KR20050072397A - 다종의 센서를 포함하는 혼성 피드백 제어 루프를 통해악절을 자동 연주하는 악기 - Google Patents

Abstract

자동 연주 피아노는 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 각운동(angular motion)하도록 구동되는 건(1a, 1b)을 포함하고, 제어기(30), 건 위치 센서(25), 플런저 속도 센서(35) 및 솔레노이드-작동식 건 작동기가 각 건(1a, 1b)을 위한 혼성 피드백 제어 루프의 일부를 형성하며, 현재 건 위치(yxka) 및 플런저 속도(yvma)가 제어기(30)에 보고되고, 제어기(30)는 일련의 목표 위치(rx) 또는 기준 궤적과 목표 속도(rv)를 결정하고, 현재 건 위치와 현재 플런저 속도에 기초하여 결정된 합성 현재 위치(yx)와 합성 현재 속도(yv)를 목표 위치(rx) 및 목표 속도(rv)와 주기적으로 비교하여 건(1a, 1b)이 기준 궤적상에서 이동하는지 여부를 관찰하며, 답변이 부정적인 경우, 건(1a, 1b)이 기준 궤적상에서 이동하게 하도록 제어기(30)가 구동 신호를 적절한 듀티비로 조절한다.

Description

다종의 센서를 포함하는 혼성 피드백 제어 루프를 통해 악절을 자동 연주하는 악기 {MUSICAL INSTRUMENT AUTOMATICALLY PERFORMING MUSIC PASSAGE THROUGH HYBRID FEEDBACK CONTROL LOOP CONTAINING PLURAL SORTS OF SENSORS}

본 발명은 악기, 보다 구체적으로는 피드백 제어 루프를 통해 악곡을 자동 연주하는 악기에 관련한다.

자동 연주 피아노는 악곡을 자동 연주하는 악기의 전형적인 예이다. 자동 연주 피아노는 어쿠스틱 피아노와 자동 연주 시스템으로 나누어진다. 자동 연주 피아노에 녹음 시스템이 추가로 포함될 수 있다.

종래 기술 자동 연주 시스템은 솔레노이드-작동식 건 작동기(solenoid-operated key actuator), 피드백 센서 및 제어기를 포함한다. 솔레노이드-작동식 건 작동기는 목재로 이루어진 흑색/백색 건의 후방부 아래에 각각 제공되며, 흑색/백색 건의 후방부는 재생시, 연계된 솔레노이드-작동식 건 작동기의 플런저로 선택적으로 상방으로 눌러진다. 제어기는 피드백 센서와 솔레노이드-작동식 건 작동기 사이에 연결되며, 흑색/백색 건이 각각 적절한 시기에 기준 궤적을 따라 이동하게 한다.

흑색/백색 건이 연계된 솔레노이드-작동식 건 작동기에 의해 구동되는 동안, 제어기에 현재의 건 위치를 보고하도록 피드백 센서가 흑색/백색 건을 직접 또는 간접적으로 감시한다. 제어기는 현재의 건 위치를 기준 궤적상의 목표 건 위치와 비교하여 흑색/백색 건이 기준 궤적을 따라 정확히 이동하는지 여부를 관찰한다. 답변이 긍정적으로 주어질 때, 제어기는 구동 신호의 듀티비를 계속 유지한다. 그러나, 제어기가 흑색/백색 건이 목표 궤적에 대하여 앞서거나 뒤늦다는 것을 발견한 경우, 제어기는 흑색/백색 건이 목표 위치를 포착하게 하도록 구동 신호의 듀티비를 감소 또는 증가시킨다. 따라서, 제어기, 각 솔레노이드-작동식 건 작동기 및 연계된 피드백 센서는 연계된 흑색/백색 건을 위한 피드백 제어 루프를 형성한다.

예로서, 종래 기술 자동 연주 피아노는 미국 특허 제5,652,399호로 이미 허여된 미국 특허 출원에 조약 우선권을 제공하는, 일본 특허 출원 평5-344242호에 대응하는 일본 특개평7-175471호에 개시되어 있다. 다른 종래 기술 자동 연주 피아노는 미국 특허 제6,271,447B1호로 이미 허여된 미국 특허 출원에 조약 우선권을 제공하는, 일본 특허 출원 평11-284135호에 대응하는 일본 특허 공개 제2000-276134호에 기술되어 있다.

일본 특허 공개 공보에 기술된 종래 기술 자동 연주 피아노 양자 모두에 통합된 솔레노이드-작동식 건 작동기의 내측에 각각 피드백 센서가 제공되어 있다. 즉, 일종의 피드백 센서가 피드백 제어 루프의 부분을 형성한다. 종래 기술 자동 연주 피아노는 플런저 운동이 건 운동과 동일하다는 가정에 기초하여 설계되었다. 그러나, 솔레노이드-작동식 건 작동기와 흑색/백색 건은 서로 독립적이다.

플런저는 강체이며, 솔레노이드가 연계된 자기장내에서 플런저상에 추력을 작용하도록 플런저와 전자기적으로 결부된다. 한편, 목재 흑색/백색 건은 변형가능하며, 밸런스 레일상의 밸런스 핀과 헐겁게 결합된다. 플런저가 솔레노이드로부터 돌출하는 동안, 플런저는 목재 흑색/백색 건의 후방부상에 힘을 지속적으로 작용한다. 그러나, 힘은 흑색/백색 건의 변형으로 부분적으로 소비된다. 또한, 플런저 운동은 부분적으로 밸런스 레일상의 흑색/백색 건의 미끄럼으로 변환된다. 이는 흑색/백색 건이 플런저를 충실히 추종할 수 없다는 것을 의미한다. 플런저가 휴지 위치와 종료 위치 사이에서 느린 건 운동을 유발할 때, 플런저 운동과 건 운동 사이의 편차는 무시할 수 있다. 그러나, 전음(trill) 같은 급속한 반복은 이 편차를 심각해지게 한다.

플런저 운동과 건 운동 사이의 편차가 불규칙하여 이 문제를 심화시킨다. 편차가 규칙적인 경우, 제어기는 구동 신호를 변경함으로써 이 운동을 플런저 운동과 일치시킬 수 있다. 그러나, 불규칙성은 이를 불가능하게 한다. 결과적으로, 솔레노이드-작동식 건 작동기의 어레이는 재생시 단지 의사 건 운동을 발생시킬 뿐이다. 이것이 청취자가 재생시의 연주를 부정확하게 느끼는 이유이다.

따라서, 본 발명의 중요한 목적은 연주를 정확하게 재현하는 악기를 제공하는 것이다.

이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 건 같은 구성 부재의 물리량과 플런저 같은 가동성 부재의 물리적 다른 물리량을 적절히 가중할 것을 제안한다.

본 발명의 일 태양에 따라서, 음악 음향을 생성하기 위한 자동 연주 악기가 제공되며, 이는 서로 다른 피치로 음악 음향을 생성하도록 작동되는 음향 생성기, 음향 생성기를 작동시키도록 운동하며, 각 구성부를 구비한 다수의 링크 장치 및 구성부와 연계된 제어 루프를 포함하고, 제어 루프는 구성부가 그 위로 이동하도록 기도된 기준 궤적을 나타내는 제어 데이터의 단편을 출력하는 데이터 생성기, 각각 구성부와 연계되어 제공되며 구성부상에 힘을 작용하기 위한 각 가동성 부재를 구비하고 구동 신호에 응답하여 가동성 부재를 통해 운동을 유발하는 다수의 작동기, 각각 구성부를 감시하며 구성부의 물리량을 나타내는 검출 신호를 생성하는 센서, 각각 가동성 부재를 감시하며 가동성 부재의 다른 물리량을 나타내는 다른 검출 신호를 생성하는 다른 센서, 데이터 생성기에 연결된 서보 제어기 및 변조기를 포함하고, 센서와 다른 센서는 목표 물리량 및 다른 목표 물리량을 나타내는 목표 데이터의 단편을 결정하고, 가중된 물리량 및 다른 가중된 물리량을 나타내는 상태 데이터의 단편을 생성하기 위해 가중 인자 및 다른 가중 인자로 물리량 및 상술한 다른 물리량을 각각 가중하며, 목표 물리량 및 상술한 다른 목표 물리량을 가중된 물리량 및 상술한 다른 가중된 물리량과 비교하여 구동 신호의 적절한 크기를 나타내는 명령 데이터의 단편을 결정하며, 변조기는 서보 제어기와 다수의 작동기 사이에 연결되고 명령 데이터의 단편에 응답하여, 구동 신호를 적절한 크기로 조절한다.

첨부 도면을 참조로 하는 하기의 설명으로부터 악기의 특징 및 장점을 보다 명백히 이해할 수 있을 것이다.

하기의 설명에서, 용어 "전방"은 용어 "후방"으로 한정된 위치 보다 운지를 위해 의자에 앉은 연주자에 보다 근접한 위치를 나타낸다. 전방 위치와, 대응 후방 위치 사이에 그려진 선은 전후 방향으로 연장하며, 측방향은 이 전후 방향을 직각으로 횡단한다.

본 발명에 따른 자동 연주 악기는 어쿠스틱 악기와 제어 루프를 포함한다. 어쿠스틱 악기는 음향 생성기 및 다수의 링크 장치를 포함한다. 음향 생성기는 서로 다른 피치로 음악 음향을 발생시키도록 동작하며, 인간 연주자 또는 제어 루프는 이 음향 생성기를 작동시키도록 다수의 링크 장치에 운동을 유발한다.

제어 루프는 데이터 생성기, 다수의 작동기, 센서, 기타 센서, 서보 제어기 및 변조기를 포함한다. 다수의 작동기는 각각의 가동성 부재를 포함하며, 가동성 부재는 링크 장치의 구성부상에 힘을 작용한다. 센서는 각각 구성부의 물리량을 나타내는 검출 신호를 생성하기 위해 구성부를 감시하며, 다른 센서는 각각 가동성 부재의 다른 물리량을 나타내는 다른 검출 신호를 생성하기 위해 가동성 부재를 감시한다. 검출 신호 및 다른 검출 신호는 서보 제어기에 공급되며, 서보 제어기는 물리량의 크기 및 다른 물리량의 크기를 처리하여 작동기에 공급되는 구동 신호를 적절한 크기로 규제한다.

사용자가 악절을 재현할 것을 자동 연주 악기에 명령할 때, 구성부를 위한 기준 궤적을 결정하도록 음악 데이터 코드가 데이터 생성기에 공급되며, 서보 제어기가 구성부 중 선택된 것을 위한 구동 신호를 공급하기 시작한다. 작동기는 구동 신호에 응답하여 구성부 중 선택된 것에 힘을 순차적으로 작용한다. 힘은 링크 장치의 운동을 유발하고, 링크 장치는 서로 다른 피치로 음악 음향을 생성하도록 음향 생성기를 작동시킨다.

제어 루프가 구성부를 선택적으로 이동시키는 동안, 데이터 생성기는 기준 궤적을 나타내는 제어 데이터의 단편을 서보 제어기에 제공하며, 센서 및 다른 센서는 구성부의 현재 물리량 및 가동성 부재의 다른 물리량을 서보 제어기에 보고한다. 기준 궤적이 서보 제어기에 도달할 때, 서보 제어기는 구성부와 가동성 부재 각각을 위한 목표 물리량 및 다른 목표 물리량을 결정하고, 현재 물리량 및 다른 현재 물리량을 가중 인자 및 다른 가중 인자로 승산하여 가중한다. 가중된 물리량 및 다른 가중된 물리량은 목표 물리량 및 다른 목표 물리량에 비교되어 구성부가 기준 궤적상에서 이동하는지 여부를 관찰한다.

답변이 긍정적으로 주어질 때, 서보 제어기는 구동 신호를 유지할 것을 변조기에 요청한다. 한편, 구성부가 앞서거나 지연될 경우에, 답변은 부정적으로 주어지며, 서보 제어기는 구동 신호의 적절한 크기를 나타내는 명령 데이터의 단편을 변조기에 공급한다. 따라서, 제어 루프는 구성부가 기준 궤적상에서 이동하게 한다. 이는 음악 음향이 원본 연주의 것과 같아지게 한다.

가중 작업은 적어도 3개 태양으로부터 수행된다. 먼저, 서보 제어기는 센서로부터 보고된 물리량에 기초하여 구성부의 다른 물리량을 결정하고, 다른 센서로부터 보고된 다른 물리량에 기초하여 가동성 부재의 물리량을 결정한다. 구성부의 물리량 및 가동성 부재의 물리량은 가중된 물리량을 생성하도록 적절히 가중되며, 구성부의 다른 물리량 및 가동성 부재의 다른 물리량도 다른 가중된 물리량을 생성하도록 적절히 가중된다. 달리 말해서, 가중 작업은 동종 물리량에 대하여 수행된다. 따라서, 서보 제어기는 동종 물리량에 1회 이상 반복된 비교를 통한 구성부의 운동에 대응하는 구성부의 운동을 형성한다.

두 번째로, 다른 물리량이 이 물리량과 타종일 때, 구성부의 물리량은 가중된 물리량을 생성하도록 적절히 가중되며, 가동성 부재의 다른 물리량은 다른 가중된 물리량을 생성하도록 적절히 가중된다. 달리 말해서, 가중 작업은 타종의 물리량에 대해 수행된다. 따라서, 서보 제어기는 타종 물리량 사이의 단순한 비교를 통한 구성부의 운동에 대응하는 구성부의 운동을 형성한다.

세 번째로, 양 센서가 특정 종류의 물리량을 보고하는 경우, 즉, 물리량 및 다른 물리량이 특정 종류의 물리량에 속하는 경우, 서보 제어기는 동종 물리량의 단순한 비교를 통한 구성부의 운동에 대응하는 구성부의 운동을 형성한다.

제1 실시예

도면 중 도1을 참조하면, 본 발명을 구현하는 자동 연주 피아노는 크게 어쿠스틱 피아노(100), 녹음 시스템(200) 및 자동 연주 시스템(300)을 포함한다. 녹음 시스템(200) 및 자동 연주 시스템(300)은 어쿠스틱 피아노(100) 내측에 설치되며, 어쿠스틱 피아노(100)와 협력한다.

사용자가 그 또는 그녀의 연주를 녹음하기를 원할 때, 그 또는 그녀는 녹음 시스템(200)에 연주를 나타내는 음악 데이터 코드를 생성할 것을 명령하고, 어쿠스틱 피아노(100)상에서 악곡을 연주하기 시작한다. 사용자가 어쿠스틱 피아노(100)상에서 운지하는 동안, 녹음 시스템(200)은 건 운동 및 해머 운동을 감시하고, 생성되었다가 그후 소멸된 음조를 나타내는 음악 데이터 코드를 생성한다. 음악 데이터 코드는 실시간 방식으로 목적지에 공급되거나, 연주의 완료시 적절한 메모리에 저장된다. 따라서, 녹음 시스템(200)은 어쿠스틱 피아노와 협력하여 사용자의 연주를 녹음한다.

사용자가 어쿠스틱 피아노상에서 운지하지 않고 연주를 재현하기를 원할 때, 그 또는 그녀는 자동 연주 시스템(300)이 음악 데이터 코드에 기초한 음조를 재생하기를 명령한다. 자동 연주 시스템(300)은 순차적으로 음악 데이터 코드를 처리하고, 음조를 재생하기 위해 적절한 음량 및 타이밍으로 재생될 음조를 결정한다. 자동 연주 시스템(300)은 원본 연주가 자동 연주 시스템(300)에 의해 재현되도록 그 타이밍으로 음조를 생성하도록 어쿠스틱 피아노(100)를 구동한다. 따라서, 자동 연주 시스템(300)은 연주를 재현하도록 어쿠스틱 피아노와 협력한다.

어쿠스틱 피아노(100)는 그랜드형으로 이루어지며, 건반(1), 작동 유닛(2), 해머(3), 현(4) 및 댐퍼(5)를 포함한다. 흑색 건(1a) 및 백색 건(1b)은 널리 알려진 패턴으로 배설되며, 밸런스 레일(1c)상에 측방향으로 배열된다. 흑색/백색 건(1a/1b)은 목재로 이루어지며, 변형가능하다.

밸런스 핀(P)은 밸런스 레일(1c) 위로 돌출하며, 연계된 흑색/백색 건(1a/1b)에 건 운동의 지점을 제공한다. 흑색/백색 건(1a/1b)의 중앙부에 구멍이 수직방향으로 형성되며, 밸런스 건 핀(P)은 이 구멍을 헐겁게 통과한다. 이 때문에, 흑색/백색 건(1a/1b)이 휴지 위치로부터 종료 위치로 회전하는 동안, 흑색/백색 건(1a/1b)과 밸런스 레일(1c) 사이의 접촉 영역은 전후 방향으로 변하며, 흑색/백색 건(1a/1b)의 전방부는 종료 위치에서 전방 핀 클로쓰 펀칭(1d, front pin cloth punching)과 접촉한다. 흑색/백색 건(1a/1b)이 종료 위치에서 해제될 때, 흑색/백색 건(1a/1b)은 반대 방향으로 회전하고, 후방부가 후방 레일 펠트(1e, back rail felt)와 접촉한다. 전방 핀 클로쓰 펀칭(1d) 및 후방 레일 펠트(1e)가 강체가 아니기 때문에, 흑색/백색 건(1a/1b)은 종료 위치와 휴지 위치에서 미소하게 이동한다. 따라서, 건 운동은 복잡하며, 균일하지 않다.

건반(1)은 작동 유닛(2) 및 댐퍼(4)와 연동하며, 해머(3)는 현(4)아래의 연계된 작동 유닛(2)과 추가로 연동한다. 인간 연주자 또는 자동 연주 시스템(300)이 건 운동을 유발하고, 흑색/백색 건(1a/1b)이 댐퍼(4) 및 연계된 작동 유닛(2)을 선택적으로 작동시키게 한다. 댐퍼(4)는 흑색/백색 건(1a/1b)의 최후방부 위에 제공되며, 연계된 현(4)으로부터 이격 배치되고, 그와 접촉하게 된다. 작동 유닛(2)은 흑색/백색 건(1a/1b)의 후방 반부 위에 제공되며, 현(4)을 향해 회전하도록 연계된 해머(3)를 구동한다.

사용자는 흑색/백색 건(1a/1b)의 전방부를 누른다. 눌러진 건(1a/1b)은 종료 위치로의 경로 도중에 연계된 댐퍼(5)를 상방으로 밀고, 현(4)으로부터 댐퍼(5)가 이격되게 한다. 댐퍼(5)는 현(4)이 진동할 수 있게 한다. 그후, 눌러진 건(1a/1b)은 작동 유닛(2)의 일부를 형성하는 잭(21, jack)이 해머(3)로부터 탈출하게 한다. 달리 말해서, 눌러진 건(1a/1b)은 작동 유닛(2)이 해머(3)의 자유 회전을 유발하게 한다. 해머(3)는 현(4)과 충돌하며, 현(4)의 진동을 유발한다. 해머(3)는 현(4)상에서 반동되며, 작동 유닛(2)에 수용된다. 사용자가 눌러진 건(1a/1b)을 해제할 때, 작동 유닛(2)은 휴지 위치로 복귀하기 시작하고, 휴지 위치를 향한 해제된 건(1a/1b)의 경로 중에 댐퍼(5)가 현(4)과 접촉하게 된다.

녹음 시스템(200)은 데이터 생성기(28), 사후 프로세서(29, post processor), 건 센서(25), 즉, 광 변조기(26)와 포토-커플러(25a)의 조합, 및 해머 센서(27)를 포함한다. 광 변조기(26)는 흑색/백색 건(1a/1b)의 하부면에 부착되고, 포토-커플러(25a)는 광 변조기(26)의 궤적을 가로질러 광 빔을 방사한다. 광 빔은 휴지 위치로부터 종료 위치로의 키스트로크(keystroke)를 감시하기에 충분한 단면 폭을 가진다. 따라서, 건 센서(25)는 각각 흑색/백색 건(1a/1b)과 연계되며, 건 운동을 감시한다. 흑색/백색 건(1a/1b)이 휴지 위치로부터 종료 위치로 이동하는 동안, 광 변조기(26)는 건 위치 신호의 크기를 변경하도록 포토-커플러의 검광 요소상에 입사하는 광량을 점진적으로 변화시킨다.

해머 센서(27)는 건 센서(25)와 유사하다. 해머 센서(27)는 각각 해머(150)와 연계되며, 해머 운동을 감시한다. 건 센서(25) 및 해머 센서(27)는 데이터 생성기(28)에 연결되고, 연계된 흑색/백색 건(1a/1b)의 현재 위치를 나타내는 건 위치 신소 및 연계된 해머(3)의 현재 해머 위치를 나타내는 해머 위치 신호를 데이터 생성기(28)에 공급한다.

데이터 생성기(28)와 사후 프로세서(29)는 도2와 연계하여 후술될 제어기(30)의 특정 기능을 지원한다. 데이터 생성기(28)는 현재 건 위치 및 현재 해머 위치를 나타내는 위치 데이터의 단편을 주기적으로 패치 하고, 이들을 피치 명칭에 각각 할당된 큐(queue)내에 축적한다. 데이터 생성기(28)는 흑색/백색 건(1a/1b) 중 소정의 하나를 사용자가 누르거나 해제하는지 여부를 관찰하기 위해 위치 데이터의 단편을 분석한다. 데이터 생성기(28)가 눌러진 건(1a/1b)을 발견할 때, 데이터 생성기(28)는 눌러진 건(1a/1b)의 피치 명칭을 명시하고, 음량을 결정하며, 이 음량은 현(4)에서의 충돌 직전의 해머의 속도에 비례한다. 데이터 생성기(28)는 피치명 및 음량, 즉, 속도를 나타내는 음악 데이터의 단편을 생성한다. 한편, 데이터 생성기(28)가 해제된 건을 발견하였을 때, 데이터 생성기는 해제된 건의 피치 명칭을 명시하고, 해제된 속도를 결정한다. 데이터 생성기(28)는 피치 명칭 및 해제된 속도를 나타내는 음악 데이터의 단편을 생성한다. 따라서, 데이터 생성기(28)는 연주시 생성 및 소멸된 음조를 나타내는 음악 데이터의 단편을 간헐적으로 생성한다.

음악 데이터의 단편은 데이터 생성기(28)로부터 사후 프로세서(29)로 전달된다. 사후 프로세서(29)는 음악 데이터의 단편으로부터 건 센서(25)의 개성을 제거한다. 즉, 사후 프로세서(29)는 음악 데이터의 단편을 정규화한다. 이렇게 정규화된 음악 데이터의 단편은 사전결정된 포맷으로 코딩되고, 음악 데이터 코드가 적절한 메모리에 공급된다. 그렇지 않으면, 음악 데이터 코드가 실시간 형태로 다른 악기에 공급된다. 포맷은 예로서, MIDI 프로토콜 같은 특정 음악 데이터 프로토콜에 규정될 수 있다.

자동 연주 시스템(300)은 솔레노이드-작동식 건 작동기(6), 사전 프로세서(10), 운동 제어기(11), 서보 제어기(12), 플런저 센서(35) 및 건 센서(25)를 포함한다. 사전 프로세서(10), 운동 제어기(11) 및 서보 제어기(12)는 제어기(30)의 서로 다른 기능을 나타낸다. 각 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)는 솔레노이드 및 플런저(6a)를 포함하며, 플런저(6a)의 팁(tip)은 휴지 위치에서 연계된 흑색/백색 건(1a/1b)의 하부면과 근접하거나, 미소하게 접촉하여 유지된다. 서보 제어기(12)는 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)의 솔레노이드에 구동 신호를 공급하고, 플런저 운동을 유발한다.

플런저 센서(25)는 이동-자석형으로 이루어지며, 연계된 플런저(6a)의 플런저 속도를 검출한다. 건 센서(25) 및 플런저 센서(35)는 서보 제어기(12)에 연결되고, 플런저 속도 신호 및 건 위치 신호가 플런저 센서(35) 및 건 센서(25)로부터 서보 제어기(12)로 공급된다. 따라서, 건 센서(25) 및 제어기(30)는 녹음 시스템(200)과 자동 연주 시스템(300) 사이에서 공유된다.

사전 프로세서(10)는 음악 데이터 코드에 기초하여 기준 궤적을 결정한다. 기준 궤적은 시간에 따라 변하는 흑색/백색 건(1a/1b)의 목표 위치이다. 음악 데이터 코드는 메모리로부터 사전 프로세서(10)로 공급된다. 음악 데이터 코드의 집합은 공급자로부터 예로서 인터넷 같은 통신망을 통해 공급될 수 있다.

운동 제어기(11)는 기준 궤적을 나타내는 데이터 코드를 공급받고 데이터 코드에 기초한 간격으로 구동 신호의 듀티비 또는 구동 신호의 평균 전류의 목표량을 결정한다.

목표량 또는 듀티비를 나타내는 데이터 코드는 서보 제어기(12)에 공급된다. 서보 제어기(12)는 구동 신호의 듀티비를 목표값으로 규제하고, 건 작동기(6)의 솔레노이드에 구동 신호를 공급한다. 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)가 흑색/백색 건(1a/1b)을 회전 구동하는 동안, 플런저 센서(35) 및 건 센서(25)는 플런저 속도 신호 및 건 위치 신호를 서보 제어기(12)에 공급하며, 서보 제어기(12)는 상세히 후술될 바와 같이 플런저 속도 신호 및 건 위치 신호를 통해 공급되는 제어 데이터의 단편으로 구동 신호의 듀티비를 변경한다.

녹음기의 시스템 구성

도면 중 도2로 돌아가면, 제어기(30)는 "CPU"라 약어화되는 중앙 처리 유닛(40), "ROM"이라 약어화되는 판독 전용 메모리(41), "RAM"이라 약어화되는 임의 접근 메모리(42), 외부 메모리(43), "I/O"라 약어화되는 인터페이스(44) 및 공유 버스 시스템(46)을 포함한다. 외부 메모리 유닛(43)은 예로서, 하드디스크 유닛, 플렉시블 디스크 유닛, 플로피 디스크(상표명) 드라이버, CD-ROM, CD-RAM, 광자기 디스크, ZIP 디스크 또는 DVD(디지털 다용도 디스크)를 위한 CD 드라이버 또는 반도체 메모리가 장착된 메모리 보드로 구현된다. 인터페이스(44)는 아날로그-대-디지털 변환기를 포함한다. 건 위치 신호, 해머 위치 신호 및 플런저 속도 신호는 디지털 건 위치 신호, 디지털 해머 위치 신호 및 디지털 플런저 속도 신호가 공유 버스 시스템(64)으로 출력되도록 아날로그-대-디지털 변환기에 공급된다. 비록 도2에 도시되지는 않았지만, 조작 패널이 인터페이스(44)에 추가로 연결되며, 사용자는 조작 패널을 통해 제어기(30)에 그 명령을 제공한다. 중앙 처리 유닛(40)은 인터페이스(44)로부터 현재 건 위치, 현재 해머 위치 및 현재 플런저 속도를 나타내는 위치 데이터의 단편을 주기적으로 패치한다.

중앙 처리 유닛(40), 임의 접근 메모리(42), 판독 전용 메모리(41), 외부 메모리(43), 펄스폭 변조기(45) 및 인터페이스(44)는 공유 버스 시스템(46)을 통해 다른 구성요소(40/41/42/43/44/45)와 통신한다.

컴퓨터 프로그램, 즉, 메인 루틴 프로그램 및 서브루틴 프로그램과 파라미터의 표가 작업 메모리로서 기능하는 판독 전용 메모리(41) 및 임의 접근 메모리(42)내에 저장된다. 중앙 처리 유닛(40)은 메인 루틴 프로그램을 운용하고, 주어진 태스크를 달성하기 위해 조건부로 서브루틴 프로그램에 진입한다. 중앙 처리 유닛(40)은 사용자의 명령을 수신통지하고, 메인 루틴 프로그램의 실행 동안 소프트웨어 타이머를 증분한다. 중앙 처리 유닛(40)은 소프트웨어 타이머를 선택적으로 시동 및 정지시키며, 이전 이벤트로부터 현재 이벤트까지의 경과 시간을 측정한다. 중앙 처리 유닛(40)은 녹음 시스템(200)에 할당된 서브루틴 프로그램의 실행시 MIDI 메시지를 나타내는 음악 데이터 코드를 생성한다. 중앙 처리 유닛(40)은 자동 연주 시스템(300)에 할당된 서브루틴 프로그램의 실행시 음악 데이터 코드에 기초하여 적절한 구동 신호를 나타내는 제어 데이터 코드를 추가로 생성한다.

MIDI 메시지를 나타내는 음악 데이터 코드의 집합, 즉, MIDI 음악 데이터는 외부 메모리(43)에 저장된다. 달리 말해서, 연주는 외부 메모리(43)내에 녹음된다. 어쿠스틱 피아노(100)상의 연주를 나타내는 음악 데이터 코드의 집합은 연주의 완료시 임의 접근 메모리(42)로부터 외부 메모리(43)로 공급된다. 그렇지 않으면, 음악 데이터 코드의 집합은 통신망을 통해 적절한 데이터 저장부에 공급될 수 있다.

펄스 폭 변조기(45)는 구동 신호의 주 전류, 즉, 듀티비를 중앙 처리 유닛(40)으로부터 주어진 값으로 조절한다. 듀티비가 크면 클수록 자기장, 즉, 플런저(6a)상에 작용되는 추력이 보다 강해진다. 달리 말해서, 중앙 처리 유닛(40)은 펄스 폭 변조기(45)를 통해 구동 신호의 듀티비를 변경함으로써 건 운동을 제어한다.

조작 패널(미도시)은 인간-기계 인터페이스이다. 다양한 스위치, 레버, 표시등 및 디스플레이 윈도우가 조작 패널상에 제공되며, 사용자는 이들 스위치 및 레버를 조작함으로써 중앙 처리 유닛(40)에 명령을 제공한다.

피아니스트가 어쿠스틱 피아노(100)상에서 악곡을 연주하는 동안, 중앙 처리 유닛(40)은 MIDI 음악 데이터 코드를 생성하도록 컴퓨터 프로그램상에서 운용된다. 상세히, 중앙 처리 유닛(40)은 인터페이스(44)내의 아날로그-대-디지털 변환기로부터 현재 건 위치 및 현재 해머 위치를 주기적으로 패치하고, 현재 건 위치를 나타내는 위치 데이터의 단편 및 현재 해머 위치를 나타내는 위치 데이터의 단편을 흑색/백색 건(1a/1b)과 해머(3)에 할당된 큐에 추가한다. 큐는 임의 접근 메모리(42)내에 생성된다. 큐내의 위치 데이터의 단편은 중앙 처리 유닛(40)이 이벤트를 수신통지할 때, 즉, 노트-온(note-on) 이벤트 및 노트-오프(note-off) 이벤트가 발생할 때 리셋된다. 중앙 처리 유닛(40)은 소정의 건(130)이 이동되는지 여부를 관찰하기 위해 큐를 점검한다.

중앙 처리 유닛(40)이 흑색/백색 건(1a/1b)이 노트-온 이벤트 또는 노트-오프 이벤트를 위한 지점을 초과한 것을 발견할 때, 중앙 처리 유닛(40)은 건 운동, 즉, 흑색/백색 건(1a/1b)에 할당된 노트 번호, 음량을 나타내는 해머 속도, 누름 속도, 해제 속도 등에 할당된 노트 번호를 결정하고, 생성 또는 소멸될 음조를 위한 MIDI 음성 메시지를 생성한다. 중앙 처리 유닛(40)은 추가로 MIDI 음성 메시지의 발생시 타이머를 시동하고, 다음 MIDI 음성 메시지의 발생시 타이머를 정지한다. 중앙 처리 유닛(40)은 MIDI 이벤트 사이의 경과 시간을 측정하고, 경과 시간을 나타내는 기간 데이터 코드를 생성한다. 따라서, 중앙 처리 유닛(40)은 경과 시간을 나타내는 기간 데이터의 단편 및 MIDI 음성 메시지를 나타내는 음악 데이터의 단편을 간헐적으로 생성한다. 데이터 생성기(28)는 이 기능을 나타낸다.

이어서, 중앙 처리 유닛(40)은 음악 데이터 코드의 단편을 정규화한다. 어쿠스틱 피아노(100)는 목표 위치, 악기 에러, 어쿠스틱 피아노(100)의 구성부의 치수 공차 등등으로부터의 건/해머 센서(25/27) 오프셋으로 인해 개성을 나타낸다. 개성은 자동 연주 피아노가 소정 경향을 나타내게 한다. 중앙 처리 유닛(40)은 이 경향을 발견하고, 음악 데이터의 단편으로부터 이 개성으로 인한 잡음 성분을 제거한다. 따라서, 음악 데이터의 단편은 표준 자동 연주 피아노의 것들로 정규화된다. 이 기능은 사후 프로세서(29)로 표시되어있다.

이미 정규화된 음악 데이터의 단편은 MIDI 프로토콜에 규정된 포맷으로 코딩된다. 어쿠스틱 피아노(100)상의 연주를 나타내는 음악 데이터 코드의 집합은 외부 메모리(43)로 전달되며, 그 내부에 저장된다. 음악 데이터 코드의 집합은 표준 MIDI 파일로 만들어질 수 있다. 그렇지 않으면, 음악 데이터 코드는 통신망을 통해 실시간 형태로 다른 MIDI 악기로 전송된다.

사용자는 자동 연주 시스템(300)에 연주를 재현할 것을 명령한다. 그후, 메인 루틴 프로그램은 재생을 위해 서브루틴 프로그램으로 주기적으로 분기한다. 중앙 처리 유닛(40)은 외부 메모리(43)에 음악 데이터 코드의 집합을 임의 접근 메모리(42)로 전달할 것을 요청하고, 시간 순서로 음악 데이터 코드를 독출한다.

노트-온 이벤트를 나타내는 음악 데이터 코드가 임의 접근 메모리(42)로부터 독출되었을 때, 중앙 처리 유닛(40)은 음악 데이터 단편을 분석하고, 이동될 흑색/백색 건(1a/1b)을 위한 기준 궤적을 결정한다. 기준 궤적상의 목표 건 위치는 시간과 함께 변한다. 목표 건 위치는 예로서, 1ms의 간격으로 결정된다. 이 기능은 사전 프로세서(10)로 표시되어 있다.

연계된 기간 코드에 의해 명시된 타이밍이 도래할 때, 중앙 처리 유닛(40)은 목표 플런저 속도 및 목표 플런저 가속도를 산출하고, 플런저가 목표 플런저 속도가 되게 하고 흑색/백색 건(1a/1b)이 목표 건 위치에 도달하게 하는 것으로 예상되는 구동 신호의 듀티비를 결정하며, 듀티비를 나타내는 제어 데이터 코드를 펄스 폭 변조기(45)에 공급한다. 이 기능은 운동 제어기(11)로 표시되어 있다.

펄스 폭 변조기(45)는 이 듀티비로 구동 신호를 조절하고, 구동 신호를 연계된 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)의 솔레노이드에 공급한다. 플런저(6a)는 돌출하기 시작하고, 건 운동을 유발한다. 건 센서(25) 및 플런저 센서(35)는 현재 건 위치 및 현재 플런저 속도를 제어기(30)에 보고한다.

중앙 처리 유닛(40)은 인터페이스(44)로부터 현재 건 위치를 나타내는 위치 데이터의 단편 및 현재 플런저 속도를 나타내는 속도 데이터의 단편을 주기적으로 패치하며, 각각 현재 건 위치 및 현재 플런저 속도에 기초하여 현재 건 속도 및 현재 플런저 위치/현재 플런저 가속도를 산출한다. 중앙 처리 유닛(40)은 위치 데이터의 단편을 정규화하고, 현재 건 위치, 현재 플런저 위치, 현재 건 속도 및 현재 플런저 속도를 가중하며, 현재 가중된 위치 및 현재 가중된 속도를 결정한다.

중앙 처리 유닛(40)은 현재 가중된 위치, 현재 가중된 속도 및 현재 플런저 가속도를 목표 건 위치, 목표 플런저 속도 및 목표 플런저 가속도에 비교하여 흑색/백색 건(1a/1b)이 기준 궤적상에서 적절히 이동하는지 여부를 관찰한다. 답변이 긍정적으로 주어질 때, 중앙 처리 유닛(40)은 펄스 폭 변조기(45)에 듀티비를 유지할 것을 요청한다. 그러나, 답변이 부정적으로 주어지는 경우, 중앙 처리 유닛(40)은 각각 현재 가중된 위치와 목표 위치 사이의 편차, 현재 가중된 속도와 목표 속도 사이의 편차, 및 현재 플런저 가속도와 목표 플런저 가속도 사이의 편차를 사전결정된 이득으로 승산하고, 편차에 대한 일정한 바이어스를 가산하여 적절한 듀티비를 결정한다. 중앙 처리 유닛(40)은 적절한 듀티비를 펄스 폭 변조기(45)에 통지한다.

펄스 폭 변조기(45)는 구동 신호를 적절한 듀티비로 조절하고, 구동 신호를 솔레노이드에 공급하여, 솔레노이드가 플런저(6a)상에 작용되는 추력을 증가 또는 감소시킨다. 이 기능은 서보 제어기(12)로 표시되어 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 제어기(30), 솔레노이드-작동식 건 작동기(6), 흑색/백색 건(1a/1b)및 건 센서/플런저 센서(25/35)는 혼성 피드백 제어 루프(31)를 형성하며, 건 운동은 이 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 제어된다. 솔레노이드는 플런저(6a)의 선형 운동을 직접적으로 유발하며, 각 운동을 유발하도록 흑색/백색 건(1a/1b)상에 플런저(6a)를 통해 힘을 간접적으로 작용한다. 달리 말해서, 솔레노이드-작동식 건 작동기(6) 및 흑색/백색 건(1a/1b)은 서로 독립적이다. 이는 건 위치가 현재 플런저 위치와 항상 일관적이지는 않다는 것을 의미한다. 이 때문에, 플런저(6a) 및 흑색/백색 건(1a/1b) 양자 모두는 플런저 센서(35) 및 건 센서로 직접적으로 감시된다. 서보 제어기(12)는 정확한 피드백 제어를 고려하여 양 위치 데이터의 단편을 취한다.

도3은 혼성 피드백 제어 루프(310)를 도시한다. 비록 모든 흑색/백색 건(1a/1b)이 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 제어되지만, 혼성 피드백 제어 루프(310)는 단순성을 위해 흑색/백색 건(1a/1b) 중 단 하나에만 집중된다.

박스(50/54a/54b/55/56/57/58/59/60a/60b/60c) 및 원(51/52/53/61)은 운동 제어기/서보 제어기(11/12)의 기능을 보다 상세히 나타낸다. 아날로그-대-디지털 변환기(44a/44b)는 인터페이스(44)에 통합된다.

기준 궤적을 나타내는 제어 데이터의 단편은 박스(50)에 공급된다. 박스(50)는 목표 위치, 목표 속도 및 목표 가속도를 나타내는 제어 데이터의 단편을 1ms의 간격으로 기준 궤적을 나타내는 제어 데이터의 단편에 기초하여 결정하며, 목표 위치를 나타내는 목표 위치 신호(rx), 목표 속도를 나타내는 목표 속도 신호(rv), 목표 가속도를 나타내는 목표 가속도 신호(ra) 및 일정한 바이어스(ru)를 출력한다. 일정한 바이어스(ru)는 듀티비의 일부를 나타내며, 이 듀티비의 부분은 플런저상에 작용된 추력에 성분을 추가한다. 이렇게 추력에 추가된 이 성분은 플런저 운동에 대한 저항과 같으며, 실험을 통해 결정된다. 일정한 바이어스(ru)는 플런저가 급격히 상승되기 때문에 바람직하다. 목표 위치 신호(rx), 목표 속도 신호(rv), 목표 가속도 신호(ra) 및 일정한 바이어스(ru)는 보다 상세히 후술될 바와 같이 가산을 나타내는 원(61/51/52/53)에 공급된다.

연계된 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)의 솔레노이드가 자기장내의 플런저(6a)상에 추력을 작용하는 동안 플런저(6a)는 솔레노이드로부터 돌출하며, 건 이동을 유발한다. 현재 플런저 속도(ym)는 플런저 센서(35)에 의해 아날로그 플런저 속도 신호(yvma)로 변환되며, 현재 건 위치는 건 센서(25)에 의해 아날로그 건 위치 신호(yk)로 변환된다. 아날로그 건 위치 신호(yxka) 및 아날로그 플런저 속도 신호(yvma)는 각각 아날로그-대-디지털 변환기(44a/44b)를 통해 각각 현재 건 위치를 나타내는 디지털 건 위치 신호(yxkd) 및 현재 플런저 위치를 나타내는 디지털 플런저 속도 신호(yvmd)로 변환되며, 각각 박스(54a/54b)로 공급된다.

박스(54a/54b)는 정규화를 나타낸다. 현재 건 위치 및 현재 플런저 속도가 서로 다른 단위로 표현되기 때문에, 박스(54a/54b)는 선형 변환을 수행하며, 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk) 및 디지털 정규화된 플런저 속도 신호(yvm)를 생성한다. 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk) 및 디지털 정규화된 플런저 속도 신호(yvm)는 각각 박스(55/59) 및 박스(56/57/58)로 공급된다.

박스(55)는 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk)에 의해 표현된 정규화된 건 위치 데이터의 단편상의 미분을 나타낸다. 미분을 위해 다항 근사법을 사용할 수 있다. 예로서, 전순위 7개 정규화된 건 위치의 단편과 차순위 7개 정규화된 건 위치의 단편이 큐로부터 독출되고, 14개의 정규화된 건 위치 단편이 2차 곡선으로 근사화된다. 박스(55)는 2차 곡선에 기초하여 현재 건 속도를 결정하며, 현재 건 속도를 나타내는 디지털 정규화된 건 속도 신호(yvk)를 생성한다.

박스(56)는 디지털 정규화된 플런저 속도 신호에 의해 표현된 정규화된 플런저 속도 데이터의 단편상의 적분을 나타내며, 현재 플런저 위치를 나타내는 디지털 정규화된 플런저 위치 신호(yvk)를 생성한다.

박스(57)는 디지털 정규화된 플런저 속도 신호에 의해 표현된 정규화된 플런저 속도 데이터의 단편상의 미분을 나타내며, 디지털 정규화된 플런저 가속도 신호(yam)를 생성한다. 또한, 이 미분을 위해서도 다항 근사법이 사용된다.

박스(58)는 가중된 현재 속도의 결정을 나타낸다. 박스(58)의 기능은 승산기(58a/58b)와 가산기(58c)로 나누어진다. 디지털 정규화된 플런저 속도 신호(yvm)는 승산기(58a)에 공급되고, 정규화된 플런저 속도 데이터의 단편은 "Kvm"으로 가중된다. 유사하게, 디지털 정규화된 건 속도 신호(yvk)가 승산기(58b)로 공급되며, 정규화된 건 속도 데이터의 단편이 "Kvk"로 가중된다. 승산 이후, 디지털 정규화된 플런저 속도 신호(yvm)는 가중된 플런저 속도 데이터의 단편을 나타내고, 디지털 정규화된 건 속도 신호(y파)는 가중된 건 속도 데이터의 단편을 나타낸다. 가중된 플런저 속도 데이터의 단편은 가중된 건 속도 데이터의 단편에 가산되어 박스(58)는 현재 가중된 속도를 나타내는 합성 현재 속도 신호(yv)를 출력한다.

박스(59)는 현재 가중된 위치의 결정을 나타낸다. 박스(59)의 기능은 승산기(59a/59b) 및 가산기(59c)로 나누어진다. 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk)가 승산기(59a)로 공급되고, 정규화된 건 위치 데이터의 단편이 가중 인자 "Kxk"로 가중된다. 디지털 정규화된 플런저 위치 신호(yxm)가 승산기(59b)에 공급되고, 정규화된 플런저 위치 데이터의 단편이 가중 인자 "Kxm"로 가중된다. 승산 이후, 디지털 정규화된 플런저 위치 신호(yxm)는 가중된 플런저 위치 데이터의 단편을 나타내고, 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk)는 가중된 건 위치 데이터의 단편을 나타낸다. 가중된 플런저 위치 데이터의 단편은 가중된 건 위치 데이터의 단편에 가산되어 박스(59)가 현재 가중된 위치를 나타내는 합성 현재 위치 신호(yx)를 출력한다.

가중 인자(Kvm 및 Kvk)는 실험을 통해 결정되며, 방정식 Kvm+Kvk=1을 항상 충족한다. 가중 인자(Kvm 또는 Kvk) 중 어떤 것이 영향을 미치는 가는 어쿠스틱 피아노(100)의 구조, 센서(25/35)의 특성 등에 의존한다. 자동 연주 피아노의 특정 모델을 사용하여, 본 발명자는 실험을 통해 자동 연주 피아노를 위한 가중 인자(Kvm 및 Kvk)의 적절한 값을 결정하였다. 가중 인자(Kvm 및 Kvk)의 적절한 값은 각각 0.7 및 0.3이다.

유사하게, 가중 인자(Kxm 및 Kxk)는 실험을 통해 결정되며, 항상 방정식 Kxm+Kxk=1을 충족한다. 가중인자(Kxm 또는 Kxk) 중 어느 것이 영향을 미치는 가는 어쿠스틱 피아노(100)의 구조, 센서(25/35)의 특성 등에 의존한다. 특정 모델의 자동 연주 피아노를 사용하여, 본 발명자는 실험을 통해 자동 연주 피아노를 위한 가중인자(Kxm 및 Kxk)의 적절한 값을 결정하였다. 가중 인자(Kxk 및 Kxm)의 적절한 값은 각각 0.9와 0.1이다.

이 경우에, 어떠한 현재 가중된 가속도도 결정되지 않는다. 물론, 현재 가중된 가속도를 위해 박스(58/59)와 유사한 다른 박스를 준비하는 것이 가능하다. 그러나, 현재 건 가속도는 덜 정확하다. 이는 현재 건 가속도를 위해서는 미분이 2회 수행되어야 한다는 사실 때문이다. 부정확한 가중된 가속도는 듀티비를 신뢰할 수 없게 한다. 이 때문에, 디지털 플런저 가속도 신호(yam)는 원(53)과 관련하여 후술될 바와 같이 목표 가속도와 직접적으로 비교된다.

원(51/52/53)은 감산을 나타낸다. 목표 위치(rx)는 원(51)을 통해 현재 가중된 위치로부터 감산되고, 편차(ex)가 원(51)으로부터 출력된다. 목표 속도(rv)는 원(52)을 통해 현재 가중된 속도로부터 감산되고, 편차(ev)가 원(52)으로부터 출력된다. 목표 가속도(ra)는 원(53)을 통해 현재 플런저 가속도로부터 감산되고, 편차(ea)가 원(53)으로부터 출력된다.

박스(60a/60b/60c)는 승산을 나타낸다. 편차(ex)는 박스(60a)를 통해 서보 이득(kx)으로 승산되며, 박스(60a)로부터 적(ux)이 출력된다. 편차(ev)는 박스(60b)를 통해 서보 이득(kv)으로 승산되며, 박스(60b)로부터 적(uv)이 출력된다. 편차(ea)는 박스(60c)를 통해 서보 이득(ka)으로 승산되며, 박스(60c)로부터 적(ua)이 출력된다.

서보 이득(kx/kv/ka)은 실험을 통해 결정된다. 특정 모델의 자동 연주 피아노를 사용하여, 본 발명자는 실험을 수행하였으며, 서보 이득(kx/kv/ka)의 적절한 값을 결정하였다. 특정 모델을 위한 적절한 값은 각각 1.7, 3.5 및 0.5였다. 따라서, 속도 제어는 자동 연주 피아노의 특정 모델의 혼성 피드백 제어 루프에서 가중되었다.

원(61 및 62)은 가산을 나타낸다. 적(ux/uv/ua)이 원(61)을 통해 서로 가산되고, 다른 원(62)을 통해 일정한 바이어스(ru)가 합, 즉, (ux+uv+ua)에 추가로 가산되었다. 합 "u", 즉, (ux+uv+ua+ru)은 적절한 듀티비를 나타내며, 펄스 폭 변조기(45)에 공급된다.

펄스 폭 변조기(45)는 구동 신호(ui)를 적절한 듀티비로 조절하며, 연계된 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)의 솔레노이드에 구동 신호를 공급한다.

제1 실시예에서, 위치와 속도는 물리량에 대응한다. 서보 위치 제어, 서보 속도 제어 및 서보 가속도 제어는 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 달성된다. 서보 속도 제어는 서보 위치 제어의 태양으로부터 미분 보정자로서 기능하고, 서보 위치 제어 및 서보 가속도 제어는 각각 적분 보상자 및 미분 보상자로서 기능한다.

본 발명자는 혼성 피드백 제어 루프(310)를 평가하였다. 본 발명자는 목표 위치(rx), 목표 속도(rv) 및 목표 가속도(ra)를 도4a에 도시하였다. 목표 위치(rx)는 건이 종료 위치를 향해 점진적으로 눌러지고, 그후, 휴지 위치로 복원된다는 것을 나타낸다. 달리 말해서, 목표 위치(rx)는 건의 표준 건 이동을 나타낸다. 건이 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 제어되었으며, 건 운동이 플롯(yxk)으로 표현되었다. 플롯(yxk)은 건 센서(25)로부터 출력된 건 위치 신호에 기초하여 결정된 현재 건 위치를 나타낸다. 플롯(rx)을 플롯(yxk)과 비교하면, 혼성 피드백 제어 루프(310)가 표준 건 운동의 재생을 충실히 수행한다는 것을 이해할 수 있다. 목표 위치(rx)는 시간(T)에 급속히 깊어진다. 목표 속도(rv)도 급속히 상승되기 때문에, 현재 건 위치(yxk)는 목표 건 위치(rx)를 밀접하게 따른다. 따라서, 서보 속도 제어는 혼성 피드백 루프(310)의 신속성을 향상시킨다.

본 발명자는 도4b에 목표 위치(rx'), 목표 속도(rv') 및 목표 가속도(ra')를 도시하였다. 목표 위치(rx')는 건이 전음 같이 반복적으로 눌러진다는 것을 나타내었다. 또한, 건이 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 제어되었으며, 건 운동이 플롯(yxk')으로 표현되었다. 플롯(yxk)은 건 센서(25)로부터 출력된 건 위치 신호에 기초하여 결정된 현재 건 위치를 나타낸다. 플롯(rx')와 플롯(yxk')를 비교하여, 혼성 피드백 제어 루프(310)가 전음을 충실히 재생하였다는 것을 알 수 있다. 건이 충실히 추종되는 이유는 혼성 피드백 제어 루프(310)에 서보 가속도 제어가 통합되었다는 것이다. 서보 가속도의 기여는 플롯(ra')으로부터 읽을 수 있다. 따라서, 본 발명자는 혼성 피드백 루프(310)가 음악 데이터 코드의 집합에 의해 표현된 연주를 충실히 재현할 수 있다는 것을 확인하였다.

상기 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 혼성 피드백 제어 루프(310)는 두 종류의 센서, 즉, 건 센서(25) 및 플런저 센서(35)를 포함하며, 현재 가중된 물리량을 결정하기 위해 각 가중 인자에 의해 현재 물리량 데이터의 단편이 적절히 가중된다. 현재 가중된 물리량은 구동 신호의 적절한 크기를 결정하도록 기준 궤적상의 목표 물리량과 비교되었으며, 건 작동기(6)가 이 구동 신호로 제어되었다. 비록 플런저 운동이 정확하게 건 운동에 대응하지는 않지만, 가중 인자는 합성 현재 물리량이 목표 물리량에 양호하게 대응하게 하였으며, 그래서, 흑색/백색 건(1a/1b0이 혼성 피드백 제어 루프(310)를 통해 양호하게 제어된다. 결과적으로, 건 운동은 재생시 정확하게 재생되며, 자동 연주 시스템(300)은 연주를 충실히 재현한다.

제2 실시예

도면 중 도5를 참조하면, 혼성 피드백 제어 루프(310A)가 본 발명을 채용하는 다른 자동 연주 피아노에 통합되었다. 제2 실시예를 구현하는 자동 연주 피아노는 또한 어쿠스틱 피아노(100A), 녹음 시스템 및 자동 연주 시스템을 포함한다. 어쿠스틱 피아노(100A) 및 녹음 시스템(200A)은 어쿠스틱 피아노(100) 및 녹음 시스템(200)과 유사하며, 그래서, 구성부에는 어쿠스틱 피아노/녹음 시스템(100/200)의 대응 구성부를 나타내는 참조번호가 부여되어 있다.

혼성 피드백 제어 루프(310A)가 혼성 피드백 제어 루프(310) 보다 단순해지도록 제어기(30A)로부터 다수의 기능이 삭제되었다. 제어기(30A)의 잔여 기능에는 제어기(30)의 대응 기능 나타내는 참조부호가 부여되어 있다.

디지털 플런저 속도 신호(yvdm)가 정규화되고, 디지털 정규화된 플런저 속도 신호(yvm)가 가중 인자(Kvm)로 가중되었다. 디지털 가중된 플런저 속도 신호(yv)가 어떠한 합성 현재 속도 신호도 생성하지 않고 목표 속도(rv)와 비교되었다. 유사하게, 디지털 건 위치 신호(yxkd)가 정규화되고, 디지털 정규화된 건 위치 신호(yxk)가 가중 인자(Kxk)로 가중되었다. 디지털 가중된 건 위치 신호(yx)는 어떠한 합성 현재 속도 신호도 생성하지 않고 목표 위치 신호(rx)와 비교되었다. 가속도 및 일정한 바이어스(ru) 어느 쪽도 고려되지 않았다.

자동 연주 피아노의 표준 모델을 사용하여, 본 발명자는 하이브리드 피드백 루프(310A)를 평가하였다. 본 발명자는 가중 인자(Kvm 및 Kxk)가 각각 0.1과 2 사이 및 0.1과 2의 수치 범위이내에 드는 상태에서, 건이 기준 궤적상에서 충실히 이동한다는 것을 확인하였다.

가중 인자(kvm 및 Kxk)는 각각 0.1과 같고 1 보다 작은 값으로 조절될 때, 목표 건은 과속되는 경향을 갖는다. 즉, 목표 속도(rv) 위에서 이동한다. 한편, 자궁 인자(Kvm 및 Kxk)가 1로 조절될 때, 목표 건은 목표 속도(rv)를 쉽게 따른다. 가중 인자(Kvm 및 Kxk)가 1 보다 크고 2와 같은 각 값으로 조절될 때, 목표 건은 감쇠되는 경향을 갖는다.

비록, 본 발명의 특정 실시예를 도시 및 설명하였지만, 본 기술의 숙련자는 본 발명의 개념 및 범주로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 명백히 알 것이다.

예로서, 이동-자석형 속도 센서(35)는 본 발명의 기술적 범주에 대해 어떠한 제한도 부여하지 않는다. 플런저(6a)를 위해 소정 종류의 속도 센서를 사용할 수 있다.

컴퓨터 프로그램은 예로서, 인터넷 같은 통신망을 통해 적절한 소스로부터 임의 접근 메모리(42)로 다운로드될 수 있다. 유사하게, 파라미터는 컴퓨터 프로그램과 함께 적절한 소스로부터 공급될 수 있다.

박스(57/60c) 및 원(53)은 혼성 피드백 제어 루프(310)로부터 삭제될 수 있다. 박스(55/58)는 혼성 피드백 제어 루프(310A)에 추가될 수 있다. 따라서, 혼성 피드백 제어 루프(310/310A)는 다양한 변형을 갖는다.

혼성 피드백 제어 루프(310/310A)는 어쿠스틱 피아노의 발판과 연계하여 제공될 수 있다. 작동기(6)는 작동 유닛(2)의 운동을 유발할 수 있다. 따라서, 흑색/백색 건(1a/1b)은 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다.

가중 인자(Kvm/Kvk/Kxk/Kxm)의 적절한 값은 자동 연주 피아노의 모델에 따라 변할 수 있으며, 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다.

플런저 센서(35)와 건 센서(25)는 각각 현재 플런저 위치를 검출하기 위한 플런저 센서 및 건 속도를 검출하기 위한 건 센서로 대체될 수 있다. 이 경우에, 현재 플런저 속도는 미분을 통해 산출되며, 현재 건 위치 및 현재 건 가속도는 각각 적분과 미분을 통해 산출된다. 그렇지 않으면, 건 센서 및 플런저 센서 양자 모두가 각각 건 속도 및 플런저 속도를 검출하거나, 건 위치 및 플런저 위치를 각각 검출할 수 있다. 따라서, 센서(25/35)의 조합은 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다.

어쿠스틱 피아노(100/100A)는 예로서, 업라이트 피아노(upright piano), 뮤트 피아노(mute piano) 및 하프시코드(harpsichord) 같은 다른 종류의 건반 악기로 대체될 수 있다. 건반 악기는 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다. 혼성 피드백 제어 루프(310/310A)는 예로서, 첼레스타 또는 드럼 세트 같은 적절한 타악기에 통합될 수 있다.

솔레노이드-작동식 작동기(6)는 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다. 공압 작동기 또는 미소-모터가 흑색/백색 건(1a/1b)을 구동할 수 있다. 또한 건 작동기(6)는 흑색/백색 건(1a/1b)의 전방에 힘을 작용하도록 건반(1)위에 제공될 수 있다. 따라서, 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)는 본 발명의 기술적 범주에 어떠한 제한도 부여하지 않는다.

건 센서(25) 및 플런저 속도 센서가 양호하게 조율되는 경우에, 디지털 건 위치 신호 및 디지털 플런저 속도 신호에 대하여 정규화가 불필요하다. 따라서, 박스(54a 및 54b)는 본 발명의 필수적 요소가 아니다. 유사하게, 건 센서(25) 및 플런저 속도 센서(35)가 디지털 건 센서 및 디지털 플런저 속도 센서로 대체되어 아날로그-대-디지털 변환기(44a/44b)를 삭제할 수 있다.

자동 연주 피아노의 구성부는 하기와 같이 청구항 용어와 상관된다. 현(4)은 전체적으로 "음향 생성기"를 구성하며, 진동하는 현(4)으로부터 발생되는 음조는 "타종의 음악 음향"에 대응한다. 흑색/백색 건(1a/1b), 작동 유닛(2) 및 해머(3)는 조합하여 각 링크 장치를 형성하며, 흑색/백색 건(1a/1b)은 "구성부"로서 기능한다. 혼성 피드백 제어 루프(310/310A)는 "제어 루프"에 대응한다. 사전 프로세서(10) 및 운동 제어기(11)는 조합하여 "데이터 생성기"를 형성한다. 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)는 각각 "다수의 작동기"로서 기능하며, 플런저(6a)는 "가동성 부재"에 대응한다. 건 센서(25) 및 플런저 속도 센서(35)는 "센서" 및 "다른 센서"로서 기능하고, 현재 건 위치 및 현재 플런저 속도는 "물리량" 및 "다른 물리량"에 각각 대응한다.

건 위치 신호 및 플런저 속도 신호는 "검출 신호" 및 "다른 검출 신호"로서 기능하며, 현재 건 위치 및 현재 플런저 속도는 각각 "물리량" 및 "다른 물리량"에 대응한다. 목표 위치(rx) 및 목표 속도(rv)는 각각 "목표 물리량" 및 "다른 목표 물리량"과 등가이다. 제1 실시예에서, 가중 인자 Kxk 및 Kxm은 "가중 인자"의 "제1 파라미터" 및 "제2 파라미터"로서 기능하며, 가중 인자 Kvm 및 Kvk는 "다른 가중 인자"의 "제1 파라미터" 및 "제2 파라미터"로서 기능한다. 가중 인자 Kxk 및 가중 인자 Kvm은 제2 실시예에서, "가중 인자"와 "다른 가중 인자"로서 기능한다.

"가중된 물리량과 다른 가중된 물리량을 나타내는 상태 데이터의 단편"은 합성 현재 위치 신호/현재 위치 신호(yx)와 합성 현재 속도 신호/현재 속도 신호(yv)상에 포함된다. 따라서, 현재 가중된 위치 및 현재 가중된 속도는 각각 "가중된 물리량" 및 "다른 가중된 물리량"으로서 기능한다. 합(u)은 "명령 데이터의 단편"에 대응한다.

박스(56 및 55)는 각각 "적분기" 및 "미분기"로서 기능하며, 박스(59a, 59b, 58a 및 58b)와 원(59c 및 58c)은 "승산기", "다른 승산기", "또 다른 승산기", "또 더 다른 승산기", "가산기" 및 다른 가산기"에 각각 대응한다. 박스(50, 60a, 60b, 60c) 및 원(51, 52, 53, 61, 62)은 총체적으로 "비교기"를 구성한다. 박스(60a, 60b 및 60c)는 "증폭기", "다른 증폭기" 및 "또 다른 증폭기"에 각각 대응하며, 박스(57)는 "다른 미분기"로서 기능한다.

따라서, 본 발명에 따라, 건 같은 구성 부재의 물리량과 플런저 같은 가동성 부재의 물리적 다른 물리량을 적절히 가중하여, 연주를 정확하게 재현하는 악기가 제공된다.

도1은 본 발명에 따른 자동 연주 피아노의 구조를 도시하는 측면도.

도2는 자동 연주 피아노에 통합된 제어기의 시스템 구조를 도시하는 블록도.

도3은 자동 연주 피아노내에 생성되는 혼성 피드백 제어 루프를 도시하는 블록도.

도4a는 혼성 피드백 제어 루프를 통해 기준 궤적에 기초하여 재현된 표준 건 운동을 도시하는 그래프.

도4b는 혼성 피드백 제어 루프를 통한 기준 궤적에 기초하여 재현된 복주(repetition)를 도시하는 그래프.

도5는 본 발명에 따른 다른 자동 연주 피아노에 통합된 다른 혼성 피드백 제어 루프를 도시하는 블록도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 건반

1a, 1b : 건

2 : 작동 유닛

3 : 해머

4 : 현

5 : 댐퍼

12 : 서보 제어기

25 : 건 위치 센서

30 : 제어기

35 : 플런저 속도 센서

100 : 어쿠스틱 피아노

200 : 녹음 시스템

300 : 자동 연주 시스템

310 : 혼성 피드백 제어 루프

ru : 바이어스

rx : 목표 위치

rv : 목표 속도

yx : 합성 현재 위치

yv : 합성 현재 속도

Claims (20)

1. 음악 음향을 생성하기 위한 자동 연주 악기로서,

   서로 다른 피치로 상기 음악 음향을 생성하도록 작동되는 음향 생성기(4),

   상기 음향 생성기(4)를 작동시키도록 운동을 형성하며, 각 구성부(1a, 1b)를 가지는 다수의 링크 장치(1a/1b, 2, 3), 및

   상기 구성부(1a, 1b)와 연계된 제어 루프(310, 310A)를 포함하고,

   상기 제어 루프는

   상기 구성부(1a, 1b)가 그 위로 이동하도록 기도된 기준 궤적을 나타내는 제어 데이터의 단편을 출력하는 데이터 생성기(10, 11),

   상기 구성부(1a, 1b)상에 힘을 작용하기 위한 각 가동성 부재(6)를 각각 가지며, 상기 가동성 부재(6a)를 통해 상기 운동을 유발하도록 구동 신호에 응답하는, 상기 구성부(1a, 1b)와 연계하여 제공되는 다수의 작동기(6),

   각각 상기 구성부(1a, 1b)를 감시하고, 상기 구성부(1a, 1b)의 물리량(yxkd)을 나타내는 검출 신호를 생성하는 센서(25),

   상기 데이터 생성기(10, 11)와 상기 센서(25)에 연결되며, 상기 구동 신호의 적절한 크기를 나타내는 명령 데이터의 단편을 결정하는 서보 제어기, 및

   상기 다수의 작동기(6)와 상기 서보 제어기 사이에 연결되며, 상기 구동 신호를 상기 적절한 크기로 조절하기 위해 상기 명령 데이터의 단편에 응답하는 변조기(45)를 포함하는 자동 연주 악기에 있어서,

   각각 상기 가동성 부재(6a)를 감시하고, 상기 가동성 부재(6a)의 다른 물리량(yvmd)을 나타내는 다른 검출 신호를 생성하는 다른 센서(35)를 더 포함하고,

   상기 서보 제어기는 상기 다른 센서에 추가로 연결되며, 목표 물리량(rx) 및 다른 목표 물리량(rv)을 나타내는 목표 데이터의 단편을 결정하고, 가중 인자(Kxk/Kxm, Kxk)와 다른 가중 인자(Kvm/Kvk, Kvm)로 상기 물리량(yxkd)과 상기 다른 물리량(yvmd)을 각각 가중하여 가중된 물리량(yx) 및 다른 가중된 물리량(yv)을 나타내는 상태 데이터의 단편을 생성하며, 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 목표 물리량(rv)을 상기 가중된 물리량(yx) 및 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 비교하여 상기 적절한 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 연주 악기.
2. 제1항에 있어서, 상기 물리량(yxkd)과 상기 다른 물리량(yvmd)은 각각 타종의 물리량으로 분류되는 자동 연주 악기.
3. 제1항에 있어서, 현재 위치(yk)와 현재 속도(ym)가 각각 상기 물리량과 상기 다른 물리량으로서 기능하는 자동 연주 악기.
4. 제3항에 있어서, 상기 서보 제어기는 상기 다른 물리량(yvmd)과 상기 물리량(yxkd)에 각각 기초하여, 상기 가동성 부재(6a)의 다른 현재 위치(yxm)와 상기 구성부(1a, 1b)의 다른 현재 속도(yvk)를 결정하고,

   상기 가중 인자는 상기 현재 위치(yxkd)로 승산된 제1 파라미터(Kxk)와 상기 다른 현재 위치(ymx)로 승산된 제2 파라미터(Kxm)를 포함하며,

   상기 다른 가중 인자는 상기 현재 속도(yvmd)로 승산된 제3 파라미터(Kvm) 및 상기 다른 현재 속도(yvk)로 승산된 제4 파라미터(Kvk)를 포함하는 자동 연주 악기.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 파라미터(Kxk, Kxm)의 합은 상기 제3 및 제4 파라미터(Kvm, Kvk)의 합과 같은 자동 연주 악기.
6. 제5항에 있어서, 상기 합은 1과 같은 자동 연주 악기.
7. 제4항에 있어서, 상기 서보 제어기는

   상기 다른 센서(35) 각각에 연결되고, 상기 현재 속도(yvmd)에 기초하여 상기 다른 현재 위치(yxm)를 산출하는 적분기(56),

   상기 센서(25) 각각에 연결되고, 상기 제1 파라미터(Kxk)로 상기 현재 위치(yxkd)를 가중하는 승산기(59a),

   상기 적분기(56)에 연결되고, 상기 제2 파라미터(Kxm)로 상기 다른 현재 위치(yxm)를 가중하는 다른 승산기(59b),

   상기 승산기(59a) 및 상기 다른 승산기(59b)에 연결되고, 상기 승산기(59a)로부터 출력된 적을 상기 다른 승산기(59b)로부터 출력된 다른 적에 가산하여 상기 가중된 물리량(yx)을 결정하는 가산기(59c),

   상기 센서(25) 각각에 연결되고, 상기 현재 위치(yxkd)에 기초하여 상기 다른 현재 속도(yvk)를 산출하는 미분기(55),

   상기 다른 센서(35) 각각에 연결되고, 상기 제3 파라미터(Kvm)로 상기 현재 속도(yvmd)를 가중하는 또 다른 승산기(58a),

   상기 미분기(55)에 연결되고, 상기 제4 파라미터(Kvk)로 상기 다른 현재 속도(yvk)를 가중하는 또 더 다른 승산기(58b),

   상기 또 다른 승산기(58a)와 또 더 다른 승산기(58b)에 연결되고, 상기 또 다른 승산기(58a)로부터 출력된 적을 상기 또 더 다른 승산기(58b)로부터 출력된 적에 가산하여 상기 다른 가중된 물리량(yv)을 결정하는 다른 가산기(58c), 및

   상기 데이터 생성기(10, 11), 상기 가산기(59c) 및 상기 다른 가산기(58c)에 연결되고, 상기 가중된 물리량(yx) 및 상기 다른 가중된 물리량(yv)을 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 목표 물리량(rv)과 비교하여, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 목표 물리량(rx) 사이 및 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 상기 다른 목표 물리량(rv) 사이의 편차에 기초하여 상기 적절한 크기를 결정하는 비교기(50, 51, 52, 60a, 60b, 61)를 포함하는 자동 연주 악기.
8. 제7항에 있어서, 상기 비교기는

   상기 데이터 생성기(10, 11)에 연결되고, 각각의 기준 궤적에 기초하여 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 목표 물리량(rv)을 결정하는 다른 데이터 생성기(50),

   상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 가산기(59c)에 연결되고, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 목표 물리량(rx) 사이의 편차 중 하나(ex)를 산출하는 감산기(51),

   상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 다른 가산기(58c)에 연결되고, 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 상기 다른 목표 물리량(rv) 사이의 상기 편차 중 다른 하나(ev)를 산출하는 다른 감산기(52),

   상기 감산기(51)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 하나(ex)를 이득(kx)으로 승산하는 증폭기(60a),

   상기 다른 감산기(52)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 다른 하나(ev)를 다른 이득(kv)으로 승산하는 다른 증폭기(60b), 및

   상기 증폭기(60a) 및 상기 다른 증폭기(60b)에 연결되고, 상기 적절한 크기를 결정하기 위해, 상기 증폭기(60a)로부터 출력된 적과 상기 다른 증폭기(60b)로부터 출력된 적의 합을 산출하는 또 다른 가산기(61)를 포함하는 자동 연주 악기.
9. 제7항에 있어서, 상기 서보 제어기는 상기 다른 센서(35) 중 상기 각각에 연결된 미분기(57)를 더 포함하고, 상기 미분기는 상기 현재 속도(yvmd)에 기초하여 현재 가속도(yam)를 산출하여 상기 현재 가속도(yam)를 상기 비교기에 공급하며,

   상기 서보 제어기는 상기 적절한 크기를 결정하기 위해, 목표 가속도(ra)를 더 결정하여, 상기 현재 가속도(yam)와 상기 목표 가속도(ra) 사이의 상기 편차 중 또 다른 하나(ea)를 결정하는 자동 연주 악기.
10. 제9항에 있어서, 상기 비교기는

    상기 데이터 생성기(10, 11)에 연결되고, 각각의 기준 궤적에 기초하여 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 목표 물리량(rv)을 결정하는 다른 데이터 생성기(50),

    상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 가산기(59c)에 연결되고, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 목표 물리량(rx) 사이의 편차 중 하나(ex)를 산출하는 감산기(51),

    상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 다른 가산기(58c)에 연결되고, 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 상기 다른 목표 물리량(rv) 사이의 상기 편차 중 다른 하나(ev)를 산출하는 다른 감산기(52),

    상기 다른 데이터 생성기(50)와 상기 다른 미분기(57)에 연결되고, 상기 현재 가속도(yam)와 상기 목표 가속도(ra) 사이의 상기 편차 중 또 다른 하나(ea)를 산출하는 또 다른 감산기(53),

    상기 감산기(51)에 연결되고, 상기 편차 중 하나(ex)를 이득(kx)으로 승산하는 증폭기(60a),

    상기 다른 감산기(52)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 다른 하나(ev)를 다른 이득(kv)으로 승산하는 다른 증폭기(60b),

    상기 또 다른 감산기(53)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 또 다른 하나(ea)를 또 다른 이득(ka)으로 승산하는 또 다른 증폭기(60c), 및

    상기 증폭기(60a), 상기 다른 증폭기(60b) 및 상기 또 다른 증폭기(60c)에 연결되고, 상기 적절한 크기를 결정하도록, 상기 증폭기(60a)로부터 출력된 적과 상기 다른 증폭기(60b)로부터 출력된 적 및 상기 또 다른 증폭기(60c)로부터 출력된 적의 합(u)을 산출하는 또 다른 가산기(61)를 포함하는 자동 연주 악기.
11. 제10항에 있어서, 상기 다른 데이터 생성기(50)는 각 가동성 부재(6a)의 운동에 대한 저항과 등가인 일정한 바이어스(ru)를 더 공급하고,

    상기 비교기는 상기 적절한 크기를 결정하도록, 상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 또 다른 가산기(61)에 연결되어 상기 일정한 바이어스(ru)를 상기 합에 가산하는 또 다른 가산기(62)를 더 포함하는 자동 연주 악기.
12. 제3항에 있어서, 상기 서보 제어기(50, 51, 52, 58, 59, 60a, 60b, 61)는 상기 물리량(yxkd) 및 상기 다른 물리량(yvmd)을 각각 상기 가중 인자(Kxk) 및 상기 다른 가중 인자(Kvm)로 직접적으로 승산하여 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 다른 가중된 물리량(yv)을 결정하는 자동 연주 악기.
13. 제12항에 있어서, 상기 서보 제어기는

    상기 센서(25) 각각에 연결되고, 상기 물리량(yxkd)을 상기 가중 인자(Kxk)로 승산하여 상기 가중된 물리량(yx)을 결정하는 승산기(59),

    상기 다른 센서(35) 각각에 연결되고, 상기 다른 물리량(yvmd)을 상기 다른 가중 인자(Kvm)로 승산하여 상기 다른 가중된 물리량(yv)을 결정하는 다른 승산기(58), 및

    상기 데이터 생성기(10, 11), 상기 승산기(59) 및 상기 다른 승산기(58)에 연결되고, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 목표 물리량(rx) 사이 및 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 상기 다른 목표 물리량(rv) 사이의 편차(ex, ev)에 기초하여 상기 적절한 크기를 결정하도록, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 다른 가중된 물리량(yv)을 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 물리량(rv)과 비교하는 자동 연주 악기.
14. 제13항에 있어서, 상기 비교기는

    상기 데이터 생성기(10, 11)에 연결되고, 각각의 기준 궤적에 기초하여 상기 목표 물리량(rx) 및 상기 다른 목표 물리량(rv)을 결정하는 다른 데이터 생성기(50),

    상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 승산기(59)에 연결되고, 상기 가중된 물리량(yx)과 상기 목표 물리량(rx) 사이의 상기 편차 중 하나(ex)를 산출하는 감산기(51),

    상기 감산기(51)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 하나(ex)를 이득(kx)으로 승산하는 증폭기(60a),

    상기 다른 데이터 생성기(50) 및 상기 다른 승산기(58)에 연결되고, 상기 다른 가중된 물리량(yv)과 상기 다른 목표 물리량(rv) 사이의 상기 편차 중 다른 하나(ev)를 산출하는 다른 감산기(52),

    상기 다른 감산기(52)에 연결되고, 상기 편차 중 상기 다른 하나(ev)를 다른 이득(kv)으로 승산하는 다른 증폭기(60b), 및

    상기 증폭기(60a) 및 상기 다른 증폭기(60b)에 연결되고, 상기 적절한 크기를 결정하도록, 상기 증폭기로부터 출력된 적과 상기 다른 증폭기로부터 출력된 적을 가산하는 가산기(61)를 포함하는 자동 연주 악기.
15. 제1항에 있어서, 상기 음향 생성기는 상기 음악 음향을 상기 서로 다른 피치로 발생시키도록 진동하는 다수의 현(4)을 포함하는 자동 연주 악기.
16. 제15항에 있어서, 상기 다수의 링크 장치 각각은 휴지 위치와 단부 위치 사이에서 이동할 수 있는 건(1a/1b), 작동될 수 있도록 상기 건(1a, 1b)과 링크된 작동 유닛(2) 및 상기 다수의 현(4) 중 하나를 타격하기 위해 상기 작동 유닛(2)에 의해 회전 구동되는 해머(3)를 포함하는 자동 연주 악기.
17. 제16항에 있어서, 상기 건(1a, 1b)은 상기 구성부 중 하나로서 기능하는 자동 연주 악기.
18. 제17항에 있어서, 상기 다수의 작동기(6)는 상기 건(1a, 1b)의 후방부 아래에 제공되고, 상기 가동성 부재(6a)는 상기 후방부를 상방으로 미는 자동 연주 악기.
19. 제17항에 있어서, 상기 구동 신호의 존재시 플런저(6a)가 상기 건(1a, 1b)의 상기 후방부를 상방으로 밀도록 솔레노이드-작동식 건 작동기(6)가 상기 다수의 작동기로서 기능하는 자동 연주 악기.
20. 제19항에 있어서, 상기 변조기(45)는 상기 구동 신호를 상기 적절한 크기에 대응하는 적절한 듀티비로 조절하는 자동 연주 악기.