JP4803047B2 - 演奏支援装置および鍵盤楽器 - Google Patents

Description

本発明は、利用者による楽器の演奏にあわせた自動伴奏についての技術に関する。

従来から、自動演奏機能を有する自動演奏ピアノなどにおいては、利用者が行う演奏に対して支援を行う機能、例えば、伴奏を付加するものなどが提案されている。このような伴奏を付加する機能として、伴奏を伴奏データに基づいて再生するものがあり、利用者はその伴奏に合わせてピアノ演奏をすることができる。一方で、利用者の熟練度によっては、伴奏についていけない場合があり、練習を重ねてからでないと伴奏に合わせて演奏できないという弊害もあった。そのため、これを解決するために、所定の区切りごとに伴奏を停止させて利用者の演奏を待ち受けし、利用者がその区切りに対応する音高の鍵を押下することによって伴奏を再開することで、利用者の演奏に伴奏を追従させることができる技術が、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００１−１９５０６３号公報

しかし、特許文献１に開示された技術のように、鍵の押下によって伴奏を再開するときに、各種処理の関係から鍵の押下を検出（ノートオン）した時点から伴奏を再開するまでには、十数ミリ秒程度の遅延が発生していた。この遅延量によっては、利用者の演奏による発音の時点と伴奏の進行が開始する時点との時間差のため、演奏中の利用者に違和感を与える場合があった。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、利用者の演奏による発音の時点と伴奏の進行が開始する時点との時間差を減少させて、利用者に違和感を与えにくくすることができる演奏支援装置および鍵盤楽器を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、鍵が発音位置まで押下されることによって発音する鍵盤楽器を制御する演奏支援装置において、楽曲の伴奏の発音内容を示す伴奏情報と、前記楽曲の進行における所定のタイミングを示す楽曲位置情報と、前記所定のタイミングに対応付けられ、当該所定のタイミングに押下すべき鍵を特定する鍵特定情報を含む演奏データを記憶する記憶手段と、楽曲の進行に伴って、前記記憶手段内の演奏データを読み出す演奏データ読出手段と、前記演奏データ読出手段が読み出した前記演奏データに含まれる伴奏情報に基づいて自動演奏を行う自動演奏手段と、前記演奏データ読出手段が読み出した前記演奏データに含まれる楽曲位置情報が示す所定のタイミングに対応して前記自動演奏手段の自動演奏を一時停止する停止手段と、前記鍵が押下されることにより、発音位置より浅い位置である測定点に達したことを検出する検出手段と、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出すると、前記停止手段による一時停止を解除する解除手段とを具備することを特徴とする演奏支援装置を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記停止手段によって自動演奏が一時停止される所定のタイミングより前の所定時間内に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出すると、前記停止手段によって当該所定のタイミングにおいて一時停止される前に、当該一時停止を中止する中止手段をさらに具備してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記測定点の位置を設定する設定手段をさらに具備してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記鍵の押下速度または押下加速度を算出できる算出手段をさらに具備し、前記設定手段は、前記所定のタイミングごとに、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記算出手段によって算出された押下速度または押下加速度に基づいて、前記測定点の位置を設定してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記鍵の押下速度または押下加速度を算出できる算出手段と、前記所定のタイミングごとに、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記算出手段によって算出された押下速度または押下加速度に基づいて、補正時間を算出する補正時間算出手段とをさらに具備し、前記解除手段は、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、前記算出手段が算出した当該補正時間が経過すると、前記停止手段による一時停止を解除してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記設定手段は、前記所定のタイミングごとに、前記記憶手段内の演奏データに基づいて前記測定点の位置を設定してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記所定のタイミングごとに、前記記憶手段内の演奏データに基づいて補正時間を算出する補正時間算出手段をさらに具備し、前記解除手段は、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、前記算出手段が算出した当該補正時間が経過すると、前記停止手段による一時停止を解除してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記所定のタイミングに押下すべき鍵を当該所定のタイミングの直前に所定の位置に押下させる押鍵指示手段をさらに具備し、前記設定手段は、前記鍵の最大押下位置より浅く、かつ前記所定の位置より深い位置を測定点として所定のタイミングごとに設定してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記測定点よりも深く、発音位置より浅い位置に第２測定点を設定する第２設定手段と、前記鍵が押下されることにより、前記第２測定点に達したことを検出する第２検出手段と、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、当該鍵が前記第２測定点に達したことを前記第２検出手段が所定時間内に検出しなかった場合には、前記解除手段の前記停止手段による一時停止の解除を取り消して自動演奏の進行を停止した状態とする取消手段とをさらに具備してもよい。

また、別の好ましい態様において、電気的に発音する電子発音手段をさらに具備し、前記自動演奏手段は、前記電子発音手段を発音させて前記自動演奏を行ってもよい。

また、別の好ましい態様において、前記自動演奏手段は、前記鍵を押下させることによって前記鍵盤楽器を発音させて前記自動演奏を行ってもよい。

また、本発明は、複数の鍵を有する鍵盤と、前記各鍵の押下に対応して発音する発音手段と、前記演奏支援装置とを具備することを特徴とする鍵盤楽器を提供する。

また、別の好ましい態様において、前記自動演奏手段は、前記発音手段を発音させて前記自動演奏を行ってもよい。

また、別の好ましい態様において、前記発音手段は、前記各鍵の押下に連動して弦を打弦する打弦機構を具備してもよい。

また、別の好ましい態様において、前記発音手段は、前記各鍵の押下に対応して電気的に発音する電子発音手段を具備してもよい。

本発明によれば、利用者の演奏による発音の時点と伴奏の進行が開始する時点との時間差を減少させて、利用者に違和感を与えにくくすることができる演奏支援装置および鍵盤楽器を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

＜実施形態＞
図１は、本発明の演奏支援装置を有する鍵盤楽器である自動演奏ピアノ１００の外観構成を示す図であり、図２は、自動演奏ピアノ１００の主要部内部の構成を示す図である。自動演奏ピアノ１００は、鍵１の運動をハンマ２に伝達する打弦機構であるアクションメカニズム３と、ハンマ２によって打撃される弦４と、鍵１を駆動するソレノイド５と、弦４の振動を止めるためのダンパ６とを備えており、これらの構成は一般的な自動演奏ピアノと同様である。また、この自動演奏ピアノ１００には、通常のアコースティックピアノと同様にバックチェック７が設けられており、打弦後のハンマ２がハンマーアクション機構に戻ったときのハンマ２の暴れを防止する。他にも、この自動演奏ピアノ１００は、通常のアコースティックピアノに搭載される機構と同様のものを備えている。さらに、この自動演奏ピアノ１００には、ハンマ２の打弦を阻止する不図示のストッパが設けられており、このストッパは、演奏者の指示あるいは操作に応じて、打弦を阻止する位置と打弦を許容する位置との間で電気的あるいは機械的に移動可能にされている。また、この自動演奏ピアノ１００は、コントローラ１１、サーボコントローラ１２、電子楽音発生部１３、キーセンサ１４、ＭＩＤＩインタフェイス１１０、ディスクドライブ１２０、およびディスプレイ１３０を備えている。

コントローラ１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクなどの記憶装置を有している。そして、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、自動演奏ピアノ１００の各部から出力された各信号に基づいて所定の処理を行うとともに、自動演奏ピアノ１００の各部を制御する。また、ＲＡＭは、後述するディスクドライブ１２０から読み出された演奏データをバッファし、当該演奏データに基づいて、伴奏を自動演奏させたり、一時停止させたりするとともに、伴奏の停止時においては、鍵１の押下を検出した後に、自動演奏の一時停止を解除して、伴奏の進行を再開させる。このような伴奏の進行の制御については、後述する。

サーボコントローラ１２は、速度指示値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と速度指示値を比較し、両者が一致するようにサーボ制御を行うものであり、速度指示値は、各時刻における鍵１の位置に対応した速度を示す値としてコントローラ１１から適宜出力される。

電子楽音発生部１３は、コントローラ１１の制御に基づいて電子的な楽音を発生するものであって、音源およびスピーカなどを有し、例えば、コントローラ１１から出力されたＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：登録商標）形式のデータに基づいて、伴奏を自動演奏する場合などに用いられる。また、伴奏を自動演奏ピアノ１００以外の外部機器に行わせる場合には、ＭＩＤＩインタフェイス１１０からＭＩＤＩ形式のデータを外部機器に送信することもできるように構成されている。

キーセンサ１４は、各鍵１の下面側に設けられ、対応する鍵１の動作を検出するセンサであって、各鍵１の押下位置を検出して、検出した情報をコントローラ１１に出力する。具体的には、以下のような構成によって各鍵１の押下位置を検出する。図３に示すように、キーセンサ１４は、断面が所定の形状である光ビーム１４０を出力する光源１４１と、光ビーム１４０を受光して光量を検出する光センサ１４２とを有している。また、鍵１は下部に突設されたシャッタ１４３を有している。鍵１が押下される前は、図３（ａ）に示すように、光センサ１４２は光ビーム１４０全てを受光している。そして、鍵１が押下されると、図３（ｂ）に示すように、シャッタ１４３が光ビーム１４０の一部を遮ることによって光センサ１４２によって検出される光量が減少し、鍵１が完全に押下されると、図３（ｃ）に示すように、シャッタ１４３は光ビーム１４０を完全に遮光し、光センサ１４２によって検出される光量が無くなるようになっている。なお、完全に押下されたときにもシャッタ１４３によって光ビーム１４０が完全に遮光せず、一部の光ビーム１４０が光センサ１４２に受光されるようにしてもよい。

そして、キーセンサ１４は、光センサ１４２によって検出した光量の情報をコントローラ１１に出力する。そして、コントローラ１１は、キーセンサ１４から出力された光量の情報に基づいて、鍵１の押下位置、さらに押下位置の時間変化により、押下速度、押下加速度も計算することができる。この計算は、光ビーム１４０の断面の形状、シャッタ１４３の形状などから計算される。本実施形態においては、光センサ１４２が検出する光量と鍵１の押下量が、図４（ａ）に示すような関係となるように、キーセンサ１４が設計されている。なお、光ビーム１４０の断面の形状は、円形、楕円形、その他どのような形状でもよく、検出精度の程度などによって適宜設計すればよい。例えば、図４（ｂ）のようにすれば、鍵１の押下位置が深くなるほど、光量の変化量が大きくなるから、押下位置が深くなるほど検出精度が高くなる。

ディスクドライブ１２０は、例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）やＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）などの外部記録媒体に記録されたデータを読み出す装置であり、本実施形態においては、演奏データをコントローラ１１に供給するために用いられる。

ディスプレイ１３０は、タッチパネル付きの液晶ディスプレイなどであって、譜面立ての横に上下左右に回動可能に支持されている。そして、コントローラ１１は、ディスプレイ１３０への表示内容の制御やタッチパネルを用いた操作の検出を行うことができるように構成されている。例えば、ディスプレイ１３０は、自動演奏ピアノ１００の演奏状態の表示、各種設定、演奏支援、自動演奏の制御を行うための指示画面、演奏中の楽譜表示などに用いられ、タッチパネルに触れることにより、タッチパネルを用いた各種操作を行うことができる。

次に、演奏支援を行うためのデータ構成について説明する。本実施形態においては、自動演奏ピアノ１００は、自動演奏の進行を記述した演奏データに基づいて演奏支援制御を行う。演奏データはＭＩＤＩ形式で記述され、ディスクドライブ１２０からコントローラ１１に供給される。ＭＩＤＩ形式のデータは、処理の内容を示すイベントデータと、イベントデータを実行するタイミングを示すデルタタイムを有する。

イベントデータは、押鍵を指示するノートオン、離鍵を指示するノートオフ、押鍵の位置を特定するノートナンバ、および押鍵の速さを示すベロシティを有している。デルタタイムは、イベントデータを実行するタイミングを相対的な時間間隔で示し、この時間はテンポクロックのカウント数で表されている。テンポクロックは、コントローラ１１によって生成され、設定されるテンポ、４分音符あたりのデルタタイムに応じて、１クロック間の絶対的な時間が変化する。例えば、４分音符の長さを表すデルタタイムが４８０、テンポを１２０と設定された場合、４分音符１個あたり０．５秒間であるから、１クロック間の絶対的な時間は１／９６０秒となる。そのため、あるイベントから次のイベントまでのデルタタイムが９６０である場合、前のイベントから１秒（２拍）後に次のイベントが実行されることになる。このように、テンポクロックのカウントによって、イベントが順次実行されることによって自動演奏される。

また、ＭＩＤＩ形式のデータでは最大１６系統の楽器をコントロールすることができ、イベントデータとして最大１６系統のデータを記述することができ、系統ごとにシーケンスデータが作成され、各シーケンスデータはＴｒ０〜Ｔｒ１５までのトラック名で特定されるようになっている。ここで、本実施形態においては、Ｔｒ１は、楽曲の伴奏を自動演奏するためのデータである伴奏トラックとして割り当てられ、Ｔｒ１５は、伴奏の進行を制御するためのデータであるキュータイムトラックとして割り当てられている。

ここで、Ｔｒ１５のキュータイムトラックについて説明する。キュータイムトラックは、ノートナンバとデルタタイムを有し、デルタタイムは、伴奏の進行における所定のタイミングを示し、ノートナンバは、所定のタイミングと対応付けられ、当該所定のタイミングにおいて押下すべき鍵１を特定するものとなっている。以下、特定される押下すべき鍵１が示す音高（ノート）をキューノートという。通常、キューノートは利用者の演奏すべき音（以下、メロディという）の一部となっている。ここで、所定のタイミングとは、コントローラ１１が伴奏の進行を停止させるタイミングを示している。

ここで、コントローラ１１がＴｒ１５を参照して行う伴奏の進行の制御は、テンポクロックのカウントの制御によって行われる。そこで、テンポクロックのカウントについて、図５を用いて説明する。コントローラ１１は、伴奏開始の指示を受けると、Ｔｒ１５のデルタタイムを参照して、伴奏の進行を停止させるタイミングを認識し、テンポクロックのカウントが当該タイミングに達しているかを判断する（ステップＳ１）。達している場合には、利用者によって当該タイミングに対応するキューノートが押鍵されたかを判断する（ステップＳ２）。そして、ステップＳ１において、当該タイミングに達していないと判断した場合、または、ステップＳ２においてキューノートが押鍵されたと判断した場合には、テンポクロックのカウントを行う（ステップＳ３）。この際、伴奏トラックであるＴｒ１のデルタタイムとテンポクロックのカウントを比較して、実行すべきイベントがあれば、当該イベントのデータを電子楽音発生部１３に出力する。ここで、伴奏が終了したかどうかを判断する（ステップＳ４）。イベントが最後まで実行された場合、利用者によって伴奏の終了が指示された場合には、伴奏を終了する。伴奏を終了しない場合には、ステップＳ１に戻って、同様な処理を繰り返す。

このように処理することにより、コントローラ１１は、Ｔｒ１５に記述されているキューノートに対応する所定のタイミングに達した時点で、テンポクロックのカウントを一時停止することにより、伴奏の進行を一時停止させる。そして、コントローラ１１は、伴奏の進行が一時停止しているときに、キューノートに対応する鍵１の押下を検出した場合には、テンポクロックのカウントの一時停止を解除し、伴奏の進行を再開する。ここで、Ｔｒ１５は伴奏の進行を制御するために用いられるトラックであるから、自動演奏として再生されるトラックとしては除外され、本実施形態においてはＴｒ１の伴奏トラックのみが自動演奏される。なお、通常の自動演奏すべきデータのみが含まれるＭＩＤＩ形式のデータとキュータイムトラックを有する演奏データとの区別は、演奏データのヘッダ部分などの所定の部分に記述されていればよい。そのようにすれば、自動演奏ピアノ１００が通常のＭＩＤＩ形式のデータと判断した場合には、Ｔｒ１５をキュータイムトラックとしては認識せず、通常のＭＩＤＩ形式のデータの再生を行うこともできる。

以下、上述したように、自動演奏の一時停止を解除して伴奏の進行を再開するときに、コントローラ１１が行う鍵１の押下の検出について図６を用いて説明する。図６は、コントローラ１１が検出した鍵１の押下について、ある鍵１の動作の時間変化を示した図であって、縦軸は鍵１の位置（押下された深さ）を示し、横軸は押下開始からの時刻の経過を示している。ここで、鍵１を押下する前の位置（レスト位置）を０ｍｍとし、最後まで押し下げたときの位置を−１０ｍｍとする。コントローラ１１は、−１０ｍｍに達した場合にはノートオンとして検出する。例えば、利用者の演奏について音源を用いて発音させる場合には、コントローラ１１は、鍵１の位置が−１０ｍｍに達すると同時に、電子楽音発生部１３にノートオンのデータを出力することにより、電子楽音発生部１３が発音する。以下、電子楽音発生部１３および弦４が発音する鍵１の位置を発音位置という。

一方、上述したような伴奏の進行を再開させる際の鍵１の押下の検出は、０ｍｍより深く発音位置より浅い所定の位置（本実施形態においては、−６．５ｍｍ、以下、所定の位置を測定点という）において行われるように設定されている。これにより、図６に示した鍵１の動作の場合には、コントローラ１１は、鍵１が−１０ｍｍまで押下されてノートオンのデータを出力するよりも、１５ミリ秒早く、測定点に達したことを検出することができる。なお、測定点については、ディスプレイ１３０を操作することによって設定できるようにしてもよい。

次に、自動演奏ピアノ１００の演奏支援について、図７に示すような演奏データを用いた場合の動作を説明する。図７（ａ）は、Ｔｒ１のデータ、すなわち伴奏トラックを示すものであり、電子楽音発生部１３に伴奏を自動演奏させるデータである。また、図７（ｂ）は、Ｔｒ１５のデータ、すなわちキュータイムトラックを示すものである。なお、図７に示したデータは、それぞれトラックにおけるデルタタイムデータとイベントデータの最初の一部分を抜き出したものである。

また、図８は、図７に示す演奏データおよびメロディを楽譜で示したものである。ここで、演奏データのうちＴｒ１５が示す所定のタイミングのキューノートに該当する音符は矢印で示し、それぞれキューノート１、キューノート２とする。なお、本実施形態においては、テンポは１２０、４分音符の長さを表すデルタタイムは４８０であるとして設定されているものとする。

本実施形態においては、自動演奏ピアノ１００は、利用者がメロディを演奏した場合にはハンマ２が弦４を打撃して発音し、演奏データに基づく伴奏は電子楽音発生部１３において発音される。

まず、利用者は、ディスプレイ１３０を操作して演奏支援の開始を指示する。これにより、ディスクドライブ１２０は、図７に示すような演奏データを記録媒体から読み出し、コントローラ１１へ供給する。そして、コントローラ１１は、テンポクロックを生成し、当該テンポクロックのカウントに基づいて、ディスクドライブ１２０から供給された演奏データを再生し、伴奏が開始される。以下、伴奏の進行について説明する。

コントローラ１１は、演奏データを再生する際に、キュータイムトラックであるＴｒ１５におけるキューノートに対応するタイミングを認識し、当該タイミングにテンポクロックのカウントが達すると、テンポクロックのカウントを一時停止する。そして、キューノートに対応する鍵１の押下を検出すると、テンポクロックのカウントの一時停止を解除し、カウントを再開する。そのため、本実施形態においては、以下のような処理がなされる。

コントローラ１１は、Ｔｒ１５のデータはデルタタイムが０であるから演奏データの再生開始と同時に、テンポクロックのカウントが停止するため、Ｔｒ１の伴奏の進行は停止したままである。ここで、コントローラ１１は、キューノート１であるノートナンバ６０（Ｃ３）の鍵１が利用者によって押下され測定点を通過したこと、すなわち鍵１が６．５ｍｍ押下されたことを検出して、テンポクロックのカウントを開始する。これにより、コントローラ１１は、Ｔｒ１の最初のイベントであるノートナンバ６０（Ｃ３）、６４（Ｅ３）、６７（Ｇ３）（以下、和音１という）のノートオンのデータを電子楽音発生部１３に出力して、和音１を発音させて伴奏を開始させる。また、並行して利用者が押下した鍵１に対応する弦４はハンマ２に打撃され発音する。ここで、コントローラ１１が鍵１の押下を検出してから、伴奏の進行を開始するまでには、各種処理を行うことにより十数ミリ秒の遅延が発生するが、このように、利用者がＣ３の鍵１を押下することによって当該鍵１に対応する音を発音させる前に、発音位置より浅い位置である測定点の通過によって、コントローラ１１は、鍵１の押下を検出することができるから、伴奏の進行が開始する時点と弦４が発音する時点の時間差を少なくすることができる。例えば、図６に示すように鍵１を押下した場合には、コントローラ１１は、１５ミリ秒早く鍵１の押下を検出することができるから、時間差を数ミリ秒程度に少なくすることができ、利用者に違和感を与えにくくすることができる。

そして、テンポクロックが４８０カウント、すなわち０．５秒（１拍）経過すると、コントローラからノートオフのデータが電子楽音発生部１３に出力され、和音１は一旦消音する。そして、再度同じ和音（以下、和音２という）のノートオンのデータが電子楽音発生部１３に出力され、和音２を発音させる。さらに、０．５秒（１拍）経過すると、キューノート１のタイミングからテンポクロックが９６０カウントされたことになる。この時点で、コントローラ１１は、Ｔｒ１５のキューノート２に対応するタイミングに達したことを認識するから、テンポクロックのカウントを停止する。これにより、和音２のノートオフのデータがコントローラ１１から出力されず、また、次のイベントであるノートナンバ６０（Ｃ３）、６５（Ｆ３）、６９（Ａ３）（以下、和音３という）のノートオンのデータがコントローラ１１から出力されず、伴奏の進行が一時停止する。

このため、利用者がキューノート２まで演奏し終えることが無くても、伴奏が停止しているから、伴奏が利用者より先に進行することが無い。例えば、キューノート２の直前の音（Ｇ３）の長さは８分音符であり、０．２５秒で演奏されるものであるが、利用者の演奏によって０．４秒の長さとなった場合、また、キューノート２の直前の音までのメロディの演奏が全体的に遅れた場合など、キューノート２に対応するタイミングまでにキューノート２に対応する鍵１の押下が間に合わなくても、和音３が発音されることはなく、伴奏の進行が一時停止することになる。

その後は、上述したように、利用者がキューノート２であるノートナンバ６９（Ａ３）の鍵１を押下し、コントローラ１１は、当該鍵１が測定点を通過したことを検出すると、テンポクロックのカウントの一時停止を解除し、カウントを再開することにより、和音３のノートオンのデータを電子楽音発生部１３に出力する。これにより、和音３が発音され、伴奏の進行が再開されるから、利用者の演奏に合わせて伴奏が進行するとともに、伴奏を再開する時点、すなわち電子楽音発生部１３が和音３を発音する時点とハンマ２の打撃によって弦４が発音する時点との時間差を少なくした状態で伴奏の進行を開始でき、利用者に違和感を与えにくくすることができる。

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＞
実施形態においては、コントローラ１１が鍵１の押下を検出する際の測定点は、所定の位置に固定して設定されていたが、対応するキューノートごとに設定されてもよい。この場合、コントローラ１１は、鍵１の位置が測定点を通過してから、発音位置に達するまでの時間が所定の時間（例えば、図６にあわせると１５ミリ秒）になるように、途中までの鍵１の押下速度（ベロシティ）を算出して、これに基づいて測定点の位置を計算して設定するようにすればよい。

図９は、図６と同様に鍵１の動作を示したものであり、実線部分は鍵１の押下速度を算出する部分を示し、２点鎖線部分はその後の鍵１の動きを示すものである。例えば、図９（ａ）に示すように、最初の数ミリ秒（例えば、１０ミリ秒）までの押下速度が速い、すなわちグラフの傾きが大きい場合には押下位置が浅い方向、一方、押下速度が遅い場合には押下位置が深い方向に、測定点が設定される。ここで、押下速度が非常に速く、押下速度の計算終了後には鍵１の位置が計算した測定点を通過している場合には、計算終了時点において測定点を通過したものとみなせばよい。このようにすると、鍵１の押下速度が遅い場合に、必要以上に伴奏が早く始まってしまうことを防ぐことができる。なお、図９（ａ）に示したような場合においては、最初の数ミリ秒の鍵１の動きから速度を算出するようにしていたが、最初の数ｍｍ（例えば−２ｍｍ）までの鍵１の動きから算出するようにしてもよい。この場合において、鍵１の押下速度が非常に速く、計算した測定点が−２ｍｍよりも浅くなってしまう場合には−２ｍｍを測定点として、計算終了とともに測定点を通過したとみなせばよい。

また、図９（ａ）においては、鍵１の動作は時刻の進行に対して線形に変化、すなわち押下速度から測定点を計算して設定するように示したが、非線形に変化、すなわち押下速度と押下加速度を算出して、これらに基づいて測定点を計算して設定するようにしてもよい。この場合は、途中までの鍵１の動作からその後の動きを予測する計算をしてもよいし、鍵１の動きのパターンを複数種類に分類して事前にＲＯＭなどの記憶手段に記憶させておき、途中までの鍵１の動きと分類したパターンからその後の動作を予測する計算をすることにより、計算を簡易化してもよい。パターンの分類は、例えば、図９（ａ）のような線形に変化するパターンの他、図９（ｂ）、図９（ｃ）などのパターンとすればよい。

また、演奏データに基づいて対応するキューノートごとに測定点が設定されてもよい。この場合においては、コントローラ１１は、演奏データの伴奏トラックにあたるＴｒ１において、伴奏が開始された後、最初に発音される音のベロシティに基づいて、鍵１の押下速度を予測して、測定点を設定すればよい。すなわち、伴奏のベロシティが大きい場合には、伴奏が大きく発音されるから、利用者の演奏においてもメロディを大きく発音させることが予想され、鍵１の押下速度が速くなることが予測できるから測定点を相対的に浅い方向へ変化させればよい。このようにすれば、コントローラ１１は、演奏データに基づいて測定点を設定できる。また、演奏データにメロディを示すトラックが含まれている場合には、当該トラックのベロシティに基づいて、鍵１の押下速度を予測すればよい。このようにすれば、さらに精密に測定点を設定することができる。

コントローラ１１は、上述したように発音されるべき音のベロシティに基づいて測定点を設定する代わりに、発音されることのないデータであるキュータイムトラックに測定点を設定する情報を持たせて、その情報に基づいて測定点を設定してもよい。例えば、キュータイムトラックの所定のタイミングに対応してイベントデータにベロシティを持たせて、上述するように、当該ベロシティに基づいて測定点が設定されるようにしてもよいし、測定点を直接示すデータをイベントデータとして持たせ、そのデータから測定点が設定されるようにしてもよい。

＜変形例２＞
実施形態においては、コントローラ１１は、鍵１の位置が測定点を通過したことを検出することにより、テンポクロックのカウントを再開するようにしていたが、測定点の通過を検出した後、所定の時間（以下、補正時間という）を経過してからテンポクロックのカウントの再開するようにしてもよい。この場合には、コントローラ１１は、鍵１の押下速度を算出し、これに基づいて補正時間を計算し、測定点の通過を検出した後、当該補正時間が経過したらテンポクロックのカウントを再開するようにすればよい。鍵１の押下速度が遅いほど、伴奏を再開する時点が早くなるから、補正時間は長くなるように計算すれば、伴奏の再開時点が調整できる。すなわち、図１０に示すように、鍵１の押下速度が速いときに１５ミリ秒で測定点（例えば、−２．５ｍｍ）から−１０ｍｍの位置まで鍵１が動くものとすると、鍵１の押下速度が遅いときには、同じ測定点から−１０ｍｍの位置まで鍵１が動く時間は１５ミリ秒より長くなることが計算でき、１５ミリ秒より長い部分の時間を補正時間と計算すればよい。このようにすると、鍵１の押下速度が大きく変わっても、伴奏を再開する時点と弦４が発音する時点の時間差が変動を少なくすることができる。なお、変形例１において説明したように、演奏データに基づいて補正時間を計算するようにしてもよい。

また、変形例１において説明した測定点の設定と、本変形例における補正時間の適用を併用してもよい。この場合には、変形例１により設定される測定点の位置を浅い位置とし、浅くしたことにより測定点の検出が早くなった分の時間を補正時間とするなど、測定点の位置と補正時間の効果を足すことにより効果が得られるようにすればよい。

＜変形例３＞
実施形態のように、コントローラ１１は、鍵１の位置が測定点を通過したことを検出することによりテンポクロックのカウントの一時停止を解除して、カウントを再開するようにしていたが、テンポクロックのカウントの再開に限らず、さまざまな処理の開始のきっかけとすることもできる。例えば、コントローラ１１が所定の鍵１の位置が測定点を通過したことを検出したときに、ディスプレイ１３０の画面を切り替えるようにしてもよいし、ＭＩＤＩインタフェイス１１０に接続された外部機器の処理を開始させる信号を出力してもよく、また、ＡＵＸ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ）端子、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子などのインタフェイスを設けて、これに接続された外部機器の処理を開始させる信号を出力してもよい。さらに具体的には、プレゼンテーション用の画面を切り替えながら映し出すことのできるコンピュータを自動演奏ピアノ１００に接続し、コントローラ１１は、ノートナンバ８８の鍵１の位置が測定点を通過したことを検出すると、プレゼンテーション用の画面を切り替えるようにコンピュータを制御する信号をコンピュータに対してインタフェイスを介して出力する。ここで、利用者が測定点の位置まで鍵１を押下した後、弦４が発音するまでの押下量に至る前に離鍵すれば、押鍵により発音させなくても様々な処理の開始をさせることができる。なお、１つの鍵１によって上記処理を行うだけでなく、複数の鍵１を組み合わせて、処理内容を変更するようにしてもよい。例えば、ノートナンバ８８を押下したときには、上記の処理を行わせるが、ノートナンバ８６、８７双方の鍵１を測定点まで押下した場合には、照明を点灯させるなど、様々な処理を鍵１によって制御することもできる。ここで、鍵１の組み合わせと処理内容の関係は、ディスプレイ１３０を操作して設定するようにしてもよいし、演奏データにこれらの設定の情報を持たせてもよく、外部機器にこれらの設定の情報を持たせてもよい。

＜変形例４＞
実施形態においては、測定点の位置は−６．５ｍｍとしたが、より浅い位置を測定点とすれば早く鍵１の検出を行うことができる一方、極度に浅い位置を測定点とすると、利用者が鍵１に間違って触れてしまった場合（以下、ミスタッチという）などによっても検出してしまうことがあるため、これにあわせて適宜上限値を決定して、測定点を設定すればよい。また、ソレノイド５によって鍵１を所定の位置（例えば−４ｍｍ）まで押下させ、利用者が次に演奏すべき音の指示をする演奏支援（詳細は特開２０００−１９４３５６号公報参照）を用いる場合には、測定点の上限は、当該所定位置より深い位置とすればよい。このように設定できる測定点の上限を決めておけば、別の演奏支援の技術を並行して用いても、本実施形態の効果を得ることができる。

＜変形例５＞
実施形態においては、伴奏については電子楽音発生部１３において発音され、利用者の演奏についてはハンマ２によって弦４が打撃されることによって発音されていたが、利用者の演奏について電子楽音発生部１３において発音させてもよいし、伴奏について弦４が打撃されることによって発音されるようにしてもよい。伴奏について弦４が打撃されることによって発音させる場合には、コントローラ１１は、伴奏トラックのイベントデータを電子楽音発生部１３に出力する代わりに、当該イベントデータに基づいてサーボコントローラ１２にソレノイド５を制御させて、鍵１を押下させればよい。

＜変形例６＞
実施形態においては、測定点は１点であったが、２点（以下、測定点、第２測定点という）設けてもよい。この場合、測定点は上述した測定点と同様な点とし、第２測定点は測定点よりも深い位置に設定される。そして、鍵１が測定点を通過したことを検出した後にテンポクロックのカウントを再開するが、鍵１が所定の時間（例えば、５ミリ秒以内）内第２測定点を通過しなかった場合には、ミスタッチであったとみなして、テンポクロックのカウントを再び停止する。この際、テンポクロックのカウントを再開してから停止するまでに、伴奏は所定の時間（５ミリ秒）だけ進行することになるが、この進行分も無かったものとして、テンポクロックのカウントが再開される前の状態まで戻すように処理してもよい。なお、テンポクロックのカウントを再開することによって、ノートオンのデータのみコントローラ１１から出力されることになった場合には、発音されたままになってしまうから、前の状態に戻すように処理するとともに、ノートオフのデータも出力して消音させてもよい。

また、変形例５のように、伴奏について、ソレノイド５を制御し、鍵１を押下させることにより弦４から発音させる場合には、上記のようにコントローラ１１は、鍵１が測定点を通過した後、所定時間内に第２測定点を通過したことを検出しなかった場合には、サーボコントローラ１２を制御しソレノイド５を駆動前の位置へ戻すようにすればよい。このようにすると、ミスタッチなどにより測定点の通過が検出されたとしても、誤って伴奏が進行してしまうことを防ぐことができる。

＜変形例７＞
実施形態においては、コントローラ１１は、所定のタイミングにおいて伴奏を停止させた後に、当該タイミングのキューノートに対応する鍵１が押下されると伴奏を再開するようにしていたが、所定のタイミングより一定時間前のタイミング以降にキューノートに対応する鍵１が押下された場合には、当該タイミングにおいて伴奏を停止させないようにしてもよい。この場合には、コントローラ１１は、伴奏を停止させる所定のタイミングより一定時間（例えば、０．５拍、以下予備時間という）前からキューノートに対応する鍵１が押下されるかを監視し、当該タイミングに達する前に当該鍵１の押下を検出した場合には、伴奏を停止させないようにすればよい。このようにすれば、仮に利用者の演奏が伴奏より早かった場合において、伴奏が停止してしまうことを防止することもできる。なお、予備時間は必ずしも一定である必要はなく、変化するものであってもよい。予備時間を変化させる場合には、キュータイムトラックに所定のタイミングにおける予備時間を記述してコントローラ１１が認識するようにしてもよい。また、メロディに対応するトラックがある場合には、これを参照してキューノートに対応するタイミング、すなわち伴奏の進行が停止する以前に演奏すべきメロディの音に基づいて決定してもよい。例えば、キューノートがＣ３であったときに、伴奏の進行が停止する以前に演奏すべきメロディの音がキューノートと同じＣ３の８分音符である場合には、当該音とキューノートとを誤認しないように、８分音符に相当する時間より短い時間として予備時間を短めにする一方、当該音がキューノートと異なる音符である場合などは、当該音とキューノートとを誤認する可能性は低いため、予備時間を長く取るようにすればよい。

＜変形例８＞
実施形態においては、キーセンサ１４は、鍵１の下部に設置されていたが、鍵１の押下によって連動して動作する部分に用いれば、どの場所に設置されていてもよい。また、鍵１の押下量について光学的に検出していたが、測定点の位置の検出ができる方法であれば、電気的、磁気的などどのような方法を用いて検出してもよい。また、鍵１が測定点を通過したかどうかについて判断できればよいから、必ずしも実施形態のように鍵１の動作を連続的に検出しなくてもよい。

＜変形例９＞
実施形態においては、自動演奏ピアノ１００は、図１、２に示すようにグランドピアノを基本とした構造であったが、アップライトピアノであってもよいし、打弦機構を有さないような電子ピアノであってもよく、鍵盤を有する楽器であれば、どのような楽器にも適用することができる。

＜変形例１０＞
実施形態において、ディスプレイ１３０に演奏する楽曲の楽譜を表示させるようにしてもよい。この楽譜については、演奏データに基づいてディスプレイ１３０に表示させてもよいし、別途楽譜を示す楽譜データを用意し、これに基づいて表示させてもよい。この際、演奏している部分、キューノートなどの情報を同時に表示させてもよい。

＜変形例１１＞
実施形態においては、自動演奏を一時停止させるタイミングとそのタイミングにおいて押下すべき鍵のデータについては、伴奏トラックと異なるトラックであるキュータイムトラックに記述されていたが、同一トラックに記述されていてもよい。この場合には、伴奏の内容を示すイベントデータと、自動演奏を一時停止させるタイミングを示すデータとを識別する識別情報を付加し、コントローラ１１は、この識別情報を認識することで、両者のデータを分離するようにすればよい。また、これらのデータは、必ずしもＭＩＤＩ形式のデータでなくてもよく、伴奏を自動演奏するための内容を示すデータと、自動演奏を一時停止させる所定のタイミングを示すデータと、当該所定のタイミングに押下すべき鍵を特定するデータが含まれている形式のデータであればよい。

実施形態に係る自動演奏ピアノの外観構成を示す説明図である。 実施形態に係る自動演奏ピアノの主要部内部の構成を示す説明図である。 キーセンサの動作を示す説明図である。 鍵の押下量と光センサの受光量との関係を示す説明図である。 テンポクロックのカウント処理を示すフローチャートである。 鍵の動作および測定点を示す説明図である。 演奏データの内容の一部を示す説明図である。 演奏データの内容の一部およびメロディを楽譜で表した説明図である。 変形例１に係る鍵の動作および測定点を示す説明図である。 変形例２に係る鍵の動作、測定点および補正時間を示す説明図である。

符号の説明

１…鍵、２…ハンマ、３…アクションメカニズム、４…弦、５…ソレノイド、６…ダンパ、１１…コントローラ、１２…サーボコントローラ、１３…電子楽音発生部、１４…キーセンサ、１００…自動演奏ピアノ、１１０…ＭＩＤＩインタフェイス、１２０…ディスクドライブ、１３０…ディスプレイ、１４０…光ビーム、１４１…光源、１４２…光センサ、１４３…シャッタ

Claims (15)

1. 鍵が発音位置まで押下されることによって発音する鍵盤楽器を制御する演奏支援装置において、
   楽曲の伴奏の発音内容を示す伴奏情報と、前記楽曲の進行における所定のタイミングを示す楽曲位置情報と、前記所定のタイミングに対応付けられ、当該所定のタイミングに押下すべき鍵を特定する鍵特定情報を含む演奏データを記憶する記憶手段と、
   楽曲の進行に伴って、前記記憶手段内の演奏データを読み出す演奏データ読出手段と、
   前記演奏データ読出手段が読み出した前記演奏データに含まれる伴奏情報に基づいて自動演奏を行う自動演奏手段と、
   前記演奏データ読出手段が読み出した前記演奏データに含まれる楽曲位置情報が示す所定のタイミングに対応して前記自動演奏手段の自動演奏を一時停止する停止手段と、
   前記鍵が押下されることにより、発音位置より浅い位置である測定点に達したことを検出する検出手段と、
   前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出すると、前記停止手段による一時停止を解除する解除手段と
   を具備することを特徴とする演奏支援装置。
2. 前記停止手段によって自動演奏が一時停止される所定のタイミングより前の所定時間内に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出すると、前記停止手段によって当該所定のタイミングにおいて一時停止される前に、当該一時停止を中止する中止手段
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の演奏支援装置。
3. 前記測定点の位置を設定する設定手段をさらに具備すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の演奏支援装置。
4. 前記鍵の押下速度または押下加速度を算出できる算出手段をさらに具備し、
   前記設定手段は、前記所定のタイミングごとに、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記算出手段によって算出された押下速度または押下加速度に基づいて、前記測定点の位置を設定すること
   を特徴とする請求項３に記載の演奏支援装置。
5. 前記鍵の押下速度または押下加速度を算出できる算出手段と、
   前記所定のタイミングごとに、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記算出手段によって算出された押下速度または押下加速度に基づいて、補正時間を算出する補正時間算出手段と
   をさらに具備し、
   前記解除手段は、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、前記算出手段が算出した当該補正時間が経過すると、前記停止手段による一時停止を解除すること
   を特徴とする請求項３または請求項４に記載の演奏支援装置。
6. 前記設定手段は、前記所定のタイミングごとに、前記記憶手段内の演奏データに基づいて前記測定点の位置を設定すること
   を特徴とする請求項３に記載の演奏支援装置。
7. 前記所定のタイミングごとに、前記記憶手段内の演奏データに基づいて補正時間を算出する補正時間算出手段をさらに具備し、
   前記解除手段は、前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、前記算出手段が算出した当該補正時間が経過すると、前記停止手段による一時停止を解除すること
   を特徴とする請求項３または請求項６に記載の演奏支援装置。
8. 前記所定のタイミングに押下すべき鍵を当該所定のタイミングの直前に所定の位置に押下させる押鍵指示手段をさらに具備し、
   前記設定手段は、前記発音位置より浅く、かつ前記所定の位置より深い位置を測定点として所定のタイミングごとに設定すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の演奏支援装置。
9. 前記測定点よりも深く、発音位置より浅い位置に第２測定点を設定する第２設定手段と、
   前記鍵が押下されることにより、前記第２測定点に達したことを検出する第２検出手段と、
   前記停止手段によって前記自動演奏が一時停止されている際に、前記鍵特定情報によって特定される当該所定のタイミングに対応付けられている鍵について、前記検出手段が測定点に達したことを検出した後、当該鍵が前記第２測定点に達したことを前記第２検出手段が所定時間内に検出しなかった場合には、前記解除手段の前記停止手段による一時停止の解除を取り消して自動演奏の進行を停止した状態とする取消手段と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の演奏支援装置。
10. 電気的に発音する電子発音手段をさらに具備し、
    前記自動演奏手段は、前記電子発音手段を発音させて前記自動演奏を行うこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の演奏支援装置。
11. 前記自動演奏手段は、前記鍵を押下させることによって前記鍵盤楽器を発音させて前記自動演奏を行うこと
    を特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の演奏支援装置。
12. 複数の鍵を有する鍵盤と、
    前記各鍵の押下に対応して発音する発音手段と、
    請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の演奏支援装置と
    を具備することを特徴とする鍵盤楽器。
13. 前記自動演奏手段は、前記発音手段を発音させて前記自動演奏を行うこと
    を特徴とする請求項１２に記載の鍵盤楽器。
14. 前記発音手段は、前記各鍵の押下に連動して弦を打弦する打弦機構
    を具備することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の鍵盤楽器。
15. 前記発音手段は、前記各鍵の押下に対応して電気的に発音する電子発音手段
    を具備することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の鍵盤楽器。

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