JPH0844347A

JPH0844347A - 自動ピアノ

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Publication number: JPH0844347A
Application number: JP15969995A
Authority: JP
Inventors: Jun Yamamoto; 潤山本
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-01-19
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1996-02-16
Anticipated expiration: 2012-04-30
Also published as: JP2606179B2

Abstract

(57)【要約】【目的】自動ピアノにおけるペダルの移動位置と駆動
信号との相関関係を自動測定し、これにより、ピアノ固
有のペダルの特性を把握し、再現性の高い自動演奏を行
うことができる自動ピアノを提供する。【構成】ペダルを駆動するソレノイド20a,20bと、ペ
ダルの位置を検出するセンサ35a,35bと、ソレノイドに
供給する駆動信号の値を順次変化させるとともに駆動信
号の各値に対応するペダルの位置をセンサで検出するこ
とにより作成された、ペダルの位置と駆動信号値との相
関関係を決定する変換テーブルを参照することにより、
目標位置データ発生手段から発生された目標位置データ
に基づいて、駆動信号をソレノイドに供給する駆動信号
供給手段を備える。【効果】忠実にペダル位置を記録／再生して、再現性
の非常に高い自動演奏を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ハーフペダル駆動を
行うことができる自動ピアノに係り、詳しくは、ペダル
演奏データの記録およびペダルによる自動演奏を、ピア
ノ個々のペダル系の特性に影響されずに均一に行うこと
ができる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、一般に、フロッ
ピーディスク等に記録された演奏データを読み出し、こ
れに従ってキーソレノイドやペダルソレノイドを駆動す
る。ところで、ペダルの駆動にあって、「踏み込み」と
「解放」の２種の制御状態のみの場合は、ペダルソレノ
イドをオンとオフとのいずれかで制御すればよい。した
がって、このようなモード（２ステップモード）におけ
る演奏データの記録にあっては、ペダルの「踏み込み」
と「解放」との２種の演奏状態を検出して記録すればよ
く、その再生にあっては、記録データに基づいてペダル
ソレノイドをオン／オフすればよい。

【０００３】一方、演奏の再現性をより高めるために
は、いわゆるハーフペダルを再生する必要があり、この
ような演奏データを作成するには、ペダルの踏み込み量
を連続的に検出して記録する必要がある。そして、自動
演奏の際には、記録データに応じた量だけペダルソレノ
イドを駆動する。このようなペダルソレノイドの駆動
は、ペダルソレノイドへの供給電力を段階的にフィード
バック制御することによって行うことができる。なお、
この制御は、一般にはパルス幅変調制御による場合が多
いが、例えば、電圧、電流等を制御することによっても
行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ペダル系の
静特性および動特性は、各ピアノの固有の特性となり、
また、ペダルの種類（例えば、ラウンドペダルとシフト
ペダル）によっても異なる。さらに、ペダルを駆動する
ソレノイドの特性も均一にすることは難しく、ソレノイ
ド駆動信号と実際の変位量との関係もリニアでない。

【０００５】したがって、例えば、駆動信号に対して線
形に変位する鍵の速度制御を行う鍵制御などに比べて、
駆動信号に対して非線形に変位するペダルの位置を制御
するペダルの制御は、高度な制御技術が必要とされ、ま
た、微妙なペダル特性を再現するためには、より精度良
くピアノの固有の特性差を把握することが要求される
（第５図参照；詳細は後述）。

【０００６】このため、従来の技術では、ある自動ピア
ノを用いて記録した演奏データを用いて別の自動ピアノ
で再生しても、記録時のペダル操作を忠実に再現するこ
とができないという問題があった。

【０００７】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たもので、自動ピアノにおけるペダルの移動位置と駆動
信号との相関関係を自動測定し、これにより、ピアノ固
有のペダルの特性を把握し、再現性の高い自動演奏を行
うことができる自動ピアノを提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、ペダルを駆動するペダル駆動ソレノイ
ドと、前記ペダルの位置を検出するペダル位置検出セン
サと、前記ペダル駆動ソレノイドに伝達する駆動信号の
値を順次変化させるとともに該駆動信号の各値に対応す
る前記ペダルの位置を前記ペダル位置検出センサで検出
することにより作成された、前記ペダルの位置と駆動信
号値との相関関係を決定する変換テーブルと、ペダル目
標位置を示す目標位置データを発生する目標位置データ
発生手段と、前記目標位置データ発生手段から発生され
た目標位置データに基づいて前記変換テーブルを参照す
ることにより得られた値の駆動信号を、前記ペダル駆動
ソレノイドに供給する駆動信号供給手段とを具備するこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】駆動信号供給手段は、目標位置データ発生手段
から発生された目標位置データに基づいて、ペダル駆動
ソレノイドに伝達する駆動信号の値を順次変化させると
ともに該駆動信号の各値に対応するペダルの位置をペダ
ル位置検出センサで検出することにより作成された、ペ
ダルの位置と駆動信号値との相関関係を決定する変換テ
ーブルを参照することにより得られた値の駆動信号を、
ペダル駆動ソレノイドに供給する。したがって、自動ピ
アノ個々のペダル系の固有の特性に合わせてペダルの位
置の制御を行うことができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。（１：実施例の構成）図２は、この発明の一実施例の構
成を示すブロック図である。図において、自動演奏グラ
ンドピアノＧＰは、コントローラ６からの制御に従って
この演奏データに応じて自動演奏を行い、また、演奏者
によって演奏が行われると、この演奏に対応した演奏デ
ータをコントローラ６へ供給するようになっている。図
３は、自動演奏グランドピアノＧＰおよび周辺機器の外
観構成を示す側断面図である。図示のように、コントロ
ーラ６は自動演奏グランドピアノＧＰに内蔵されてお
り、ケーブル７を介して、周辺機器を内蔵したワゴン８
との間で、演奏データや種々の信号の授受が行われるよ
うになっている。コントローラ６は、自動演奏グランド
ピアノＧＰのキードライブユニット内に制御部６ａとＩ
／Ｏユニット６ｂとに分割して設けられている。制御部
６ａは、図２に示すように、自動グランドピアノＧＰ各
部を制御するＣＰＵ９、ＣＰＵ９で用いられているプロ
グラムが記憶されているＲＯＭ１０、各種データや後述
する変換テーブルが一時記憶されるＲＡＭ１１から構成
されている。この制御部６ａは、Ｉ／Ｏユニット６ｂを
介し、自動演奏グランドピアノＧＰおよびフロッピーデ
ィスクドライバ（以下ＦＤＤと略称する）１２に接続さ
れ、演奏データの記録／読出を行う。

【００１１】次に、図４に示すソレノイド２０ａは、ラ
ウンドペダル２１ａを駆動するものであり、図４はその
背面図である。図示のように、ラウドペダル２１ａの端
部は、上下動自在のロッド２２ａの下端に回動自在に接
続され、ロッド２２ａの上端がソレノイド２０ａのプラ
ンジャ２０ａｐの下端に回動自在に接続されている。一
方、ソレノイド２０ａのプランジャ２０ａｐの上端はロ
ッド２３ａに接続され、ロッド２３ａはピアノ本体内の
ダンパ駆動機構に接続される。ソレノイド２０ｂは、シ
フトペダル２１ｂを駆動するソレノイドであり、上記ラ
ウドペダル２１ａの場合と同様に、ロッド２２ｂ，２３
ｂにより、各々の駆動力が伝達されるようになってい
る。各ソレノイド２０ａ，２０ｂの上部には、プランジ
ャ２０ａｐ，２０ｂｐの変位量を検出するセンサ３５
ａ，３５ｂが各々設けられている。このセンサ３５ａ，
３５ｂは、各々プランジャ２０ａｐ，２０ｂｐと一体と
なって上下動するグレースケールと、このグレースケー
ルに固定側から光を照射する発光素子と、この発光素子
からの透過光を受光する受光素子により構成されてお
り、受光素子の出力信号からプランジャ２０ａｐ，２０
ｂｐの変位量、すなわち、各ペダル２１ａ，２１ｂの変
位量が検出されるようになっている。次に、ソステヌー
トペダル３０は、ラウドペダル２１ａとシフトペダル２
１ｂとの間に設けられており、上下動自在の一本のロッ
ド３１に接続されている。センサ３２は、ロッド３１の
上下動の所定位置、すなわち、ソステヌートペダル３０
の機能の作動開始および作動終了を検出するセンサであ
る。

【００１２】（２：実施例の動作）次に、上記構成によ
るこの実施例の動作について説明する。本実施例には、
測定変換テーブル作成および制御係数算出動作と、記録
動作と、再生動作とがあるため、以下に個々の動作につ
いて説明する。

【００１３】Ａ；測定、変換テーブル作成および制御係
数算出動作始めに、測定原理について説明する。まず、ソレノイ
ド２０ａに供給するＰＷＭ信号を順次増加（パルス幅を
増加）させてラウドペダル２１ａを上限まで移動させ、
その後にＰＷＭ信号を減少させて元の位置に復帰させる
と、ＰＷＭ信号の大きさと変位量との関係は図５に示す
ようになる。この図において、横軸にはＰＷＭ信号の大
きさを指令する制御コードがとってある。この制御コー
ドは、１６進表示で［００］〜［７Ｆ］までの値であ
る。なお、制御コードの値は上記範囲に限らず、任意的
なものである。また、図５の縦軸には、変位量がとって
ある。この変位量は、センサ３５ａの出力信号をＡ／Ｄ
コンバータにより１２８段階のデジタル値に変換したも
のである。

【００１４】ＰＷＭ信号と変位量とが図示のような特性
になるのは、ペダル駆動系を構成する部材の弾性特性、
および部材間のアソビなどのためである。そして、上昇
過程において曲線が横ばいになる領域は、ハーフペダル
の領域である。ここで、ハーフペダルの状態について説
明する。図６はラウドペダルの駆動系の概略を示す側面
図である。図において、ソレノイド２０ａにＰＷＭ信号
に応じた電流が通電されると、その値に応じてプランジ
ャ２０ａｐが上昇する。プランジャ２０ａｐが上昇する
と、レバー４０が支点４１を中心に回動し、ロッド４２
を押し上げる。ロッド４２が押し上げられると、レバー
４３が支点４４を中心に回動しダンパーワイヤ４５を押
し上げる。ダンパーワイヤ４５が押し上げられると、そ
の上端に設けられているダンパーヘッド４６が上昇し、
弦４７から離れる。そして、ダンパーヘッド４６が完全
に弦４７から離れた状態が、ダンパーオン領域である。
一方、ダンパーヘッド４６に駆動力が伝達され始めてか
ら、ダンパヘッド４６が弦４７から離れるまでの間がハ
ーフペダル領域である。このハーフペダル領域において
は、ソレノイド２０ａへのＰＷＭ信号の値を大きくして
もプランジャ２０ａｐの上昇率が低下する。したがっ
て、上昇過程においては、図５に示すようにハーフペダ
ル領域において変位量の上昇率が低下する。

【００１５】次に、下降過程においては、図５に示すよ
うに、初めは変位量がほぼ横ばい状態であるが、その後
は変位量が比較的なめらかに下降して行き元の位置に復
帰する。実施例においては、ＰＷＭ信号の値を１ステッ
プずつ上昇させ、上昇過程における駆動量を測定する。
また、測定した変位量からハーフポイント（図５では
［３０］付近）を検出し、さらに、ラウドペダル２１ａ
の遊び領域を検出する。以上が測定および検出の原理で
あり、シフトペダル２１ｂについての測定および検出も
全く同様の原理による。ただし、シフトペダル２１ｂの
特性は、図７に示すように上昇領域においては、ほぼリ
ニアな特性となるため、ラウドペダルのようなハーフポ
イントの検出は行わない。

【００１６】次に、変換テーブルについて説明する。
実施例において作成される変換テーブルには以下の３種
類がある。第１の変換テーブルは、上記測定結果に基づ
いてペダル位置データｘｉをＰＷＭ信号の制御コードに
変換する位置−ＰＷＭ変換テーブルである。この位置−
ＰＷＭ変換テーブルは、自動演奏時においてディスクか
ら読み出される位置データをＰＷＭ信号の制御コードに
変換する際に用いられる。この位置−ＰＷＭ変換テーブ
ルを用いることで、ピアノやペダル種類によって異なる
ペダル系の静特性が補償される。したがって、位置−Ｐ
ＷＭ変換テーブルは、ピアノ毎、ペダル毎に作成される
とともに、経時変化を補償するために、適宜更新される
ようになっている。なお、実際には位置−ＰＷＭ変換テ
ーブルの作成にあたって、ソレノイドの非線形特性を補
正するために、若干のデータ補正を行うようになってい
る。

【００１７】第２の変換テーブルは、センサ３５ａ，３
５ｂから検出される約［１２８］段階の位置データを
［１６］段階のデータに変換するとともに、この変換に
際してペダルの特性に応じた補正を行う正規化変換テー
ブルである。例えば、ラウドペダル２１ａについては、
図８に示すように、約［１２８］段階の位置データｘｉ
について、アソビ領域、ハーフペダル領域およびダンパ
ーオン領域が各々上記の測定によって検出されるか
ら、各領域における値を正規化し、さらに圧縮した１６
段階の位置データに適宜割り当てる。すなわち、図示の
ｘａはペダル解放点の位置、ｘｂはハーフペダル開始点
の位置、ｘｃはダンパーオンの開始点の位置、ｘｄは最
大踏込時の位置であり、これらの位置を、正規化データ
Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄの各点に割り当てる。この場合
の正規化データＸｉは、ハーフペダル領域に対応する部
分は細かく区分され、他の領域に対する部分は粗く区分
されている。これは、ハーフペダル領域においては、演
奏上微妙なニュアンスが表現されるため、高精度の制御
を行う必要があるからである。一方、他の領域は、さほ
ど小刻みな位置制御を行う必要がないため、粗い区分に
なっている。

【００１８】また、シフトペダル２１ｂについては、図
９に示すように、正規化データはリニアな１６区分にな
っている。これは、前述のように、シフトペダル２１ｂ
は上昇過程においてはリニアな特性となるからである。
また、ペダル解放点ｘａと最大踏込点ｘｄを、正規化デ
ータのＸａとＸｄに各々対応させるのは、上記ラウドペ
ダルの場合と同様であるが、位置ｘｉのアソビ領域につ
いては、すべて正規化データのＸａに対応するようにし
ている。

【００１９】ところで、正規化テーブルによって１６段
階のデータに補正圧縮するのは、以下の理由による。ま
ず、ペダルの変位量を１２８段階のデジタルデータによ
って記録しようとすると、記録媒体中のペダルデータ量
が極めて多くなってしまい、例えば、通常７０分程度の
曲が記憶できるディスクに１５分程度しか記憶できない
という不都合が生じる。このため、１６段階のデータに
圧縮する訳である。ただし、ペダルデータを単に圧縮し
て記憶すれば、ピアノ個々のペダル系の特性の違いによ
り、ペダル演奏の再現性が悪くなるという問題が生じ
る。そこで、各ピアノおよびペダルにおいて固有の値で
ある実測位置データｘｉの各領域が正規化データＸｉの
所定の領域に対応するように変換して圧縮するようにし
ており、さらにラウドペダル２１ａについてはハーフペ
ダルを良好に記録／再生することができるように、正規
化データＸｉのハーフペダル領域を細かく分割してい
る。

【００２０】次に、第３の変換テーブルは、図８、図９
に示す変換テーブルの逆の変換を行う逆正規化テーブル
である。すなわち、正規化データＸｉの値をピアノ固有
の補正値であるｘｉに変換するテーブルである。ただ
し、逆正規化テーブルの入力は１２８段階のデータであ
り、出力は１２８段階以下のデータである。したがっ
て、実際の処理においては、記録媒体から読み出された
１６段階の正規化データＸｉを補完処理によって１２８
段階の正規化データＸｉに変換した後に逆正規化テーブ
ルに供給するようにしている。

【００２１】次に、演算係数について説明する。上述
の逆変換テーブルによって得られた位置データｘｉを、
位置−ＰＷＭ変換テーブルによってＰＷＭ信号の制御コ
ード（以下制御コードＰＷＭｓという）に変換し、この
制御コードＰＷＭｓに従ったＰＷＭ信号をソレノイド２
０ａ，２０ｂに供給すれば、ピアノおよびペダル系の固
有特性を補償したペダル駆動を行うことができる。そし
て、この駆動の際にセンサ３５ａ，３５ｂの出力信号を
用いてプランジャ２０ａｐ，２０ｂｐの位置をフィード
バック制御すれば、ペダル位置制御を一応は高精度に行
うことができる。ただし、ペダルの移動が速い場合には
フィードバックループが追従できなくなり、ペダル位置
制御が乱れてしまう。そこで、フィードバックループの
ゲインを上げることも考えられるが、プランジャ２０ａ
ｐ，２０ｂｐの位置制御は、一方向制御であるため、ゲ
インを上げると発振を起こしてしまう。これは、プラン
ジャ２０ａｐ，２０ｂｐの突出量は制御できるが、戻り
については重力等による復帰であるので、高いゲインで
フィードバック制御を行うと、目標位置に収束せず、ハ
ンティング状態となってしまうからである。

【００２２】そこで、この実施例においては、逆正規化
変換テーブルから出力される位置データｘｉを微分して
速度データｄｘｉ／ｄｔを算出する。そして、この速度
データｄｘｉ／ｄｔに係数Ｋ１を乗算し、この乗算結果
を補正用の制御コードＰＷＭ１として制御コードＰＷＭ
ｓに加算し、この加算結果にしたがったＰＷＭ信号をソ
レノイド２０ａ，２０ｂ供給するようにしている。すな
わち、速度データｄｘｉ／ｄｔを用いてフィードフォワ
ード制御を行う訳であり、係数Ｋ１は、フィードフォワ
ード制御における制御係数となる。また、係数Ｋ１は、
ソレノイド２０ａ，２０ｂに一定増加率のＰＷＭ信号を
与え、このときに得られる速度データｄｘｉ／ｄｔに基
づいて決定される。

【００２３】以上のようにして、速度補正がなされるた
め、ペダル速度が高速であっても、これに追従した制御
がなされる。しかし、例えば、ラウドペダル２１ａおよ
びシフトペダル２１ｂの踏み始めを考えてみると、当初
の速度は０であるが駆動力を要する状態であり、その後
の加速度が大きくなる状態である。この場合、速度の急
激な増加に応じてペダル位置制御を行う必要があるが、
初期速度が０であるため、速度データでは補正すること
ができず、制御が追従できなくなる。このような状況
は、踏み始めのみでなく、その他加速度が大きくなる場
合において発生する。

【００２４】そこで、この実施例においては、逆正規化
変換テーブルから出力される位置データｘｉを２階微分
して加速度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²を算出する。そして、
この加速度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²に係数Ｋ２を乗算し、
この乗算結果を補正用の制御コードＰＷＭ２として上述
の加算結果（ＰＷＭｓ＋ＰＷＭ１）にさらに加算し、こ
の加算結果にしたがったＰＷＭ信号をソレノイド２０
ａ，２０ｂに供給するようにしている。すなわち、加速
度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²を用いてフィードフォワード制
御を行う訳である。係数Ｋ２は、この場合の制御係数で
あり、ペダル駆動系の質量に対応する値となる。また、
係数Ｋ２は、例えば、ソレノイド２０ａ，２０ｂに定加
速度的に増加するＰＷＭ信号を与えるか、あるいは、一
定の大きさのＰＷＭ信号を瞬時に与えたときに得られる
加速度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²に基づいて決定される。

【００２５】また、フィードバック制御としては、セン
サ３５ａ，３５ｂから出力される信号と、位置データｘ
ｉとの偏差をとり、この偏差に係数Ｋ３を乗じ、この結
果を補正用の制御コードＰＷＭ３として、上述の加算結
果を補正するようにしている。係数Ｋ３は、フィードバ
ックループのゲインに対応するものである。この係数Ｋ
３の値は、予め実験等によって発振しない安定した値に
決定される。上述のことから判るように、この実施例に
おける最終的な制御コードをＰＷＭとすれば、ＰＷＭ＝ＰＷＭｓ＋ＰＷＭ１＋ＰＷＭ２＋ＰＷＭ３＝ＰＷＭｓ＋Ｋ１・ｄｘｉ／ｄｔ＋Ｋ２・ｄ²ｘｉ／ｄｔ²＋Ｋ３・△ｘ（ただし、△は偏差である）……（１）なる代数和の式によって算出される。

【００２６】次に、実際の測定、変換テーブル作成お
よび係数算出動作について説明する。この動作は、図１
０及び図１１に分割して示すフローチャートに基づいて
行われる。この図１０及び図１１に示す結合子（Ａ）及
び結合子（Ｂ）は、それぞれ互いに他方の図における同
一符号の結合子に接続される。まず、ステップＳＰ１に
おいてペダルの種類が判定される。すなわち、ラウドペ
ダル２１ａとシフトペダル２１ｂのいずれについて測定
を行うかが判定される。いずれの測定を行うかは、操作
者の指示（操作部の操作による指示）あるいは予め定め
られたプログラムにしたがって行われる。

【００２７】このステップＳＰ１において「ラウドペダ
ル」と判定された場合は、ステップＳＰ２に進む。この
ステップＳＰ２においては、まず、制御コードを［０
０］から［７Ｆ］まで順次増加させる。この結果Ｉ／Ｏ
ユニット６ｂ内に設けられているＰＷＭ制御部から、制
御コードに対応したＰＷＭ信号がソレノイド２０ａへ出
力される。これにより、プランジャ２０ａｐが上昇して
いき、その移動量がセンサ３５ａによって検出される。
そして、センサ３５ａが出力する位置信号は、Ｉ／Ｏユ
ニット６ｂ内のＡ／Ｄコンバータによってデジタル信号
に変換され、位置データｘｉとしてＣＰＵ９に供給され
る。次に、ステップＳＰ３に進み、ＣＰＵ９は、制御コ
ードの値と位置データｘｉとの関係から、位置−ＰＷＭ
変換テーブルを作成し、ＲＡＭ１１に格納し、ステップ
ＳＰ４に進む。ステップＳＰ４においては、位置データ
（すなわちペダルストローク）ｘｉの上昇率が、予め定
められた定数ａより小さいか否かを判定し、この判定が
「ＹＥＳ」となる位置データｘｉの値からハーフペダル
領域（図８に示すｘｂ〜ｘｃ）を設定する。

【００２８】次に、ステップＳＰ５に移り、位置データ
ｘｉの増加率が一定値以下になる条件に基づいて解放点
ｘａと最大踏込点ｘｄ（図８参照）を設定しステップＳ
Ｐ６に進む。ステップＳＰ６では、図８に示す変換操作
に従い正規化変換テーブルを作成する。そして、同様の
処理により逆正規化変換テーブルを作成する（ステップ
ＳＰ７）。次に、ステップＳＰ８においては、加速度的
に増加するＰＷＭ信号をソレノイド２０ａに供給する
か、あるいは、一定の大きさのＰＷＭ信号をソレノイド
２０ａに瞬時に供給し、この結果得られる位置データｘ
ｉを２階微分して加速度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²を作成す
る。そして、この加速度データｄ²ｘｉ／ｄｔ²の値から
係数Ｋ２を決定する。次いで、ステップＳＰ９におい
て、一定増加率のＰＷＭ信号をソレノイド２０ａに供給
し、この結果得られる位置データｘｉを１階微分して速
度データｄｘｉ／ｄｔから係数Ｋ１を決定する。この処
理の後は、メインルーチン（図示略）へリターンする。

【００２９】一方、ステップＳＰ２において、「シフト
ペダル」と判定された場合は、ステップＳＰ１０〜ＳＰ
１６の処理を行う。これらの処理は、上述したステップ
ＳＰ２〜ＳＰ９と同様である。ただし、シフトペダル２
１ｂについては、ハーフペダル領域の設定は行わないの
で、ステップＳＰ４に対応する処理はない。

【００３０】Ｂ：記録動作次に、演奏データの記録動作について説明する。ここ
で、記録動作における処理を図１２に示し、また、この
場合の制御ブロック図を図１３に示す。図１２に示すス
テップＳＰｂ１においては、位置データｘｉの入力処理
が行われる。この処理は、演奏者の演奏に応じてセンサ
３５ａまたは３５ｂから出力される位置信号をＩ／Ｏユ
ニット６ｂ内のＡ／Ｄコンバータで位置データｘｉに変
換し、この位置データｘｉを順次取り込む処理である。
次に、ステップＳＰｂ２においては、ＲＡＭ１１内に作
成されている正規化変換テーブルにしたがって領域の補
正を行うとともに、１６段階の正規化位置データＸｉに
変換する。次に、ステップＳＰｂ３に進み、正規化位置
データＸｉをＦＤＤ１２に供給して記録を行う。ＦＤＤ
１２では、供給された正規化位置データＸｉを、フロッ
ピーディスクＦＤに書き込む。以上が記録動作であり、
正規化変換テーブルを用いたことにより、ピアノ固有の
特性を補正した正規化位置データが作成される。

【００３１】Ｃ；再生動作次に、演奏データの再生動作について説明する。図１４
は再生動作を示すフローチャートであり、図１は再生動
作における制御ブロック図である。まず、ＦＤＤ１２に
よってフロッピーディスクＦＤから正規化位置データＸ
ｉを読み出し、これをＩ／Ｏユニット６ｂを介してＣＰ
Ｕ９に供給する（ステップＳＰｃ１）。そして、ＣＰＵ
９は、１６段階の正規化位置データＸｉを補完処理によ
り１２８段階の正規化位置データＸｉに変換する（ステ
ップＳＰｃ２）。次に、ステップＳＰｃ３に移り、ＲＡ
Ｍ１１内に設定されている逆正規化変換テーブルを用い
て、正規化位置データＸｉをピアノの固有特性に合致し
た位置データｘｉに変換し、さらに、ＲＡＭ１１内の位
置−ＰＷＭ変換テーブルを用いて位置データｘｉを制御
コードＰＷＭｓに変換する（ステップＳＰｃ４）。

【００３２】次いで、ステップＳＰｃ５の処理を行う。
すなわち、ＣＰＵ９は、位置データｘｉを１階微分して
速度データｄｘｉ／ｄｔを作成し、この速度データｄｘ
ｉ／ｄｔに係数Ｋ１を乗じて、制御コードＰＷＭ１を作
成する。また、位置データｘｉを２階微分して加速度デ
ータｄ²ｘｉ／ｄｔ²を作成し、この加速度データｄ²ｘ
ｉ／ｄｔ²に係数Ｋ２を乗じて、制御コードＰＷＭ２を
作成する。さらに、図１に示すように、Ｉ／Ｏユニット
６ｂ内のＡ／Ｄコンバータを介して入力される位置信号
ｘと逆正規化変換テーブルから出力される位置信号ｘｉ
との偏差△を偏差検出点において検出し、この偏差△に
係数Ｋ３を乗じて制御コードＰＷＭ３を作成する。そし
て、図１に示すように、制御コードＰＷＭｓ、ＰＷＭ
１、ＰＷＭ２、ＰＷＭ３に基づく演算を行い、この結果
得られる値を制御コードＰＷＭとする。すなわち、図１
４のステップＳＰｃ５に示される演算（第（１）式の演
算）を行う。

【００３３】次に、ステップＳＰｃ５において算出され
た制御コードＰＷＭを、図１に示すようにＰＷＭ制御部
に供給する。ＰＷＭ制御部は、Ｉ／Ｏユニット６ｂに設
けられている回路であり、ここから制御コードＰＷＭに
対応する駆動電流がソレノイド２０ａまたは２０ｂに通
電される（ステップＳＰｃ６）。このステップＳＰｃ６
の処理の後は、メインルーチンにリターンする。以上の
処理により、ペダル系の静特性の補正、動特性の補正、
すなわち、ペダル速度についての補正、ペダル加速度に
ついての補正およびフィードバック信号による補正がす
べて加味されたペダル位置制御が行われる。

【００３４】（３：実施例効果）前述のように、この実
施例においては、記録時には正規化変換テーブルによっ
て、ピアノ固有の静特性を補正して位置データｘｉを正
規化し、再生時には逆正規化変換テーブルによって正規
化位置データＸｉをピアノ固有の位置データｘｉに変換
しているので、いずれかのピアノによって記録したデー
タを用いていずれかのピアノによって再生しても、それ
らのピアノの固有特性を補償して正確な再生を図ること
ができる。また、位置データｘｉが圧縮されて記憶され
るので、記録媒体中のペダルデータの記録領域が増え
ず、長時間の曲を記録し得る。この際、データ圧縮した
にも拘わらず、正規化変換テーブルおよび逆正規化変換
テーブルの処理により、ペダル駆動の再現性は全く犠牲
になっていない。また、再生時においては、ピアノ毎の
静特性の補正のみならず、ペダル速度、ペダル加速度に
ついての補正、すなわち、ピアノ毎の動特性の補正も行
い、さらにフィードバック制御も行っているので、極め
て精度の高いペダル駆動を行うことができる。

【００３５】さらに、ソレノイド２０ａ，２０ｂが、ラ
ウドペダル２１ａおよびシフトペダル２１ｂに連動する
ロッド２２ａと２３ａとの間、およびロッド２２ｂと２
３ｂとの間に介在し、プランジャ２０ａｐ，２０ｂｐが
直接ロッド２２ａ，２３ａおよびロッド２２ｂ，２３ｂ
に接続される構成であるため、ペダル駆動時およびペダ
ル演奏時の音が静かであるという利点が得られる。

【００３６】（４：他の実施例）次に、図１５に、この
発明の他の実施例を示す。この実施例は前述した実施例
をさらに改良したものである。前述した実施例は、図１
に示すように制御コードＰＷＭ１およびＰＷＭ２によっ
てそれぞれペダルの速度および加速度のフィードフォワ
ード制御を行うようになっている。しかし、このような
構成でも、位置データｘｉとセンサ３５ａ（または３５
ｂ）からの位置データとの間に偏差が生じた場合、制御
コードＰＷＭ３による位置フィードバックだけでは応答
の速い制御ができない。また、位置フィードバックゲイ
ンを上げ応答速度を速くすると、発振等の問題が生じ
る。そこで、図１５に示す自動ピアノにおいては、ペダ
ルの速度および加速度についてもフィードバック制御を
行い、これにより、図１に示す自動ピアノより精度の高
い制御を行って記録時のペダル操作を忠実に再現する。

【００３７】すなわち、図１５に示すように、位置デー
タｘの時間に対する変化の割合から速度データｄｘ／ｄ
ｔ（速度フィードバックデータ）を求め、また、位置デ
ータｘから求めた速度データの変化の割合から加速度デ
ータｄ²ｘ／ｄｔ²（加速度フィードバックデータ）を求
める。そして、速度データｄｘ／ｄｔとｄｘｉ／ｄｔと
の差△（ｄｘ／ｄｔ）を求め、この値に係数Ｋ４を乗じ
て制御コードＰＷＭ４を求める。また、加速度データｄ
²ｘ／ｄｔ²とｄ²ｘｉ／ｄｔ²との差△（ｄ²ｘ／ｄｔ²）
を求め、この値に係数Ｋ５を乗じて制御コードＰＷＭ５
を求める。そして、これらの制御コードＰＷＭ４、ＰＷ
Ｍ５を（ＰＷＭｓ＋ＰＷＭ１＋ＰＷＭ２＋ＰＷＭ３）に
加算し、この加算結果、ＰＷＭ＝ＰＷＭｓ＋ＰＷＭ１＋ＰＷＭ２＋ＰＷＭ３＋ＰＷＭ４＋ＰＷＭ５＝ＰＷＭｓ＋Ｋ１・ｄｘｉ／ｄｔ＋Ｋ２・ｄ²ｘｉ／ｄｔ²＋Ｋ３・△ｘ＋Ｋ４・△ｄｘ／ｄｔ＋Ｋ５・△ｄ²ｘ／ｄｔ² ……（２）をＰＷＭ制御部へ供給する。ここで、係数Ｋ４、Ｋ５の
値は、予め実験等を行い、発振しない安定した値に決め
られる。

【００３８】なお、係数Ｋ１〜Ｋ５は固定値である必要
はなく、例えば、アソビ、ハーフペダル、ダンパーオン
の各領域毎に変えたり、あるいは、動き始めｘａ（図９
参照）、動き終わりｘｄ付近において変えてもよい。ま
た、ペダルの踏み込み側と戻り側とで別の値にしてもよ
い。また、ｘｉ，ｄｘｉ／ｄｔ，ｄ²ｘｉ／ｄｔ²の値に
応じて係数Ｋ１〜Ｋ５を順次変化させてもよい。ペダル
位置がｘａ，ｘｂ，ｘｃ，ｘｄ（図９参照）の近くの場
合はペダルの負荷の変化が大きいが、ｘａ，ｘｂ，ｘ
ｃ，ｘｄの近くにおいて係数Ｋ１〜Ｋ５を可変とするこ
とにより、高精度の制御が可能となる。なお、シフトペ
ダルの制御の場合も同様に係数を可変とすることが望ま
しい。また、アップライトピアノの場合も同様である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、駆動信号に対して非線形に変位するペダルの位置を
制御する際に、実測により作成されたペダル位置と駆動
信号値との相関関係を決定する変換テーブルを参照する
ことによって、ペダル駆動ソレノイドの駆動信号を得
て、ピアノ固有のペダルの特性に合わせて目標とする位
置にペダルの位置を制御するので、忠実にペダル位置を
記録／再生して、再現性の非常に高い自動演奏を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の再生処理時における制
御ブロック図である。

【図２】同実施例の構成を示すブロックである。

【図３】同実施例の外観を示す側断面図である。

【図４】ペダルおよびペダル駆動用のソレノイドの位
置関係を示す背面図である。

【図５】同実施例におけるラウドペダル２１ａの駆動
系の特性を示す特性図である。

【図６】同実施例におけるラウドペダル２１ａの駆動
系およびダンパー機構の概略構成を示す側面図である。

【図７】同実施例におけるシフトペダルの駆動系の特
性を示す特性図である。

【図８】同実施例におけるラウドペダル２１ａの実際
の位置データｘｉと正規化位置データＸｉとの関係を示
す説明図である。

【図９】同実施例におけるシフトペダル２１ｂの実際
の位置データｘｉと正規化位置データＸｉとの関係を示
す説明図である。

【図１０】図１１と組み合わされて同実施例における
測定処理等の動作を示すフローチャートである。

【図１１】図１０と組み合わされて同実施例における
測定処理等の動作を示すフローチャートである。

【図１２】同実施例における記録処理の動作を示すフ
ローチャートである。

【図１３】同実施例における記録動作時の制御ブロッ
ク図である。

【図１４】同実施例の再生処理の動作を示すフローチ
ャート。

【図１５】この発明の他の実施例の再生処理時におけ
る制御ブロック図である。

【符号の説明】

６……コントローラ（変換テーブル，目標位置データ発
生手段，駆動信号供給手段）、２０ａ，２０ｂ……ソレ
ノイド（ペダル駆動ソレノイド）、２１ａ……ラウドペ
ダル、２１ｂ……シフトペダル、３５ａ，３５ｂ……セ
ンサ（ペダル位置検出センサ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ペダルを駆動するペダル駆動ソレノイド
と、前記ペダルの位置を検出するペダル位置検出センサと、前記ペダル駆動ソレノイドに伝達する駆動信号の値を順
次変化させるとともに該駆動信号の各値に対応する前記
ペダルの位置を前記ペダル位置検出センサで検出するこ
とにより作成された、前記ペダルの位置と駆動信号値と
の相関関係を決定する変換テーブルと、ペダル目標位置を示す目標位置データを発生する目標位
置データ発生手段と、前記目標位置データ発生手段から発生された目標位置デ
ータに基づいて前記変換テーブルを参照することにより
得られた値の駆動信号を、前記ペダル駆動ソレノイドに
供給する駆動信号供給手段とを具備することを特徴とす
る自動ピアノ。