JPH05313655A

JPH05313655A - 鍵盤楽器の演奏記録装置およびその演奏再生装置

Info

Publication number: JPH05313655A
Application number: JP4143582A
Authority: JP
Inventors: Yuji Fujiwara; 祐二藤原; Kiyoshi Kawamura; 潔河村; Tsutomu Sasaki; 力佐々木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 1993-11-26
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: US5451708A; JP3364908B2

Abstract

(57)【要約】【目的】鍵盤楽器の演奏記録再生装置にあって、鍵の
複雑な動きを忠実に記録するとともに、この動きを忠実
に再生する。記録については情報量を低減する。【構成】センサ３６により鍵３１の軌道を検出し、Ｍ
ＰＵ４３はこの軌道を複数区間に分割してそれぞれ放物
線をあてはめ、各放物線を示すパラメータによりフロッ
ピーディスク３９に記憶する。フロッピーディスク３９
に格納したパラメータをＭＰＵ４３が読み込むと、この
パラメータに基づいて放物線を算出し、ドライブ回路４
６を制御してこの放物線に基づいてソレノイド３５に駆
動信号を出力し、鍵軌道を再現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鍵盤楽器の演奏記録装置
および演奏再生装置に関し、操作子の軌道を検出し、所
定区間毎に適合する曲線を決定し、その曲線を特定する
パラメータを記録し、記録したパラメータから曲線を復
元し、その曲線を目標値として操作子を駆動制御するこ
とにより、鍵盤楽器演奏時の操作子の軌道を少ないデー
タ量で忠実に記録するとともに、その記録された軌道に
基づいて操作子を忠実に制御して再生するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の自動演奏可能な鍵盤楽器
としては、例えば特開平１−２３９５９４号公報、特開
昭５８−１６９１９２号公報に記載されたものが知られ
ている。前者には、鍵の軌跡を４測定点で計測し、特定
された軌跡に基づいてハンマー打弦速度を推定する技術
が開示されていた。また、特開昭５８−１６９１９２号
公報には、打鍵強度を一定周期でサンプリングし、打鍵
強度が変化幅内のときは、データ変化なしとして記録せ
ず、変化幅より大きいときのみ記録する技術が開示され
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の装置にあっては、鍵の軌道を連続的に記録す
ることができなかった。すなわち、複雑な鍵の操作に基
づきなされる演奏についてこれを忠実に記録することが
できなかった。例えばハーフストローク、弱音連打、ハ
ーフキーからの打鍵等、微妙な音楽的表現を記録するこ
とができなかった。したがって、このような複雑な鍵の
操作に基づきなされる演奏を忠実に再現することができ
ないという欠点も生じていた。

【０００４】そこで、本発明の目的は、複雑な鍵操作に
よる演奏を忠実に記録、再生可能な装置を提供すること
である。また、本発明は、鍵操作の記録について可能な
限りそのデータ量を低減することを、その目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、図１に例示するように、演奏時、操作子の軌道を検
出する検出手段１１と、その軌道の所定区間毎に適合す
る曲線を決定する決定手段１２と、その曲線を特定する
パラメータを記録する記録手段１３と、を備えた鍵盤楽
器の演奏記録装置である。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、図２に例
示するように、パラメータを入力して曲線を演算する演
算手段２１と、その曲線を目標として操作子の駆動を制
御する制御手段２２と、操作子を駆動する駆動手段２３
と、を備えた鍵盤楽器の演奏再生装置である。

【０００７】

【作用】本発明に係る鍵盤楽器の演奏記録装置では、鍵
盤楽器にて操作子を駆動して演奏を行った場合、検出手
段１１がその操作子の軌道を検出する。決定手段１２
は、この軌道についてその所定区間毎に適合する曲線を
決定する。そして、このようにして決定された曲線につ
いてこれを特定するためのパラメータが設定され、この
パラメータを記録手段１３が記録する。このようにパラ
メータにより記録するため、そのデータ量を低減するこ
とができる。

【０００８】本発明に係る鍵盤楽器の演奏再生装置で
は、演算手段２１がパラメータを入力してこのパラメー
タに基づいて曲線を演算する。ここで、パラメータの入
力は、例えば記録したパラメータを読みだすものでもよ
く、また例えば通信により送信されるパラメータを入力
するものでも良い。制御手段２２は、この曲線を目標と
して操作子の駆動を制御し、駆動手段２３をして操作子
を駆動する。この結果、操作子は曲線を目標として駆動
し、所望の演奏を再現する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る鍵盤楽器の演奏記録再生
装置の実施例について図面を参照して説明する。図３〜
図７は本発明の一実施例を説明するための図である。こ
れらの図に示すように、この実施例にあっては、鍵盤楽
器の演奏記録再生装置を自動ピアノとして適用したもの
である。

【００１０】図３に示すように、自動ピアノは、複数の
鍵３１と、各鍵３１の運動をハンマー３２にそれぞれ伝
達する複数のアクション３３と、これらのハンマー３２
によってそれぞれ打弦される複数の弦３４と、鍵３１を
駆動するソレノイド３５と、を有している。鍵３１はバ
ランスピンを支点として揺動自在に設けられている。押
鍵、または、ソレノイド３５のプランジャが吸引されて
鍵３１の演奏者側を引き下げることにより、鍵３１に連
動してアクション３３が動作し、ハンマー３２を回動、
打弦させる構成である。

【００１１】また、この自動ピアノには、各鍵３１の動
きを検出するセンサ３６と、図示していないペダル機構
の操作の有無を検出するセンサと、が配設されている。
センサ３６は、例えば鍵３１の底面からの反射光を検出
するもので、一対の発光素子と受光素子とを備えたフォ
トリフレクタで構成することができる。

【００１２】更に、この自動演奏ピアノにあっては、コ
ントローラを有しており、このコントローラは、図３に
示すように、記録モードで機能する記録装置３７と、再
生モードで機能する再生装置３８と、で構成している。
記録装置３７は演奏、すなわち鍵３１の動き（軌道）の
記録が可能であって、記憶メディア３９（例えばフロッ
ピーディスク）への記録も可能である。再生装置３８
は、例えば記憶メディア３９に記録した演奏の再生が可
能である。

【００１３】図４は、この自動演奏ピアノのコントロー
ラ部分をブロック図により示すものである。すなわち、
センサ３６からのアナログ信号出力はＡＤ変換器４１を
介してサンプルホールド回路４２に入力され、このサン
プルホールド回路４２を介してＭＰＵ４３に入力される
ものである。ＭＰＵ４３は内部にＲＯＭ、ＲＡＭ等を備
え、更に、フロッピーディスクドライバＦＤＤ４４との
間で信号の授受を行いフロッピーディスク３９に演奏情
報を記憶させ（記録モード時）、あるいは、フロッピー
ディスク３９から演奏情報を読み出す（再生モード
時）。このようにフロッピーディスクドライバ４４を制
御するＭＰＵ４３は、例えば操作パネルの走査およびフ
ロッピーディスクドライバ４４との間の演奏情報の授受
に加えて、ＭＩＤＩ入出力端子を介して外部の電子楽器
に演奏情報を供給することもできる。さらに、このＭＰ
Ｕ４３は軌道制御回路４５を介してドライブ回路４６に
ソレノイド駆動信号を出力し、ドライブ回路４６により
上記ソレノイド３５を制御駆動するものである。

【００１４】図５は上記自動ピアノにおける鍵３１の変
位と時刻との関係の一例を示すものである。このグラフ
に示す鍵３１の軌道（曲線）を複数の区間に分割して検
出し、記録するものである。例えば時刻ｔ₀〜ｔ₁，ｔ₁
〜ｔ₂，ｔ₂〜ｔ₃，ｔ₃〜ｔ₄，ｔ₄〜ｔ₅，ｔ₅〜ｔ₆の６
区間に軌道を分割し、各区間についてその曲線を算出
し、さらに、この曲線をパラメータで表示して記憶する
ものである。

【００１５】以上の構成に係る自動ピアノにあっては、
演奏者による演奏を記録する記録モードと、記録した演
奏をソレノイドを駆動して再生する再生モードと、を有
する。以下、図６、図７のフローチャートを参照してこ
れらのモードについてそれぞれ説明する。

【００１６】まず、記録モードにあっては、まず、セン
サ３６よりＡＤ変換器４１、サンプルホールド回路４２
を経由して、ＭＰＵ４３のメモリに１ｍｓ毎の鍵盤の生
演奏データを入力する（Ｓ６０１）。このセンサ３６に
は生演奏のデータすなわち鍵変位量をアナログ信号とし
て出力するものである。次に、この生データについて４
ｍｓを１ブロックとしてそのブロック内５点をもとに最
小２乗法により中央点の放物線あてはめ値、すなわち平
滑化値を算出し、この値をブロック代表値としてブロッ
ク値を検出する（Ｓ６０２）。さらに、押鍵中、離鍵
中、静止中の各動作状態に応じた位置スレッショルド判
定によりレストポジションｘＲ、エンドポジションｘＥ
への出入の検知を行うとともに、前後のブロックの各ブ
ロック値との比較により極値を判定し、上凸、下凸の各
頂点を検知する。すなわち、候補イベントを検知したか
否かを判定する（Ｓ６０３）。ここに、レストポジショ
ンｘＲへの出入は、ブロック代表値が鍵の非打鍵静止位
置近傍から離れるか近傍に到ると出入を検知し、エンド
ポジションｘＥへの出入は、ブロック代表値が打鍵最下
位置近傍から離れるか近傍に到ると出入を検知する。ま
た、極値の判定は、ブロック代表値が前後のブロック代
表値より大きければ上に凸頂点と、前後のブロック代表
値より小さければ下に凸頂点と判断する。

【００１７】候補イベントを検知していない場合はセン
サ入力（Ｓ６０１）とブロック値の検出（Ｓ６０２）に
戻り、検知した場合は、仮イベントを抽出する（Ｓ６０
４）。すなわち、レストポジションｘＲへの出入、エン
ドポジションｘＥへの出入、極値を仮イベントとする。
但し、極値は例えば通常速度では１〜３ブロックに相当
する４〜１２ｍｓ以内の極値（グラフでは凹凸）および
直後の候補イベントと極性が同じものは無視し、低いイ
ベント間速度の場合はこれを無視しないものとする。こ
のように選択した候補イベントを仮イベントとする。そ
して、本イベントを導出する（Ｓ６０５）。例えば２個
目の仮イベントにて直前の仮イベントとの間を４区間に
分け、その境界点５点に最も適合する放物線を算出し、
算出された放物線とレストポジションｘＲ、エンドポジ
ションｘＥの交点および極値を本イベントとする。但
し、極値は仮イベントをそのまま本イベントとし、放物
線を算出する場合も、その点を拘束点とした別の算出式
を用いる。

【００１８】さらに、確定イベントを確定する（Ｓ６０
６）。直前の本イベント算出時に算出した軌道とレスト
ポジションｘＲ、エンドポジションｘＥの内側で交差す
る場合、レストポジションｘＲ、エンドポジションｘＥ
との交点に代えて、そこを確定イベントとする。他はそ
のまま確定イベントとする。そして、その点における時
刻、速度を記憶する（Ｓ６０７）。例えばその時刻にお
ける速度を演算し、ＭＩＤＩ規約の第３、第４チャンネ
ルを利用するフォーマットによって記憶する。ここで、
速度の演算は、次式のように行う。Ｖｋ０＝２ａ（−ｔ
ｄｋ／２）＋ｂ、Ｖｋ１＝２ａ（ｔｄｋ／２）＋ｂ、但
し、ａ，ｂは放物線軌道ｘ＝ａｔ²＋ｂｔ＋ｃの係数、
ここでｔの原点はｔｋ０とｔｋとの中点においている
（Ｖｋ０は初速、Ｖｋ１は終速、ｔｄｋは開始時間から
終了時刻までの時間）。

【００１９】次に、演奏終了か否かを確認し（Ｓ６０
８）、終了でない場合はステップＳ６０１に戻り次のブ
ロックについて上記と同様の処理を行う。演奏が終了の
場合は、正規化処理を行う（Ｓ６０９）。記録するピア
ノの特に打弦機構の諸元と予め設定された標準ピアノの
諸元とに基づいて記録データを正規化するものである。
これらの諸元に関するデータは予め記憶されている。そ
して、ファイルをセーブして終了する（Ｓ６１０）。メ
モリからフロッピーディスク３９に既述したＭＩＤＩ規
約の第３、第４チャンネルを利用するフォーマットによ
って記録するものである。このように、各区間の初速と
その時刻、終速とその時刻を記憶することにより、鍵変
位軌道を表す放物線方程式の各係数値情報を間接的に記
憶することができる。

【００２０】次に、再生処理について図７を参照して説
明する。再生モードにあっては、まず、ファイルロー
ド、すなわち、フロッピーディスク３９から正規化され
た記録データを読み出す（Ｓ７０１）。そして、この読
み出したデータを逆正規化する（Ｓ７０２）。これは、
標準ピアノと再生ピアノとの諸元差に基づいて正規化記
録データを再生ピアノの固有のデータに変換するもので
ある。

【００２１】そして、打鍵イベント時刻まで待つ（Ｓ７
０３）。

【００２２】打鍵イベント時刻になったら、、軌道復元
の演算を行う（Ｓ７０４）。式、ｘｄｋ＝１／２｛（ｖ
ｋ１−ｖｋ０）／（ｔｋ１−ｔｋ０）｝ｔｄｋ²＋ｖｋ
０・ｔｄｋにより軌道は求められる。但し、ｘｄｋは鍵
の時刻ｔｋ０における位置からの相対変位量を、ｖｋ１
は終速を、ｖｋ０は初速を、ｔｋ１は終了時刻を、ｔｋ
０は開始時刻を、ｔｄｋは開始時刻から終了時刻までの
時間をそれぞれ示している。

【００２３】そして、軌道指令値をアクチュエータ制御
装置である軌道制御回路４５に出力する。この軌道制御
回路４５ではセンサで検出した鍵３１の変位が軌道指令
値となるようにフィードバック制御を行う。そして、こ
の制御に応じてソレノイドドライブ回路４６はソレノイ
ド３５を軌道指令値に基づいて駆動する。例えばソレノ
イドドライブ回路４６に励磁すべきソレノイド３５が指
示されると、ソレノイドドライブ回路４６は、このソレ
ノイド３５に供給すべきパルス信号のデューティ比を変
更する。次に、演奏終了か否かを確認し（Ｓ７０６）、
終了でない場合は、ステップＳ７０３に戻り、次の打鍵
イベント入力について上記と同様の処理を行う。本実施
例によれば、図８〜図１０に示すように、演奏時、鍵３
１の複雑な軌道を最小のデータ量で正確に記録再生でき
る。図８（Ａ）は強い連打、（Ｂ）は不規則連打を各々
記録し、軌道を復元したもので、いずれも上段波形が鍵
３１の実際の軌道、下段波形はその軌道をイベント化し
て記録した後、復元した軌道であり、再生時の制御目標
値となるものである。復元軌道は実際の軌道を忠実に反
映している。図９（Ａ）は、スタッカート、図９（Ｂ）
は下連打の記録、復元を示す。いずれも鍵３１がフルス
トローク移動していない状態を忠実に復元している。
（Ａ）ではストロークの半分強までしか押鍵されず、
（Ｂ）ではレストポジションに到る前に次の打鍵が始ま
る様子が記録、復元されている。図１０（Ａ）はフォル
テピアノ、図１０（Ｂ）は弱いトリルの場合を示す。図
１０（Ａ）では、離鍵時に素早く戻し、ダンパーを接弦
させて音を相当量消し、その後、鍵をやや戻してハーフ
止音状態でしばらく保つ演奏が少ない情報量で忠実に復
元されている。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、複雑な鍵操作による演
奏を忠実に記録することができる。はた、その複雑な鍵
操作による演奏を忠実に再生することができる。また、
鍵操作の記録について可能な限りそのデータ量を低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の請求項１に記載の発明の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本願の請求項２に記載の発明の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの概
略構成を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノにあ
って演奏時の鍵変位を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノのＭ
ＰＵにおける記録処理ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図７】本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノのＭ
ＰＵにおける再生処理ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【図８】本発明の一実施例の効果を示す軌道グラフで
ある。

【図９】同じく本発明の一実施例の効果を示す軌道グ
ラフである。

【図１０】同じく本発明の一実施例の効果を示す軌道
グラフである。

【符号の説明】

１１検出手段、１２決定手段、１３記録手段、２
１演算手段、２２制御手段、２３駆動手段

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】打鍵イベント時刻になったら、軌道復元の
演算を行う（Ｓ７０４）。式、ｘｄｋ＝１／２｛（ｖｋ
１−ｖｋ０）／（ｔｋ１−ｔｋ０）｝ｔｄｋ²＋ｖｋ０
・ｔｄｋにより軌道は求められる。但し、ｘｄｋは鍵の
時刻ｔｋ０における位置からの相対変位量を、ｖｋ１は
終速を、ｖｋ０は初速を、ｔｋ１は終了時刻を、ｔｋ０
は開始時刻を、ｔｄｋは開始時刻からの相対時間差をそ
れぞれ示している。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】演奏時、操作子の軌道を検出する検出手
段と、その軌道の所定区間毎に適合する曲線を決定する決定手
段と、その曲線を特定するパラメータを記録する記録手段と、を備えたことを特徴とする鍵盤楽器の演奏記録装置。
【請求項２】パラメータを入力して曲線を演算する演
算手段と、その曲線を目標として操作子の駆動を制御する制御手段
と、操作子を駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とする鍵盤楽器の演奏再生装置。