JP4848809B2 - Keyboard instrument - Google Patents
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本発明は、鍵盤楽器に関する。 The present invention relates to a keyboard instrument.
鍵盤の裏側にプランジャとソレノイドを備え付け、ソレノイドへ供給する交流駆動信号の波形を制御することにより自動演奏を行う各種電子ピアノが提案されている。この種の電子ピアノは、鍵の変位量を音に変換して出力する音源を搭載しており、ソレノイドへの交流駆動信号の供給によりプランジャが鍵を突き上げて上方向に変位させると、その変位量に応じたベロシティの音が音源から出力されるようになっている。
ところで、ソレノイドの電磁特性はその設置環境や経年に依存して変動するため、その変動を吸収して鍵の変位量とソレノイドへ供給する交流駆動信号の波形制御の関係を常に良好に保つような仕組みを電子ピアノに組み込むことは必須である。これに対し、特許文献1に記載の自動演奏装置は、プランジャの近傍に速度センサを備え付け、その速度センサの検出値をソレノイドへ供給する交流駆動信号にフィードバックすることにより両者の関係を良好に保つ。また、特許文献2に記載の電磁アクチエータ変位装置は、ソレノイドを駆動させるための交流駆動信号に位置検出のためのキャリアを重畳し、その重畳されたキャリアの検出結果をフィードバックする。
By the way, the electromagnetic characteristics of the solenoid fluctuate depending on the installation environment and aging, so that the fluctuation is absorbed and the relationship between the key displacement and the waveform control of the AC drive signal supplied to the solenoid is always kept good. It is essential to incorporate the mechanism into an electronic piano. On the other hand, the automatic performance device described in
しかしながら、特許文献1に記載された技術によると、プランジャの近傍に備え付ける速度センサが電子ピアノ自体の高コスト化を招くという問題があった。また、特許文献2に記載されされた技術では、ソレノイドの駆動信号にキャリアを重畳するためその制御ロジックが複雑にならざるを得ないという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、比較的単純な制御によって電子ピアノの自動演奏を精緻に実行させ得るような仕組みを提供することを目的とする。
However, according to the technique described in
The present invention has been devised under such a background, and an object of the present invention is to provide a mechanism capable of precisely executing an automatic performance of an electronic piano by relatively simple control.
本発明の好適な態様である鍵盤楽器は、レスト位置とエンド位置の間を上下方向に変位し得る鍵と、前記鍵に力を加えて駆動させるプランジャを有するソレノイドと、鍵を駆動させる際の目標速度を表す目標速度情報と前記ソレノイドへ供給すべき交流駆動信号のデューティー比を示す信号制御パラメータとからなる対を記憶した記憶手段と、鍵の駆動を指示する指示手段と、前記指示手段によって鍵の駆動が指示されると、前記記憶手段に記憶された対の一方をなす信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を前記ソレノイドへ供給する信号供給手段と、前記交流駆動信号が供給されている間に前記ソレノイドに流れる電流の状態から割り出される当該ソレノイドのインダクタンスの変化を基に前記鍵の実速度を算出する実速度算出手段と、前記対の他方をなす目標速度情報が示す目標速度と前記実速度算出手段が算出した実速度の偏差を求め、当該目標速度情報を当該求めた偏差に応じて較正する較正手段とを備え、前記実速度算出手段は、交流駆動信号の供給を受けたソレノイドのプランジャに力を加えられた鍵がレスト位置からエンド位置に向かって変位することによって当該ソレノイドのインダクタンスが変化し始めてから鍵がエンド位置に到達してその変化が止まるまでの時間長を計測し、計測した時間長を基に鍵の変位の実速度を算出する。 A keyboard instrument according to a preferred aspect of the present invention includes a key that can be displaced vertically between a rest position and an end position, a solenoid that has a plunger that is driven by applying a force to the key, and a key that is used to drive the key. A storage means storing a pair of target speed information indicating a target speed and a signal control parameter indicating a duty ratio of an AC drive signal to be supplied to the solenoid; an instruction means for instructing key driving; and the instruction means When a key drive is instructed, a signal supply means for supplying an alternating current drive signal having a duty ratio indicated by a signal control parameter forming one of the pair stored in the storage means to the solenoid, and the alternating current drive signal are supplied. The actual speed of the key is calculated based on the change in inductance of the solenoid calculated from the state of the current flowing through the solenoid during A degree calculating means, the determined actual speed deviation to the target speed indicated by the target speed information actual speed calculation means has calculated that form the other pair, calibration means for calibrating according to the target speed information to the difference determined the And the actual speed calculation means starts to change the inductance of the solenoid as the key applied to the plunger of the solenoid that is supplied with the AC drive signal is displaced from the rest position toward the end position. key has reached the end position from the measured length of time until the change is stopped, it calculates the actual speed of the displacement of the key based on the time length measured.
また、前記記憶手段は、鍵をレスト位置まで駆動させてその位置に留まらせた状態である保持状態を示す保持状態情報と信号制御パラメータとからなる別の対を記憶し、前記信号供給手段は、交流駆動信号の供給を受けたソレノイドのプランジャに力を加えられた鍵がエンド位置に到達したことによって当該ソレノイドのインダクタンスの変化が止まった後、供給する交流駆動信号のデューティー比を所定量ずつ小さくして行き、前記較正手段は、前記信号供給手段によってソレノイドに供給される交流駆動信号のデューティー比が小さくなると、そのプランジャに力を加えられていた鍵がエンド位置からレスト位置に向かって変位することによって当該ソレノイドのインダクタンスが再び変化し始めた時のデューティー比と前記記憶手段にて保持状態情報と対を成す信号制御パラメータが示すデューティー比の偏差を求め、その信号制御パラメータを当該求めた偏差に応じて較正するようにしてもよい。 The storage means stores another pair consisting of holding state information indicating a holding state in which the key is driven to the rest position and stayed at the position and a signal control parameter, and the signal supply means After the change of the inductance of the solenoid stops when the key applied to the plunger of the solenoid that has been supplied with the AC drive signal reaches the end position, the duty ratio of the supplied AC drive signal is incremented by a predetermined amount. When the duty ratio of the AC drive signal supplied to the solenoid by the signal supply means decreases, the calibration means moves the key applied to the plunger from the end position toward the rest position. The duty ratio when the inductance of the solenoid starts to change again and the storage means A deviation of the signal control parameters are the duty ratio shown forming the holding state information paired, the signal control parameters may be calibrated in accordance with the difference determined the.
また、演奏情報を入力する入力手段と、前記較正手段が前記目標速度情報を較正した後、前記入力手段を介して入力される演奏情報を所定のアルゴリズムに従って変換することにより目標速度情報と保持状態情報を並べたシーケンスを取得する演奏情報再生前処理手段とを更に備え、前記信号供給手段は、目標速度情報と保持状態情報の各々と対応付けて前記記憶手段に記憶された各信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を前記取得されたシーケンスが示す手順に従って前記ソレノイドへ供給するようにしてもよい。 Also, an input means for inputting performance information, and after the calibration means calibrates the target speed information , the performance information input via the input means is converted according to a predetermined algorithm to thereby maintain the target speed information and the holding state. Performance information reproduction pre-processing means for obtaining a sequence of information arranged, and the signal supply means stores each signal control parameter stored in the storage means in association with each of target speed information and holding state information. You may make it supply the alternating current drive signal of the duty ratio shown to the said solenoid according to the procedure which the said acquired sequence shows.
前記プランジャによって駆動される鍵の挙動を検出する挙動検出手段と、前記挙動検出手段が検出した鍵の挙動に応じて楽音信号を生成する音源とを更に備えてもよい。 You may further provide the behavior detection means which detects the behavior of the key driven with the said plunger, and the sound source which produces | generates a musical tone signal according to the behavior of the key which the said behavior detection means detected.
また、前記プランジャの上端は前記鍵の下面の所定位置と連結され、前記ソレノイドは、自身に供給される交流駆動信号の作用を受けて前記プランジャを突き上げることによって前記所定位置に上方向の力を加えるようにしてもよい。 The upper end of the plunger is connected to a predetermined position on the lower surface of the key, and the solenoid applies an upward force to the predetermined position by pushing up the plunger under the action of an AC drive signal supplied to itself. You may make it add.
本発明によると、比較的単純な制御によって電子ピアノの自動演奏を精緻に実行させることができる。 According to the present invention, automatic performance of an electronic piano can be precisely executed by relatively simple control.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。
本実施形態にかかる鍵盤楽器は、ユーザによる鍵の操作内容をMIDI(Musical Instruments Digital Interface)規格に従った演奏情報に変換して記録するモード(以下、「演奏情報記録モード」と呼ぶ)と、記録された演奏情報を基に鍵を駆動させてその操作内容を再現するモード(以下、「演奏情報再生モード」と呼ぶ)の両モードの各々にて異なる振る舞いを行う。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described.
The keyboard instrument according to the present embodiment has a mode (hereinafter referred to as “performance information recording mode”) in which the operation content of the key by the user is converted into performance information in accordance with the MIDI (Musical Instruments Digital Interface) standard and recorded. A different behavior is performed in each of the two modes of driving the key based on the recorded performance information and reproducing the operation content (hereinafter referred to as “performance information playback mode”).
図1は、鍵盤楽器のハードウェア概略構成を示すブロック図である。図に示すように、この鍵盤楽器1は、CPU11、CPU11にワークエリアを提供するRAM12、IPL(Initial Program Loader)やその他の各種プログラムを記憶したROM13のほか、キーセンサ14、鍵15、プランジャ16、ソレノイド17、音源18、PWM(Pulse Width Modulation)信号供給部19、センサアンプ部20、フレキシブルディスクドライブ(以下、「FDD21」と記す)21、パラメータ用メモリ22を備える。図に示す鍵15は横一列に88個並べられており、キーセンサ14、プランジャ16、ソレノイド17はそれら88個の鍵15の各々に設けられている。更に、鍵15とプランジャ16及びソレノイド17とからなる各セットは、押鍵機構として個別に動作する。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic hardware configuration of a keyboard instrument. As shown in the figure, the
図2は、押鍵機構の構成を示す図である。図に示すように、鍵15の下面の略中央部は、バランスピン23によって上下方向に揺動自在に支持される。このバランスピン23を支点とする揺動により、ユーザの手指に当接されることになる鍵15の上面前側の部位(以下、この部位を「手指接触部位」と呼ぶ。)はレスト位置とエンド位置の間を上下方向に変位し得る。また、鍵15の下の手指接触部位のちょうど反対側にあたる位置には鍵15の挙動を検出するキーセンサ14が設けられ、バランスピン23を挟んだその後側には鍵15に駆動力を与えるソレノイド17が設けられている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the key pressing mechanism. As shown in the figure, the substantially central portion of the lower surface of the
キーセンサ14は、鍵15の裏面に立設されたシャッタ15aを収容するセンサボックス14aとその内部に上下方向に所定距離を隔てて設けられた2組のフォトセンサとからなる。フォトセンサは、センサボックス14a内へのシャッタ15aの進入によって生じるフォトセンサの遮光量から手指接触部位の下方向への変位量を検出し、検出した変位量を示すアナログ信号である変位量信号を図1に示す音源18へ供給する。
The
ソレノイド17は、コイルを捲き回したボビンにプランジャ16を収容させてなる。このソレノイド17は、PWM信号供給部19から周波数を1kHz程度とする矩形波の交流駆動信号の供給を受けてプランジャ16を上方向に突き上げる。プランジャ16が突き上げられると、その上端と鍵15の裏面の連結部位は上方向に持ち上げられる一方でバランスピン23を挟んだ手指接触部位の側は下方向に変位することになる。そして、この手指接触部位の下方向への変位量をキーセンサ14が定量化して得た変位量信号が音源18へ供給されると、音源18はその変位量信号が示す変位量に応じた音量の楽音信号を合成して出力するのである。また、この音源18は、88セットの押鍵機構の各々とそれらに割り当てられているピッチのキーコードとを対応付けたテーブルを内蔵しており、押鍵機構の識別子を基にこのテーブルを参照することにより、出力する楽音信号のピッチを特定する。
The
図3は、ソレノイド17とPWM信号供給部19の電気的構成を示す等価回路図である。図に示すように、ソレノイド17にはスイッチング素子となるMOS(Metal Oxide Semiconductor)型FET(Field-Effect Transistor)24が直列に繋がれており、このFET24のスイッチングはPWM信号供給部19からドライバ25を経由して供給される交流駆動信号のデューティー比によって決定付けられる。つまり、交流駆動信号のデューティー比に比例してソレノイド17へ流れ込む電流が大きくなり、その駆動力も大きくなる。一方、センサアンプ部20は、ソレノイド17と直列に繋がれた抵抗rに印加される電圧値を検出する。後に詳述するように、この抵抗rに印加される電圧値から割り出したソレノイド17のインダクタンスの変化量を基に鍵15の実速度が算出されることになる
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing an electrical configuration of the
図1において、FDD21は、フレキシブルディスクへのデータの書き込みとその読み出しを司る。演奏情報記録モードになると鍵15の操作内容を基に生成された演奏情報がこのフレキシブルディスクに書き込まれる一方で、演奏情報再生モードになるとこのフレキシブルディスクから読み出された演奏情報を基に鍵15を駆動させて操作内容が再現されることになる。冒頭にも記したように、演奏情報は、ユーザによる鍵15の操作内容をMIDI規格に従って記述したデータであり、より具体的には、一連のMIDIイベントをその実行タイミングを示すデルタタイムと対応付けて時系列順に記述したシーケンスデータである。演奏情報として記述されるMIDIイベントには発音を指示するノートオンと消音を指示するノートオフとがある。そして、ノートオンのMIDIイベントにはキーコードを示すパラメータとベロシティを示すパラメータとが含まれる。
In FIG. 1, an FDD 21 controls writing and reading of data to and from a flexible disk. In the performance information recording mode, performance information generated based on the operation content of the
パラメータ用メモリ22は、交流駆動信号のデューティー比を指定する各信号制御パラメータが個別のインデックスと各々対応付けられている。
図4は、パラメータ用メモリ22のデータ構造図である。図に示すように、このパラメータ用メモリ22には、各々が「インデックス」と「パラメータ」の2つのフィールドを有する複数のレコードを取り纏めてなる。このパラメータ用メモリ22の最も下のレコードを除いた各レコードの「パラメータ」のフィールドには、最高値である100%と最低値である1%の間のデューティー比を1%刻みで夫々表す信号制御パラメータが記憶され、更に、それらの各々の信号制御パラメータと対を成すインデックスは、V100、V99、V98・・・というように、演奏情報再生モードにおいて演奏情報を基に各鍵15を駆動させる際の目標速度を表すデータとなっている。インデックスとなる各目標速度の値は、製造メーカがマスター実験機等を用いた実測を通じて割り出し、各デューティー比の交流駆動信号をソレノイド17に供給することにより概ね得られる鍵15の目標速度のデフォルト値としてパラメータ用メモリ22に予め記憶される。
In the parameter memory 22, each signal control parameter that specifies the duty ratio of the AC drive signal is associated with an individual index.
FIG. 4 is a data structure diagram of the parameter memory 22. As shown in the figure, in the parameter memory 22, a plurality of records each having two fields of "index" and "parameter" are collected. In the “parameter” field of each record excluding the lowest record in the parameter memory 22, a signal representing the duty ratio between the maximum value of 100% and the minimum value of 1% in increments of 1%. The control parameters are stored, and further, the index paired with each of the signal control parameters drives each key 15 based on the performance information in the performance information reproduction mode such as V100, V99, V98. The data represents the target speed at the time. The value of each target speed serving as an index is determined by the manufacturer through actual measurement using a master experimental machine or the like, and the default value of the target speed of the key 15 that is generally obtained by supplying an AC drive signal of each duty ratio to the
また、パラメータ用メモリ22の最も下のレコードのインデックスは、目標速度ではなく「保持状態」となっている。「保持状態」のインデックスは、演奏情報再生モードにおいて鍵15をエンド位置まで駆動させてその位置に留まらせておくのに必要なデューティー比が記憶されるレコードであることを示すものである。そして、このレコードの「パラメータ」のフィールドに記憶される信号制御パラメータの値である「M%」の内容も、製造メーカが実測を通じて割り出し、鍵15をエンド位置に留まらせておくのに必要なデューティー比のデフォルト値としてパラメータ用メモリ22に予め記憶される。 In addition, the index of the lowest record in the parameter memory 22 is not the target speed but “held”. The “holding state” index indicates a record in which the duty ratio necessary for driving the key 15 to the end position and staying at the end position in the performance information reproduction mode is stored. The contents of “M%”, which is the value of the signal control parameter stored in the “parameter” field of this record, are also determined by the manufacturer through actual measurement, and are necessary for the key 15 to remain at the end position. The default value of the duty ratio is stored in advance in the parameter memory 22.
次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態の動作は、キャリブレーション処理、演奏情報記録モード処理、及び演奏情報再生モード処理からなる。鍵盤楽器1の電源を投入すると、まず、キャリブレーション処理が実行され、同処理の実行終了後、ユーザのモード選択に応じて演奏情報記録モード処理又は演奏情報再生モード処理が実行される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The operation of the present embodiment includes a calibration process, a performance information recording mode process, and a performance information reproduction mode process. When the power of the
図5は、キャリブレーション処理を示すフローチャートである。上述したように、鍵盤楽器1のパラメータ用メモリ22には、鍵15の目標速度及び鍵15をレスト位置に留めた状態を示すインデックスと信号制御パラメータとの対応関係が製造メーカによる実測の下に予め設定されている。しかしながら、鍵盤楽器1のソレノイド17の電磁特性は設置環境や経年などに依存して変動するため、電源が投入されるたびに図に示す一連の処理を行うことでパラメータ用メモリ22の内容を最適化する。
FIG. 5 is a flowchart showing the calibration process. As described above, in the parameter memory 22 of the
電源が投入されると、鍵盤楽器1のCPU11は、パラメータ用メモリ22のレコードの1つを参照対象として特定する(S100)。このステップにおけるレコードの特定は昇順に行われる。
CPU11は、ステップ100で特定したレコードの「パラメータ」のフィールドに記憶された信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号をPWM信号供給部19からソレノイド17に供給させた上で、センサアンプ部20の抵抗rに印加される電圧値が変化し始めてからその変化が止まるまでの時間長を測定し、鍵15のレスト位置とエンド位置の間の距離をその時間長で微分することにより鍵15の実速度を算出する(S110)。
When the power is turned on, the
The
ここで、このステップにおいて交流駆動信号をソレノイド17に供給した際の電圧値の変化と鍵15の実速度の因果関係について説明しておく。
ソレノイド17に交流駆動信号が供給されると、その励磁作用を受けてプランジャ16が自身と鍵15の連結部位を上方向に押し上げるのでプランジャ16と鍵15の連結部位も上方向に変位することは上述した。そして、ボビン内におけるプランジャ16の位置が変化しないときはソレノイド17のインダクタンスにも変化はなく、プランジャ16の位置が変化するとそれに応じてソレノイド17のインダクタンスも変化する。このことは、図6の測定結果を参照することでより容易に理解され得る。
図6は、周波数20kHzの交流駆動信号をソレノイド17に供給した状態でプランジャ16の位置を変化させたときのインダクタンスの変化と、周波数1kHzの交流駆動信号をソレノイド17に供給した状態でプランジャ16の位置を変化させたときのインダクタンスの変化をプロットしたものである。同図を参照すると、ソレノイド17のボビンに収容されたプランジャ16の位置の変化に応じてそのインダクタンスも変化すること、及び周波数1kHzの交流駆動信号を採用したときのほうがインダクタンスの変化をよりはっきりとみてとれることがわかる。
Here, the causal relationship between the change in the voltage value when the AC drive signal is supplied to the
When an alternating current drive signal is supplied to the
FIG. 6 shows a change in inductance when the position of the
また、ソレノイド17に直列に繋いだ抵抗rの電圧値をVとし、そのソレノイド17のコイルのインダクタンスをL、コイル自体の巻線抵抗をR、そして、交流駆動信号の周波数をωとしたとき、電圧値VとインダクタンスLには次式に示すような相関がある。
図5において、CPU11は、ステップ100で特定したレコードの「インデックス」のフィールドに記憶されたデータが表す目標速度とステップ110で求めた実速度が一致するか否か判断する(S120)。
ステップ120にて目標速度と実速度が一致しないと判断したCPU11は、ステップ100で特定したレコードの「インデックス」のフィールドの記憶内容をステップ110で求めた実速度を表すデータで置き換える(S130)。一方、目標速度と実速度が一致すると判断したCPU11は、本ステップを実行することなく次のステップへ進む。
続いて、CPU11は、参照対象となるレコードを1つ進める(S140)。その後、参照対象となった新たなレコードの「インデックス」のフィールドに「保持状態」のデータが記憶されているか否か判断する(S150)。
In FIG. 5, the
The
Subsequently, the
ステップ150にて「保持状態」のデータが記憶されていないと判断したCPU11は、ステップ110に戻り、以降の処理を実行する。
一方、ステップ150にて「保持状態」のデータが記憶されていると判断したCPU11は、抵抗rの電圧値Vが変化しなくなるまでデューティー比100%の交流駆動信号をソレノイド17に供給してからそのデューティー比を所定量ずつ小さくしてゆき、電圧値が再び変化し始めた時のデューティー比を示す信号制御パラメータを「M%」の値としてパラメータ用メモリ22に記憶させる(S160)。周知のように、鍵15がエンド位置に到達してしまった後は、それまでと同じ電流をソレノイド17に流し続けなくてもその位置に鍵15を留まらせておくことが可能である。よって、本ステップでは、エンド位置に到達した鍵15をその位置に留まらせ得る最低電流をソレノイド17に流すために必要なデューティー比を測定する。
以上で、キャリブレーション処理が終了する。
If the
On the other hand, the
This completes the calibration process.
図7は、演奏情報記録モード処理を示すフローチャートである。
演奏情報記録モードの実行が指示されると、CPU11は、デューティー比を5%とする交流駆動信号をPWM信号供給部19からソレノイド17へ供給させる(S200)。この交流駆動信号の供給によってソレノイド17には鍵15を駆動させるに至らない程度の弱い励磁がかかる。よって、鍵15の手指押下部位が手指により下方向に押下されてその鍵15とプランジャ16の連結部位が上方向に変位すると、その変位量がソレノイド17のインダクタンスの変化として表れることなる。
FIG. 7 is a flowchart showing the performance information recording mode process.
When the execution of the performance information recording mode is instructed, the
ステップ200を実行した後、CPU11は、何れかの鍵15のソレノイド17に直列に繋がれた抵抗rの電圧値が変化したか否かをサーチする(S210)。
そして、何れかの鍵15のソレノイド17に直列に繋がれた抵抗rの電圧値が変化すると、演奏情報記録モードの実行が開始されてからその変化が始まるまでの相対時間長を変換してデルタタイムを取得する(S220)。
次に、CPU11は、電圧値の変化した抵抗rに繋がれたソレノイド17を含む押鍵機構に割り当てられているキーコードを特定する(S230)。
After executing Step 200, the
When the voltage value of the resistor r connected in series to the
Next, the
CPU11は、抵抗rに印加される電圧値が変化し始めてからその変化が止まるまでの時間長から鍵15の実速度を算出し、算出した実速度を変換してベロシティを取得する(S240)。このステップにおける変換は、ベロシティの値と実速度を予め対応付けたテーブルを参照することによって行うとよい。
CPU11は、ステップ230で取得したキーコードとステップ240で取得したベロシティを示すパラメータを含むノートオンのMIDIイベントをステップ220で取得したデルタタイムと関連付けてRAM12の所定領域にバッファリングする(S250)。
The
The
更に、CPU11は、鍵15がエンド位置に到達したことによって抵抗rに印加される電圧値の変化が止まった後、鍵15とプランジャ16の連結部位が下方向に再び変位して電圧値が変化し始めてから鍵15がエンド位置に到達したことによってその変化が再び止まるまでの相対時間長を変換してデルタタイムを取得する(S260)。
そして、CPU11は、ノートオフのMIDIイベントをステップ260で取得したデルタタイムと関連付けてRAM12の所定領域にバッファリングする(S270)。
Further, the
Then, the
以上説明した一連の処理は、ユーザの操作により鍵15が変位させられることによって抵抗rの電圧値の変化が検出されるたびに実行される。そして、演奏の終了が指示されると、それまでの処理を通じてRAM12にバッファリングされた一連のMIDIイベントをデルタタイムが示す時系列順に並べて得た演奏情報をフレキシブルディスクに記憶させる(S280)。
The series of processes described above is executed each time a change in the voltage value of the resistor r is detected by the key 15 being displaced by a user operation. When the end of the performance is instructed, performance information obtained by arranging a series of MIDI events buffered in the
図8は、演奏情報再生モード処理を示すフローチャートである。
演奏情報再生モードの実行が指示されると、CPU11は、フレキシブルディスクに記憶された演奏情報をRAM12に読み出す(S300)。
CPU11は、デルタタイムを計時しながらRAM12の演奏情報を参照してゆき、現在のデルタタイムと関連付けられたMIDIイベントを特定する(S310)。
FIG. 8 is a flowchart showing the performance information reproduction mode process.
When the execution of the performance information playback mode is instructed, the
The
MIDIイベントを特定したCPU11は、そのMIDIイベントがノートオンであるかノートオフであるか否か判断する(S320)。
ステップ320においてMIDIイベントがノートオンであると判断したCPU11は、そのMIDIイベントに含まれるパラメータが示すキーコードとベロシティを特定する(S330)。
The
The
続いて、CPU11は、ステップ330で特定したベロシティを変換して目標速度を取得する(S340)。このステップにおける変換は、ベロシティの値と目標速度を予め対応付けたテーブルを参照することによって行うとよい。
CPU11は、ステップ340の換算により求めた目標速度で鍵15を駆動させた場合のレスト位置からエンド位置までの変位に要する予測時間長を算出する(S350)。予測時間長は、レスト位置とエンド位置の間の距離と目標速度の商として得られる。
Subsequently, the
The
また、CPU11は、ステップ340で取得した目標速度をインデックスとしてパラメータ用メモリ22に記憶された信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号をステップ330で特定したキーコードが割り当てられている押鍵機構のソレノイド17へPWM信号供給部19から供給させる(S360)。これにより、レスト位置からエンド位置に向かって鍵15を変位させ、その変位量に応じた音量の音を音源18から出力させることができる。
Further, the
ステップ360にて交流駆動信号の供給を開始させたCPU11は、ステップ350で算出した予測時間長が経過すると、「保持状態」をインデックスとしてパラメータ用メモリ22に記憶された信号制御パラメータが示すデューティ比の交流駆動信号をステップ330で特定したキーコードが割り当てられている鍵15のソレノイド17へPWM信号供給部19から供給させる(S370)。これにより、エンド位置に到達しているはずの鍵15をその位置に留まらせておくことができる。
When the estimated time length calculated in
ステップ320においてMIDIイベントがノートオフであると判断したCPU11は、PWM信号供給部19からソレノイド17への交流駆動信号の供給を停止させる(S380)。これにより、ソレノイド17の励磁が解消し、鍵15をレスト位置に復帰させることができる。
以上説明した一連の処理は、RAM12に演奏情報として記憶されたMIDIイベントの全てを参照対象として逐次実行される。
CPU11 which judged that the MIDI event is note-off in step 320 stops supply of the alternating current drive signal from the PWM
The series of processes described above are sequentially executed with reference to all MIDI events stored as performance information in the
以上説明したように、本実施形態にかかる鍵盤楽器1は、電源が起動されるとまずキャリブレーション処理を行うようになっている。そして、このキャリブレーション処理においては、パラメータ用メモリ22に記憶された各信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号をソレノイド17に順次供給して鍵15をレスト位置からエンド位置に向かって駆動させ、その際に電流が流れ込んだソレノイド17のインダクタンスの変化量を基に鍵15の実速度を算出する。そして、算出した実速度がその信号制御パラメータのインデックスとなっている目標速度と一致しなかったときは、インデックスの目標速度を実速度で置き換えるようになっている。よって、設置環境や経年などに依存して変動する各ソレノイド17の電磁特性を吸収し、ソレノイド17の応答感度を常に良好に保ちながら演奏情報記録モードと演奏情報再生モードのサービスを提供していくことができる。
As described above, the
(第2実施形態)
本願発明の第2実施形態について説明する。
上記実施形態では、パラメータ用メモリ22において各信号制御パラメータのインデックスとなっている目標速度の内容をそれらの各々が示すデューティー比の交流駆動信号をソレノイド17に供給した時の実速度に応じて更新した後は、パラメータ用メモリ22の内容自体を変更することなく、演奏情報記録モードと演奏情報再生モードの両処理を実行するようになっていた。これは、音源18を搭載する鍵盤楽器1の場合、楽音を奏でる部位が押鍵機構から物理的な作用を受けるわけではないため、フィードバックのないオープンループによって鍵15の駆動を制御しても差し支えがないためである。
これに対し、本実施形態にかかる鍵盤楽器1は、あるデューティー比の交流駆動信号を供給したソレノイド17のインダクタンスの変化量を基に割り出される鍵15の実速度と目標速度の偏差をその後に供給する交流駆動信号にフィードバックするクローズドループによって鍵15の駆動を制御する。
本実施形態にかかる鍵盤楽器1のハードウェア概略構成は図1に示したところと同様である。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiment, the contents of the target speed that is an index of each signal control parameter in the parameter memory 22 are updated according to the actual speed when the AC drive signal having the duty ratio indicated by each is supplied to the
On the other hand, the
The schematic hardware configuration of the
次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態の動作は、第1実施形態と同様に、キャリブレーション処理、演奏情報記録モード処理、及び演奏情報再生モード処理からなり、これら3つの処理のうち演奏情報再生モード処理の内容が第1実施形態と異なる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As in the first embodiment, the operation of the present embodiment includes a calibration process, a performance information recording mode process, and a performance information playback mode process. Among these three processes, the contents of the performance information playback mode process are the first. Different from the embodiment.
図9は、演奏情報再生モード処理を示すフローチャートである。
図においては、ステップ340を実行した後の内容が図8と異なる。
各処理の内容について説明すると、ステップ340にてベロシティを変換して目標速度を取得したCPU11は、ステップ360に直ちに進み、その目標速度をインデックスとしてパラメータ用メモリ22に記憶された信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を、ステップ330で特定したキーコードが割り当てられている押鍵機構のソレノイド17へ供給させる。この交流駆動信号の供給によって鍵15はレスト位置からエンド位置に向かって変位してソレノイド17のインダクタンスが変化し、そのインダクタンスの変化はセンサアンプ部20の抵抗rの電圧値の変化という形で検出される。
FIG. 9 is a flowchart showing the performance information playback mode process.
In the figure, the contents after step 340 are different from those in FIG.
The contents of each process will be described. The
CPU11は、交流駆動信号の供給を開始した後、その交流駆動信号の供給によって鍵15がレスト位置から変位し始めるまでの所定時間長(例えば、5msec)の間、インダクタンスの検出を行うことなくウェイトする(S361)。
所定時間長の間のウェイトを経た後、CPU11は、所定のサンプリング期間(例えば、1msec)の間のセンサアンプ部20の抵抗rの電圧値の変化量を測定する(S362)。
The
After passing through a wait for a predetermined time length, the
CPU11は、ステップ362で測定した電圧値の変化量を基に、鍵15の実速度を算出する(S363)。
CPU11は、ステップ363で求めた実速度が0であるか否か判断する(S364)。
ステップ364にて実速度が0であると判断したCPU11は、図8のステップ310に戻り、以降の処理を実行する。
ステップ364にて実速度が0でないと判断したCPU11は、その実速度が目標速度と等しいか、目標速度より小さいか、それとも大きいかを判断する(S365)。
The
The
The
The
ステップ365にて実速度が目標速度と等しいと判断したCPU11は、ステップ362に戻り、次のサンプリング期間の電圧値の変化量を測定する。
ステップ365にて実速度が目標速度よりも小さいと判断したCPU11は、ソレノイド17へ供給している交流駆動信号のデューティー比を大きくしてから(S366)、ステップ362に戻る。
ステップ365にて実速度が目標速度よりも大きいと判断したCPU11は、ソレノイド17へ供給している交流駆動信号のデューティー比を小さくしてから(S367)、ステップ362に戻る。
なお、図8と同様に、ステップ320においてMIDIイベントがノートオフであると判断したときは、ステップ380に進み、PWM信号供給部19からソレノイド17への交流駆動信号の供給を停止させる。
The
The
The
Similarly to FIG. 8, when it is determined in step 320 that the MIDI event is note-off, the process proceeds to step 380 and the supply of the AC drive signal from the PWM
以上説明したように、本実施形態にかかる鍵盤楽器1は、あるデューティー比の交流駆動信号を供給したソレノイド17のインダクタンスの変化量を基に割り出される鍵15の実速度と目標速度の偏差をその後に供給する交流駆動信号にフィードバックするようになっている。よって、目標速度での鍵15の駆動をより安定させることができる。
As described above, the
(他の実施形態)
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態の演奏情報記録モード処理では、鍵15の変位量をソレノイド17のインダクタンスの変化量から割り出すために、デューティー比を5%とする交流駆動信号をソレノイド17へ供給するようになっていたが、鍵15を駆動させるに至らない程度の値であれば5%よりも大きいデューティー比の交流駆動信号を供給してもよいし、反対に小さいデューティー比の交流駆動信号を供給してもよい。
また、上記実施形態において、PWM信号供給部19はソレノイド17へ1kHz程度の周波数の交流駆動信号を供給していたが、100〜5kHzの帯域内に収まっていればこの周波数を1kHzより小さくしてもよいし大きくしてもよい。
上記実施形態では、パラメータ用メモリ22に各目標速度及び保持状態をそれぞれインデックスとする信号制御パラメータが記憶されており、ある目標速度と対応する信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号をソレノイド17に供給して鍵15がエンド位置まで到達した時点で保持状態と対応する信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を供給することで、鍵15をそのエンド位置に留まらせておくようにしていた。これに対し、鍵15がレスト位置とエンド位置の間の中間のある位置まで到達した時点で保持状態と対応する信号制御パラメータが表すデューティー比の交流駆動信号を供給することで、鍵15をエンド位置ではなくその中間の位置に留まらせるようにしてもよい。
この変形例では、例えば、ある目標速度で鍵15がレスト位置からエンド位置まで変位する予測時間長を算出した後、その予測時間長の経過前の所定のタイミングで保持状態と対応する信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を供給する。この変形例によれば、鍵15をレスト位置からエンド位置まで押し下げてしまうのではなく、レスト位置から少しだけ押し下げた位置に留めておくことができる。よって、予め教材として準備されている演奏情報を基にこのような制御を行うことで、次に出力されるべき楽音の鍵15を少しだけ押し下げてその押下を順次促していく演奏支援装置を実現することもできる。
(Other embodiments)
The present invention can be modified in various ways.
In the performance information recording mode process of the above embodiment, an AC drive signal with a duty ratio of 5% is supplied to the
In the above embodiment, the PWM
In the above embodiment, the signal memory parameters are stored in the parameter memory 22 with the respective target speeds and holding states as indices, and an AC drive signal having a duty ratio indicated by a signal control parameter corresponding to a certain target speed is transmitted to the
In this modification, for example, after calculating the predicted time length at which the key 15 is displaced from the rest position to the end position at a certain target speed, the signal control parameter corresponding to the holding state at a predetermined timing before the predicted time length elapses. An AC drive signal having a duty ratio indicated by is supplied. According to this modification, the key 15 is not pushed down from the rest position to the end position, but can be held at a position slightly pushed down from the rest position. Therefore, by performing such control based on performance information prepared as teaching materials in advance, a performance support device is realized in which the key 15 of the musical tone to be output next is pushed down a little and the pressing is sequentially promoted. You can also
1…鍵盤楽器、11…CPU、12…RAM、13…ROM、14…キーセンサ、15…鍵、16…プランジャ、17…ソレノイド、18…音源、19…PWM信号供給部、19…PWM信号供給部、20…センサアンプ部、21…FDD、22…パラメータ用メモリ、23…バランスピン、24…MOS型FET、25…ドライバ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記鍵に力を加えて駆動させるプランジャを有するソレノイドと、
鍵を駆動させる際の目標速度を表す目標速度情報と前記ソレノイドへ供給すべき交流駆動信号のデューティー比を示す信号制御パラメータとからなる対を記憶した記憶手段と、
鍵の駆動を指示する指示手段と、
前記指示手段によって鍵の駆動が指示されると、前記記憶手段に記憶された対の一方をなす信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を前記ソレノイドへ供給する信号供給手段と、
前記交流駆動信号が供給されている間に前記ソレノイドに流れる電流の状態から割り出される当該ソレノイドのインダクタンスの変化を基に前記鍵の実速度を算出する実速度算出手段と、
前記対の他方をなす目標速度情報が示す目標速度と前記実速度算出手段が算出した実速度の偏差を求め、当該目標速度情報を当該求めた偏差に応じて較正する較正手段と
を備え、
前記実速度算出手段は、
交流駆動信号の供給を受けたソレノイドのプランジャに力を加えられた鍵がレスト位置からエンド位置に向かって変位することによって当該ソレノイドのインダクタンスが変化し始めてから鍵がエンド位置に到達してその変化が止まるまでの時間長を計測し、計測した時間長を基に鍵の変位の実速度を算出する
鍵盤楽器。 A key that can be displaced vertically between the rest position and the end position;
A solenoid having a plunger that is driven by applying a force to the key;
Storage means for storing a pair of target speed information indicating a target speed when driving the key and a signal control parameter indicating a duty ratio of an AC drive signal to be supplied to the solenoid;
Instruction means for instructing driving of the key;
A signal supply means for supplying an alternating current drive signal having a duty ratio indicated by a signal control parameter forming one of the pair stored in the storage means to the solenoid when the instruction means instructs to drive the key;
An actual speed calculating means for calculating an actual speed of the key based on a change in inductance of the solenoid calculated from a state of a current flowing through the solenoid while the AC drive signal is supplied;
A calibration means for obtaining a deviation between the target speed indicated by the target speed information forming the other of the pair and the actual speed calculated by the actual speed calculation means, and calibrating the target speed information according to the obtained deviation ;
The actual speed calculation means includes
The key that is applied to the plunger of the solenoid that is supplied with the AC drive signal is displaced from the rest position toward the end position, so that the inductance of the solenoid starts to change, and then the key reaches the end position and changes. A keyboard instrument that measures the length of time until it stops and calculates the actual speed of key displacement based on the measured length of time .
前記記憶手段は、
鍵をレスト位置まで駆動させてその位置に留まらせた状態である保持状態を示す保持状態情報と信号制御パラメータとからなる別の対を記憶し、
前記信号供給手段は、
交流駆動信号の供給を受けたソレノイドのプランジャに力を加えられた鍵がエンド位置に到達したことによって当該ソレノイドのインダクタンスの変化が止まった後、供給する交流駆動信号のデューティー比を所定量ずつ小さくして行き、
前記較正手段は、
前記信号供給手段によってソレノイドに供給される交流駆動信号のデューティー比が小さくなると、そのプランジャに力を加えられていた鍵がエンド位置からレスト位置に向かって変位することによって当該ソレノイドのインダクタンスが再び変化し始めた時のデューティー比と前記記憶手段にて保持状態情報と対を成す信号制御パラメータが示すデューティー比の偏差を求め、その信号制御パラメータを当該求めた偏差に応じて較正する
鍵盤楽器。 In the keyboard musical instrument as set forth in 請 Motomeko 1,
The storage means
Storing another pair of holding state information and a signal control parameter indicating the holding state in which the key is driven to the rest position and stayed at that position;
The signal supply means includes
Decrease the duty ratio of the supplied AC drive signal by a predetermined amount after the change in the inductance of the solenoid stops when the key applied to the plunger of the solenoid supplied with the AC drive signal reaches the end position. Go and
The calibration means includes
When the duty ratio of the AC drive signal supplied to the solenoid by the signal supply means becomes small, the inductance of the solenoid changes again as the key applied to the plunger is displaced from the end position toward the rest position. A keyboard instrument that obtains a deviation of a duty ratio indicated by a signal control parameter that forms a pair with the holding ratio information in the storage means when the duty ratio is started, and calibrates the signal control parameter according to the obtained deviation.
演奏情報を入力する入力手段と、
前記較正手段が前記目標速度情報を較正した後、前記入力手段を介して入力される演奏情報を所定のアルゴリズムに従って変換することにより目標速度情報と保持状態情報を並べたシーケンスを取得する演奏情報再生前処理手段と
を更に備え、
前記信号供給手段は、
目標速度情報と保持状態情報の各々と対応付けて前記記憶手段に記憶された各信号制御パラメータが示すデューティー比の交流駆動信号を前記取得されたシーケンスが示す手順に従って前記ソレノイドへ供給する
鍵盤楽器。 In the keyboard musical instrument as set forth in 請 Motomeko 1 or 2,
Input means for inputting performance information;
After the calibration means calibrates the target speed information , performance information reproduction for obtaining a sequence in which target speed information and holding state information are arranged by converting performance information input through the input means according to a predetermined algorithm A pre-processing means, and
The signal supply means includes
A keyboard instrument that supplies an AC drive signal having a duty ratio indicated by each signal control parameter stored in the storage means in association with each of target speed information and holding state information to the solenoid according to a procedure indicated by the acquired sequence.
前記プランジャによって駆動される鍵の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記挙動検出手段が検出した鍵の挙動に応じて楽音信号を生成する音源と
を更に備えた鍵盤楽器。 In the keyboard instrument according to 請 Motomeko 1 to 3,
Behavior detecting means for detecting the behavior of a key driven by the plunger;
A keyboard instrument further comprising: a sound source that generates a musical sound signal according to the behavior of the key detected by the behavior detecting means.
前記プランジャの上端は前記鍵の下面の所定位置と連結され、
前記ソレノイドは、
自身に供給される交流駆動信号の作用を受けて前記プランジャを突き上げることによって前記所定位置に上方向の力を加える
鍵盤楽器。 In the keyboard instrument according to 請 Motomeko 1 to 4,
The upper end of the plunger is connected to a predetermined position on the lower surface of the key,
The solenoid is
A keyboard instrument that applies an upward force to the predetermined position by pushing up the plunger under the action of an AC drive signal supplied to itself.
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