JPH07113826B2 - 自動演奏ピアノの打鍵制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は自動演奏ピアノの打鍵制御装置に関し、各鍵
毎にその駆動量を制御することにより、各鍵の動特性の
間のバラツキを補正し、正確な演奏の再生を実現するも
のである。

［従来の技術］ 従来の自動演奏ピアノは、アコースティックピアノに、
その鍵の数に対応したソレノイド（88個のソレノイド）
を有する鍵駆動装置を装着した構成である。

この鍵駆動装置は、例えばマイクロコンピュータ等によ
って構成されたコントローラによって制御されている。
すなわち、鍵と同数のソレノイドの全てに、ある電流パ
ターン（パルス）を供給して一定の速度でプランジャを
突出させ、鍵を動作させて、そのハンマーにより打弦し
ているものである。そして、この場合、コントローラは
所望の鍵を楽曲にしたがって順次動作させているもので
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の自動演奏ピアノにあっ
ては、鍵駆動装置を実装する各ピアノ間での鍵の動特
性、例えば押鍵に対する実際のハンマーによる打弦の強
さ等のバラツキ、または、１のピアノにあってもその各
鍵間でのその動特性のバラツキ、例えばあるピアノの特
定の鍵のハンマーアクションの動きが重いから残りの他
の鍵のそれとは異なる等の場合に、このバラツキを解消
することはできなかった。すなわち、従来の鍵駆動装置
では１つの鍵毎に駆動量等によるその動特性を補正する
ことはできなかったものである。したがって、鍵駆動装
置全体としてソレノイドコイルに流す電流を増減するも
のであった。この結果、正常に動作していた鍵とそうで
ない鍵とをともに最適の動作状態とすることは困難であ
ったという課題があった。

そこで、本発明は、各鍵の動作特性を個別に調整するこ
とが可能な自動演奏ピアノの打鍵制御装置を提供するこ
とをその目的としている。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明は、第１図にその概略構成を例示するよ
うに、自動演奏ピアノ10の複数の鍵11のそれぞれについ
て設けられ、各鍵を駆動する鍵駆動手段12と、上記複数
の鍵のそれぞれについて設けられ、各鍵の打鍵速度ある
いは各ハンマーの打弦速度を検出するための速度検出手
段13と、基準駆動量で上記鍵駆動手段の各々を駆動させ
るとともに、該駆動に応じて上記速度検出手段で検出さ
れる打鍵速度あるいは打弦速度に基づいて、上記基準駆
動量に応じた目標速度からの偏差を補正値として算出す
る第１の制御手段14と、この補正値を各鍵毎に記憶する
記憶手段15と、鍵を示す鍵情報とこの鍵情報に対応した
打弦の強さに関する打弦情報とを発生する演奏情報発生
手段16と、上記記憶手段を上記鍵情報で参照することに
よって得られる補正値で上記打弦情報を補正するととも
に、この補正された打弦情報に応じた駆動量で上記鍵情
報に対応する上記鍵駆動手段を駆動させる第２の制御手
段17とを備えた自動演奏ピアノの打鍵制御装置である。

［作用］ 本発明に係る自動演奏ピアノの打鍵制御装置にあって
は、第１の制御手段14からの基準駆動量または第２の制
御手段17からの駆動量に基づいて鍵駆動手段12は各鍵11
を駆動する。ここで、第１の制御手段14によって上記各
鍵は基準駆動量で駆動されると、速度検出手段13は、各
ハンマーの打弦速度または各鍵の打鍵速度をそれぞれ検
出する。第１の制御手段14は、各鍵毎の基準駆動量およ
び検出された各ハンマーの打弦速度または各鍵の打鍵速
度に基づいて、各鍵毎に上記基準駆動量に応じた目標速
度からの偏差を補正値として算出し、この補正値を記憶
手段15に記憶させる。第２の制御手段17には、演奏情報
発生手段16からの鍵情報および打弦情報が供給されてお
り、この打弦情報を記憶手段15の補正値で補正する。そ
して、第２の制御手段17はこの補正後の打弦情報に応じ
た駆動量で鍵駆動手段12を駆動させる。この結果、ハン
マー等の打弦機構を含む各鍵毎にその打弦速度（動特
性）を補正することができる。

［実施例］ 以下、本発明に係る自動演奏ピアノの打鍵制御装置の実
施例を図面を参照して説明する。

第２図〜第４図は本発明に係る自動演奏ピアノの打鍵制
御装置の一実施例を示すものである。

第２図は本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの打鍵
制御装置の概略構成を示すその側面図である。第３図は
一実施例の自動演奏ピアノの打鍵制御装置のコントロー
ラの概略構成を示すそのブロック図である。第４図は一
実施例に係るコントローラにおける制御プログラムを示
すそのフローチャートである。

第２図において、自動演奏ピアノ71は、複数の鍵73、例
えば88鍵で構成される鍵盤を有している。この自動演奏
ピアノ71にあっては、各鍵73の運動をそれぞれのハンマ
ー75に伝達する複数のアクション機構77と、複数のハン
マー75によって打弦される複数の弦79とを有している。
さらにこのピアノ71は、この他にも図示していないペダ
ル機構と、該ペダル機構を駆動するペダルソレノイド
（第３図中80で示している）と、を有している。

なお、この第２図には鍵盤の内の１つの鍵73と、その鍵
73のアクション機構77と、ハンマー75および弦79を図示
している。

鍵73は、バランスピン81を中心にして図中上下方向に揺
動自在に設けられており、鍵先端部が演奏者によって押
下されるか、ソレノイド83からプランジャが突出して鍵
73を押し上げるとアクション機構77が鍵73に連動して運
動し、ハンマー75を打弦せしめる。

本実施例に係る自動演奏ピアノ71は、更にコントローラ
85と、鍵73に垂下、固定されたシャッタ87の通過を検出
する位置センサ89と、ハンマーシャンクに固定されたシ
ャッタ75aの通過を検出するハンマーセンサ89aと、ペダ
ル機構の操作の有無を検出するペダルセンサ90（第３図
に示す。）と、を有している。

位置センサ89は、シャッタ87の軌道に沿って設けられた
複数の測定点で計測する１対のフォトインタラプタで構
成されている。また、ハンマーセンサ89aも同様にフォ
トインタラプタによって構成されている。

この測定点は、鍵73を動作させて最初にシャッタ87に遮
光される第１測定点、鍵73が打弦直前まで押し下げられ
たときにシャッタ87で遮光される第４測定点、これらの
第１測定点と第４測定点との間に配設された第２測定点
および第３測定点、とで構成されている。

上記コントローラ85は、記録モードと再生モードとで機
能し、再生モードでは記録した演奏の再生が可能であ
る。コントローラ85の詳細な構成は、第３図に示されて
いる。

第３図において、ワンチップマイクロコンピュータ（メ
インマイクロコンピュータ）91がコントローラ85の全体
を制御している。このマイクロコンピュータ91の制御の
もとで、フロッピディスク装置制御用のマイクロコンピ
ュータ（ローカルマイクロコンピュータ）93と、鍵操作
用のマイクロコンピュータ95と、ハンマー操作用のマイ
クロコンピュータ95aと、が機能している。

メインマイクロコンピュータ91は、CPU,ROM,RAM,EEPRO
M,バックアップRAMを中心に論理演算回路として構成さ
れ、コモンバスを介して入出力部に接続され外部との入
出力を行う。

フロッピディスク装置制御用のローカルマイクロコンピ
ュータ93は、操作パネル97に設けられたスイッチ類を定
期的に走査してこのスイッチ類の走査時に操作されたス
イッチ類を特定し、該スイッチに対応するコードを発生
させる。とともに、フロッピディスクドライバ99との間
で信号の授受を行いフロッピディスク101に演奏情報を
記憶させ（記憶モード時）、あるいはフロッピディスク
101から演奏情報を読み出すものである（再生モード
時）。

また、このフロッピディスク制御用のマイクロコンピュ
ータ93は、これらのスキャン、演奏情報の授受に加え
て、MIDI入出力103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。なお、演奏情報にはMIDIのノ
ートオン、ノートオフに対応する情報、ペダルのオン、
オフに関する情報（ペダル情報）に加えて、打弦の強さ
に関する打弦情報を含んでいる。

これに対して、鍵走査用のワンチップマイクロコンピュ
ータ95は、記録モード時に鍵盤を構成する複数の鍵73に
それぞれ対応して設けられた位置センサ89を定期的に走
査してシャッタ87の通過の有無を判別し、シャッタ87の
通過が検出されると鍵の軌跡に関する情報を形成する。
本実施例の場合には、この鍵の軌跡に関する情報は、押
鍵された鍵73を特定するコードと、位置センサ89の第１
測定点乃至第４測定点の通過の有無を示すコードとで構
成されている。

ハンマー走査用マイクロコンピュータ95aは、記録モー
ド時にハンマーシャンクのシャッタ75aにそれぞれ対応
して設けられたハンマーセンサ89aを定期的に走査し
て、ハンマー75の速度に関する情報を形成する。すなわ
ち、ハンマー75の打弦速度を検出することができる。

メインマイクロコンピユータ91は、鍵の軌跡に関する情
報が得られると、シャッタ87が複数の測定点を通過する
時間間隔に基づき鍵の軌跡を構成する複数区間における
鍵速度に関する情報を形成して打弦速度を推定し、かか
る推定された打弦速度に基づき打弦情報が形成される。
メインマイクロコンピュータ91は、続いて鍵の軌跡に関
する情報と、打弦情報と、ペダル機構に付加されたペダ
ルセンサ90から供給されるペダル操作情報とに基づき演
奏情報を形成し、該演奏情報をローカルマイクロコンピ
ュータ93によりフロッピディスク101に書き込ませる。

これに対して再生モード時には、ローカルマイクロコン
ピュータ93がフロッピディスク101から読みだした演奏
情報を受け取り、該演奏情報に基づきソレノイドドライ
バ105に励磁すべきソレノイド83,80を指示する。ソレノ
イドドライバ105は、演奏情報に含まれている打弦情報
に基づき指示された鍵用ソレノイド83,ペダルソレノイ
ド80に供給すべきパルス信号のデューティ比を変更す
る。

なお、第３図中、107は電源ユニットを、109は遠隔操作
用のスイッチを、それぞれ示している。

第４図はこの実施例におけるメインマイクロコンピュー
タ91での補正処理ルーチンを示している。

なお、この処理は、操作パネル97の操作によってテスト
モード時に起動することができる。また、該装置のピア
ノへの組み付け時、ピアノ使用時等にこのテストプログ
ラムを実行させることができる。

ステップS1では、コントローラ85全体の初期化を行う。
つづいてステップS2では、88本のキー73の内でキーNo1
（低音または高音側から）からスキャンを開始する。鍵
走査用のマイクロコンピュータ95によるものである。そ
して、ステップS3に進んでは、セットされたキーNoに対
応するキー73を打鍵する制御信号をソレノイドドライバ
105から対応する鍵用ソレノイド83に出力する。この場
合に流す電流は一定値（基準値）としている。

この結果、キー73はバランスピン81を支点として揺動し
てアクション機構77を動作させる。したがって、ハンマ
ー75はそのキー73に固有の打弦速度（打鍵速度および動
特性に応じて定まる）で弦79を打撃する。この打弦速度
はアクション機構77のロスト・モーション等によって各
キー73にあってそれぞれ異なっている。

そして、ステップS4にあっては、この鍵73、または、ハ
ンマー75の動きを、対応する位置センサ89、もしくは、
ハンマーセンサ89aによって検出し、この検出信号が各
マイクロコンピュータ95、95aを介して各々入力され
る。位置センサ89によっては打鍵速度を、ハンマーセン
サ89aにあっては打弦速度を、それぞれ検出するものと
する。

ステップS5ではこれらの検出信号に基づいて対応するキ
ーNoの補正データテーブルの補正値を例えばEEPROMより
CPUに読み込む。

ステップS6ではこの補正値を、CPUによって算出した偏
差で更新する。ステップS7はこの更新された補正値に基
づいて補正データテーブルを更新する。すなわち、ステ
ップS5〜７にあっては、今回の検出信号に基づいて算出
した偏差によって、前回処理時の補正値を補正するもの
である。組込後の最初のテストプログラムの実行にあっ
ては、補正データテーブルは基準値として所定のデータ
が書き込まれているものとする。

次に、キーNoのレジスタをインクリメントする（ステッ
プS8）。そして、ステップS9にあっては、キーNoが89に
なったか否かを判別する。なっていなければステップS3
に戻り次のキーについての補正値を検出、更新する。ま
た、なっていれば全てのキーのスキャンが終了したもの
であるから、ステップS10に進むこととする。

ステップS10では、補正データテーブル値をEEPROM、ま
たは、バックアップRAMに記憶する。更新された補正デ
ータテーブルを全体として記憶するものである。

以上のようにしてテストプログラムによって各鍵73毎の
ソレノイド83の各駆動電流が決定されると、再生モード
にあってメインマイクロコンピュータ91によってソレノ
イドドライバ105はソレノイド83を駆動する場合に、各
ハンマー75固有の打弦速度（各鍵73およびアクション機
構についての固有動特性）に対応した駆動電流を供給す
る。その結果、各鍵73間での打弦強さまたは打弦タイミ
ングののバラツキを解消することができ、楽曲の演奏再
生時にあって均一な発音を得ることができる。

また、上記補正データテーブルの更新に際して、複数回
の打鍵によって生じる打弦速度のデータを検出し、それ
らの平均値に基づいて補正をすることもできる。また、
一の鍵についても複数段階の強さ（駆動電流の大小）で
打鍵し、検出して補正を行うようにしてもよい。更に、
打鍵の強さが強い場合と、弱い場合との補正データテー
ブルを別々に作成して記憶するようにしてもよい。より
忠実な再生を可能にするものである。また、低音部の
鍵、中音部の鍵、高音部の鍵等のように鍵盤をブロック
化して分割し、これらのブロック毎に独立したデータテ
ーブルを作成し、記憶するようにしてもよい。例えば、
白鍵前、白鍵後、黒鍵前、黒鍵後の４つである。なお、
上記補正処理プログラムの実行前の再生時、または、異
常な補正値（異常なデータテーブル）の算出時には、予
め記憶させている標準データテーブルを使用するものと
する例えばエラー処理をメインマイクロコンピュータで
実行するようにしてもよい。

［効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、ハンマー等
の打弦機構を含む各鍵毎にその打弦速度（動特性）を補
正することができ、各鍵間での打弦速度のバラツキにも
かかわらず、正確な再生を実現することができる。ま
た、補正処理を適宜行うことにより、鍵駆動機構の経時
的な変化を常時補正することができる。更に、各自動演
奏ピアノ間にわたって記録媒体の再生精度が高まるので
その互換性も拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動演奏ピアノの打鍵制御装置をその機能実現
手段によって例示したブロック図、 第２図は本発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの概略
構成を示すその側面図、 第３図は一実施例に係るコントローラとその周辺機器と
の関係を示すブロック図、 第４図は一実施例に係るメインマイクロコンピュータに
おける補正処理プログラムを示すそのフローチャートで
ある。 71……自動演奏ピアノ、73……鍵、75……ハンマー、79
……弦、83……ソレノイド（鍵駆動手段）、89a……ハ
ンマーセンサ（速度検出手段）、91……メインマイクロ
コンピュータ（速度検出手段，第１の制御手段，第２の
制御手段）、93……ローカルマイクロコンピュータ（演
奏情報発生手段）、101……フロッピディスク（演奏情
報発生手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】自動演奏ピアノの複数の鍵のそれぞれにつ
   いて設けられ、各鍵を駆動する鍵駆動手段と、 上記複数の鍵のそれぞれについて設けられ、各鍵の打鍵
   速度あるいは各ハンマーの打弦速度を検出するための速
   度検出手段と、 基準駆動量で上記鍵駆動手段の各々を駆動させるととも
   に、該駆動に応じて上記速度検出手段で検出される打鍵
   速度あるいは打弦速度に基づいて、上記基準駆動量に応
   じた目標速度からの偏差を補正値として算出する第１の
   制御手段と、 この補正値を各鍵毎に記憶する記憶手段と、 鍵を示す鍵情報とこの鍵情報に対応した打弦の強さに関
   する打弦情報とを発生する演奏情報発生手段と、 上記記憶手段を上記鍵情報で参照することによって得ら
   れる補正値で上記打弦情報を補正するとともに、この補
   正された打弦情報に応じた駆動量で上記鍵情報に対応す
   る上記鍵駆動手段を駆動させる第２の制御手段と を備えたことを特徴とする自動演奏ピアノの打鍵制御装
   置。