(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵の状態およびラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて、自動演奏を行う自動ピアノにおいて、
前記鍵の状態を指示する演奏情報に基づいて前記鍵の位置データを生成するデータ生成手段と、
前記鍵の位置が前記位置データの指示する位置となるように前記鍵をサーボ駆動し、サーボ系の特性を駆動パラメータ用いて設定する駆動手段と、
前記ラウドペダルの状態を検出する状態検出手段と、
前記駆動パラメータを補正する補正データを前記ラウドペダルの状態に対応づけて記憶する記憶手段と、
前記状態検出手段の検出結果に基づいて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、当該補正データに基づいて前記駆動パラメータを補正する補正手段と
を有することを特徴とする自動ピアノ。
【請求項２】
鍵の状態およびラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて、自動演奏を行う自動ピアノにおいて、
前記鍵の状態を指示する演奏情報に基づいて前記鍵の位置データを生成するデータ生成手段と、
前記鍵の位置が前記位置データの指示する位置となるように前記鍵をサーボ駆動し、サーボ系の特性を駆動パラメータ用いて設定する駆動手段と、
前記駆動パラメータを補正する補正データをラウドペダルの状態に対応づけて記憶する記憶手段と、
前記ラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、当該補正データに基づいて前記駆動パラメータを補正する補正手段と
を有することを特徴とする自動ピアノ。
【請求項３】
前記状態検出手段は、前記ラウドペダルの位置を検出し、前記記憶手段は、前記補正データを前記ラウドペダルの位置に対応づけて記憶することを特徴する請求項１に記載の自動ピアノ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラウドペタルを用いて演奏された演奏情報を再現するのに好適な自動ピアノに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動ピアノにあっては、演奏者が鍵を押下すると、これに連動してアクション機構が作動し、ダンパが弦から離れるとともにハンマが回転して打弦が行われる。また、離鍵が行われるとダンパが弦に接して消音が行われる。このように楽音は、押鍵→打弦→離鍵→消音という一連の動作によって発生されるのが通常である。このため、記録時には上記各動作に基づいて演奏情報を生成して記録し、再生時には読み出された演奏情報に基づいて鍵の動作を制御することが行われる。この場合の鍵の制御においては、演奏情報に基づいて、ソレノイドを励磁して鍵を駆動し、これに応じてハンマが回転して打弦を行なう。
【０００３】
また、自動ピアノには、ラウドペダルを備えるものがある。ラウドペダルはピアノ機構を介してダンパと連動しており、演奏者がラウドペダルを踏み込むと、これに連動してダンパが弦から一斉に離れるようになっている。これにより、鍵が完全に離鍵された後にも、消音がなされず音を響かせることができる。また、ラウドペダルを踏むタイミングを発音の前後にするか、あるいは同時にするかによって、音の響き方が異なる。したがって、演奏家はラウドペダルを駆使して、作品に対する解釈を表現することが多い。このため、自動ピアノには、鍵の動作に関する情報のみならず、ラウドペダルに関する情報を演奏情報として記録し、これを再生することによって、実際の演奏さながらを再現しようとするものがある。
【０００４】
自動ピアノの再生系にあっては、演奏情報に基づいて鍵の位置を示す位置データを単位時間毎に算出し、この位置データを目標値として、鍵の位置を制御することが行われる。鍵の制御方式としては、鍵の位置をセンサによって検出し、鍵の位置と目標値を比較し、両者が一致するように制御を行うフィードバック制御方式が行われることが多い。
【０００５】
ところで、鍵は、アクション機構と連動しているので、アクション機構は鍵に対して負荷として作用する。また、ラウドペダルはアクション機構の一部であるダンパと連動しているので、ラウドペダルの踏み込む程度に応じて、鍵に対する負荷が変動する。したがって、再生時に鍵を制御する場合、ラウドペダルによる負荷変動は、外乱として作用する。この場合、フィードバック制御においては、サーボゲインを増加させることによって外乱の影響を減少させることができる。しかし、サーボゲインを増加させると、位相余裕が減少してサーボ系が不安定になるといった欠点がある。そこで、サーボゲインは、外乱の抑圧とサーボ系の安定との兼ね合いから決定される。このため、ラウドペダルの負荷変動によって鍵の位置が変動しないようにサーボゲインを十分高くすることができなかった。
【０００６】
この点を改善するため、従来の自動ピアノにあっては、ソレノイドを駆動する駆動データを生成する際に、駆動データテーブルを参照している。駆動データテーブルは、ラウドペダルを踏み込んだ状態と元の状態に対応する２種類が用意されており、駆動指令値を入力すると、ラウドペダルの状態に応じてテーブルが選択され、補正された駆動データが出力されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実施の演奏におけるラウドペダルの状態は、踏み切った状態と元の状態だけではなく中間の状態があり、その踏み込む程度によって鍵に加わる負荷が変動する。したがって、２種類の駆動データテーブルを備えるだけでは、中間の状態における負荷をキャンセルして正確に鍵の動作を再現することができないといった問題がある。
【０００８】
この場合、中間の状態に対応するため駆動データテーブルを増やすと、メモリ容量が増加する。例えば、ラウドペダルの踏み込み状態を７ビットで表すとすれば、１２８個の駆動データテーブルが必要となる。一方、メモリ容量を削減するために、中間の状態を補間処理によって算出すると、補間処理のために特別な演算手段が必要となり、しかも、誤差が生じて正確に鍵を駆動することができないといった問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、メモリ容量を削減しつつ、ラウドペダルによる負荷変動をキャンセルして鍵の動作を精度よく再現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明にあっては、鍵の状態およびラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて、自動演奏を行う自動ピアノにおいて、前記鍵の状態を指示する演奏情報に基づいて前記鍵の位置データを生成するデータ生成手段と、前記鍵の位置が前記位置データの指示する位置となるように前記鍵をサーボ駆動し、サーボ系の特性を駆動パラメータ用いて設定する駆動手段と、前記ラウドペダルの状態を検出する状態検出手段と、前記駆動パラメータを補正する補正データを前記ラウドペダルの状態に対応づけて記憶する記憶手段と、前記状態検出手段の検出結果に基づいて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、当該補正データに基づいて前記駆動パラメータを補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明にあっては、鍵の状態およびラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて、自動演奏を行う自動ピアノにおいて、前記鍵の状態を指示する演奏情報に基づいて前記鍵の位置データを生成するデータ生成手段と、前記鍵の位置が前記位置データの指示する位置となるように前記鍵をサーボ駆動し、サーボ系の特性を駆動パラメータ用いて設定する駆動手段と、前記駆動パラメータを補正する補正データをラウドペダルの状態に対応づけて記憶する記憶手段と、前記ラウドペダルの状態を指示する演奏情報に基づいて前記記憶手段から前記補正データを読み出し、当該補正データに基づいて前記駆動パラメータを補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明にあっては、前記状態検出手段は、前記ラウドペダルの位置を検出し、前記記憶手段は、前記補正データを前記ラウドペダルの位置に対応づけて記憶することを特徴する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
１．実施形態の全体構成
以下、図面を参照してこの発明の実施形態の構成について説明する。図１はこの発明の一実施形態に係わる自動ピアノのブロック図である。
図１において、１は鍵であり、３は鍵１の運動をハンマ２に伝達するハンマアクション機構である。４は、ハンマ２によって打弦される弦であり、２８は鍵１を駆動する鍵ソレノイドであり、これと一体に形成される鍵ソレノイド位置センサ２９によってプランジャの位置が検出されるようになっている。この場合、鍵ソレノイド２８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、演奏者側に下がり（以下、この状態を押鍵状態という）、また、これに連動してハンマアクション機構３が作動し、ダンパ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。また、１００はラウドペダル１０１の運動をダンパ６に伝達するダンパ機構である。この場合、演奏者がラウドペダル１０１を踏み込むと、ダンパ６が上方向に突き上げられ、ダンパ６が弦４から離れる。一方、演奏者が足をラウドペダル１０１から離し、ラウドペダル１０１が踏み込んだ状態から元の状態に戻ると、ダンパ６が図示するように弦４と接する。
【００１４】
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（発音速度）を計測し、また、ハンマ２がセンサＳＥ１を通過する時刻を打弦時刻（発音時刻）として検出する。
【００１５】
次に、７は鍵１の下面に取り付けられた板状のシャッタである。８は、上下方向に所定距離隔て設けられている２組のフォトセンサＳＦ２，ＳＦ３によって構成され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ＳＦ２が遮光され、次いで、下方のフォトセンサＳＦ３が遮光される。離鍵の際には、下方のフォトセンサＳＦ３が受光状態となり、次いで、上方のフォトセンサＳＦ２が受光状態になる。
【００１６】
キーセンサ８の出力信号は、演奏記録部３０に供給される。押鍵時にあっては、演奏記録部３０は、上方のフォトセンサＳＦ２が遮光状態になってから下方のフォトセンサＳＦ３が遮光状態となるまでの時間を測定し、ここから押鍵速度を検出する。また、演奏記録部３０は下方のフォトセンサＳＦ２が遮光状態となった時刻を押鍵時刻として検出する。
【００１７】
一方、離鍵時にあっては、演奏記録部３０は、下方のフォトセンサＳＦ３が受光状態になってから上方のフォトセンサＳＦ２が受光状態と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ＳＦ２が受光状態となった時刻を離鍵時刻として検出する。
【００１８】
次に、２３はラウドペダルソレノイドであって、再生時にラウドペダル１０１を駆動する。また２４はラウドペダル位置センサであって、ラウドペダル１０１の位置を検出する。ラウドペダル位置センサ２４の出力信号は、演奏記録部３０に供給される。
【００１９】
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て、正規化処理を施し、所定のデータ形式に変換した後に、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、ラウドペダル位置、打弦時刻・打弦速度、押鍵時刻・押鍵速度、離鍵時刻・離鍵速度等は、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時刻・打弦速度等に変換するための処理である。
【００２０】
また、２０は再生系であって、記録メディアあるいは外部のリアルタイム通信装置から供給される演奏データＥＤに基づいて単位時間ｔ毎に鍵の位置データＫＤ（ｔ，Ｘ）とラウドペダル１０１の位置データＲＤ（ｔ，Ｘ）を作成し、これらに基づいて鍵１とラウドペダル１０１を駆動する。
【００２１】
２．再生系
図２は、本実施形態に係わる自動ピアノの再生系のブロック図である。なお、図２には、再生系２０の他、その周辺回路も併せて図示してある。
図において、２１は制御部であって、演奏データＥＤに基づいて鍵の軌道データを作成し、鍵の軌道データから鍵の位置データＫＤ（ｔ，Ｘ）を作成する。また、制御部２１は、演奏データＥＤに基づいてラウドペダル１０１の位置データＲＤ（ｔ，Ｘ）を作成する。
【００２２】
２２はラウドペダル駆動部であって、ラウドペダル１０１の位置データＲＤ（ｔ，Ｘ）に基づいてラウドペダルソレノイド２３を駆動する駆動電流を生成する。駆動電流がラウドペダルソレノイド２３に供給されると、ソレノイドコイルが励磁されラウドペダル１０１が駆動される。ラウドペダル１０１の位置はラウドペダル位置センサ２４によって検出される。この検出信号はラウドペダル駆動部２２にフィードバック信号として供給される。ラウドペダル駆動部２２は位置データＲＤとフィードバック信号とを比較し、両者が一致するようにラウドペダルソレノイド２３を駆動する。
【００２３】
また、２５は駆動パラメータ補正部であって、補正データＨＤをラウドペダル位置と関連づけて格納した補正テーブル等によって構成される。この駆動パラメータ補正部２５は、ラウドペダル位置センサ２４の出力信号に基づいて、鍵１に加わるダンパ負荷の変動を予測し、これをキャンセルする補正データＨＤを生成する。この補正データＨＤによって鍵１を制御する際のパラメータである駆動パラメータが補正される。
【００２４】
駆動パラメータとしては、目標値としての鍵の位置データＫＤ、サーボゲイン、あるいは、オフセットを与える固定力データ等があるが、この例では、鍵の位置データＫＤ（目標値）を補正の対象としている。補正データＨＤの値は、目標値に加算すると、ダンパ負荷の変動がキャンセルされ正確な打弦結果が得られるように実験によって計測された値である。
【００２５】
この場合、補正テーブルはメモリによって構成されるが、そこにはラウドペダル１０１の位置と関連づけて補正データＨＤが格納される。このため、ラウドペダル１０１が踏み込まれた状態や元の状態のみならず、それらの中間の状態についても補正データＨＤを記憶することができる。また、補正データＨＤは駆動パラメータを補正するデータであって、駆動指令値そのものを指示するものではない。したがって、この例によれば、ラウドペダル１０１の位置に応じて駆動データテーブルを用意する必要がなくなるので、メモリ容量を大幅に削減することができる。
【００２６】
次に、２６は駆動パラメータ変更部であって、補正データＨＤに基づいて駆動パラメータを変更する。具体的には、位置データＫＤに補正データＨＤを加算して補正済位置データＫＤ’を生成する。この補正済位置データＫＤ’は、ダンパの負荷変動を考慮したものとなる。
【００２７】
次に、２７は鍵駆動部であって、補正済位置データＫＤ’に基づいて駆動電流を生成する。この駆動電流によって鍵ソレノイド２８が駆動されると、鍵の位置が鍵ソレノイド位置センサ２９によって検出され、これがフィードバック信号として鍵駆動部２７にフィードバックされる。
【００２８】
３．鍵駆動部
次に、鍵駆動部２７について説明する。図３は鍵駆動部２７の回路図である。同図において、減算器２７１には、駆動パラメータ変更部２６から補正済位置データＫＤ’が目標値として正入力端子に供給されるとともに、鍵ソレノイド位置センサ２９から鍵１の実測位置データＪＤが供給される。加算器２７１は、補正済位置データＫＤ’から実測位置データＪＤを減算して誤差データを生成する。
【００２９】
この後、誤差データがアンプ２７２に供給されると、アンプ２７２は誤差データを増幅して出力する。この増幅度によってサーボゲインが定まる。この例にあっては、ダンパの負荷変動を考慮した補正済位置データＫＤ’を目標値としてフィードバック制御を行うため、サーボゲインをあまり高く設定する必要がなくなり、サーボ系を安定させることができる。
【００３０】
そして、アンプ２７２の出力データが加算器２７３の一方の入力端子に供給されると、加算器２７３は他方の入力端子に供給される固定力データと当該出力データとを加算して駆動データを生成する。そして、駆動データは図示せぬ駆動電流生成回路を介して駆動電流に変換され、この駆動電流によって鍵ソレノイド２８が駆動される。
【００３１】
４．まとめ
上述した実施形態によれば、予めラウドペダル１０１の位置に応じた補正データＨＤを駆動パラメータ補正部２５に設けられた補正テーブルに格納しておき、ラウドペダル位置センサ２４によって検出されたラウドペダル１０１の位置に基づいて補正データＨＤを生成し、これを用いて駆動パラメータとしての目標値を補正した。このため、ラウドペダル１０１を踏み込む程度に応じて鍵１に加わるダンパの負荷変動を予測し、これをキャンセルすることができるので、鍵１の動作を精度よく再現することができる。この結果、演奏家がラウドペダル１０１を用いて楽曲の微妙なニュアンスを表現した場合にも、実際の演奏さながらを再現することができる。
【００３２】
また、上述した実施形態によれば、補正データテーブルには、ラウドペダル１０１の状態に対応づけて駆動パラメータを補正するための補正データＨＤを格納しておけばよいので、メモリ容量を大幅に削減することができる。
【００３３】
また、ラウドペダル１０１の状態を検出するためのラウドペダル位置センサ２５は、ラウドペダル１０１をフィードバック制御するためのセンサと兼用したので、補正データＨＤを生成するために特別なセンサを設ける必要もない。
【００３４】
５．変形例
以上、本発明に係わる実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。
▲１▼上述した実施形態においては、ラウドペダル１０１の位置をラウドペダル位置センサ２４によって実測したが、再生時のラウドペダル１０１は、演奏データＥＤに含まれるラウドペダル１０１の位置情報に基づいて制御されるものであるから、駆動パラメータ補正部２５は、当該位置情報に基づいて補正データＨＤを生成してもよい。また、駆動パラメータ補正部２５は、制御部２１で生成されるラウドペダル１０１の位置データＲＤに基づいて補正データＨＤを生成してもよい。
【００３５】
▲２▼上述した実施形態においては、ラウドペダル１０１の位置に基づいて、ダンパ６の負荷変動をキャンセルするように補正データＨＤを生成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラウドペダル１０１の状態に基づいて駆動パラメータを変更してもよい。例えば、ラウドペダル１０１の速度または加速度に基づいて補正データＨＤを生成してもよい。また、ラウドペダル１０１の位置、速度または加速度を適宜組み合わせこれに基づいて、補正データＨＤを生成してもよい。この場合、速度、加速度を検出する手段として、速度センサや加速度センサを各々設けてもよいが、ラウドペダル位置センサ２４から出力される位置データを微分して速度データを求め、さらに速度データを微分して加速度データを求めてもよい。
【００３６】
ところで、鍵駆動部２７は、補正済位置データＫＤ’と実測位置データＪＤの差分である誤差データに基づいて鍵１を駆動するが、その駆動機構は機械的に構成される。このため、駆動パラメータが変更されてから実際に鍵１が駆動されるまでには時間遅れが生じるが、この時間遅れによって、鍵１の軌道が正確に再現されないことがある。
【００３７】
例えば、ラウドペダル１０１が踏み込まれた状態から急に元の状態に戻されたとすると、ダンパ６が短時間で弦４に接し、鍵１に及ぼす負荷が急激に変動する。ここで、鍵駆動の時間遅れをΔｔとし、時刻Ｔにおいてダンパ６が接弦したとする。この場合、ラウドペダル１０１の位置データのみに基づいて補正データＨＤを生成すると、時刻Ｔにおいてラウドペダル１０１が元の状態に戻り、この時点でダンパ６が接弦されたことを反映した補正データＨＤが生成される。しかしながら、時刻Ｔにおいて生成された補正データＨＤに基づいて鍵１が実際に駆動されるのは、時刻Ｔ＋Δｔとなってしまう。このため、位置データのみに基づいて制御を行うと負荷変動に追従できない場合がある。
【００３８】
これに対して、位置データと速度データに基づいて補正データＨＤを生成する場合には、位置データと速度データからΔｔ時間後の位置データを予測し、これに基づいて補正データＨＤを生成することができる。位置データの値をＰ、速度データの値をＶ、予測された位置データの値をＰ’とすれば、以下の式によってＰ’を算出することができる。
Ｐ’＝Ｐ＋Ｖ・Δｔ
さらに、加速度データの値をＡとすれば、以下の式によってＰ’を算出することができる。
Ｐ’＝Ｐ＋Ｖ・Δｔ＋１／２・Ａ・Δｔ2
このように、位置データの他に、速度データや加速度データを用いることによって、より正確に負荷変動をキャンセルし、鍵の動作を精度よく再現することが可能となる。
【００３９】
▲３▼また、上述した実施形態において、補正データＨＤは実験によって実測したものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、自己学習によって得た補正データＨＤであってもよい。この場合、補正データＨＤは、工場出荷時やメンテナンス時に更新してもよいし、演奏時に更新するようにしてもよい。また、更新する補正データＨＤは、鍵駆動部２７の加算器２７１から出力される誤差データが少なくなるように駆動パラメータ補正部２５で生成すればよい。
また、補正データＨＤは、ラウドペダル１０１を踏み込んだ状態（ダンパ負荷時）とラウドペダル１０１が元の状態（ダンパ無負荷時）とで同一駆動指示値による打弦結果の差を測定し、この測定結果から補正データＨＤを生成するようにしてもよい。また、２状態でなく中間の状態についても打弦結果の差を測定し、これらに基づいて補正データＨＤを生成するようにしてもよい。さらに実験によって求めてある特性曲線上の補間値であってもよい。
【００４０】
▲４▼また、上述した実施形態において、補正の対象とする駆動パラメータは目標値を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、サーボゲインや固定力であってもよく、要は、鍵を駆動するサーボ系で用いられるパラメータであればいかなるものであってもよい。例えば、サーボゲインを補正の対象とする場合には、補正データＨＤに基づいて図３に示すアンプ２７２のゲインを調整すればよい。また、固定力を補正の対象とする場合には、図３に示す固定力データを補正データＨＤに基づいて調整すればよい。また、目標値、サーボゲイン、または固定力を適宜組み合わせたものを補正の対象としてもよい。また、上述した実施形態において、鍵１の駆動は、鍵ソレノイド位置センサ２９によって検出される鍵１の位置に基づいて行ったが、鍵ソレノイド位置センサ２９の替わりに速度センサを用いて、鍵１の速度を検出し、これに基づいて鍵１を駆動するようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る発明特定事項によれば、ラウドペダルの状態に応じて鍵に加わる負荷変動を予測し、これをキャンセルすることができるので、鍵の動作を精度よく再現することができる。また、駆動パラメータを補正の対象としたので、記憶手段の記憶容量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる自動ピアノのブロック図である。
【図２】  同実施形態に係わる自動ピアノの再生系のブロック図である。
【図３】  同実施形態に係わる自動ピアノの鍵駆動部の回路図である。
【符号の説明】
１…鍵、ＥＤ…演奏情報、２１…制御部（データ生成手段）、２４…ラウドペダル位置センサ（状態検出手段）、２５…駆動パラメータ補正部（記憶手段、補正手段）、２６…駆動パラメータ変更部（補正手段）、２７…鍵駆動部（駆動手段）、１０１…ラウドペダル。
【図１】
0003711681.tif 000002
【図２】
0003711681.tif 000003
【図３】
0003711681.tif 000004