JPH03171097A - 鍵盤楽器の自動演奏装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ピアノ、オルガン、チェンバロ、チェレスタ
等の鍵盤楽器に用いられる自動演奏装置に関するもので
ある。

「徹誓のｔ＃；ｔＦｒ１ 従来、鍵盤楽器に用いられている自動演奏装置として、
例えば、第９図に示す構造のものが知られている。

この図に示すアップライト型のピアノ１は、棚板２の前
後方向中間部に設けられた筬中３に、バランスビン４を
介して揺動自在に装着された鍵５と、前記棚板２の後部
に設けられた筬後６と、この筬後６の上面に固着されて
、前記鍵５の後端部が当接させられる弾性体からなるス
トッパ７と、前記棚板２の前部に設けられた筬前８と、
この筬前８に固着されるとともに、前記鍵５の前端部に
摺動自在に嵌合されて、この鍵５の揺動方向と直交する
方向への振れを規制するオーバルキービン９と、前記［
５に対応して設けられた弦１ｏと、この弦ｌＯと前記鍵
５との間に配設された打弦手段１ｌとを備え、この打弦
手段１ｌは、弦１ｏを打撃するハンマーｌ２と、弦１０
の振動を抑制するダンバー１３と、これらのハンマー１
２やダンバー１３とｆａ５との連結をなすアクション機
構１４とによって構或されている、 そして、このような構成のビアノｌに適用される自動演
奏装１！＋５は、前記棚板２の上面で、前記筬後６と筬
中３の間に配設されたソレノイドｌ６と、このソレノイ
ドｌ６を駆動するコントローラｌ７とを備えた構戒とな
っている。

この自動演奏装置１５の作用は以下のとおりである。

外部人力ｌ８からの演奏信号に基づいて前記コントロー
ラｌ７からンレノイドｌ６へ駆動信号が出力され、この
ソレノイド１６により鍵５が駆動信号に応じた力で揺動
させられる。

鍵５の緩動に伴い、アクションｍ構目を介してダンパー
１３が弦ＩＯから離間させられるとともに、ハンマーｌ
２による打弦が行われる。

ここで、ハンマーｌ２に与えられる打弦力は、鍵５に与
えられる打弦力に対応しているから、前記外部入力１８
によって与えられる演奏信号に基づいた打弦力が得られ
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述した構戊の自動演奏装置ｌ５においては
、次のような解決すべき問題点が残されている。

すなわち、前記ソレノイドｌ６は、演奏信号に基づき駆
動されて鍵５を揺動させるが、ンレノイドｌ６の作動と
、鍵５の揺動動作とが独立しているために、何等かの原
因、例えば、鍵５の揺動時の慣性力等により、演奏信号
によって予め設定されている鍵５の動きと、再現される
鍵５の動きとに偏差が生じ、発音タイミングのずれや弱
打音の抜け等、再現される演奏の忠実性が損なわれると
いった問題点である。

したがって、従来においてはこのような問題点への対処
が望まれており、本発明はこのような従来の技術におい
て残されている課題を解決せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述した課題を有効に解決し得る鍵盤楽器の
自動演奏装置を提供せんとするもので、この自動演奏装
置は、特に、鍵盤楽器の巨標演奏情報を出力する目標演
奏状態指令手段と、前記鍵盤楽器の操作子の操作状態を
検出する実演奏状態検出手段と、前記操作子を駆動する
駆動手段と、前記実演奏状態検出手段からのフィードバ
ック情報と前記目標演奏情報との偏差を検出し、この偏
差をなくすべく前記目標演奏情報を補正して生戊した駆
動信号を出力する制御手段とを備えていることを特徴と
する。

［作用］ 本発明に係わる鍵盤楽器の自動演奏装置は、操作子の操
作状態を実演奏状態検出手段によって検出し、この検出
された７イードバツク情報と目標演奏情報との比較が行
われて、実演奏状態と目標演奏状態とのずれに応じて、
駆動手段へ出力される駆動信号が補正され、これによっ
て、百標演奏状態の発音が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について、第１図ないし第８図
に基づき説明する。

第１図において鍵盤楽器ｚＯは、アップライト型ハレ●
マｒ　？．二ｌ　　ａ＊＊＋ｈ　　ｆハ謔９■ザ糾岸ｉ
デ訪けられた発音体（弦）２２と、この弦２２との間に
所定旬隔をおいて配設された響板２３と、前記鍵２ｌに
対応して設けられた打弦手段２４および止音手段２５と
、これらの打弦手段ｚ４と止音手段ｚ５と前記鍵２１と
の連結をなすアクション機構２６と、前記止音手段２５
を鍵２ｌと独立して駆動するペダル２７とを備え、前記
鍵２ｌおよびペダル２７が本実施例における操作子を構
或しており、これらを自動的に駆動すべく、本実施例に
係わる自動演奏装置（コントローラ）２ｌが設けられて
いる。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前記打弦手
段２４は、前記アクシａン機構２６によって駆動される
ハンマー２９を備え、前記止音千段２５は、前記アクシ
ョン機構２６およびペダル２７によって駆動されるダン
バー３０を備えている。

前記鍵２ｌは、第９図に示す従米構造と同様に、棚板２
上に、筬中３およびバランスピン４を介して揺動自在に
装着されているとともに、その後端部が筬後６のストッ
パ７に当接させられることにトハー−ｋげｌ八ａ）セ区
醤＋Ｓ仔日４べ土日４蛸ゼビ↓１士ナー４ー端部が筬前
８に装着されているオーバルキーピン９と嵌合させられ
ることにより、揺動面と直交する方向の振れが抑制され
ている。

前記自動演奏装置２８は、ピアノ２０の目標演奏情報を
出力する目標演奏状態設指令手段３ｌと、前記ピアノ２
０の鍵２１およびペダル２７の操作状態を検出する実演
奏状態検出手段３２と、前記鍵２ｌおよびペダル２７を
駆動する駆動手段３３・３４と、前記目標演奏情報に基
づき前記駆動手段３４・３５へ駆動信号を出力するとと
もに、実演奏状態検出手段３２からの７イードバック情
報と目標演奏情報との偏差を検出し、この偏差をなくす
べく前記駆動信号を補正する制御千段３５とによって基
本部分が構成されている。

前記目標演奏状態指令手段３１は、本実施例においては
、外部メモリと、この外部メモリ（例えば、本実施例で
は７口ッピディスク）に記憶されている情報を呼び出す
７ロッピディスクドライブ３６と、このフロッピディス
クドライブ３６を駆動するダイレクト・メモリ・アクセ
スコントローラ３７と、前記７口ッピディスクドライブ
３６から呼び出された目標演奏情報を一旦記憶するＲＡ
Ｍ３ｌとによって構威されている。なお、フロッピディ
スクドライブ３６に代えて、光ディスクドライブ等の外
部メモリ、あるいは、外部から伝送される演奏情報を入
力する構成でもよい。

前記鍵２１に設けられる駆動手段３３は、鍵２ｌの後端
部下面に対向配置されたソレノイド３９によって構威さ
れ、このソレノイド３９は、ポディ３９ａが棚板２に固
定されることによってビアノ２０に装着され、ポディ３
９ａに摺動自在に装着されたプランジャ３９ｂが前記鍵
２Ｉの下面に当接させられているとともに、このプラン
ジャ３９ｂがポディ３９ａ内に設けられた２＠のコイル
４０・４ｌによって、前記１ｘ＋の揺動面内で往復動さ
せられるようになっている。

なお、プランジャ３９ｂの先端を、鍵２１の下面に固定
することもできる。

前記ペダル２７に設けられる駆動手段３４は、前記駆動
手段３３と同様のソレノイドが用いられている。

前記実演奏状態検出手段３２は、本実施例においては次
の各センサによって構或されている。

■前記棚板２の上面に鍵２ｌと対向状態で配設され、光
学的に鍵２１の傾きを検出することにより、この鍵２ｌ
の変位、または、速度、あるいは、加速度を検出する鍵
盤センサ３２ａ０ ■鍵２ｌとソレノイド３９のプランジャ３９ｂとの間に
介装された感圧素子からなる駆動力センサ３２ｂ０■鍵
２ｌとアクション機構２６とを連結するキャプスタン４
２に設けられ、鍵２ｌからアクション機構２６へ伝達さ
れてる力の大きさを検出するキャプスタン圧カセンサ３
２ｄ０ ■前記ハンマー２９に対向配置され、このハンマ２９の
変位、速度および加速度を検出するハンマーセンサ３２
ｅ０ ■前記ダンパー３０に対向配置され、このダンパー３０
の変位、速度および加速度を検出するダンパーセンサ３
２ｆ０ ■前記弦２２に対向配置され、この弦２ｚの振動を検出
する弦センサ３２ｇ０ ■前記響板２３に装着されてその振動を検出する響板セ
ンサ３２ｈ０ ■前記ペダル２７の駆動手段３４に並設されて、前記ペ
ダル２７の変位、速度および加速度を検出するペダルセ
ンサ３２五〇 そして、これらの各センサＨａ〜Ｈｉは、第１図に示す
ように、コントローラ４３に設けられてい６Ａ／Ｄコン
バータ４４およびマルチグレクサ４５を経て入出力部４
６へ接続されている。

この入出力ｓ４６には、鍵２ｌを直接駆動して演奏情報
を記録する記録モードや自動演奏モード等の切り換え等
を行う操作部４７と、これらの状態を表示する表示部４
８が接続されている。

また、入出力部４６には、コントローラ４３の制御を行
うＣＰＵ４９、Ｒ　Ｏ　Ｍ　Ｓｏ，前記ＲＡＭ３７、ダ
イレクト・メモリ・アクセスコントローラ３７およびこ
れらのバックアップＲＡＭＳＩが接続されている。

さらに、前記入出力部４６には、前記両駆動手段３３・
３４が、Ｄ／Ａコンバータ５２・５３およびサーボアン
プ５４・５５を経て接続されている。

これらのサーボアンプ５４・５５は、Ｄ／Ａコンパ−タ
５２・５３の指令に基づいて、前記各駆動手段３３３４
への通電方向を切り換える機能が与えられている。

次いで、このように構威された本実施例の作用について
、第２図を参照して説明する。

なお、以下の説明は、鍵２１の実操作状態を目標操作状
態に制御する場合について説明する。

（ステップＳ，） 操作部４７から再生開始指令を出力して、自動演奏装置
２８を起動する。

（ステップｓｉ） フロッピディスクドライブ３６内の７ロッピディスクに
記憶されている目標演奏情報を読み込んで、この目標演
奏情報をダイレクト・メモリ・アクセスコントローラ３
７からＲＡＭ３ｌへ入力し、ステップＳ，へ移行する。

（ステップ５３） 目標演奏情報のＲＡＭ３Ｋへの入力後に、鍵２１に対応
して設けられた、鍵盤センサ３２ａ，駆動力センサ３２
ｂ１キャブスタン圧カセンサ３２ｄ１ハンマーセンサ３
２ｅ１ダンパーセンサ３２ｆ１弦センサ３２ｇ１響板セ
ンサ３２ｈからの検出信号を、Ａ／Ｄフンバータ４４に
おいてデジタル信号に変換し、マルチプレクサ４５、入
出力部４６を経てＣＰＵ４９へ入力し、ステップＳ，へ
移行する。

（ステップＳ．） ステップＳ３において入力された各センサ３２ａ３２ｂ
　・Ｈｄ　・３２ｅ　・３２ｆ　・３２ｇ　・３２ｈか
らの検出値に基づき、ＣＰＵ４９において鍵２！の＠実
状態相当量すなわち実演奏情報（鍵盤およびアクション
各部の変位、速度、加速度、荷重、発音／止音時期）を
算出し、ステップＳＳへ移行する。

（ステップＳ６） ステップＳ４において算出した実演奏情報とステップＳ
２において読み込んだ目標演奏情報とを比較して、例え
ば、鍵２！の変位、速度、加速度、押鍵荷重等の偏差ｅ
ｒｒを算出してステップＳ．へ移行する。

（ステップＳ，） ステップＳ，において算出した偏差ｅｒｒの絶対値と、
予め設定された許容範囲を示す係数εとの比較を行い、
前記偏差１ｅ　ｒ　ｒ　ｌがεよりも小さい場合には、
実演奏状態が目標演奏状態に収束しｔ；と見なして前記
ステップＳｌへ戻り、また、前記偏差１ｅ　ｒ　ｒ　ｌ
がεよりも大きい場合にはステップＳ，へ移行する。

（ステップ３７） ステップＳ，において算出した偏差ｅｒｒの絶対値を小
さくするような駆動信号（通電量や通電方向）を、鍵２
ｌに対応して設けられているソレノイド３９の両コイル
４０・４１のそれぞれに対応して算出し、ステップＳ，
へ移行する。

（ステップＳａ） ステップＳ，Ｊこおいて算出した駆動信号を、Ｄ／Ａコ
ンバータ５２１こよってアナログ信号に変換したのちに
、サーボアンプ５４を経て各コイル４０−４１へ入力し
、ステップＳ，へ戻る。

このような制御により、鍵２！の実演奏状態が目標演奏
状態へと収束されて、例えば、鍵戻り速度！Ｍ御、ハー
フキー制御等を高精度に行って、目標演奏情報の忠実な
再生が可能となる。

ここで、前記鍵２ｌに対応して設けられたンレノイド３
９への通電パターンは、第３図に示すように、前記ハン
マー２９の変位に対応して設定されている。

すなわち、第３図には、ソレノイド３９に供給サれる電
圧の変化を実線で示し、ハンマー２９の変位を破線で示
してあるが、この図に示すように、ソレノイド３９への
通電を、ハンマー２９が打弦点Ａに至る前に停止するこ
とが可能である。

これは、ソレノイド３９によってハンマー２９に与えら
れるエネルギを、打弦に必要なエネルギの最小値とする
ことを可能にする。

従来の自動演奏装置１５におけるソレノイド１６への通
電パターンは、第４図に示すように、打弦点Ｂ以降にお
いても通電を行っており、このような従来の通電パター
ンと本実施例の通電パターンとの、ソレノイドにおける
エネルギ消費の比較を第５図に示す。

この図から明らかなように、本実施例によれば、同一の
ハンマー速度を得るのに必要なソレノイドの消費エネル
ギが極めて少なくて済み、したがって、ンレノイドも小
型で済み、かつ、軽快なタッチが得られて音色の改善が
図られる。

一方、前記制御により、第６図および第７図に示すよう
に、連打性の向上も図られる。

すなわち、第６図は、ソレノイド３９のプランジャ３９
ｂと鍵２１とを当接状態とした本実施例の場合を示し、
図において曲線Ｄはコイル４０への印加電圧、曲線Ｅは
コイル４１への印加電圧、曲線Ｆは入力パルス、曲線Ｇ
は鍵２ｌの変位さらに曲線Ｈはハンマー２９の変位をそ
れぞれ示すもので、連打性能として１２Ｈｌ程度まで可
能となる。

また、第７図はソレノイド３９のプランジャ３９ｂと鍵
２１とを例えば軸支結合した場合を示し、曲線■はコイ
ル４０への印加電圧、曲線Ｊはコイル４ｌへの印加電圧
、曲線Ｋは入カバルス、曲線Ｌは鍵２１の変位さらに曲
線Ｍはハンマー２９の変位を示し、この場合にはｌ６■
２まで連打が可能である。

したがって、アップライト型のピアノにおける通常の連
打性能が７〜８１１２であるのに対して、グランドピア
ノ並の連打性能が得られ、グランドピアノを用いて記録
された目標演奏情報が、アップライト型のピアノにおい
ても再生可能となる。

一方本実施例の自動演奏装置２８は、演奏情報を記録す
る機能も備えており、この演奏情報の記録操作について
、第８図を参照して説明する。

（ステップＳ＋） 操作部４７の操作により自動演奏装置２８を起動する。

（ステップＳ２） 鍵２Ｉに対応して設けられた鍵盤センサ３２ａ１キャプ
スタン圧力センサ３２ｄ５ハンマーセンサ３２ｅ１ダン
パーセンサ３２ｆ１弦センサ３２ｇ１響板センサＮｈか
らの信号をＡ／Ｄコンバータ４４、マルチプレクサ４５
および入出力部４６を経てＣＰＵ４９へ入力し、ステッ
プＳ，へ移行する。

（ステップＳ３） 前記各センサＨａ　・３２ｄ　●Ｂｅ　・３２ｆ　・３
２ｇ　−３Ｔｏからの信号が変化したか否かを判断し、
変化かない場合には前記ステップＳ，へ戻り、変化が有
った場合にはステップＳ４へ移行する。

（ステップＳ４） 前記各｛＝７サ３２ａ●３２ｄ●３２ｅＩ＋３２ｆ・３
２ｇ●３２ｈからの信号に基づき演奏情報（鍵およびア
クション各部の変位、速度、加速度、荷重、発音／止音
時期）を生威し（例えば、ＭＩＤＩ信号に変換し）ステ
ップＳ，へ移行する。

（ステップＳＳ） ステップＳ４において生成した演奏情報をダイレクト・
メモリ・アクセスコントローラ３７を介してフロッピデ
ィスクドライブ３６によりフロッピディスクへ記録する
。

この機能により、演奏者が自身の演奏を客観的に把握す
ることができ、演奏技術の確認や反復練習の助力となる
。

なお、前記実施例において示した各構戊部材の諸形状や
制御例等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更
可能である。

例えば、７ロッピディスクドライブ３６に代えて、外部
から伝送される演奏情報を受信し、一方、外部に演奏情
報を送信するよう構威してもよい。

また、例えば、前記実施例においては、鍵２ｌに対して
目標演奏状態を設定し、かつ、鍵２ｌの実演奏状態を検
出して、この実演奏情報をフィードバック信号として、
鍵″１１の駆動を制御するようにした例について示した
が、目標演奏情報中にペダル２７の演奏情報を加え、ペ
ダルセンサ３Ｎからのベダル２７の実演奏情報を７イー
ドバック信号として用いて、前記ペダル２７に対応して
設けられた駆動手段３４を駆動することにより、ペダル
２７の操作状態をも併せて制御することができる。

このような制御とすることにより、実際の発音状態に即
した制御が行われる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係わる鍵盤楽器の自動演
奏装置によれば、次のような優れた効果を奏する。

操作子の実演奏状態を検出して、この検出値をフィード
バック信号として操作子の駆動手段へ入力される駆動信
号を補正することにより、前記実演奏状態を目標演奏状
態へと収束させて、目標演奏情報を忠実に再生すること
ができる。

また、押鍵されるタッチパターンを目標値としてサーボ
コントロールすることにより、アップライトピアノでも
グランドピアノのタッチを再現でき、そのタッチも、微
妙な任意のタッチに制御できる。

駆動手段への通電パターンを適宜設定することにより、
駆動手段において消費されるエネルギを、打弦に必要な
最小のエネルギとすることができ、かつ、軽快なタッチ
が得られて音色の改善を図ることができる。

さらにグランドピアノの再生性能を上げることができる
とともに、アップライト型のピアノにおける連打性能を
、グランドピアノ並に向上させることができる。

また、アップライトピアノで、グランドピアノのタッチ
を感じながら演奏を楽しめる。

【図面の簡単な説明】

図面中第１図ないし第８図は本発明の一実施例を示すも
ので、第１図はアップライト型のピアノとそれに適用さ
れたー実施例のブロック図、第２図は一実施例の作用を
説明するためのフローチャート図、１ｇ３図はソレノイ
ドへの通電パターンを示す図、第４図は第３図との比較
のために挙げた従来のソレノイドへの通電パターンを示
す図、第５図は一実施例と従来とのソレノイドにおける
消費エネルギの比較図、第６図および第７図は連打性を
説明するための、ソレノイドへの通電パターン、入カパ
ルス、鍵盤変位およびハンマー変位の関係を示す図、第
８図は記録モードのフローチャート図、第９図は従来の
アップライト型ピアノに適用されている自動演奏装置の
一例を示す縦断面図である。 ２０・・・ピアノ（鍵盤楽器）、２１・・・鍵（操作子
）、２ト・・自動演奏装置、 ３ｌ・・・目標演奏状態指令手段、 ３２・・・実演奏状態検出手段、３３・３４・・・駆動
手段、３ト・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鍵盤楽器の目標演奏情報を出力する目標演奏状態指令手
   段と、前記鍵盤楽器の操作子の操作状態を検出する実演
   奏状態検出手段と、前記操作子を駆動する駆動手段と、
   前記実演奏状態検出手段からのフィードバック情報と前
   記目標演奏情報とのず偏差を検出し、この偏差をなくす
   べく前記目標演奏情報を補正して生成した駆動信号を出
   力する制御手段と、を備えていることを特徴とする鍵盤
   楽器の自動演奏装置。