JPH05281958A - 自動演奏鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連打時においても鍵の戻り状態の影響を受け
ずに、演奏者の演奏を忠実に再現した強度及びタイミン
グにて楽音を発生し得ること。 【構成】 自動演奏ピアノは、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，ソレノイド駆動装置等を備え、各鍵に対応して設け
られた段違い窓付のシャッタと二つのフォトインタラプ
タとから構成される動作位置検出手段によって鍵の戻り
位置を５段階に検出できるように構成されている。オン
イベント処理においては、イベント情報中の鍵番号ｎに
基づいて、対応する動作検出手段の各フォトインタラプ
タからの検出信号Ｓａ，Ｓｂを入力して鍵の戻り位置Ｈ
を算出し（S102，S103）、戻り位置Ｈと鍵番号ｎとに基
づいて予め鍵毎に求めておいたメモリテーブルを参照
し、経過時間に応じて打鍵強度Ｖを強める補正をする
（S104〜S106）。この結果、連打において鍵駆動遅れや
駆動強度不足が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動演奏ピアノ等の様
に、鍵番号と打鍵強度とを含んだ音楽演奏情報に基づい
て、ソレノイド等の鍵操作子を駆動して、音楽を自動演
奏する自動演奏鍵盤楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在普及している自動演奏ピアノにおい
ては、鍵番号と打鍵強度とを含む音楽演奏情報をフロッ
ピディスク等の記憶媒体から読み出し、その鍵番号から
駆動すべき鍵操作子（ソレノイド）を特定し、この鍵番
号と対となる打鍵強度に応じた強度でこの鍵操作子を駆
動し、鍵を実際に動作させてアクション機構のハンマで
弦を打撃し、これによって音楽演奏情報に対応する音楽
を自動的に演奏するという構成が採用されている。

【０００３】ところで、この音楽演奏情報は、演奏者が
実際にピアノ演奏を行った際に、鍵又はハンマ等に設け
たセンサにて、どの鍵が、どのタイミングで、どのよう
な押鍵速度で操作されたかを検出して作成されている。
従って、音楽演奏情報の作成には自ずと限界があり、打
鍵強度は演奏者の押鍵力とは若干異なる情報となってい
た。即ち、元位置で静止している鍵を押鍵する場合と、
連打の様に元位置へ戻りつつある鍵を押鍵する場合とで
は、同じ速度で鍵を押し込むに要する力は異なってくる
が、これを的確に検出するのは困難だからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来の自動
演奏ピアノにおいては、連打に関して実際の演奏の状況
を忠実に再現することができないという不具合があっ
た。特に、細かく連打する場合にはその不具合が顕著に
なり、楽音の強さを再現することができないばかりか、
楽音の発生タイミングをも狂わす結果となって音楽演奏
の品位が著しく低下するという不具合があった。

【０００５】これは、連打においては、前回の鍵操作子
の駆動が終了して鍵およびアクション機構が元位置に戻
りつつある行程の中途で次回の打鍵のための駆動が開始
されるため、鍵操作子は、その駆動方向とは反対に動こ
うとする鍵およびアクション機構に逆らって鍵を駆動し
なければならず、所定の速さで鍵を駆動することができ
なくなってしまうからであり、上述した様な鍵又はハン
マの動作速度から打鍵強度の情報を作成するという手法
では避けられない問題である。

【０００６】そこで、本発明においては、連打時におい
ても演奏者の演奏を忠実に再現した強度及びタイミング
にて楽音を発生し得る自動演奏鍵盤楽器の基本的構成を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】かかる目的を達
成するために完成された本発明の自動演奏鍵盤楽器は、
鍵番号と打鍵強度とを含む音楽演奏情報を、所定の時間
的流れに従って出力する音楽演奏情報出力手段と、各鍵
毎に配設された鍵操作子と、前記音楽演奏情報出力手段
の出力する音楽演奏情報に基づいて、前記鍵操作子に駆
動指令を出力する駆動指令出力手段とを備え、音楽演奏
情報に基づいて鍵を駆動することで自動演奏を行う自動
演奏鍵盤楽器において、各鍵または各アクション機構の
戻り動作中の位置を検出する戻り位置検出手段と、該戻
り位置検出手段で検出した鍵またはアクション機構の戻
り位置に基づき、当該戻り位置にある鍵に対する打鍵強
度に関して補正をする打鍵強度補正手段とを備えたこと
を特徴とする。

【０００８】本発明の自動演奏鍵盤楽器によれば、各鍵
操作子への駆動指令が解除されて戻り出した場合に、戻
り位置検出手段が検出した戻り動作中の位置に応じて対
応する打鍵強度に関する補正を行う。この補正は、例え
ば、打鍵強度に補正係数を乗算したり、補正値を加算し
たりするなど種々の手法を適用し得る。また、打鍵強度
の情報自体は補正しなくても、この打鍵強度に関して定
まった駆動指令信号の方を補正してもよい。

【０００９】この結果、本発明の自動演奏鍵盤楽器の構
成を適用し、アクション機構の戻りに対抗するための力
を戻り位置との関係を例えば実験的に求めておき、それ
を補正に反映させることとすれば、連打か否か、さらに
は連打の間隔が短いか長いか等に応じて的確に打鍵強度
を補正することができ、連打を含んだ演奏を自動演奏す
る場合に、楽音の強さや発音タイミングを元の演奏に対
して忠実に再現することができる。

【００１０】

【実施例】次に、上述した本発明の内容を明瞭にするた
め、以下に実施例としての自動演奏ピアノを説明する。
実施例の自動演奏ピアノは、基本的な構造自体は現在公
知のものと同様であるが、各鍵操作子に対応する位置検
出手段を備え、この位置検出手段の計測する位置に基づ
いて補正処理を実行する制御系に特徴を有する。

【００１１】この制御系は、図１に示す様に、制御の中
枢であるＣＰＵ１と、各種制御処理プログラムや必要な
情報を記憶したＲＯＭ３と、各種制御処理に当たってデ
ータを一時記憶するＲＡＭ５と、各鍵に配設された操作
子としてのソレノイド７のそれぞれを駆動するソレノイ
ド駆動装置９と、各鍵ＫＥＹに対応して設けられた動作
位置検出手段１１と、クロック１３の信号を受けて押鍵
・離鍵の各イベント実行時刻を決定するためのタイムカ
ウンタ１５と、録音・再生の各種モード選択等を指定す
る操作スイッチ１７，作動状況等の情報を表示するディ
スプレイ１９及びフロッピディスクドライバ２１といっ
た機器との信号入出力を行うための入出力インタフェー
ス２３と、これらを結ぶバスライン２５とから構成され
ている。

【００１２】動作位置検出手段１１は、図２（Ａ）に示
す様に、シャッタ窓３１を有し、各鍵ＫＥＹの下面に設
けられたシャッタ３３と、鍵ＫＥＹの下方所定距離の位
置に配設された基板３５に固定されたセンサ３７とから
構成される。シャッタ窓３１は、図示の様に、段違いの
二つの窓３１ａ，３１ｂが組み合わされた形状をしてい
る。また、センサ３７としては、この段違いの窓３１
ａ，３１ｂに対応して二つのフォトインタラプタ３９
ａ，３９ｂが取り付けられている。また、このフォトイ
ンタラプタ３９ａ，３９ｂは、正面が遮られていない場
合にだけオン信号を発生するものである。

【００１３】従って、各フォトインタラプタ３９ａ，３
９ｂからの検出信号Ｓａ，Ｓｂは、図示（Ｂ）の様に、
窓３１ａ，３１ｂのずれを反映して時間差をもってオン
となり、時間差をもってオフとなる。この結果、図示
（Ｃ）の様に、鍵ＫＥＹの動作位置を元位置付近のＨ０
から最押し下げ位置付近のＨ４まで５段階に分けた位置
を検出することができる。

【００１４】以上の様に構成された実施例の自動演奏ピ
アノの制御系は、録音モードにおいては、動作位置検出
手段１１にて検出される動作位置信号の内、図示左側の
フォトインタラプタ３９ｂがオンとなってから右側のフ
ォトインタラプタ３９ａがオンとなるまでの時間差に基
づいて打鍵速度を算出し、これに基づいて、識別符号・
鍵番号・打鍵強度・時間情報からなり、１つのイベント
を表わすセットとしての情報（１イベント情報。図３参
照）を作成し、この１イベント情報を演奏の流れに従っ
てフロッピディスク２９に記録していくことで音楽演奏
情報を作成するという公知の制御処理を実行する。

【００１５】また、この制御系は、再生モードにおいて
は、フロッピディスク２９に記憶された音楽演奏情報の
中から順次１イベント情報を読み出し、タイムカウンタ
１５を用いて当該イベントの実行時間の到来を判別し、
これに基づく駆動指令信号をソレノイド駆動装置９を介
して対応するソレノイド７に出力することで、音楽演奏
情報に従った自動演奏を実行する。この再生も基本的に
は公知の技術と同様であるが、以下に説明する理由によ
って後述の特徴的補正処理が採用されている。

【００１６】まず、この理由について説明する。本実施
例で採用した様な自動演奏ピアノにおいては、鍵及びア
クション機構等の可動部分の戻り特性は、図４に示す様
に、横軸を時間、縦軸を鍵又はアクション機構の戻り位
置Ｈとして表わすことで知ることができる。図示の曲線
ＨＩＧＨは可動部分の質量の小さい高音部の鍵の戻り特
性を示しており、曲線ＬＯＷは質量の大きい低音部の鍵
の戻り特性を示している。この図から、元位置Ｈ０に戻
るのに要する時間は、高音部の鍵の方が低音部の鍵より
短いということが分かる。また、元位置Ｈ０まで完全に
戻るまでは、この戻り位置に応じた鍵及びアクション機
構の慣性力に対抗することのできる力で鍵を駆動しなけ
れば押鍵することができないことも意味する。そして、
押鍵できるとしても、戻り位置に基づく慣性力と相殺さ
れる分に応じて、意図するより遅くしか鍵を駆動できな
くなるのである。なお、図中斜線で示した領域は、そも
そもピアノの機構的に連打が不可能な領域である。従っ
て、この連打不可能領域に対応する様な音楽演奏情報は
元々存在しない。

【００１７】この戻り速度を相殺するのに必要な力を知
るために、連打に当たって相殺すべき慣性力Ｆを実験的
に求めた結果を図５に示す。図示の様に、低音部の鍵に
対応する慣性力ＦＬの方が高音部の鍵に対応する慣性力
ＦＨよりも全体に大きな値となっている。これは、鍵及
びアクション機構の重量の差等に基づくものである。ま
た、図４との関係で明かな様に、慣性力Ｆは、鍵の戻り
初めにおいては比較的小さな値であるが、元位置へ近づ
く程増大する。なお、後の処理のため、こうして実験的
に求めた慣性力Ｆを図示点線の様に階段状に書き直して
おくと便利である。

【００１８】この慣性力Ｆは、連打に当たってソレノイ
ド７が相殺しなければならない力なわけであるが、鍵お
よびアクション機構等の可動部分の質量やソレノイド７
の駆動終了からの時間によって複雑に変化し、一様では
ない。これがため、何等の補正をしなければ、連打時の
打弦の強さが不揃いになる。即ち、連打が行なわれた場
合、１回目の打弦動作は打鍵強度に対応した強さで行な
われるが、２回目以降の打弦動作は上記した慣性力Ｆを
受けるため、弱い打弦動作になるのが通例だからであ
る。

【００１９】そこで、本実施例の自動演奏ピアノにおい
ては、再生モードにおいて以下の様な補正を含んだ制御
処理を実行することでこの問題を解決している。以下順
を追って説明する。上述の様に、動作位置検出手段１１
においては、フォトインタラプタ３９ａ，３９ｂのオン
・オフ信号の組合せにより、５段階の位置を検出するこ
とができる。

【００２０】そこで、オンイベント処理においては、図
６に示す様に、まず、実行すべきイベント情報が入力さ
れたらそれがオンイベントか否かを判断する（Ｓ１０
１）。実行すべきイベントがオフイベントであったとき
はそのまま処理を終了する。一方、オンイベントであっ
た場合には、このイベント情報中の鍵番号ｎに基づき、
対応する動作位置検出手段１１の各フォトインタラプタ
３９ａ，３９ｂからの検出信号Ｓａ，Ｓｂを入力する
（Ｓ１０２）。

【００２１】ここで、この検出信号Ｓａ，Ｓｂによって
動作中の５段階の内のどの位置にあるかを知ることは可
能であるが、それが押鍵時におけるものなのか離鍵時に
おけるものなのかが問題となる。しかし、正常な音楽演
奏情報であれば、オフイベントが実行されるタイミング
にあってはその前に必ずオンイベントが実行されてい
て、それ故に鍵またはアクション機構は戻り行程の中途
あるいは戻りきった状態のいずれかにある訳であるか
ら、単純に位置を知るだけで構わないのである。ただ
し、このままでは元位置Ｈ０と最押し込み位置Ｈ４とは
信号上は区別つかない。しかし、最押し込み位置Ｈ４に
あるときはそもそも連打不可能領域であるから、これを
検出できなくてもよい。また、元位置Ｈ０にある場合は
連打における問題は解消しているのでここにあるか否か
も判明しなくてもよい。よって、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３のい
ずれにあるかさえ判明すればよいのである。なお、必要
ならば、検出信号Ｓａ，Ｓｂの履歴をＲＡＭ５内の所定
エリアに記憶させておき、履歴を考慮するようにしても
よい。

【００２２】従って、Ｓ１０２の処理で入力された検出
信号Ｓａ，Ｓｂの組合せに基づいて単純に鍵の戻り位置
Ｈを算出することができる（Ｓ１０３）。次に、こうし
て算出した戻り位置Ｈと、鍵番号ｎとに基づいて補正値
Ｑを算出する（Ｓ１０４）。この補正値Ｑを算出する方
法は、例えば、戻り位置Ｈに対応して補正値Ｑを記録し
たメモリテーブルを、各鍵毎またはある範囲の鍵グルー
プ毎に設けておき、鍵番号ｎによってこの中からメモリ
テーブルを選択し、戻り位置Ｈに基づいてこれを参照し
て補正値Ｑを特定するといった手法を採用することがで
きる。このメモリテーブルは、各鍵又は鍵グループにつ
いて、予め個別に求めた補正値を記録しておけばよい。
この補正値は、図５で示した様に、慣性力Ｆを実験的に
知ることで求めることができる。なお、戻り位置Ｈ及び
／または鍵番号ｎから関数を用いた演算によって算出す
る手法とすることもできる。

【００２３】続いて、このようにして得られた補正値Ｑ
に基づいて、打鍵強度Ｖを補正する（Ｓ１０５）。打鍵
強度Ｖを補正する方法としては、上記補正値Ｑが加算を
意図して求められていたものであれば加算により、乗算
を意図して求められていたものであれば乗算により実行
すればよい。本実施例では加算によって打鍵強度を強め
る方式を採用している。なお、加算，乗算以外に全く別
の観点の値に変更するという補正であってもよいことは
もちろんである。

【００２４】こうして補正がなされたら、補正後の打鍵
強度Ｖ’と、鍵番号ｎとに基づいて、対応するソレノイ
ド７を駆動する（Ｓ１０６）。なお、戻り位置Ｈが元位
置Ｈ０付近である場合には、結局補正がなされない様に
メモリテーブルが構成してあることはいうまでもない。

【００２５】以上説明したように、本実施例の自動演奏
ピアノによれば、ソレノイドの駆動が終了して鍵及びア
クションが元位置に戻りつつある行程の中途で次回の打
鍵駆動が開始されるような時、ソレノイドが鍵及びアク
ション機構から受ける慣性力を相殺して、所期の強さ及
びタイミングで打弦が行えるように、打鍵強度を補正す
る。従って、同一鍵の連打時における打弦強度の不揃い
を改善することができる。この結果、楽音の強さ及び楽
音発生のタイミングを元の演奏に忠実な状態で再現する
ことができ、極めて品位の高い自動演奏を実現すること
ができる。

【００２６】また、補正に当たっては、鍵毎又は鍵グル
ープ毎に実験的に求めておいたメモリテーブルを用いる
から、各鍵及びそこに連なるアクション機構の重さなど
に対応して的確な補正を行うことができる。即ち、図
４，図５で示した様に、「低音部では高音部よりも大き
な慣性力を受け、戻りも遅い」という現実に合致した補
正を行うことができるのである。

【００２７】以上本音楽演奏情報の実施例を説明した
が、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内の種々なる態様を採用することができる。例
えば、実施例では鍵番号又は鍵グループ毎にメモリテー
ブルを有する構成としたが、全鍵について同一の条件で
補正することとしても、従来に比べて格段の効果があ
り、かかる構成のものも本発明の要旨を逸脱するもので
はない。

【００２８】また、ピアノに限らず、鍵を駆動すること
で自動演奏を実行する鍵盤楽器であればよく、チェンバ
ロやオルガン等の他の機構からなる鍵盤楽器にも本発明
を適用し得ることはもちろんである。さらに、実施例で
は、連打の場合に打鍵強度を強める補正を行う構成とし
たが、逆に、元々の音楽演奏情報における打鍵強度を全
体に強めて録音するか、強める係数を掛けるなどし、オ
フイベントからの戻り位置Ｈが低いほど大きな値を減算
する補正によって同様の効果を奏するように調整するこ
ともできる。

【００２９】加えて、実施例では戻り位置検出手段を鍵
に備えていたが、アクション機構近傍に設けた光学セン
サによる構成とすることもできるし、実施例のごとく録
音時に使用するセンサと兼用することなく、専用のセン
サとすることもでき、光学式に限らず、磁気センサやポ
テンショメータなどを応用したものでも構わない。

【００３０】さらに、連打か否かという判断をして、連
打と判断された場合にだけ実施例の様な補正をするとい
う構成にしても構わない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の自動演奏鍵
盤楽器によれば、従来のように連打時の打弦の強さが不
揃いになることがなく、楽音の強さ及び発生タイミング
の申し分のない再生演奏を実行することが可能になり、
音楽の品位を著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の自動演奏ピアノの制御系を示すブロ
ック図である。

【図２】 実施例の自動演奏ピアノにおける動作位置検
出手段の構成及び作用を示す説明図である。

【図３】 音楽演奏情報の形態を示す説明図である。

【図４】 自動演奏ピアノにおける鍵の駆動終了からの
経過時間と、可動部分の戻り位置との関係を示す説明図
である。

【図５】 鍵駆動終了からの経過時間と、戻り位置に対
応する慣性力との関係を示す説明図である。

【図６】 オンイベント入力時の処理を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１・・・ＣＰＵ、３・・・ＲＯＭ、５・・・ＲＡＭ、７
・・・ソレノイド、９・・・ソレノイド駆動装置、１１
・・・動作位置検出手段、１３・・・クロック、１５・
・・タイムカウンタ、１７・・・操作スイッチ、１９・
・・ディスプレイ、２１・・・フロッピディスクドライ
バ、２３・・・入出力インタフェース、２５・・・バス
ライン、２７・・・センサ、２９・・・フロッピディス
ク、３１・・・シャッタ窓、３３・・・シャッタ、３５
・・・基板、３７・・・センサ、３９ａ，３９ｂ・・・
フォトインタラプタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍵番号と打鍵強度とを含む音楽演奏情報
   を、所定の時間的流れに従って出力する音楽演奏情報出
   力手段と、 各鍵毎に配設された鍵操作子と、 前記音楽演奏情報出力手段の出力する音楽演奏情報に基
   づいて、前記鍵操作子に駆動指令を出力する駆動指令出
   力手段とを備え、音楽演奏情報に基づいて鍵を駆動する
   ことで自動演奏を行う自動演奏鍵盤楽器において、 各鍵または各アクション機構の戻り動作中の位置を検出
   する戻り位置検出手段と、 該戻り位置検出手段で検出した鍵またはアクション機構
   の戻り位置に基づき、当該戻り位置にある鍵に対する打
   鍵強度に関して補正をする打鍵強度補正手段とを備えた
   ことを特徴とする自動演奏鍵盤楽器。