JPH07175471A - 自動ピアノ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハーフストローク演奏を正確に再現する。 【構成】 モーションコントローラ１１は、再生前処理
部１０が作成した押鍵軌道データおよび離鍵軌道データ
をに応じて、鍵の位置を示す位置制御データ（Ｘ）を作
成してサーボコントローラ１２に供給する。この結果、
サーボコントローラ１２は軌道データに対応した励磁電
流制御を行い、鍵１は押鍵直線軌道および離鍵直線軌道
にしたがって駆動される。一方、ハーフストロークによ
る演奏が行われ、押鍵軌道と離鍵軌道が交差するとき
は、再生前処理部１０が算出した軌道の交差時刻ｔcを
境に、押鍵軌道と離鍵軌道を切り換えてモーションコン
トローラ１１に供給する。これにより、鍵１は押鍵軌道
の途中から離鍵軌道に、あるいは離鍵軌道の途中から押
鍵軌道に切り換えられ、ハーフストロークを忠実に再現
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動的に鍵盤を駆動
して演奏を行う自動ピアノに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動ピアノにおいては、ソレノイドを励
磁して鍵を駆動すると、これに応じてハンマが回転して
打弦がおこなわれる。そして、ハンマによる打弦の強弱
は、鍵の駆動速度に対応し、鍵の駆動速度はソレノイド
への供給電流に対応する。したがって、ソレノイドへの
給電量を制御することにより、打弦の強弱、すなわち、
発生楽音の大きさを制御することができる。

【０００３】また、自動ピアノにおいては、演奏情報を
記録する際に、打弦直前のハンマの速度を検出し、これ
を打弦強度を示すデータ（以下、打弦強度データとい
う）として記録するとともに、ハンマが打弦位置を通過
する時刻を打弦時刻データとして記録する。なお、打弦
時刻データは、一般的に一つ前の音との間隔を示す時間
データ（相対時間データ）として記録されるが、演奏開
始時からの絶対時刻が記録されることもある。そして、
記録した演奏情報を再生する際には、演奏情報中の打弦
強度データに応じた電流をソレノイドに供給する。ま
た、ソレノイドへの給電量制御は、一般にはパルス幅変
調（ＰＷＭ）によって行われる。

【０００４】この場合、鍵を駆動し始めてからハンマが
実際に打弦するまでの時間差を見込んで、打弦時刻デー
タが示す打弦タイミングより少し前にソレノイドへの給
電を行う。また、強音と弱音では、押鍵開始から打弦ま
での時間が異なるので、打弦強度データに応じて、ソレ
ノイドへの給電タイミングを調整するようにした自動ピ
アノも開発されている。また、離鍵の場合は、鍵の離鍵
タイミングをフォトセンサによって検出して記録し、再
生時には離鍵タイミングに応じた時刻にソレノイドを非
励磁にするという制御を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ピアノの演
奏においては、いわゆるハーフストロークと言われる奏
法がなされることがあり、この場合には、完全に押鍵さ
れる（鍵をエンド位置まで押し切る）前に離鍵が開始さ
れたり、あるいは、離鍵の途中から次の押鍵操作に入
る。

【０００６】しかしながら、従来の自動ピアノにおいて
は、押鍵タイミングの少し前にソレノイドを励磁し、離
鍵タイミングの少し前にソレノイドを非励磁にするとい
う単純な制御を行っており、押鍵や離鍵が途中までしか
行われないハーフストロークの再現については、何等考
慮されていなかった。このため、ハーフストロークで演
奏される部分については、押鍵や離鍵にタイミングずれ
が生じ、特に、ハーフストロークの連打においては、再
現が不能になるという問題が生じた。

【０００７】また、演奏家による演奏は、単に押鍵開始
時の押下力だけをコントロールしているのではなく、楽
曲の微妙なニュアンスを表現すべく、押鍵開始から離鍵
に至るまで、楽音の表情に応じた操作を行う。したがっ
て、単に、押鍵開始時や離鍵の開始時を制御しただけで
は、楽音の表情を正確に再現することはできず、機械的
な味気ない演奏となってしまう。

【０００８】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、ハーフストロークを正確に再現することがで
きる自動ピアノを提供することを第１の目的としてい
る。また、この発明の他の目的は、演奏の微妙なニュア
ンスをも表現することができる自動ピアノを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明においては、記録時の発
音時刻情報および発音強度情報に基づいて押鍵開始時刻
および押鍵完了時刻を求めるとともに、記録時の離鍵時
刻情報および離鍵速度情報に基づいて離鍵開始時刻およ
び離鍵終了時刻を求める制御手段と、前記押鍵開始時刻
と前記押鍵終了時刻との間で押鍵が完了するように鍵を
駆動するとともに、前記離鍵開始時刻と前記離鍵終了時
刻の間で離鍵が完了するように鍵を駆動する鍵駆動手段
と、押鍵完了時刻が次の離鍵の離鍵開始時刻より遅い場
合および離鍵完了時刻が次の押鍵の押鍵開始時刻より遅
い場合はハーフストロークがなされたと判定するハーフ
ストローク判定手段とを具備し、前記鍵駆動手段は、ハ
ーフストロークと判定されたときは、押鍵完了時刻に達
する前から離鍵処理に移行するか、または離鍵完了時刻
に達する前から押鍵処理に移行することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に記載の発明においては、
記録時の発音時刻情報および発音強度情報に基づいて鍵
の押鍵直線軌道を算出するとともに、記録時の離鍵時刻
情報および離鍵速度情報に基づいて鍵の離鍵直線軌道を
算出する軌道算出手段と、指令値に応じて鍵をサーボ駆
動するサーボ駆動手段と、前記軌道演算手段が算出した
押鍵直線軌道および離鍵直線軌道に対応する指令値を前
記サーボ駆動手段に供給する指令値出力手段と、前記押
鍵直線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差する場合お
よび前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵直線軌道に交差する
場合は、ハーフストロークがなされたと判定するハーフ
ストローク判定手段とを具備し、前記指令値出力手段
は、ハーフストロークと判定されたときは、軌道の交差
点において押鍵直線軌道と離鍵直線軌道とを切り換える
ことを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明においては、記録時
の発音時刻情報および発音強度情報に基づいて鍵の押鍵
直線軌道を算出するとともに、記録時の離鍵時刻情報お
よび予め設定した押鍵／離鍵速度比に従って離鍵直線軌
道を算出する軌道算出手段と、指令値に応じて鍵をサー
ボ駆動するサーボ駆動手段と、前記軌道演算手段が算出
した押鍵直線軌道および離鍵直線軌道に対応する指令値
を前記サーボ駆動手段に供給する指令値出力手段と、前
記押鍵直線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差する場
合および前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵直線軌道に交差
する場合は、ハーフストロークがなされたと判定するハ
ーフストローク判定手段とを具備し、前記指令値出力手
段は、ハーフストロークと判定されたときは、軌道の交
差点において押鍵直線軌道と離鍵直線軌道とを切り換え
ることを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明においては、記録時
の打弦時刻情報、打弦強度情報、押鍵時刻情報および押
鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物線軌道を算出するとと
もに、記録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に基づ
いて鍵の離鍵直線軌道を算出する軌道算出手段と、指令
値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、前記
軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵直線
軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給する
指令値出力手段と、前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離
鍵直線軌道に交差する場合、または前記離鍵軌道が次の
押鍵の押鍵放物線軌道に交差する場合はハーフストロー
クが行われたと判定するハーフストローク判定手段とを
具備し、前記指令値出力手段は、ハーフストロークと判
定されたときは、軌道の交差点において押鍵放物線軌道
と離鍵直線軌道とを切り換えることを特徴とする。

【００１３】請求項５に記載の発明においては、記録時
の打弦時刻情報、打弦強度情報、押鍵時刻情報および押
鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物線軌道を算出するとと
もに、記録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に基づ
いて鍵の離鍵直線軌道を算出する軌道算出手段と、指令
値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、前記
軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵直線
軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給する
指令値出力手段と、前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離
鍵直線軌道に交差する場合、または前記離鍵軌道が次の
押鍵の押鍵放物線軌道に交差する場合はハーフストロー
クが行われたと判定するハーフストローク判定手段とを
具備し、ハーフストロークと判定された場合は、前記軌
道算出手段は前記打弦時刻情報および打弦強度情報に基
づいて押鍵直線軌道を算出し、前記指令値出力手段は前
記押鍵放物線軌道に代えて前記押鍵直線軌道を用いると
ともに、軌道の交差点において押鍵直線軌道と離鍵直線
軌道とを切り換えることを特徴とする。

【００１４】請求項６に記載の発明においては、記録時
の打弦時刻情報、打弦強度情報、押鍵時刻情報および押
鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物線軌道を算出するとと
もに、記録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に基づ
いて鍵の離鍵直線軌道を算出する軌道算出手段と、指令
値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、前記
軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵直線
軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給する
指令値出力手段と、前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離
鍵直線軌道に交差する場合、または前記離鍵軌道が次の
押鍵の押鍵放物線軌道に交差する場合はハーフストロー
クが行われたと判定するハーフストローク判定手段とを
具備し、ハーフストロークと判定され、かつ、押鍵加速
度が正の場合は、前記指令値出力手段は軌道の交差点に
おいて押鍵放物線軌道と離鍵直線軌道とを切り換え、ま
た、ハーフストロークと判定され、かつ、押鍵加速度が
負の場合は、前記軌道算出手段は前記打弦時刻情報およ
び打弦強度情報に基づいて押鍵直線軌道を算出し、前記
指令値出力手段は、前記押鍵放物線軌道に代えて前記押
鍵直線軌道を用いるとともに、軌道の交差点において押
鍵直線軌道と離鍵直線軌道とを切り換えることを特徴と
する。

【００１５】

【作用】まず、押離鍵の開始時刻、完了時刻あるいは押
離鍵の軌道の交差からハーフストロークか否かが判定さ
れる。そして、ハーフストロークと判定された場合は、
押鍵の途中から離鍵処理へ移行するか、あるいは離鍵の
途中から押鍵処理に移行する。これにより、ハーフスト
ロークが忠実に再現される。また、押鍵に際して放物線
軌道を採用した場合は、人間の鍵操作軌道に近いため、
演奏のニュアンスをも再現することができる。

【００１６】

【実施例】

Ａ：第１実施例 （イ）構成 図１は、この発明の第１実施例の構成を示すブロック図
である。図において１は鍵であり、３は鍵１の運動をハ
ンマ２に伝達するアクションである。４は、ハンマ２に
よって打弦される弦であり、５は鍵１を駆動するソレノ
イドである。この場合、ソレノイド５のプランジャが突
出すると、鍵１がバランスピンＰを中心に回動し、その
演奏者側が下がり（以下、この状態を押鍵状態とい
う）、また、これに連動してアクション３が作動し、ダ
ンパー６が弦４から離れるとともに、ハンマ２が回動し
て打弦する。一方、演奏者が弾く場合は、指で鍵１を押
下することにより、上述と同様の作用が生じて打弦が行
われる。

【００１７】また、図において、ＳＥ１，ＳＥ２は、打
弦速度を計測するためのセンサであり、演奏記録部３０
は、ハンマ２がこれらのセンサＳＥ１，ＳＥ２の間を通
過する時間を計測することにより、ハンマ２の速度、す
なわち、打弦速度を計測し、また、ハンマ２がセンサＳ
Ｅ１を通過する時刻を打弦時刻として検出する。なお、
ハンマ２が実際に打弦する時刻にセンサＳＥ１で検出さ
れる打弦時刻をより近づけるために、センサＳＥ１はハ
ンマ２の打弦位置に近接した位置に設けられている。次
に、図に示す２６は、鍵１の下面に取り付けられた板状
のシャッタである。２５は、上下方向に所定距離隔て設
けられる２組のフォトセンサによって構成されているキ
ーセンサであり、鍵１が押下され始めると、まず上方の
フォトセンサが遮光され、次いで、下方のフォトセンサ
が遮光される。離鍵の際には、下方のフォトセンサが受
光状態になり、ついで、上方のセンサが受光状態にな
る。

【００１８】キーセンサ２５の出力信号は、演奏記録部
３０に供給され、演奏記録部３０は、キーセンサ２５内
の下方のフォトセンサが受光状態になってから上方のフ
ォトセンサが受光状態になるまでの時間を測定し、ここ
から、離鍵速度を検出する。また、演奏記録部３０は上
方のフォトセンサが受光状態になった時刻を離鍵時刻と
して検出する。

【００１９】すなわち、演奏記録部３０は、演奏が開始
されると、センサＳＥ１，ＳＥ２の出力信号に基づい
て、打弦時刻および打弦速度を検出し、かつ、キーセン
サ２５の出力信号に基づいて離鍵時刻および離鍵速度を
検出する。以上のようにして検出された各情報は、記録
後処理部３１に供給される。

【００２０】記録後処理部３１においては、演奏記録部
３０から供給される各種情報に対し、正規化処理を施し
た後に、外部の記録媒体に演奏情報として供給する。こ
こで、正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するため
の処理である。すなわち、打弦速度、打弦時刻、離鍵速
度、離鍵時刻等は、各ピアノにおけるセンサの位置や、
構造上の違い、あるいは機械的誤差によって固有の傾向
を持つため、標準となるピアノを想定し、そのピアノに
おける打弦速度、打弦時刻等に変換するための処理であ
る。

【００２１】１０は再生前処理部であり、記録メディア
あるいはリアルタイム通信装置から供給される演奏デー
タに基づいて、鍵の軌道データを作成する回路であり、
後述する制御原理に基づいて動作する。再生前処理部１
０で作成された軌道データは、モーションコントローラ
１１に供給される。モーションコントローラ１１におい
ては、作成された軌道データに基づいて、各時刻におけ
る鍵１の位置に対応した位置制御データ（Ｘ）を作成
し、サーボコントローラ１２に供給する。サーボコント
ローラ１２は、位置制御データ（Ｘ）に応じた励磁電流
をソレノイド５に供給するとともに、ソレノイド５から
供給されるフィードバック信号と制御データ（Ｘ）を比
較し、両者が一致するようにサーボ制御を行う。

【００２２】（ロ）軌道作成の原理 次に、本実施例における再生前処理部１０における軌道
作成の原理について説明する。 リファレンスポイント 鍵１を押し下げる速度に応じてハンマ２の打弦速度が決
まるが、鍵１の速度は初め遅くて次第に早くなる場合
や、その逆の場合もあり、さらには、ほとんど一定の速
さで押される場合もある。この場合、鍵１のレスト位置
（鍵１を押してない場合の初期位置）からエンド位置
（鍵を押し切った位置）に至るまでの速度と、ハンマ２
の打弦速度とがどのような関係になっているのかが重要
である。なぜならば、その関係を考察せず、打弦強度デ
ータに応じて鍵速度（初期速度など）を制御しても、記
録時の打弦速度を再生することはできないからである。

【００２３】実験によれば、鍵１のある位置における速
度とハンマ２の打弦速度とが極めて良い対応を示すこと
が判った。この位置は、ピアノの個体差にもよるが、概
ねレスト位置から９．０ｍｍ〜９．５ｍｍ程度押し下げ
た位置であった。したがって、鍵１がこの位置に達する
ときの速度を、打弦強度データに応じて制御すれば、記
録時の打弦速度を忠実に再現することができる。なお、
以下においては、上述の所定位置をリファレンスポイン
トＸｒという。

【００２４】リファレンス速度 次に、上述のようにして求めたリファレンスポイントＸ
ｒにおいて、どのような鍵速度にすれば、打弦速度を忠
実に再現することができるかを設定する必要がある。な
お、以下においては、リファレンスポイントＸｒにおけ
る鍵速度をリファレンス速度Ｖｒという。

【００２５】ここで、図２はリファレンスポイントＸｒ
を９．５ｍｍに設定したときの鍵速度と打弦速度の関係
を示す図である。図中、白点は鍵をエンド位置まで押し
切る単打奏法を行った場合の結果を示し、黒点は鍵をエ
ンド位置まで押し切らずに連打する連打奏法を行った場
合の結果を示している。また、Ｃ１は１次最小自乗法近
似による直線、Ｃ２は６次最小自乗法による曲線を示し
ている。

【００２６】図２から明らかなように、リファレンス速
度Ｖｒは、直線Ｃ１あるいは曲線Ｃ２のいずれによって
も近似できる。したがって、近似性のよい関数を適宜選
択すれば、この関数を用いて任意の打弦強度データ（記
録時の打弦速度情報）からリファレンス速度Ｖｒを決定
することができる。この実施例においては、計算が簡単
で誤差の少ない１次関数近似を採用している。したがっ
て、リファレンス速度ｖｒは、次式によって求められ
る。

【００２７】

【数１】Ｖｒ＝α・ＶH＋β 数１において、ＶHは打弦速度（打弦強度データ）であ
り、αおよびβは定数である。定数αおよびβは、ピア
ノの機種等に応じ実験等によって決定する。なお、αお
よびβは、同一ピアノであっても、リファレンスポイン
トＸｒをどこにするかによって変動する。

【００２８】リファレンス時間差 さて、演奏情報に含まれる打弦時刻データは、前述した
ように、相対時刻あるいは絶対時刻で記録されている
が、いずれにしても再生側自動ピアノにおいて打弦時刻
データを読みとって処理することにより、再生時の各音
の打弦絶対時刻が求められる。そこで、このようにして
求めた打弦絶対時刻において正確に打弦を行わせるに
は、鍵が何時リファレンスポイントＸｒを通過すればよ
いかを求める必要がある。

【００２９】ここで、鍵１がリファレンスポイントＸｒ
を通過する時刻（以下、リファレンス時刻ｔｒという）
と打弦時刻（正確には、ハンマが打弦位置直前にあるセ
ンサＳＥ１を通過した時刻）との時間差をリファレンス
時間差Ｔｒと定義し、これと打弦速度との関係を実験に
より求めたものが図３である。図３において、白点は単
打奏法による結果、黒点は連打奏法による結果を示して
いる。そして、図３を縮尺２倍にしたものが図４であ
り、縮尺４倍にしたものが図５である。これらの図から
判るように、リファレンス時間差Ｔｒと打弦速度との関
係は、双曲線により極めて良好に近似される。すなわ
ち、このリファレンス時間差Ｔｒは、打弦速度ＶHを分
母にする１変数式で近似することができ、次式によって
算出される。

【００３０】

【数２】Ｔｒ＝−（γ／ＶH）＋δ なお、数２における定数γおよびδは、ピアノの機種等
に応じ実験等によって決定する。また、γおよびδは、
同一ピアノであっても、リファレンスポイントＸｒをど
こにするかによって変動する。これは、数１における
α、βの場合と同様である。

【００３１】さて、数２によって、リファレンス時間差
Ｔｒが求まれば、再生側の打弦絶対時刻からリファレン
ス時間差Ｔｒを減算することによって、リファレンス時
刻ｔｒが求められ、結局、上述した、、の処理に
より、リファレンスポイントＸｒ、リファレンス速度Ｖ
ｒ、およびリファレンス時刻ｔｒが求められる。したが
って、リファレンス時刻ｔｒにリファレンスポイントＸ
ｒに達し、かつ、その時の速度がリファレンス速度Ｖｒ
となるように鍵１を駆動すれば、記録時の打弦状態を忠
実に再現することができる。なお、鍵１がリファレンス
ポイントＸｒに達したときに打弦が行われるのであれ
ば、リファレンス時間差Ｔｒを求める処理は不要にな
る。

【００３２】押鍵時の軌道データ作成 図６は、鍵の押鍵軌道（直線軌道）を示す図であり、レ
スト位置Ｘ₀から等速運動をしてエンド位置Ｘeに至って
いる。ここで、鍵の初速度をＶ₀、鍵の位置をＸ、鍵の
駆動開始時点からの時刻をｔとすれば、鍵の軌道は、

【００３３】

【数３】Ｘ＝Ｖ₀・ｔ＋Ｘ₀ と表される。また、鍵がリファレンスポイントＸｒに達
する時刻をｔｒ’とすると、

【００３４】

【数４】Ｘｒ＝Ｖ₀・ｔｒ’＋Ｘ₀ なる式が成り立つから、この数４から時刻ｔｒ’を求め
ることができる。したがって、押鍵を開始する絶対時刻
（以下、押鍵開始時刻という）ｔ₀は、次式によって求
めることができる。

【００３５】

【数５】ｔ₀＝ｔｒ−ｔｒ’ ＝ｔｒ−（Ｘｒ−Ｘ₀）／Ｖ₀ なお、リファレンス時刻ｔｒは、前述のように、打弦時
刻からリファレンス時間差Ｔｒを減算することによって
求める。上記数５によって押鍵開始時刻ｔ₀を求め、こ
の時刻から、数３で示される軌道に従って鍵１を駆動す
れば、鍵１は、リファレンス時刻ｔｒにおいて正確にリ
ファレンスポイントＸｒに達し、しかも、その時の速度
は、打弦強度データに対応したレファレンス速度Ｖｒと
なる。

【００３６】なお、鍵の挙動については、直線軌道（等
速運動）を想定しているから、リファレンス速度Ｖｒと
初速度Ｖ₀は等しい。そして、リファレンス速度Ｖｒ
は、前述の数１によって求められるから、結局、数５で
求めた押鍵開始時刻ｔ₀から一定速度ｖｒで鍵を駆動す
るように制御（速度制御）することができる。

【００３７】離鍵時の軌道データ作成 次に、離鍵時の軌道データ作成について説明する。ま
ず、鍵の位置をＸＮ、離鍵初速度をＶ₀Ｎ（＜０）、離
鍵開始時点からの時刻をｔＮ、エンド位置をＸｅとすれ
ば、離鍵時の鍵軌道は、次式で表される。

【００３８】

【数６】ＸＮ＝Ｖ₀Ｎ・ｔＮ＋Ｘｅ ここで、図７は数６で示される軌道を示す図である。さ
て、前述のように、演奏記録部３０（図１参照）は、キ
ーセンサ２５内の下方のフォトセンサが受光状態になっ
てから上方のフォトセンサが受光状態になるまでの時間
を測定して離鍵速度ｖｋＮを検出し、また、上方のフォ
トセンサが受光状態になった時刻を離鍵時刻ｔｋＮとし
て検出する。この場合、離鍵時刻ｔｋＮにおけるダンパ
６は、弦４に接して音の減衰を開始する状態なっている
（そのような状態になるようフォトセンサの位置が調整
されている）。そして、このようにして検出された離鍵
速度ＶｋＮおよび離鍵時刻ｔｋＮは、それぞれ演奏情報
を構成するデータとして記録され、再生時に読み出され
る。

【００３９】ここで、ダンパ６が弦４に接するときの鍵
の位置を離鍵リファレンスポイントＸｒＮと定義すれ
ば、鍵１が離鍵リファレンスポイントＸｒＮに達したと
きに、離鍵状態になったということができる。したがっ
て、鍵１が離鍵リファレンスポイントＸｒＮに達する時
刻（以下、離鍵リファレンス時刻ｔｒＮという）と、演
奏情報中の離鍵時刻ｔｋＮとが一致するように鍵位置を
制御すれば、正確な離鍵タイミング制御を行うことがで
きる。

【００４０】また、ダンパ６が弦４に接する速さは、音
の減衰状態に影響を与えるから、これを忠実に再現する
ことが望ましい。この速さは、離鍵速度ＶｋＮに対応す
るから、結局、離鍵リファレンスポイントＸｒＮにおけ
る鍵速度（以下、離鍵リファレンス速度ＶｒＮという）
を正確に離鍵速度ＶｋＮに一致させれば、音の減衰状態
が正確に再現される。ここで、鍵の駆動が開始される時
刻を基準（＝０）にして、鍵がリファレンスポイントＸ
ｒＮに達する時刻をｔｒＮ’とすると、

【００４１】

【数７】ＸｒＮ＝Ｖ₀Ｎ・ｔｒＮ’＋ＸｅＮ （ただし、直線軌道だからＶ₀Ｎ＝ＶｒＮ＝ＶｋＮ） なる関係が成り立ち、この数７より時刻ｔｒＮ’を求め
ることができる。したがって、次式によって離鍵開始時
刻ｔ₀Ｎを求めることができる。

【００４２】

【数８】ｔ₀Ｎ＝ｔｒＮ−ｔｒＮ’ ＝ｔｒＮ−（ＸｒＮ−ＸｅＮ）／Ｖ₀Ｎ この数８によって離鍵開始時刻ｔ₀Ｎを求め、この時刻
から、数６で示される軌道に従って鍵を駆動すれば、鍵
は離鍵時刻ｔｋＮにおいて離鍵リファレンスポイントＸ
ｒＮに達し、記録時の離鍵状態を忠実に再現することが
できる。なお、時刻ｔ₀から速度Ｖ₀Ｎ（＝ｖｋＮ：離鍵
速度）で鍵駆動するように制御（速度制御）しても上記
と同様の結果を得ることができる。

【００４３】交差時の軌道データ作成 押鍵軌道および離鍵軌道は上述のようにして作成される
が、ハーフストロークで演奏された場合には、離鍵の途
中から次の押鍵に移ったり、あるいは、押鍵の途中から
離鍵される。このような場合においては、作成した押鍵
軌道と離鍵軌道とが交差する。例えば、図８は、このよ
うな軌道の交差状態を示しており、図示の状態では、時
刻ｔ₀から時刻ｔcまで押鍵が行われ、時刻ｔcから時刻t
₄まで離鍵が行われている。このとき、上述の方法によ
って生成される押鍵軌道は、時刻ｔ₀にレスト位置Ｘ₀を
離れ、時刻t₃においてエンド位置Ｘｅに達する軌道であ
り、また、離鍵軌道は時刻ｔ₀Ｎにエンド位置Ｘｅを離
れ、時刻ｔ₄においてレスト位置Ｘ₀に達する軌道であ
る。

【００４４】ここで、交差する時刻ｔcを求めることが
できれば、ｔ₀〜ｔcまでは押鍵軌道に基づいて鍵１を制
御し、ｔc〜ｔ₄までは離鍵軌道に基づいて鍵を制御すれ
ばよい。さて、図８に示すように押鍵の後に発生した離
鍵の軌道が交差する場合は、交差時刻ｔcは次のように
して求めることができる。

【００４５】

【数９】 ｔc＝（Ｖ₀・ｔ₃−Ｖ₀Ｎ・ｔ₀Ｎ）／（Ｖ₀−Ｖ₀Ｎ） ＝ｔ₀Ｎ＋Ｖ₀・（ｔ₃−ｔ₀Ｎ）／（Ｖ₀−Ｖ₀Ｎ） なお、数９におけるｔ₃は、次式により算出される。

【００４６】

【数１０】ｔ₃＝ｔ₀＋（Ｘｅ−Ｘ₀）／Ｖ₀ また、離鍵の後に発生した押鍵の軌道が交差する場合
も、２つの直線軌道の交点を求めればよいので、上記と
同様の考え方により交差時刻を求めることができる。こ
のようにして、交差時刻を求め、押鍵軌道と離鍵軌道を
組み合わせることにより、交差時の軌道データを作成す
る。以上が、再生前処理部１０における軌道データの作
成原理である。

【００４７】（ハ）第１実施例の動作 始めに、記録動作について説明する。まず、演奏者によ
って演奏が行われると、演奏記録部３０がセンサＳＥ
１，ＳＥ２の出力信号に基づいて打弦速度および打弦時
刻を検出するとともに、センサ２５の出力信号に基づい
て離鍵時刻および離鍵速度を検出する。これらの情報
は、記録後処理部３１において正規化処理された後に、
演奏情報としてフロッピーディスク等の記録媒体に記録
される。

【００４８】次に、再生動作について説明すると、ま
ず、再生前処理部１０は、記録媒体から演奏情報を読み
出すか、あるいは、外部から供給されるリアルタイム演
奏情報を受信し、その中の打弦時刻データおよび打弦速
度データに基づいて、押鍵軌道を作成する。作成された
押鍵軌道データは、モーションコントローラ１１に供給
され、ここで、位置制御データ（Ｘ）に変換される。す
なわち、押鍵開始時刻ｔ₀になると、数３に示される軌
道データがモーションコントローラ１１に供給され、モ
ーションコントローラ１１は、数３のＸを時間経過とと
もに順次演算し、位置制御データ（Ｘ）を作成する。こ
の位置制御データ（Ｘ）は、サーボコントローラ１２に
供給され、これにより、数３のＸに対応した励磁電流が
ソレノイド５に供給される。この場合、サーボコントロ
ーラ１２は、ソレノイド５のフィードバック信号と位置
制御データ（Ｘ）とを比較し、両者が一致するように励
磁電流を制御するから、ソレノイド５のプランジャの突
出量は、数３のＸに対応したものとなる。したがって、
鍵１は数３で示される直線軌道に従って押下されてい
き、レファレンスポイントＸｒにおいてレファレンス速
度Ｖｒを有する運動を行う。これにより、記録時の打弦
強度を忠実に再現する打弦が行われる。

【００４９】次に、再生前処理部１０は、演奏情報の中
の離鍵時刻データ、離鍵速度データに応じて、離鍵軌道
を作成し、モーションコントローラ１１に供給する。モ
ーションコントローラ１１は、上述の場合と同様にし
て、数６のＸＮを時間の経過に応じて順次演算し、位置
制御データ（Ｘ）を作成し、サーボコントローラ１２に
供給する。この結果、サーボコントローラ１２は数６に
対応した励磁電流制御を行い、鍵１は数６で示される直
線軌道に従ってレスト位置Ｘ₀に戻っていく。これによ
り、鍵１の運動は、離鍵リファレンスポイントＸｒＮに
おいて離鍵リファレンス速度ＶｒＮを有するものとな
り、記録時の離鍵状態が忠実に再現される。一方、ハー
フストロークによる演奏が行われ、押鍵軌道と離鍵軌道
が交差するときは、再生前処理部１０が数１０によって
交差時刻ｔcを演算し、この時刻を境に、押鍵軌道と離
鍵軌道を切り換えてモーションコントローラ１１に供給
する。これにより、鍵１は押鍵軌道の途中から離鍵軌道
に、あるいは離鍵軌道の途中から押鍵軌道に切り換えら
れ、ハーフストロークの奏法に忠実に再現する。

【００５０】（ニ）第１実施例の変形 上述した実施例においては、ハーフストロークにより軌
道が交差する場合は、押鍵と離鍵の双方の軌道を求め、
さらに、これらの交点を求める演算を行ったが、これを
簡略化して演算速度を上げるようにしてもよい。すなわ
ち、まず、数９に代えて次式によってｔ₀を求める。

【００５１】

【数１１】ｔｃ＝（ｎ・ｔ_oN＋ｍ・ｔ₃）／（ｍ＋ｎ） ＝ｔ_0N＋ｍ・（ｔ₃−ｔ_0N）／（ｍ＋ｎ） この数１０におけるｍおよびｎは、予め設定した固定値
であり、図９に示すように、離鍵開始時刻ｔ_0Nと交差時
刻ｔ_cとの時間間隔に対する交差時刻ｔ_cと押鍵完了時刻
ｔ₃との時間間隔の比である。この固定値ｍ、ｎは、例
えば、実験により統計的に求める。これは、ハーフスト
ロークによって押離鍵軌道が交差する場合は、押鍵速度
と離鍵速度の比がほぼ一定になる場合が多く、この速度
比に基づいて、ｔ_ON−ｔｃ間とｔｃ−ｔ₃間の比を固定
しても、ほぼ良好な再現性が保てるという実験結果に基
づくものである。したがって、この場合には、押鍵の初
速度Ｖ₀が検出されれば、これに所定比を乗じて離鍵速
度Ｖ₀Ｎが求められる。このため、演奏記録部３０にお
いては、離鍵速度ＶｋＮの測定が不要になる。

【００５２】すなわち、数１１に示す演算を行う場合に
は、まず、押鍵開始時刻ｔ₀と押鍵速度Ｖ₀から押鍵完了
時刻ｔ₃を求め、また、推定した離鍵速度Ｖ₀Ｎを数８に
代入して離鍵開始時刻ｔ₀Ｎを求める。ここで、時刻ｔ₃
とｔ₀Ｎとの関係からハーフストロークであるか否かを
判定し、ハーフストロークであれば、数１１によって交
差時刻ｔ_cを求める。そして、交差時刻ｔ_cまでは押鍵直
線軌道、それ以後は離鍵直線軌道にしたがって鍵１を駆
動する。なお、離鍵とその後の押鍵の軌道が交差する場
合も上述と同様の処理によって交差時刻を求めることが
できる。

【００５３】ここで、実験結果を図１０に示す。この図
の（イ）は、実際の演奏による鍵軌道を測定したもの
で、符号Ｈがハーフストロークの部分である。また、同
図（ハ）は数１１による演算で求めた再生軌道を示して
おり、同図（ロ）は実際の演奏の軌道と再生軌道とを重
ねたものである。そして、同図（ロ）から明らかなよう
に、比ｍ，ｎを固定しても、比較的良好な再現性が得ら
れる。また、図１１は、図１０の一部を拡大した図であ
る。この変形例の場合は、離鍵速度の算出が不要である
から、センサの省略、および計算の省略ができ、装置構
成を簡略化できるとともに、処理速度の高速化を図るこ
とができる。

【００５４】Ｂ：第２実施例 （イ）第２実施例の構成 次に、この発明の第２実施例について説明する。この実
施例が前述した第１実施例と異なる点は、演奏記録部３
０において、打弦速度とともにキーオン速度も検出する
点と、再生前処理部１０において放物線の軌道データを
作成する点である。そこで、説明の簡略化のため、第２
実施例の構成については、第１実施例の構成を示す図１
を兼用して説明する。

【００５５】この実施例における演奏記録部３０は、キ
ーセンサ２５内の上方のフォトセンサが遮光されてから
下方のフォトセンサが遮光されまでの時間を計測し、こ
こからキーオン速度Ｖｋを検出する。また、下方のフォ
トセンサが遮光された時刻をキーオン時刻ｔｋ₂として
検出する。これらのデータは、打弦速度等のデータと共
に、記録後処理部３１を介して記録媒体に書き込まれ
る。また、この実施例における再生前処理部１０は、押
鍵時の鍵軌道として放物線、離鍵の鍵軌道として直線を
想定するので、次のような手法で軌道データの作成を行
う。

【００５６】押鍵時の軌道データ作成 押鍵軌道を次のように規定する。

【００５７】

【数１２】Ｘ＝ａ／２・ｔ²＋ｂ・ｔ＋ｃ ここで、ａは加速度であり、次式によって求める。

【００５８】

【数１３】 ａ＝（Ｖｒ−Ｖｋ）／（ｔｒ−（ｔｋ₁＋ｔｋ₂）／２） 数１３におけるリファレンス速度Ｖｒは、前述の実施例
と同様に、数１を用いて打弦速度から求める。また、ｔ
ｋ₁は、次式によって求めることができる。

【００５９】

【数１４】ｔｋ₁＝ｔｋ₂−Ｘｄ／Ｖｋ ここで、Ｘｄは、キーセンサ２５内の２つのセンサの取
り付け間隔である。また、図１２は、この実施例におけ
る押鍵軌道（放物線軌道）を示す図であり、図におい
て、Ｘｋ₂、Ｘｋ₁はキーセンサ２５内の２つのセンサの
取り付け位置である。この図からも判るように、キーオ
ン速度Ｖｋは、シャッタ２６がＸｋ₁とＸｋ₂の間を通過
する間の平均速度であり、放物線軌道においては、中間
時刻である時刻（ｔｋ₁＋ｔｋ₂）／２における速度であ
る。前述した数１３は、リファレンス速度Ｖｒとキーオ
ン速度Ｖｋの速度差を、リファレンス時刻ｔｒと中間時
刻（ｔｋ₁＋ｔｋ₂）／２の時間差で除したもので、言い
替えれば、リファレンスポイントＸｒとセンサ中間点と
の間の速度変化から加速度を算出するものである。な
お、加速度一定という推定のもとでは、任意の２点間の
速度変化を基にして加速度を検出することができる。

【００６０】以上のことから判るように、演奏データ中
の打弦時刻と打弦速度から、リファレンス時刻ｔｒとリ
ファレンス速度Ｖｒが求められ、さらに、キーオン速度
Ｖｋとキーオン時刻ｔｋ₂を参照して加速度ａが求めら
れる。したがって、あとは押鍵開始時刻と初速度が求め
られれば、図１２に示す放物線軌道に沿ってキーを駆動
できることになる。次に、これらの求め方について説明
する。まず、図１３に示すように、押鍵開始時刻を
ｔ₀、初速度をＶ₀とすれば、数１２における係数ｂは、

【００６１】

【数１５】ｂ＝Ｖ₀−ａ・ｔ₀ と表され、また、数１２における定数ｃは、

【００６２】

【数１６】ｃ＝Ｘ₀−（ａ／２）・ｔ₀ ²＋ｂ・ｔ₀ と表される（ただし、数１６におけるＸ₀は前述のよう
にレスト位置）。ここで、押鍵開始時刻を基準（＝０）
にした場合のリファレンス時刻をｔｒ’とし、さらに、
数１５、数１６を用いて、数１２をリファレンスポイン
トＸｒにおける式に書き直すと次式になる。

【００６３】

【数１７】 Ｘｒ＝（ａ／２）・ｔｒ’²＋Ｖ₀・ｔｒ’＋Ｘ₀ ここで、リファレンス速度Ｖｒは、

【００６４】

【数１８】Ｖｒ＝ａ・ｔｒ’＋Ｖ₀ と表すことができるから、この関係を数１７に代入して
整理すると、

【００６５】

【数１９】 ０＝（ａ／２）・ｔｒ²−Ｖｒ・ｔｒ’−（Ｘ₀−Ｘｒ） となり、ここから、ｔｒ’を求めると、

【００６６】

【数２０】ｔｒ’＝（Ｖｒ−（Ｖｒ²＋２ａ（Ｘ₀−Ｘ
ｒ））^1/2）／ａ となる。したがって、加速度ａ、リファレンス速度Ｖ
ｒ、リファレンスポイントＸｒ、およびレスト位置Ｘ₀
が既知であれば、鍵が押鍵開始時からリファレンスポイ
ントＸｒに至るまでの時刻ｔｒ’が求められる。また、
リファレンス時刻ｔｒと押鍵開始時刻ｔ₀の関係は、

【００６７】

【数２１】ｔｒ’＝ｔｒ−ｔ₀ であるから、数２１を用いて、押鍵開始時刻ｔ₀が求め
られる。また、数１７に数１８を代入して初速度Ｖ₀に
ついて整理して解けば、

【００６８】

【数２２】Ｖ₀＝（Ｖｒ²＋２ａ（Ｘ₀−Ｘｒ））^1/2 となり、これにより初速度Ｖ₀を求めることができる。
したがって、以上のようにして求めた初速度Ｖ₀、加速
度ａを、数１２に代入して軌道を求め、押鍵開始時刻ｔ
₀からその軌道に従って鍵を駆動することにより、打弦
時刻と打弦速度とを正確に再現することができる。しか
も、人間の鍵操作に近い放物線軌道なので、演奏者の微
妙なニュアンスまで表現することが可能になる。なお、
時刻ｔ₀から初速度Ｖ₀で鍵を駆動し、後は、加速度ａに
対応した速度変化分を用いて速度制御を行っても、上記
と同様の効果が奏することができる。

【００６９】離鍵時の軌道データ作成 離鍵については、直線軌道を想定するので、前述した第
１実施例と同様の離鍵軌道データ作成を行う。

【００７０】交差時の軌道データ作成 この実施例における押鍵軌道と離鍵軌道の交差は、放物
線軌道と直線軌道との交差であるので、交差時刻ｔｃ
は、次のようにして求めることができる。

【００７１】

【数２３】ｔｃ＝（−Δｂ＋（Δｂ²−２・Δａ・Δ
ｃ）^1/2）／Δａ ただし、数２３におけるΔａは、

【００７２】

【数２４】Δａ＝ａ−ａＮ であり、ａＮは、離鍵時の加速度である。この実施例の
場合は、離鍵時の加速度は０であるので、Δａ＝ａ（押
鍵時の加速度）となる。また、数２３におけるΔｂは、

【００７３】

【数２５】 Δｂ＝Ｖｒ−ＶｒＮ−（ａ・ｔｒ−ａＮ・ｔｒＮ） ＝Ｖｒ−ＶｒＮ−ａ・ｔｒ （∵ａＮ＝０） であり、Δｃは、

【００７４】

【数２６】Δｃ＝Ｘｒ−ＸｒＮ ＋（ａ・ｔｒ²−ａＮ・ｔｒＮ²）／２ −（Ｖｒ・ｔｒ−ＶｒＮ・ｔｒＮ） ＝Ｘｒ−ＸｒＮ ＋（ａ・ｔｒ²）／２ −（Ｖｒ・ｔｒ−ＶｒＮ・ｔｒＮ） （∵ａＮ＝
０） である。このようにして、交差時刻ｔcを求め、押鍵軌
道と離鍵軌道を組み合わせることにより、交差時の軌道
データを作成する。

【００７５】以上が、第２実施例における再生前処理部
１０の軌道データ作成処理である。このようにして作成
された軌道データは、図１に示すモーションコントロー
ラ１１に供給され、モーションコントローラ１１におい
ては、作成された軌道データに基づいて、各時刻におけ
る鍵１の位置に対応した位置制御データ（Ｘ）を作成
し、サーボコントローラ１２に供給する。このモーショ
ンコントローラ１１とサーボコントローラ１２の構成
は、第１実施例と同様になっている。

【００７６】（ロ）第２実施例の動作 次に、第２実施例の動作について説明するが、概ね、第
１実施例の動作と同じであるため、異なる点だけを説明
する。まず、記録動作は、演奏記録部３０がセンサ２５
の出力信号に基づいてキーオン時刻およびキーオン速度
をも検出し、記録後処理部３１において正規化処理され
た後に、演奏情報の一つとしてフロッピーディスク等の
記録媒体に記録される。

【００７７】次に、再生動作について説明すると、ま
ず、再生前処理部１０は、記録媒体から演奏情報を読み
出し、その中の打弦時刻データ、打弦速度データ、キー
オン速度データおよびキーオン時刻データに基づいて、
放物線の押鍵軌道を作成する。作成された放物線の押鍵
軌道データは、モーションコントローラ１１に供給さ
れ、ここで、位置制御データ（Ｘ）に変換される。すな
わち、押鍵開始時刻ｔ₀になると、数１２に示される軌
道データがモーションコントローラ１１に供給され、モ
ーションコントローラ１１は、数１２のＸを時間経過と
ともに順次演算し、位置制御データ（Ｘ）を作成する。
この位置制御データ（Ｘ）は、サーボコントローラ１２
に供給され、これにより、数３のＸに対応した励磁電流
がソレノイド５に供給される。したがって、鍵１は数１
２で示される放物線軌道に従って押下されていき、レフ
ァレンスポイントＸｒにおいてレファレンス速度Ｖｒお
よび加速度ａを有する運動を行う。この結果、記録時の
打弦強度を忠実に再現する打弦が行われる。しかも、人
間の演奏状態に近い放物線軌道により、加速度をも再現
するので、演奏の微妙なニュアンスも再現される。ま
た、押鍵軌道と離鍵軌道が交差するときは、再生前処理
部１０が数２３によって交差時刻ｔｃを演算し、この時
刻を境に、押鍵軌道と離鍵軌道を切り換えてモーション
コントローラ１１に供給する。これにより、鍵１は放物
線の押鍵軌道の途中から直線の離鍵軌道に、あるいは直
線の離鍵軌道の途中から放物線の押鍵軌道に切り換えら
れ、いわゆる、ハーフストロークの奏法に従った運動を
行う。

【００７８】ここで、図１４に本実施例によって鍵駆動
した場合の実験例を示す。この図１４に示す３つのグラ
フは、いずれも横軸が時間であり、縦軸が鍵のレスト位
置Ｘ₀からの移動量を示している。この図に示す（イ）
は、演奏者が実際に演奏を行った場合の鍵の軌道を示し
ており、図に示す時刻ｔ₁₀、ｔ₁₁の付近はハーフストロ
ーク奏法のために、鍵がレスト位置Ｘ₀に戻る前に次の
押鍵動作に入っている。また、時刻ｔ₁₂付近は、鍵は動
いているが打弦は行われなかった部分である。また、図
１４（イ）に示す演奏から得られる打弦時刻、打弦速
度、キーオン時刻、キーオン速度、離鍵時刻および離鍵
速度を基にして、本実施例において再現した押鍵軌道お
よび離鍵軌道が同図（ハ）に示す軌道である。また、同
図（ロ）は、同図（イ）および（ハ）に示す２つの軌道
を重ねたものであり、両者が良く一致していることが判
る。例えば、ハーフストロークの部分については、再生
軌道もハーフストローク軌道になっており、打弦が行わ
れなかった時刻ｔ₁₂の部分については、再生軌道は鍵を
押し切った状態が継続されている。

【００７９】また、図１５は、図１４の一部を拡大した
ものであり、この図からも実際の演奏による鍵軌道と、
実施例において再現した鍵軌道との一致性が確認され
る。なお、実際の演奏による鍵軌道に対して、実施例で
再現した鍵軌道は揺らぎが少なく一見単純に見えるが、
図１４（イ）の軌道に含まれる揺らぎは、演奏者の意図
とは違った部分（ミスによる部分、もしくはアクション
機構特性によって生じる演奏に関係しない部分）がほと
んどである。したがって、実施例による軌道は、演奏者
の意図とは違った部分を除外し、理想に近づいた軌道で
あると言える。

【００８０】（ハ）第２実施例の変形 加速度が負になる場合処理 ハーフストロークの場合に、押鍵の加速度が負になるこ
とがある。この時、負の加速度を忠実に再現するより
も、押鍵加速度を０（すなわち、等速）として処理した
方が、軌道の再現性がよい場合がある。ここで、図１６
に実測例を示す。この図の（イ）は、実際の演奏による
鍵軌道を測定したもので、符号Ｈがハーフストロークの
部分である。このハーフストロークの部分Ｈでは、押鍵
加速度が負になっている。また、同図（ロ）は、負の加
速度も忠実に再現した場合の再生軌道と同図（イ）の実
際の演奏の軌道とを重ねたものであり、同図（ハ）はハ
ーフストローク時の押鍵加速度を０にした場合の再生軌
道（数１２に示す加速度ａを０にした軌道）と実際の演
奏の軌道を重ねたものである。そして、同図（ロ）、
（ハ）を比較すれば、明らかなように、押鍵加速度を０
にした方が、軌道波形の谷の部分での一致性が良い。図
１７（イ）、（ロ）、（ハ）は、各々図１６の（イ）、
（ロ）、（ハ）のハーフストロークの部分Ｈを拡大した
ものであり、この図からも押鍵加速度を０にした方が、
実際の演奏の軌道との一致性が良いことが判る。

【００８１】ハーフストローク時の加速度固定処理 上述したの処理は、ハーフストローク時に押鍵加速度
が負になった場合は、再生時の押鍵加速度を０にするも
のであったが、これに代えて、ハーフストローク時は、
記録時の押鍵加速度の値に係わらず、再生時の押鍵加速
度を０にして軌道再生してもよい。図１８に実測例を示
す。この図の（イ）は、実際の演奏による鍵軌道を測定
したもので、符号Ｈがハーフストロークの部分である。
また、同図（ロ）は、ハーフストローク時の加速度を再
現した場合の再生軌道と同図（イ）の実際の演奏の軌道
とを重ねたものであり、同図（ハ）はハーフストローク
時の押鍵加速度を全て０にした場合の再生軌道（数１２
に示す加速度ａを０にした軌道）と実際の演奏の軌道を
重ねたものである。そして、同図（ロ）、（ハ）を比較
すれば、明らかなように、押鍵加速度を０にした方が、
軌道波形の谷の部分での一致性が良い。図１９（イ）、
（ロ）、（ハ）は、各々図１８の（イ）、（ロ）、
（ハ）のハーフストロークの部分Ｈを拡大したものであ
り、この図からも押鍵加速度を０にした方が、実際の演
奏の軌道との一致性が良いことが判る。すなわち、ハー
フストロークが検出された場合は、記録時の押鍵加速度
に係わらず、直線軌道に従って鍵を駆動しても、十分に
高い再現性を得ることができる。

【００８２】Ｄ：変形例 この発明においては、上述した各実施例に対し、以下に
述べる種々の変形が可能である。 サーボ制御の変形 上述した各実施例においては、モーションコントローラ
１１とサーボコントローラ１２によって位置サーボ制御
を行っていたが、これに代えて、速度を指示する速度サ
ーボ制御を行っても良い。すなわち、モーションコント
ローラ１１が押鍵（あるいは離鍵）開示時刻において初
速度を指示し、サーボコントローラ１２は鍵１が与えら
れた速度を保つようにサーボ制御を行うようにしてもよ
い。また、第２実施例においては、加速度制御を行うよ
うにしてもよい。すなわち、モーションコントローラ１
１が押鍵開始時刻において初速度を指定し、以後は時間
の経過とともに速度の変化分を順次指示する。そして、
サーボコントローラ１２は、速度変化分を累算して、現
時点の速度を算出し、鍵１の速度が累算速度に一致する
ようにサーボ制御を行う。

【００８３】推定した交差時刻の電子楽器への応用 前述した各実施例において推定した軌道の交差時刻は、
自動ピアノの押離鍵制御に限らず、電子楽器等の楽音制
御に用いることができる。例えば、楽音波形を複数記憶
し、これらの波形を選択して読み出す電子楽器がある
が、交差時刻において読み出す波形を切り換えるように
制御してもよい。また、交差時刻の前後において、エン
ベロープ制御の態様を切り換えるようにしてもよい。

【００８４】離鍵時の加速度軌道 上述した各実施例においては、離鍵時の軌道は全て直線
軌道であったが、これを加速度軌道としてもよい。この
場合には、離鍵速度を２カ所以上で測定するようにセン
サを追加し、得られた速度の変化から加速度を推定する
ように構成すればよい。例えば、キーセンサ２５内のフ
ォトセンサの数を増やし、演奏記録部３０がこれらのセ
ンサの出力信号から２カ所以上の離鍵速度を検出するよ
うにすればよい。さらに、押鍵時と離鍵時の軌道を直線
とするか放物線とするかは、任意に組み合わせることが
可能である。

【００８５】打弦時刻、打弦速度の代用 例えば、特開平１−２３９５９４号では、押鍵速度から
打弦速度を推定して記録するようにしているが、このよ
うに、打弦速度に代わるデータが記録されている場合
は、前述した各実施例において、それを用いることも可
能である。したがって、ＭＩＤＩ信号中のキーオン速度
（キーベロシティ）のように、打弦速度に対応するデー
タが記録されている場合においては、これを用いて軌道
演算を行うことができる。打弦時刻についても、これに
代わるデータがあれば代用することができる。要は、発
音時刻や発音強度に関連したデータであれば用いること
ができる。

【００８６】リファレンスポイントを用いない場合の
ハーフストローク制御 上述した各実施例は、すべてリファレンスポイントにお
ける運動属性を再生するように鍵を駆動する例であった
が、本願はリファレンスポイントを用いない場合にも適
用できる。すなわち、鍵を駆動し始めてからハンマが実
際に打弦するまでの時間差を見込んで、打弦時刻データ
が示す打弦タイミングより少し前にソレノイドへの給電
を行い、また、離鍵タイミングに応じた時刻にソレノイ
ドを非励磁にするという制御を行うタイプの自動ピアノ
であっても、例えば、ソレノイドへの給電完了時刻と励
磁を解除する時刻との関係からハーフストロークを検出
し、給電が完了する前に励磁解除を行えばハーフストロ
ークを再現することができる。なお、この場合の離鍵制
御については、急に励磁解除せず、離鍵完了時間内に離
鍵が終了するように徐々に励磁電流を低減してもよい。
要は、記録時の発音時刻情報および発音強度情報に基づ
いて押鍵開始時刻および押鍵完了時刻を求めるととも
に、記録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に基づい
て離鍵開始時刻および離鍵終了時刻を求め、これらの時
刻から、ハーフストロークであるか否かを判定し、ハー
フストロークと判定されたときは、押鍵完了時刻に達す
る前から離鍵処理に移行するか、または離鍵完了時刻に
達する前から押鍵処理に移行するように制御すればよ
い。

【００８７】また、リファレンスポイントやリファレン
ス速度を考慮せず、単純に押鍵と離鍵の直線軌道を作成
し、これによって制御することも考えられる。例えば、
打鍵速度から単純に押鍵の直線軌道を想定し、これに基
づいて鍵をサーボ駆動することもできる。このような制
御を行う場合のハーフストローク処理は、第１実施例と
同様にして軌道の交差点を求め、この点で押鍵と離鍵の
軌道を切り換えればよい。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、押離鍵の開始時刻、完了時刻あるいは押離鍵の軌道
の交差からハーフストロークか否かが判定され、ハーフ
ストロークと判定された場合は、押鍵の途中から離鍵処
理へ移行、または離鍵の途中から押鍵処理に移行するの
で、ハーフストロークが忠実に再現される。また、押鍵
に際して放物線軌道を採用した場合は、人間の鍵操作軌
道に近いため、演奏のニュアンスをも再現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１実施例の構成を示すブロック
図である。

【図２】 図２はリファレンスポイントを９．５ｍｍに
設定したときの鍵速度と打弦速度の関係を示す図であ
る。

【図３】 リファレンス時間差Ｔｒと打弦速度との関係
を示す図である。

【図４】 図３を縮尺２倍にした図である。

【図５】 図３を縮尺４倍にした図である。

【図６】 鍵の押鍵軌道（直線軌道）を示す図である。

【図７】 数６で示される軌道を示す図である。

【図８】 押鍵の後に発生した離鍵の軌道が交差する場
合を示す図である。

【図９】 交差時刻を予め設定した比によって固定する
場合の軌道を示す図である。

【図１０】 交差時刻の比を固定した場合の実験結果を
示す図である。

【図１１】 図１０の一部を拡大した図である。

【図１２】 第２実施例で用いる放物線軌道を示す図で
ある。

【図１３】 第２実施例における押鍵開始時刻の算出を
説明するための図である。

【図１４】 第２実施例において、鍵駆動した場合の実
験例を示す図である。

【図１５】 図１４の一部を拡大した図である。

【図１６】 ハーフストロークにおいて、記録時の押鍵
加速度が負のときに再生時の押鍵加速度を０にした場合
の実験例を示す図である。

【図１７】 図１６の一部を拡大した図である。

【図１８】 ハーフストロークにおいて、再生時の押鍵
加速度を０にした場合の実験例を示す図である。

【図１９】 図１８の一部を拡大した図である。

【符号の説明】

５……ソレノイド（鍵駆動手段：サーボ駆動手段）、１
０……再生前処理部（制御手段：ハーフストローク判定
手段：軌道算出手段）、１１……モーションコントロー
ラ（鍵駆動手段：指令値出力手段）、１２……サーボコ
ントローラ（鍵駆動手段：サーボ駆動手段）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録時の発音時刻情報および発音強度情
   報に基づいて押鍵開始時刻および押鍵完了時刻を求める
   とともに、記録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に
   基づいて離鍵開始時刻および離鍵終了時刻を求める制御
   手段と、 前記押鍵開始時刻と前記押鍵終了時刻との間で押鍵が完
   了するように鍵を駆動するとともに、前記離鍵開始時刻
   と前記離鍵終了時刻の間で離鍵が完了するように鍵を駆
   動する鍵駆動手段と、 押鍵完了時刻が次の離鍵の離鍵開始時刻より遅い場合お
   よび離鍵完了時刻が次の押鍵の押鍵開始時刻より遅い場
   合はハーフストロークがなされたと判定するハーフスト
   ローク判定手段とを具備し、 前記鍵駆動手段は、ハーフストロークと判定されたとき
   は、押鍵完了時刻に達する前から離鍵処理に移行する
   か、または離鍵完了時刻に達する前から押鍵処理に移行
   することを特徴とする自動ピアノ。
2. 【請求項２】 記録時の発音時刻情報および発音強度情
   報に基づいて鍵の押鍵直線軌道を算出するとともに、記
   録時の離鍵時刻情報および離鍵速度情報に基づいて鍵の
   離鍵直線軌道を算出する軌道算出手段と、 指令値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、 前記軌道演算手段が算出した押鍵直線軌道および離鍵直
   線軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給す
   る指令値出力手段と、 前記押鍵直線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差する
   場合および前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵直線軌道に交
   差する場合は、ハーフストロークがなされたと判定する
   ハーフストローク判定手段とを具備し、 前記指令値出力手段は、ハーフストロークと判定された
   ときは、軌道の交差点において押鍵直線軌道と離鍵直線
   軌道とを切り換えることを特徴とする自動ピアノ。
3. 【請求項３】 記録時の発音時刻情報および発音強度情
   報に基づいて鍵の押鍵直線軌道を算出するとともに、記
   録時の離鍵時刻情報および予め設定した押鍵／離鍵速度
   比に従って離鍵直線軌道を算出する軌道算出手段と、 指令値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、 前記軌道演算手段が算出した押鍵直線軌道および離鍵直
   線軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給す
   る指令値出力手段と、 前記押鍵直線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差する
   場合および前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵直線軌道に交
   差する場合は、ハーフストロークがなされたと判定する
   ハーフストローク判定手段とを具備し、 前記指令値出力手段は、ハーフストロークと判定された
   ときは、軌道の交差点において押鍵直線軌道と離鍵直線
   軌道とを切り換えることを特徴とする自動ピアノ。
4. 【請求項４】 記録時の打弦時刻情報、打弦強度情報、
   押鍵時刻情報および押鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物
   線軌道を算出するとともに、記録時の離鍵時刻情報およ
   び離鍵速度情報に基づいて鍵の離鍵直線軌道を算出する
   軌道算出手段と、 指令値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、 前記軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵
   直線軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給
   する指令値出力手段と、 前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差す
   る場合、または前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵放物線軌
   道に交差する場合はハーフストロークが行われたと判定
   するハーフストローク判定手段とを具備し、 前記指令値出力手段は、ハーフストロークと判定された
   ときは、軌道の交差点において押鍵放物線軌道と離鍵直
   線軌道とを切り換えることを特徴とする自動ピアノ。
5. 【請求項５】記録時の打弦時刻情報、打弦強度情報、押
   鍵時刻情報および押鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物線
   軌道を算出するとともに、記録時の離鍵時刻情報および
   離鍵速度情報に基づいて鍵の離鍵直線軌道を算出する軌
   道算出手段と、 指令値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、 前記軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵
   直線軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給
   する指令値出力手段と、 前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差す
   る場合、または前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵放物線軌
   道に交差する場合はハーフストロークが行われたと判定
   するハーフストローク判定手段とを具備し、 ハーフストロークと判定された場合は、前記軌道算出手
   段は前記打弦時刻情報および打弦強度情報に基づいて押
   鍵直線軌道を算出し、前記指令値出力手段は前記押鍵放
   物線軌道に代えて前記押鍵直線軌道を用いるとともに、
   軌道の交差点において押鍵直線軌道と離鍵直線軌道とを
   切り換えることを特徴とする自動ピアノ。
6. 【請求項６】 記録時の打弦時刻情報、打弦強度情報、
   押鍵時刻情報および押鍵速度情報に基づき鍵の押鍵放物
   線軌道を算出するとともに、記録時の離鍵時刻情報およ
   び離鍵速度情報に基づいて鍵の離鍵直線軌道を算出する
   軌道算出手段と、 指令値に応じて鍵をサーボ駆動するサーボ駆動手段と、 前記軌道演算手段が算出した押鍵放物線軌道および離鍵
   直線軌道に対応する指令値を前記サーボ駆動手段に供給
   する指令値出力手段と、 前記押鍵放物線軌道が次の離鍵の離鍵直線軌道に交差す
   る場合、または前記離鍵軌道が次の押鍵の押鍵放物線軌
   道に交差する場合はハーフストロークが行われたと判定
   するハーフストローク判定手段とを具備し、 ハーフストロークと判定され、かつ、押鍵加速度が正の
   場合は、前記指令値出力手段は軌道の交差点において押
   鍵放物線軌道と離鍵直線軌道とを切り換え、 また、ハーフストロークと判定され、かつ、押鍵加速度
   が負の場合は、前記軌道算出手段は前記打弦時刻情報お
   よび打弦強度情報に基づいて押鍵直線軌道を算出し、前
   記指令値出力手段は、前記押鍵放物線軌道に代えて前記
   押鍵直線軌道を用いるとともに、軌道の交差点において
   押鍵直線軌道と離鍵直線軌道とを切り換えることを特徴
   とする自動ピアノ。