このため、自動演奏を行う自動ピアノにおいては、上記一連の動作に基づいて演奏情報を生成して記録し、再生時には読み出された演奏情報に基づいて鍵あるいはペダルの動作を制御することが行われる。
この場合の鍵あるいはペダルの制御においては、演奏情報に基づいて、一方においてアクチュエータであるソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマが回転して打弦を行ない、他方においてソレノイドを励磁してペダルを駆動し、伸音（サスティニング）、弱音（ソフテヌート）あるいは消音（ミューティング）が行われることとなる。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のため、鍵の駆動を中心として説明する。
【０００３】
ところで、電子楽器の分野においては、演奏情報をデジタル信号として伝達するためのインターフェースとしてＭＩＤＩ（Musial Instrument Digital Interface）が知られている。ＭＩＤＩメッセージは、８ビットを１バイト単位とする シリアルデータで表され、メッセージの種類を指示するステータスとデータから構成される。このステータスには、鍵盤を押すことを示すノートオンと鍵盤を離すことを示すノートオフがある。
上述した自動ピアノの演奏情報は、このＭＩＤＩ規格に準拠するものが多い。この場合、ピアノのある動作はイベントと称される１つのＭＩＤＩメッセージで表され、複数のイベントによって演奏情報が構成される。そして、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作は、ハンマーが弦を打つことを指示する打弦イベント（ノートオンに対応）と、ダンパーが弦に接することを指示する離鍵イベント（ノートオフに対応）とによって表されることが多かった。
【０００４】
［１］ 第１従来例
上記自動ピアノの鍵の駆動制御方式としては、オープンループ制御方式が知られている。
このオープンループ制御方式によれば、ノートオン入力時には、ソレノイドに打弦速度に対応する駆動電流を流して、アクションメカニズムを介してハンマーを駆動して打弦を行い、ノートオフ入力時には、ソレノイドに離鍵速度に対応する駆動電流を流して、アクションメカニズムを介してハンマーを駆動して離鍵を行うように構成されていた。
【０００５】
［２］ 第２従来例
第２従来例のサーボ制御系は、通常駆動時は、フィードバック制御系を構成しているが、鍵保持時には、フィードバック制御系の一部を用いて、オープンループ制御方式を行う構成となっていた。
図５に第２従来例の鍵保持時のサーボ制御系のブロック図を示す。
第２従来例のサーボ制御系は、入力電流ｉｙ’及びアクチュエータゲインＧ2’に基づいてアクションメカニズム５３を駆動するための出力力ｆｙ’を生成するソレノイド５１と、出力力ｆｙ’及びアクションメカニズムゲインＧ3’に対応する出力速度Ｖｙ’でハンマ５２を駆動するアクションメカニズム５３と、を備えて構成されている。
【０００６】
［２．１］ 鍵保持動作の原理
ここで、鍵を保持する際の動作原理について説明する。
鍵の保持の際には、出力電流ｉｙ’を一定値とし、この出力電流ｉｙ’及びアクチュエータゲインＧ2’により得られる出力力ｆｙ’を一定値とする。
この結果、鍵が所定位置に保持され、その出力速度Ｖｙ’＝０となると、鍵は、出力力ｆｙ’＝一定値の状態で保持されることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１従来例及び第２従来例においては、鍵を保持している状態では、オープンループ制御となるので、電源電圧変動、駆動用コイルの発熱、負荷変動（特に強打後の跳ね返り）によって、鍵あるいはペダルを安定に保持できなくなってしまう場合が生じるという不具合があった。
これを解決すべく、動作マージンを確保するために、出力を上げた場合には、通常駆動時の発熱が増大するという新たな問題点が生じる。
また、電流フィードバックを構成する場合には、装置構成が複雑となり、装置が高価になってしまうという新たな問題点が生じる。
【０００８】
さらに上記第２従来例において、ストローク終端（ストロークエンド）において一定の力に切り換えるのではなく、サーボをかけたままにした場合を想定すると、フィードバック信号のノイズなどにより振動してしまう可能性がある。
また、サーボをかけたままにし、かつ、ゲインを落としたとすると、鍵の保持力を確保することができない可能性がある。
そこで、本発明の目的は、装置構成を簡略化でき、鍵またはペダルを安定して保持することが可能な楽器の駆動制御装置及び楽器の駆動制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、設定駆動速度を表す駆動速度設定信号を生成して出力する制御手段と、検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記制御手段により出力された駆動速度設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定信号が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定信号を生成する、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の構成は、請求項１記載の楽器の駆動制御装置において、前記駆動手段は、前記鍵あるいは前記ペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、前記駆動力を前記鍵あるいは前記ペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、前記駆動速度設定信号をＶr（Ｖr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、速度指示補正値をα（ただし、α＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動速度設定信号は、次式を満たすことを特徴としている。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α
【００１１】
請求項３記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、設定駆動位置を表す駆動位置設定信号を生成して出力する制御手段と、検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記制御手段により出力された駆動位置設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定信号が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定信号を生成する、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の構成は、請求項３記載の楽器の駆動制御装置において、前記駆動手段は、前記鍵あるいは前記ペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、前記駆動力を前記鍵あるいは前記ペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、前記駆動位置設定信号をＰr（Ｐr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、位置指示補正値をβ（ただし、β＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動位置設定信号は、次式を満たすことを特徴としている。
Ｐr＝ｉｙ0／Ｇ1＋β
【００１３】
請求項５記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、設定駆動速度を表す駆動速度設定指示を行う制御工程と、検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記駆動速度設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定指示が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、前記駆動制御指示に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定指示を行う、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、設定駆動位置を表す駆動位置設定指示を行う制御工程と、検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記駆動位置設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定指示が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、前記駆動制御指示に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定指示を行う、ことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［１］ 実施形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
［１．１］ 実施形態の全体構成
まず、実施形態の構成について説明する。
図１に実施形態の自動ピアノの再生駆動系の概要構成図を示す。
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によって打弦される弦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、を備えて構成されている。
さらに自動ピアノは、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、を備えて構成されている。
【００１６】
［１．２］ サーボ制御の詳細
図２に実施形態のサーボ制御系のブロック図を示す。
実施形態のサーボ制御系は、モーションコントローラ１１から入力されるサーボ速度指示値Ｖr及び実際の鍵１の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成し、速度偏差Ｖｅ及びサーボゲインＧ1に対応してアクチュエータであるソレノイド５に対する出力電流ｉｙを生成するサーボコントローラ１２と、出力電流ｉｙ及びアクチュエータゲインＧ2に対応してアクションメカニズム３を駆動するための出力力ｆｙを生成するソレノイド５と、出力力ｆｙ及びアクションメカニズムゲインＧ3に対応する出力速度Ｖｙで鍵１を駆動するアクションメカニズム３と、を備えて構成されている。
サーボコントローラ１２は、サーボ速度指示値Ｖr及び実際の鍵１の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成する差動ユニット１２Ａと、速度偏差Ｖｅに基づいて出力電流ｉｙを生成するサーボアンプユニット１２Ｂと、を備えて構成されている。
【００１７】
［１．２．１］ 鍵保持動作の原理
ここで、鍵１を保持する際の動作原理について説明する。
鍵１のストロークエンド位置での保持の際には、モーションコントローラ１１は、以下の速度指示値Ｖrを与える。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α （ただし、Ｖr＞０） ……（１）
この場合において、鍵１の保持状態においては、鍵１の速度である出力速度Ｖｙは、
Ｖｙ＝０
となる。
この結果、速度偏差Ｖｅは、
となり、この速度偏差Ｖｅは定常偏差となる。
【００１８】
この結果、出力電流ｉｙは、（１）式より、
となる。
従って、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
とすれば、保持力を維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。
さらにコイル発熱によるソレノイド５（＝アクチュエータ）の出力低下が発生しても、鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。
さらに強打後の跳ね返りによる鍵１の浮きを抑制することができる。
【００１９】
［１．３］ 実施形態の動作
［１．３．１］ 実施形態の概要動作
次に自動ピアノの演奏再生時の概要動作について説明する。
再生前処理部１０は、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置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１の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成し、再生前処理部１０で生成された原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、モーションコントローラ１１に供給される。
モーションコントローラ１１は、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を作成し、サーボコントローラ１２に供給する。
サーボコントローラ１２は、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である出力速度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こととなる。
サーボ制御コントローラ１２の制御下で、ソレノイド５のプランジャが突出すると、鍵１がバランスピンＰを中心に回動し、演奏者側に下がり（以下、この状態を押鍵状態という）、また、これに連動してアクションメカニズム３が作動し、ダンパー６が弦４から離れるとともに、ハンマ２が回動して打弦し、演奏再生がなされることとなる。
この場合において、鍵１を所定位置（例えば、エンド位置あるいはレスト位置）に保持する場合には、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２において、保持状態で定常偏差が発生するような値とする。
これにより、保持状態においては常にサーボが働いて確実に鍵１を保持することとなる。
【００２０】
［１．３．２］ 実施形態の詳細動作
次に自動ピアノの演奏再生時の詳細動作について説明する。
図３に本実施形態の自動ピアノの再生動作を示すフローチャートを示す。
再生前処理部１０は、記録媒体から演奏情報を読み出すか、あるいは、外部から供給される演奏情報を受信する（ステップＳ１）。
次に、演奏情報のステータスを検知する（ステップＳ２）。具体的には、予めステータスのデータ値をテーブルに格納しておき、演奏情報が供給されると、テーブルからデータ値を読み出して演奏情報のデータ値と比較を行い、一致するものを検索する。例えば、演奏情報が「Ｂ０ ５１ ｖｖ」であれば、ステータスは押鍵イベントを指示すると検知される。
この後、再生前処理部１０は、ステータスに続くデータを解釈する（ステップＳ３）。
上記した例では、ステータス「Ｂ０ ５１」に続く第３バイトの「ｖｖ」が押鍵速度であると解釈される。なお、押鍵イベントフレームにあっては、押鍵イベントの直前にノート番号指定子が設けられるので、これにより押鍵イベントのノート番号が検知される。
【００２１】
次に、押鍵軌道の軌道データを作成する（ステップＳ４）。
押鍵軌道は、図４に示すように、レスト位置Ｘ0からエンド位置Ｘeに至る軌道であり、レスト位置Ｘ0から等速運動をしてエンド位置Ｘeに至っている。ここで、鍵１の初速度をＶ0、鍵１の位置をＸ、鍵１の駆動開始時点からの経過時間をｔとすれば、鍵１の打鍵軌道は、
Ｘ＝Ｖ0・ｔ＋Ｘ0
と表され、軌道データは、押鍵イベント中の押鍵時刻データおよび押鍵速度データ並びに打弦イベント中の打弦時刻データおよび打弦速度データに基づいて作成される。
続いて、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されているか否かを判別する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の判別において、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されている場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、保持軌道の軌道データを作成する（ステップＳ６）。
鍵１の保持軌道は、図４に示すように、鍵１の位置をＸＫとすれば、
ＸＫ＝Ｘｅ
と表され、軌道データは、押鍵イベント中の押鍵時刻データおよび打弦イベント中の打弦時刻データに基づいて作成される。
ステップＳ５の判別において、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されていない場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、離鍵軌道の軌道データを作成する（ステップＳ７）。
【００２２】
離鍵軌道は、図４に示すように、鍵１の位置をＸＮ、離鍵初速度をＶ0Ｎ（＜０）、離鍵開始時点からの経過時間をｔＮとすれば、鍵１の離鍵軌道は、
ＸＮ＝Ｖ0Ｎ・ｔＮ＋Ｘｅ
と表され、軌道データは、離鍵イベント中の離鍵時刻データおよび離鍵速度データに基づいて作成される。
続いて、モーションコントローラ１１に供給する原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成する。この原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、時刻ｔと、時刻ｔに対応する鍵の速度Ｖrからなる。ここで、時刻ｔは、押鍵開始時刻ｔ0から離鍵が終了する時刻ｔ4までを一定のピッチで刻んだ時刻である。
また、鍵１の速度指示値Ｖrは、前述の方法によって求めた各軌道データに各時刻ｔを代入して求める。そして、作成した原速度指示値（ｔ，Ｖr）を、再生前処理部１０に設けたメモリの所定のアドレスから時刻ｔの順番に格納する。このようにしてメモリの所定のアドレスから時刻ｔの順番に原速度指示値（ｔ，Ｖr）を格納することにより、押鍵開始から離鍵終了までの鍵１の速度Ｖrを時刻ｔ毎に求めたシーケンシャルデータ列を作成する（ステップＳ８）。
ところで、楽曲の演奏データは、上述したように打弦，押鍵，離鍵の各イベントフレーム間に、各イベントフレーム間の発生時間差を示すインターバルデータが介挿されて記録媒体に記憶される。
そして、楽曲を再生する場合には、イベントフレームと次のインターバルデータをセットで読み出し、読み出したインターバルデータが示す時間が経過すると、次のイベントフレームとインターバルデータをセットで読み出し、以下この処理を繰り返すこととなる。
【００２３】
より詳細には、再生前処理部１０のメモリから出力されるシーケンシャルデータ列に基づいて、モーションコントローラ１１は、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２に出力する。
サーボコントローラ１２は、入力されたサーボ速度指示値Ｖr及び実際のハンマ２の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成し、速度偏差Ｖｅ及びサーボゲインＧ1に対応して出力電流ｉｙを生成し、アクチュエータであるソレノイド５に対して出力する。
これによりソレノイド５は、出力電流ｉｙ及びアクチュエータゲインＧ2に対応してアクションメカニズム３を駆動するための出力力ｆｙを生成する。
この結果、アクションメカニズム３は、出力力ｆｙ及びアクションメカニズムゲインＧ3に対応する出力速度Ｖｙで鍵１を駆動し、ハンマ２が打弦することとなる。
この場合において、入力されたシーケンシャルデータが保持軌道の軌道データである場合には、鍵１の保持の際には、モーションコントローラ１１は、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす所定の補正値αを用いて以下の速度指示値Ｖrを与える。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α （ただし、Ｖr＞０） ……（１）
この場合において、鍵１の保持状態においては、鍵１の速度、ひいては、ハンマ２の速度である出力速度Ｖｙは、
Ｖｙ＝０
となり、速度偏差Ｖｅは、
となり、この速度偏差Ｖｅは定常偏差となる。
【００２４】
この結果、出力電流ｉｙは、（１）式より、
となる。
従って、保持力を維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。さらにコイル発熱によるソレノイド５（＝アクチュエータ）の出力低下が発生しても鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。同様にして強打後の跳ね返りによる鍵１の浮きを抑制することもできることとなる。
上述の場合において、自動ピアノでは、ソレノイド５に給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでに時間がかかる。そのため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出されたタイミングに対して実際の発音が遅れることになる。また、ソレノイドに給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでの時間は指示される打弦速度によって異なるため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出された時点にソレノイドの給電を開始すると、打弦イベントの発生時間の間隔が各打弦イベントの指示する打弦速度に応じて変化してしまう。また、離鍵に関しても同様の問題がある。
【００２５】
そこで、自動ピアノの再生時には、各イベントフレームが読み出されたタイミングから所定時間（例えば、５００ｍｓｅｃ）後に各イベントフレームで指示された動作（打弦，離鍵）が行われるように、各イベントを一律に遅延させる。具体的には、打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点で、前述した軌道計算を行い、打弦タイミング，離鍵タイミング（打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点から５００ｍｓｅｃ後のタイミング）のどれだけ前から鍵を動かし始めれば良いかを求め、このタイミングで鍵を動かし始めるようにすることで、打弦（離鍵）イベントの発生時間の間隔を各打弦（離鍵）イベントの指示する打弦速度に拘わらず一定とすることができる。
【００２６】
［１．４］ 実施形態の効果
以上の説明のように、本実施形態によれば、鍵１の駆動をサーボ制御するに際し、少なくとも鍵１を保持する場合には、定常偏差が発生するように速度指示値を与えるので、電源変動等の場合でも保持力を確保し、維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。
さらにコイル発熱によるソレノイド５の出力低下が発生しても、鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。同様にして、強打後の跳ね返り等の負荷変動などの場合にも鍵１の浮きを抑制することもできる。この場合には、出力電流は上昇することがない。
また、通常の鍵１の駆動に用いるサーボ制御系を用いて制御を行っているので、新たにコストが増えることもなく、第２従来例の場合と異なり、制御を切り換える必要もないので、サーボ回路をの構成を簡略化することができる。
【００２７】
［２］ 実施形態の変形例
［２．１］ 第１変形例
上記実施形態の説明においては、鍵１をストロークエンド位置に保持する際には、モーションコントローラ１１は、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす所定の補正値αを用いて速度指示値Ｖrを与えていたが、次式を満たす補正値αを用いるように構成しても速度指示値Ｖr＞０とすることができ、ストロークエンド位置に鍵１を保持するに際し、同様の効果を得ることができる。
｜α｜＜ｉｙ0／Ｇ1
この場合において、出力低下、通常駆動時の発熱、電源変動及び鍵１の振動を防止するためには、補正値αは、α＞０、α＝０あるいはα＜０のいずれの場合であっても構わないが、強打時の跳ね返りの抑制あるいはコイル発熱の抑制のいずれか一方を重視する場合には、強打時の跳ね返りの抑制には、α＞０とするのが好ましく、コイル発熱の抑制には、α＜０とするのが望ましい
。
【００２８】
［２．２］ 第２変形例
上記実施形態の説明においては、鍵１の速度制御を行うことにより、鍵１を保持する際の保持力を確保していたが、鍵１の位置制御を行うことにより同様にして保持力を確保することが可能である。
この場合において、速度指示値Ｖrに代えて位置指示値Ｐr（Ｐr≠０）を用い、補正値αに代えて、
β＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす値βを用い、位置指示値ＰrをサーボゲインＧ1、駆動電流をｉｙ0により次式で算出すればよい。
Ｐr＝ｉｙ0／Ｇ1＋β
この場合においても、第１変形例と同様に、次式を満たす補正値βを用いるように構成しても位置指示値Ｐr＞０とすることができ、ストロークエンド位置に鍵１を保持するに際し、同様の効果を得ることができる。
｜β｜＜ｉｙ0／Ｇ1
この場合においても、出力低下、通常駆動時の発熱、電源変動及び鍵１の振動を防止するためには、補正値βは、β＞０、β＝０あるいはβ＜０のいずれの場合であっても構わないが、強打時の跳ね返りの抑制あるいはコイル発熱の抑制のいずれか一方を重視する場合には、強打時の跳ね返りの抑制には
、β＞０とするのが好ましく、コイル発熱の抑制には、β＜０とするのが望ましい。
【００２９】
［２．３］ 第３変形例
上記説明においては、ストロークエンド位置にのみ鍵を保持する場合について述べたが、レスト位置に鍵を保持する場合についても適用が可能である。
この場合においては、速度指示時Ｖr＜０あるいは速度指示時Ｖr＜０とするように各種値を設定すればよい。
【００３０】
［２．４］ 第４変形例
上記説明においては、定常偏差を発生させるのを鍵を保持している状態でのみ説明したが、常にあるいは鍵を保持している状態の前後の所定時間において定常偏差を発生させておいても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
［２．５］ 第５変形例
上記説明においては、鍵の保持を行う場合について説明したが、ペダルの保持を行う場合にも実施形態と同様に適用が可能である。
【００３２】
［２．６］ 第６変形例
上記説明は、自動ピアノに対しての制御を行う場合について説明したが、電子楽器や鍵盤楽器以外の楽器などの各種楽器に適用が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路の複雑化や、コストの上昇を招くことなく、電源変動、コイル発熱、あるいは負荷変動の影響を低減して、鍵あるいはペダルを安定に所定位置に保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の自動ピアノの駆動制御系のブロック図である。
【図２】 実施形態のサーボ制御系の概要構成ブロック図である。
【図３】 実施形態の再生処理フローチャートである。
【図４】 軌道データ生成の説明図である。
【図５】 第２従来例の鍵保持時の制御系のブロック図である。
【符号の説明】
１…鍵、２…ハンマ、３…アクションメカニズム（ハンマアクション）、４…弦、６…ダンパー（止音機構）、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、１２Ａ…差動ユニット、１２Ｂ…サーボアンプユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、楽器の駆動制御装置及び駆動制御方法に係り、特に自動演奏時に自動ピアノの鍵あるいはペダルを安定に保持するための技術に関する。
【従来の技術】
ピアノの演奏においては、演奏者が鍵を押下すると、これに連動してダンパが弦から離れるとともにハンマが回転し、打弦が行われる。また、離鍵が行われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このように楽音は、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作によって発生されるのが通常である。
【０００２】
このため、自動演奏を行う自動ピアノにおいては、上記一連の動作に基づいて演奏情報を生成して記録し、再生時には読み出された演奏情報に基づいて鍵あるいはペダルの動作を制御することが行われる。
この場合の鍵あるいはペダルの制御においては、演奏情報に基づいて、一方においてアクチュエータであるソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマが回転して打弦を行ない、他方においてソレノイドを励磁してペダルを駆動し、伸音（サスティニング）、弱音（ソフテヌート）あるいは消音（ミューティング）が行われることとなる。なお、以下の説明においては、説明の簡略化のため、鍵の駆動を中心として説明する。
【０００３】
ところで、電子楽器の分野においては、演奏情報をデジタル信号として伝達するためのインターフェースとしてＭＩＤＩ（Musial Instrument Digital Interface）が知られている。ＭＩＤＩメッセージは、８ビットを１バイト単位とする シリアルデータで表され、メッセージの種類を指示するステータスとデータから構成される。このステータスには、鍵盤を押すことを示すノートオンと鍵盤を離すことを示すノートオフがある。
上述した自動ピアノの演奏情報は、このＭＩＤＩ規格に準拠するものが多い。この場合、ピアノのある動作はイベントと称される１つのＭＩＤＩメッセージで表され、複数のイベントによって演奏情報が構成される。そして、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作は、ハンマーが弦を打つことを指示する打弦イベント（ノートオンに対応）と、ダンパーが弦に接することを指示する離鍵イベント（ノートオフに対応）とによって表されることが多かった。
【０００４】
［１］ 第１従来例
上記自動ピアノの鍵の駆動制御方式としては、オープンループ制御方式が知られている。
このオープンループ制御方式によれば、ノートオン入力時には、ソレノイドに打弦速度に対応する駆動電流を流して、アクションメカニズムを介してハンマーを駆動して打弦を行い、ノートオフ入力時には、ソレノイドに離鍵速度に対応する駆動電流を流して、アクションメカニズムを介してハンマーを駆動して離鍵を行うように構成されていた。
【０００５】
［２］ 第２従来例
第２従来例のサーボ制御系は、通常駆動時は、フィードバック制御系を構成しているが、鍵保持時には、フィードバック制御系の一部を用いて、オープンループ制御方式を行う構成となっていた。
図５に第２従来例の鍵保持時のサーボ制御系のブロック図を示す。
第２従来例のサーボ制御系は、入力電流ｉｙ’及びアクチュエータゲインＧ2’に基づいてアクションメカニズム５３を駆動するための出力力ｆｙ’を生成するソレノイド５１と、出力力ｆｙ’及びアクションメカニズムゲインＧ3’に対応する出力速度Ｖｙ’でハンマ５２を駆動するアクションメカニズム５３と、を備えて構成されている。
【０００６】
［２．１］ 鍵保持動作の原理
ここで、鍵を保持する際の動作原理について説明する。
鍵の保持の際には、出力電流ｉｙ’を一定値とし、この出力電流ｉｙ’及びアクチュエータゲインＧ2’により得られる出力力ｆｙ’を一定値とする。
この結果、鍵が所定位置に保持され、その出力速度Ｖｙ’＝０となると、鍵は、出力力ｆｙ’＝一定値の状態で保持されることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１従来例及び第２従来例においては、鍵を保持している状態では、オープンループ制御となるので、電源電圧変動、駆動用コイルの発熱、負荷変動（特に強打後の跳ね返り）によって、鍵あるいはペダルを安定に保持できなくなってしまう場合が生じるという不具合があった。
これを解決すべく、動作マージンを確保するために、出力を上げた場合には、通常駆動時の発熱が増大するという新たな問題点が生じる。
また、電流フィードバックを構成する場合には、装置構成が複雑となり、装置が高価になってしまうという新たな問題点が生じる。
【０００８】
さらに上記第２従来例において、ストローク終端（ストロークエンド）において一定の力に切り換えるのではなく、サーボをかけたままにした場合を想定すると、フィードバック信号のノイズなどにより振動してしまう可能性がある。
また、サーボをかけたままにし、かつ、ゲインを落としたとすると、鍵の保持力を確保することができない可能性がある。
そこで、本発明の目的は、装置構成を簡略化でき、鍵またはペダルを安定して保持することが可能な楽器の駆動制御装置及び楽器の駆動制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、設定駆動速度を表す駆動速度設定信号を生成して出力する制御手段と、検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記制御手段により出力された駆動速度設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定信号が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定信号を生成する、ことを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の構成は、請求項１記載の楽器の駆動制御装置において、前記駆動手段は、前記鍵あるいは前記ペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、前記駆動力を前記鍵あるいは前記ペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、前記駆動速度設定信号をＶr（Ｖr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、速度指示補正値をα（ただし、α＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動速度設定信号は、次式を満たすことを特徴としている。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α
【００１１】
請求項３記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、設定駆動位置を表す駆動位置設定信号を生成して出力する制御手段と、検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記制御手段により出力された駆動位置設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定信号が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定信号を生成する、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の構成は、請求項３記載の楽器の駆動制御装置において、前記駆動手段は、前記鍵あるいは前記ペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、前記駆動力を前記鍵あるいは前記ペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、前記駆動位置設定信号をＰr（Ｐr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、位置指示補正値をβ（ただし、β＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動位置設定信号は、次式を満たすことを特徴としている。
Ｐr＝ｉｙ0／Ｇ1＋β
【００１３】
請求項５記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、設定駆動速度を表す駆動速度設定指示を行う制御工程と、検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記駆動速度設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定指示が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、前記駆動制御指示に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定指示を行う、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の構成は、楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、設定駆動位置を表す駆動位置設定指示を行う制御工程と、検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記駆動位置設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定指示が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、前記駆動制御指示に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定指示を行う、ことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［１］ 実施形態
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
［１．１］ 実施形態の全体構成
まず、実施形態の構成について説明する。
図１に実施形態の自動ピアノの再生駆動系の概要構成図を示す。
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によって打弦される弦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、を備えて構成されている。
さらに自動ピアノは、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、を備えて構成されている。
【００１６】
［１．２］ サーボ制御の詳細
図２に実施形態のサーボ制御系のブロック図を示す。
実施形態のサーボ制御系は、モーションコントローラ１１から入力されるサーボ速度指示値Ｖr及び実際の鍵１の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成し、速度偏差Ｖｅ及びサーボゲインＧ1に対応してアクチュエータであるソレノイド５に対する出力電流ｉｙを生成するサーボコントローラ１２と、出力電流ｉｙ及びアクチュエータゲインＧ2に対応してアクションメカニズム３を駆動するための出力力ｆｙを生成するソレノイド５と、出力力ｆｙ及びアクションメカニズムゲインＧ3に対応する出力速度Ｖｙで鍵１を駆動するアクションメカニズム３と、を備えて構成されている。
サーボコントローラ１２は、サーボ速度指示値Ｖr及び実際の鍵１の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成する差動ユニット１２Ａと、速度偏差Ｖｅに基づいて出力電流ｉｙを生成するサーボアンプユニット１２Ｂと、を備えて構成されている。
【００１７】
［１．２．１］ 鍵保持動作の原理
ここで、鍵１を保持する際の動作原理について説明する。
鍵１のストロークエンド位置での保持の際には、モーションコントローラ１１は、以下の速度指示値Ｖrを与える。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α （ただし、Ｖr＞０） ……（１）
この場合において、鍵１の保持状態においては、鍵１の速度である出力速度Ｖｙは、
Ｖｙ＝０
となる。
この結果、速度偏差Ｖｅは、
【００１８】
この結果、出力電流ｉｙは、（１）式より、
従って、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
とすれば、保持力を維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。
さらにコイル発熱によるソレノイド５（＝アクチュエータ）の出力低下が発生しても、鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。
さらに強打後の跳ね返りによる鍵１の浮きを抑制することができる。
【００１９】
［１．３］ 実施形態の動作
［１．３．１］ 実施形態の概要動作
次に自動ピアノの演奏再生時の概要動作について説明する。
再生前処理部１０は、記録メディアあるいはリアルタイム通信装置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１の原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成し、再生前処理部１０で生成された原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、モーションコントローラ１１に供給される。
モーションコントローラ１１は、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を作成し、サーボコントローラ１２に供給する。
サーボコントローラ１２は、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である出力速度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こととなる。
サーボ制御コントローラ１２の制御下で、ソレノイド５のプランジャが突出すると、鍵１がバランスピンＰを中心に回動し、演奏者側に下がり（以下、この状態を押鍵状態という）、また、これに連動してアクションメカニズム３が作動し、ダンパー６が弦４から離れるとともに、ハンマ２が回動して打弦し、演奏再生がなされることとなる。
この場合において、鍵１を所定位置（例えば、エンド位置あるいはレスト位置）に保持する場合には、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２において、保持状態で定常偏差が発生するような値とする。
これにより、保持状態においては常にサーボが働いて確実に鍵１を保持することとなる。
【００２０】
［１．３．２］ 実施形態の詳細動作
次に自動ピアノの演奏再生時の詳細動作について説明する。
図３に本実施形態の自動ピアノの再生動作を示すフローチャートを示す。
再生前処理部１０は、記録媒体から演奏情報を読み出すか、あるいは、外部から供給される演奏情報を受信する（ステップＳ１）。
次に、演奏情報のステータスを検知する（ステップＳ２）。具体的には、予めステータスのデータ値をテーブルに格納しておき、演奏情報が供給されると、テーブルからデータ値を読み出して演奏情報のデータ値と比較を行い、一致するものを検索する。例えば、演奏情報が「Ｂ０ ５１ ｖｖ」であれば、ステータスは押鍵イベントを指示すると検知される。
この後、再生前処理部１０は、ステータスに続くデータを解釈する（ステップＳ３）。
上記した例では、ステータス「Ｂ０ ５１」に続く第３バイトの「ｖｖ」が押鍵速度であると解釈される。なお、押鍵イベントフレームにあっては、押鍵イベントの直前にノート番号指定子が設けられるので、これにより押鍵イベントのノート番号が検知される。
【００２１】
次に、押鍵軌道の軌道データを作成する（ステップＳ４）。
押鍵軌道は、図４に示すように、レスト位置Ｘ0からエンド位置Ｘeに至る軌道であり、レスト位置Ｘ0から等速運動をしてエンド位置Ｘeに至っている。ここで、鍵１の初速度をＶ0、鍵１の位置をＸ、鍵１の駆動開始時点からの経過時間をｔとすれば、鍵１の打鍵軌道は、
Ｘ＝Ｖ0・ｔ＋Ｘ0
と表され、軌道データは、押鍵イベント中の押鍵時刻データおよび押鍵速度データ並びに打弦イベント中の打弦時刻データおよび打弦速度データに基づいて作成される。
続いて、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されているか否かを判別する（ステップＳ５）。
ステップＳ５の判別において、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されている場合には（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、保持軌道の軌道データを作成する（ステップＳ６）。
鍵１の保持軌道は、図４に示すように、鍵１の位置をＸＫとすれば、
ＸＫ＝Ｘｅ
と表され、軌道データは、押鍵イベント中の押鍵時刻データおよび打弦イベント中の打弦時刻データに基づいて作成される。
ステップＳ５の判別において、鍵１が押鍵状態でエンド位置Ｘｅに保持されていない場合には（ステップＳ５；Ｎｏ）、離鍵軌道の軌道データを作成する（ステップＳ７）。
【００２２】
離鍵軌道は、図４に示すように、鍵１の位置をＸＮ、離鍵初速度をＶ0Ｎ（＜０）、離鍵開始時点からの経過時間をｔＮとすれば、鍵１の離鍵軌道は、
ＸＮ＝Ｖ0Ｎ・ｔＮ＋Ｘｅ
と表され、軌道データは、離鍵イベント中の離鍵時刻データおよび離鍵速度データに基づいて作成される。
続いて、モーションコントローラ１１に供給する原速度指示値（ｔ，Ｖr）を作成する。この原速度指示値（ｔ，Ｖr）は、時刻ｔと、時刻ｔに対応する鍵の速度Ｖrからなる。ここで、時刻ｔは、押鍵開始時刻ｔ0から離鍵が終了する時刻ｔ4までを一定のピッチで刻んだ時刻である。
また、鍵１の速度指示値Ｖrは、前述の方法によって求めた各軌道データに各時刻ｔを代入して求める。そして、作成した原速度指示値（ｔ，Ｖr）を、再生前処理部１０に設けたメモリの所定のアドレスから時刻ｔの順番に格納する。このようにしてメモリの所定のアドレスから時刻ｔの順番に原速度指示値（ｔ，Ｖr）を格納することにより、押鍵開始から離鍵終了までの鍵１の速度Ｖrを時刻ｔ毎に求めたシーケンシャルデータ列を作成する（ステップＳ８）。
ところで、楽曲の演奏データは、上述したように打弦，押鍵，離鍵の各イベントフレーム間に、各イベントフレーム間の発生時間差を示すインターバルデータが介挿されて記録媒体に記憶される。
そして、楽曲を再生する場合には、イベントフレームと次のインターバルデータをセットで読み出し、読み出したインターバルデータが示す時間が経過すると、次のイベントフレームとインターバルデータをセットで読み出し、以下この処理を繰り返すこととなる。
【００２３】
より詳細には、再生前処理部１０のメモリから出力されるシーケンシャルデータ列に基づいて、モーションコントローラ１１は、速度指示値Ｖrをサーボコントローラ１２に出力する。
サーボコントローラ１２は、入力されたサーボ速度指示値Ｖr及び実際のハンマ２の速度である出力速度Ｖｙの差である速度偏差Ｖｅを生成し、速度偏差Ｖｅ及びサーボゲインＧ1に対応して出力電流ｉｙを生成し、アクチュエータであるソレノイド５に対して出力する。
これによりソレノイド５は、出力電流ｉｙ及びアクチュエータゲインＧ2に対応してアクションメカニズム３を駆動するための出力力ｆｙを生成する。
この結果、アクションメカニズム３は、出力力ｆｙ及びアクションメカニズムゲインＧ3に対応する出力速度Ｖｙで鍵１を駆動し、ハンマ２が打弦することとなる。
この場合において、入力されたシーケンシャルデータが保持軌道の軌道データである場合には、鍵１の保持の際には、モーションコントローラ１１は、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす所定の補正値αを用いて以下の速度指示値Ｖrを与える。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α （ただし、Ｖr＞０） ……（１）
この場合において、鍵１の保持状態においては、鍵１の速度、ひいては、ハンマ２の速度である出力速度Ｖｙは、
Ｖｙ＝０
となり、速度偏差Ｖｅは、
【００２４】
この結果、出力電流ｉｙは、（１）式より、
従って、保持力を維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。さらにコイル発熱によるソレノイド５（＝アクチュエータ）の出力低下が発生しても鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。同様にして強打後の跳ね返りによる鍵１の浮きを抑制することもできることとなる。
上述の場合において、自動ピアノでは、ソレノイド５に給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでに時間がかかる。そのため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出されたタイミングに対して実際の発音が遅れることになる。また、ソレノイドに給電を開始してから実際にハンマが打弦して発音されるまでの時間は指示される打弦速度によって異なるため、打弦イベントフレームが記録媒体から読み出された時点にソレノイドの給電を開始すると、打弦イベントの発生時間の間隔が各打弦イベントの指示する打弦速度に応じて変化してしまう。また、離鍵に関しても同様の問題がある。
【００２５】
そこで、自動ピアノの再生時には、各イベントフレームが読み出されたタイミングから所定時間（例えば、５００ｍｓｅｃ）後に各イベントフレームで指示された動作（打弦，離鍵）が行われるように、各イベントを一律に遅延させる。具体的には、打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点で、前述した軌道計算を行い、打弦タイミング，離鍵タイミング（打弦，離鍵イベントフレームが読み出された時点から５００ｍｓｅｃ後のタイミング）のどれだけ前から鍵を動かし始めれば良いかを求め、このタイミングで鍵を動かし始めるようにすることで、打弦（離鍵）イベントの発生時間の間隔を各打弦（離鍵）イベントの指示する打弦速度に拘わらず一定とすることができる。
【００２６】
［１．４］ 実施形態の効果
以上の説明のように、本実施形態によれば、鍵１の駆動をサーボ制御するに際し、少なくとも鍵１を保持する場合には、定常偏差が発生するように速度指示値を与えるので、電源変動等の場合でも保持力を確保し、維持することができ、確実に鍵１を保持することが可能となる。
さらにコイル発熱によるソレノイド５の出力低下が発生しても、鍵１が戻ろうとするのを抑制することができる。同様にして、強打後の跳ね返り等の負荷変動などの場合にも鍵１の浮きを抑制することもできる。この場合には、出力電流は上昇することがない。
また、通常の鍵１の駆動に用いるサーボ制御系を用いて制御を行っているので、新たにコストが増えることもなく、第２従来例の場合と異なり、制御を切り換える必要もないので、サーボ回路をの構成を簡略化することができる。
【００２７】
［２］ 実施形態の変形例
［２．１］ 第１変形例
上記実施形態の説明においては、鍵１をストロークエンド位置に保持する際には、モーションコントローラ１１は、
α＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす所定の補正値αを用いて速度指示値Ｖrを与えていたが、次式を満たす補正値αを用いるように構成しても速度指示値Ｖr＞０とすることができ、ストロークエンド位置に鍵１を保持するに際し、同様の効果を得ることができる。
｜α｜＜ｉｙ0／Ｇ1
この場合において、出力低下、通常駆動時の発熱、電源変動及び鍵１の振動を防止するためには、補正値αは、α＞０、α＝０あるいはα＜０のいずれの場合であっても構わないが、強打時の跳ね返りの抑制あるいはコイル発熱の抑制のいずれか一方を重視する場合には、強打時の跳ね返りの抑制には、α＞０とするのが好ましく、コイル発熱の抑制には、α＜０とするのが望ましい
。
【００２８】
［２．２］ 第２変形例
上記実施形態の説明においては、鍵１の速度制御を行うことにより、鍵１を保持する際の保持力を確保していたが、鍵１の位置制御を行うことにより同様にして保持力を確保することが可能である。
この場合において、速度指示値Ｖrに代えて位置指示値Ｐr（Ｐr≠０）を用い、補正値αに代えて、
β＞−ｉｙ0／Ｇ1
を満たす値βを用い、位置指示値ＰrをサーボゲインＧ1、駆動電流をｉｙ0により次式で算出すればよい。
Ｐr＝ｉｙ0／Ｇ1＋β
この場合においても、第１変形例と同様に、次式を満たす補正値βを用いるように構成しても位置指示値Ｐr＞０とすることができ、ストロークエンド位置に鍵１を保持するに際し、同様の効果を得ることができる。
｜β｜＜ｉｙ0／Ｇ1
この場合においても、出力低下、通常駆動時の発熱、電源変動及び鍵１の振動を防止するためには、補正値βは、β＞０、β＝０あるいはβ＜０のいずれの場合であっても構わないが、強打時の跳ね返りの抑制あるいはコイル発熱の抑制のいずれか一方を重視する場合には、強打時の跳ね返りの抑制には
、β＞０とするのが好ましく、コイル発熱の抑制には、β＜０とするのが望ましい。
【００２９】
［２．３］ 第３変形例
上記説明においては、ストロークエンド位置にのみ鍵を保持する場合について述べたが、レスト位置に鍵を保持する場合についても適用が可能である。
この場合においては、速度指示時Ｖr＜０あるいは速度指示時Ｖr＜０とするように各種値を設定すればよい。
【００３０】
［２．４］ 第４変形例
上記説明においては、定常偏差を発生させるのを鍵を保持している状態でのみ説明したが、常にあるいは鍵を保持している状態の前後の所定時間において定常偏差を発生させておいても同様の効果を得ることができる。
【００３１】
［２．５］ 第５変形例
上記説明においては、鍵の保持を行う場合について説明したが、ペダルの保持を行う場合にも実施形態と同様に適用が可能である。
【００３２】
［２．６］ 第６変形例
上記説明は、自動ピアノに対しての制御を行う場合について説明したが、電子楽器や鍵盤楽器以外の楽器などの各種楽器に適用が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回路の複雑化や、コストの上昇を招くことなく、電源変動、コイル発熱、あるいは負荷変動の影響を低減して、鍵あるいはペダルを安定に所定位置に保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の自動ピアノの駆動制御系のブロック図である。
【図２】 実施形態のサーボ制御系の概要構成ブロック図である。
【図３】 実施形態の再生処理フローチャートである。
【図４】 軌道データ生成の説明図である。
【図５】 第２従来例の鍵保持時の制御系のブロック図である。
【符号の説明】
１…鍵、２…ハンマ、３…アクションメカニズム（ハンマアクション）、４…弦、６…ダンパー（止音機構）、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、１２Ａ…差動ユニット、１２Ｂ…サーボアンプユニット
Claims (6)
- 楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、
設定駆動速度を表す駆動速度設定信号を生成して出力する制御手段と、
検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記制御手段により出力された駆動速度設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定信号が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、
前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、
前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定信号を生成する、
ことを特徴とする楽器の駆動制御装置。 - 請求項１記載の楽器の駆動制御装置において、
前記駆動手段は、前記鍵あるいはペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、
前記駆動力を前記鍵あるいはペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、
前記駆動速度設定信号をＶr（Ｖr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、速度指示補正値をα（ただし、α＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動速度設定信号は、次式を満たすことを特徴とする楽器の駆動制御装置。
Ｖr＝ｉｙ0／Ｇ1＋α - 楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御装置において、
設定駆動位置を表す駆動位置設定信号を生成して出力する制御手段と、
検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記制御手段により出力された駆動位置設定信号に基づいて、駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定信号が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御信号を生成して出力するサーボ手段と、
前記サーボ手段により出力された駆動制御信号に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動手段と、を備え、
前記制御手段は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定信号を生成する、
ことを特徴とする楽器の駆動制御装置。 - 請求項３記載の楽器の駆動制御装置において、
前記駆動手段は、前記鍵あるいは前記ペダルを駆動するための駆動力を与えるアクチュエータ手段と、
前記駆動力を前記鍵あるいは前記ペダルに伝導するアクションメカニズム手段と、を備え、
前記駆動位置設定信号をＰr（Ｐr≠０）とし、前記サーボ手段のサーボゲインをＧ1とし、前記鍵あるいはペダルを保持する際の前記アクチュエータ手段の駆動電流をｉｙ0とし、位置指示補正値をβ（ただし、β＞−ｉｙ 0 ／Ｇ 1 ）とした場合に、前記駆動位置設定信号は、次式を満たすことを特徴とする楽器の駆動制御装置。
Ｐr＝ｉｙ0／Ｇ1＋β - 楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、
設定駆動速度を表す駆動速度設定指示を行う制御工程と、
検出された前記鍵あるいはペダルの駆動速度及び前記駆動速度設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動速度と前記駆動速度設定指示が表す設定駆動速度とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、
前記駆動制御指示に基づく駆動速度で前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、
前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標速度に予め定めた所定の定常偏差速度を加えた設定駆動速度に基づいて前記駆動速度設定指示を行う、
ことを特徴とする楽器の駆動制御方法。 - 楽器の鍵あるいはペダルの駆動制御を行う楽器の駆動制御方法において、
設定駆動位置を表す駆動位置設定指示を行う制御工程と、
検出された前記鍵あるいはペダルを到達させるべき駆動位置及び前記駆動位置設定指示に基づいて駆動制御指示を行うサーボ工程であって、前記駆動位置と前記駆動位置設定指示が表す設定駆動位置とが一致するように駆動制御指示を行うサーボ工程と、
前記駆動制御指示に基づく駆動位置に前記鍵あるいはペダルを駆動する駆動工程と、を備え、
前記制御工程は、前記鍵あるいはペダルを、当該鍵あるいはペダルが移動しないように保持される位置であるエンド位置またはレスト位置に保持する際に、前記鍵あるいはペダルの駆動目標位置に予め定めた所定の定常偏差位置を加えた設定駆動位置に基づいて前記駆動位置設定指示を行う、
ことを特徴とする楽器の駆動制御方法。
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-
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