(57)【要約】本発明の鍵盤楽器は、鍵盤備えたアクション機構（１１）を有している。その他に複数の弦が設けられており、これらは鍵盤操作のもとで打弦機構を介して打弦されて振動を生じる。前記弦の振動は響板（２０）に伝達される。さらに前記響板（２０）へ付加的振動エネルギーを供給する供給装置（２５，２６）と複数のセンサ（１５）が設けられており、前記センサはアクション機構（１１）の鍵盤操作を直接的若しくは間接的に検出する。前記センサ（１５）の測定値は音響拡張装置（３０）に供給される。この音響拡張装置（３０）は、複数の装置（３１，３３，３４，３５）を備えており、これらの装置は前記センサ（１５）の測定値に依存して所望の音響特性に相応するデータを作成する。さらに前記音響拡張装置（３０）は、作成されたデータに相応して付加的な振動エネルギーを前記供給装置（２５，２６）を介して響板（２０）に供給する。
2006524350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵盤を備えたアクション機構（１１）と、
前記鍵盤の操作のもとで打弦機構を介して打弦されることにより振動を生じる複数の弦と、
前記弦の振動が伝達される響板（２０）と、
前記響板（２０）へ付加的振動エネルギーを供給する供給装置（２５，２６）とを有している鍵盤楽器において、
前記アクション機構（１１）の鍵盤操作を直接的若しくは間接的に検出する複数のセンサ（１５）と、
前記複数のセンサ（１５）の測定値が供給される音響拡張装置（３０）が設けられており、
前記音響拡張装置（３０）は、前記複数のセンサ（１５）の測定値に依存して所望の音響特性に相応するデータを作成する複数の装置（３１，３３，３４，３５）を装備しており、
さらに前記音響拡張装置（３０）は、作成されたデータに相応して付加的な振動エネルギーを前記供給装置（２５，２６）を介して響板（２０）に供給するように構成されていることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項２】
音響的振動を生じている弦から機械的構造経路で響板（２０）へ伝達される振動エネルギーに対してさらに付加的に、前記音響拡張装置（３０）によって外部で作成された振動エネルギーがリアルタイムで前記供給装置（２５，２６）を介して響板（２０）へ供給される、請求項１記載の鍵盤楽器。
【請求項３】
前記音響拡張装置（３０）は、音質サンプルのためのメモリ（３１）を有しており、前記音質サンプルは、当該楽器（１０）のアクション機構（１１）における複数のセンサ（１５）によって記録された鍵盤操作に相応する、メモリ（３１）からのそれらの成分音も含めた音質に対応付けられる、請求項１または２記載の鍵盤楽器。
【請求項４】
前記音響拡張装置（３０）は、音質変調装置（３４）を有しており、該音質変調装置（３４）は、センサ（１５）とメモリ（３１）から入ってくる音質データを変調している、請求項１から３いずれか１項記載の鍵盤楽器。
【請求項５】
制御モジュール（３５）が設けられており、該制御モジュール（３５）は、例えばプリセット、レギュレータ及び／又はスクリーン制御型ソフトウエアを介して、個々の音響デザインが選択的な音質制御によって可能となるように制御される、請求項１から４いずれか１項記載の鍵盤楽器。
【請求項６】
増幅モジュール（３６）が設けられており、該増幅モジュール（３６）は、制御モジュール（３５）から受け取った信号を増幅している、請求項１から５いずれか１項記載の鍵盤楽器。
【請求項７】
前記増幅モジュール（３６）から送出された信号は、付加的振動エネルギー供給装置（２５，２６）に供給され、そこにおいて機械的な振動に置き換えられ、響板（２０）へ導入される、請求項６記載の鍵盤楽器。
【請求項８】
付加的振動エネルギーの供給装置（２５，２６）は、１つまたは複数の駆動システムを有している、請求項１から７いずれか１項記載の鍵盤楽器。
【請求項９】
前記駆動システムの各々は、それらのコアにコイルが設けられている環状マグネットを有しており、該環状マグネットは、響板（２０）に位置固定されて取付けられ当該響板（２０）を駆動している、請求項８記載の鍵盤楽器。
【請求項１０】
前記駆動されるマグネットは、特定の調整装置を用いて３次元の全ての方向で調整が可能であり、かつ響板（２０）に固定されたコイル体の位置に関する正確な配向調整が可能である、請求項８または９記載の鍵盤楽器。
【請求項１１】
前記調整可能な駆動マグネットは、固体の基体に支承され、該基体自身は鍵盤楽器の係止要素に固定されている、請求項１０記載の鍵盤楽器。
【請求項１２】
鍵盤を備えたアクション機構（１１）と、
前記鍵盤の操作のもとで打弦機構を介して打弦されることにより振動を生じる複数の弦と、
前記弦の振動が伝達される響板（２０）と、
前記響板（２０）への付加的振動エネルギー供給装置（２５，２６）とを有している鍵盤楽器の音響に作用を及ぼすための方法において、
複数のセンサ（１５）を用いて前記アクション機構（１１）の鍵盤操作が直接的若しくは間接的に検出され、
前記複数のセンサ（１５）の測定値が音響拡張装置（３０）に供給され、
複数の装置（３１，３３，３４，３５）が設けられ、該複数の装置によって前記複数のセンサ（１５）の測定値に依存して所望の音響特性に相応するデータが作成され、
さらに前記音響拡張装置（３０）によって、作成されたデータに相応して付加的な振動エネルギーが前記供給装置（２５，２６）を介して響板（２０）に供給されるようにしたことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍵盤を備えたアクション機構と、前記鍵盤の操作のもとで打弦機構を介して打弦されることにより振動を生じる複数の弦と前記弦の振動が伝達される響板と、前記響板へ付加的振動エネルギーを供給する供給装置とを有している鍵盤楽器、特にピアノフォルテに関している。また本発明は、鍵盤を備えたアクション機構と、前記鍵盤の操作のもとで打弦機構を介して打弦されることにより振動を生じる複数の弦と、前記弦の振動が伝達される響板と、前記響板へ付加的振動エネルギーを供給する供給装置とを有している鍵盤楽器の音響効果を制御するための方法に関している。
【０００２】
背景技術
鍵盤楽器は、数世紀来周知なものである。この楽器の中でも重要な地位を占めているのがアップライトピアノやグランドピアノである。音響的な鍵盤楽器としての３００年余りの発展の歴史の中で、音楽好きな大衆によって示される音響的に高品質なピアノへの高い関心から、これまでにもピアノフォルテに対する開発プロセスは職人的な直感と科学的な土台をもとにして絶えず進められてきた。しかしながら現下で達成されている技術的な現状としての完成度の中では、もはや音響的／機械的手段による著しい改善は望めない。
【０００３】
ピアノフォルテは、多数の鍵盤を有しており、これらの鍵盤が機械的な機構によって弦に振動を生じさせている。弦の振動は、さらに響板へと伝達される。そしてこの響板の振動が演奏者や聴衆の耳に届く音となり、これはとりわけピアノが置かれているホールや部屋の特性によって大きな影響を受ける（例えば残響や減衰）。
【０００４】
ピアノフォルテの音の再生に対する付加的な手段としては、例えば当該出願人による国際公開第９０／０３０２５号パンフレットが挙げられる。ここでは、音響的鍵盤楽器の響板への付加的なエネルギーの供給が駆動システムによって行われている。この駆動システムは、マグネットとコイルからなるシステムを介して響板に振動エネルギーを導入している。
【０００５】
類似の機構を有しているいわゆるデジタルピアノに対するその他の手段は、例えば欧州特許出願 EP 0 102 379 B1 明細書，国際公開第83/03022号パンフレット，米国特許出願 US-PS 5,247,129 明細書，国際公開第00/36586 パンフレット等からも公知である。
【０００６】
この種のシステムは、特にピアノないしはその他の鍵盤楽器の響板を、音楽再生や音声再生用のスピーカの振動板と同じように利用するのに用いられている。それによって一方では鍵盤楽器上で演奏される音楽の時間をずらした再生も行うことができ、他方では演奏者が自身の演奏中に人工的な伴奏をつけられる。演奏中は代替的に“ミューティング”を行うこともできる。これは例えば練習中に不所望な音響やそれに伴う騒音の発生を避けるのに役立つ。記録されたサウンドシーケンスは、引き続き響板に導入され、この響板は、スピーカの振動板のように相対的に“原音に忠実な”音響の再生に用いられる。
【０００７】
米国特許出願 US-PS 5,262,586 明細書からは、外部で生成された振動エネルギーのさらなる利用が開示されており、このエネルギーが音響的鍵盤楽器の響板に導入されている。ここでは演奏されたサウンドパターンに付加される振動エネルギーを生成する音源として、鍵盤楽器自身によって音響的に生成された音が用いられている。これらの音は、楽器の響板に直接か若しくはその近傍に設けられたサウンドレコーダを介して例えば音響的若しくは誘導的に記録される。それらは再び付加的なエネルギーとしてフィードバックされる。この閉ループ的システムにおいては鍵盤によって機械的に生成された音の人工的な増幅作用も引き起こされる。これにより例えば非常に広いホールでの演奏の不十分な音量が補償調整される。
【０００８】
過度なエネルギー供給が行われた場合に生じるフィードバック作用は、ある点では問題にもなる。なぜなら付加的に共振させられる響板は、音の記録にも影響を及ぼすからである。
【０００９】
それに対して本発明の課題は、まださらなる可能性を備えた鍵盤楽器を提供することである。また本発明の別の課題は、付加的な可能性を備えた鍵盤楽器の音響効果を制御するための方法を提供することである。
【００１０】
前記課題は本発明により、アクション機構の鍵盤操作を直接的若しくは間接的に検出する複数のセンサと、前記複数のセンサの測定値が供給される音響拡張装置が設けられており、前記音響拡張装置は、前記複数のセンサの測定値に依存して所望の音響特性に相応するデータを作成する複数の装置を装備しており、さらに前記音響拡張装置は、作成されたデータに相応して付加的な振動エネルギーを前記供給装置を介して響板に供給するように構成されて解決される。
【００１１】
また前記第２の課題は、複数のセンサを用いて前記アクション機構の鍵盤操作が直接的若しくは間接的に検出され、前記複数のセンサの測定値が音響拡張装置に供給され、複数の装置が設けられ、該複数の装置によって前記複数のセンサの測定値に依存して所望の音響特性に相応するデータが作成され、さらに前記音響拡張装置によって、作成されたデータに相応して付加的な振動エネルギーが前記供給装置を介して響板に供給されるようにして解決される。
【００１２】
音響的なサウンド生成機能を備えた鍵盤楽器、特にピアノフォルテの本発明による構成は、各個々の全音域からなる音響スペクトルの拡張及び／又は増幅を可能にし、さらに個々の音の音響スペクトルからの個々の若しくは複数の選択された成分音の変更も可能にし、ひいては個々の音の位相の変更も可能にする。このことは調和的共鳴音若しくは楽器のその他の音域の成分音の拡張された共鳴特性を伴って現れ、その他にも該当する音の振動する音響弦の増幅及び／又は拡張され続ける固有振動数を伴って現れる。それによって、個々の音、複数の音、全ての音の位相の著しい変更や、楽器の音響パターンや音響特性の延長、増幅、変更、拡張が可能となり、実際には選択的に個々の音や複合的なサウンドシーケンス、本発明によって構成された楽器の選択された音のピッチ又は全てのピッチ幅に亘って可能となる。
【００１３】
付加的な振動エネルギーは、ほとんど遅延のないリアルタイムで供給される。
【００１４】
音響拡張は、外部で生成された振動エネルギーの付加的な供給によって生じ、これは、有利には響板駆動システムを介して響板に供給される。この付加的な振動エネルギーは、従来技法に従って振動板状に振動する響板において、振動する音響弦によって吸収されるエネルギーの通常の消耗を任意の所定の規模で中和させるのに用いられる。つまり付加的な振動エネルギーは、振動する音響弦によって音響的に生成された振動エネルギーを伴って振動する響板内に蓄積され、当該響板内で、このように拡張された個々の音のサウンドパターン（サウンドスペクトル）を形成すべく、若しくは引き続き拡張されたサウンドパターンを形成すべくミックスされる。
【００１５】
例えば先の米国特許出願US-PS 5,262,58号明細書とは異なって、振動する響板において既に生成された音がセンサによって測定されるのではなく、むしろ音響の“大元”、すなわちピアノの鍵盤の操作が、例えばハンマーヘッドユニットの監視とその動きが測定される。しかしながらこれはもっと早期に介入されてもよい（例えば音響形成フェーズや響板の振動開始時など）。システムに起因して不所望なフィードバック作用は回避され、その他に全く別の音質変調も可能である。本発明によれば、ほぼ“リアルタイム”で作業がなされる。
【００１６】
本発明は二次情報源からの情報若しくは入力データは受け取らない。もちろんこれまでの当業者は、振動する弦、振動する響板などがまさに情報の分離とそれに続く利用のもとで再生を望んでいた音響の源であることを前提としてきた。つまり当業者は、振動する弦固有の響きの再生を望んでいて、彼らからみれば、振動する弦は一次情報源である。このことは当初は論理的でその考えに矛盾はないようにみえた。しかしながら本発明によって初めて、この考えが間違いであり、本当の一次情報源は鍵盤の動きであることが認識された。
【００１７】
それは本来の関心のおかれる音響そのものではないが、基本位置として、いわば響きを表す原点として利用できるものである。詳細には複数のセンサによって鍵盤の速度や位置が厳密に測定され、これらのセンサ情報に引き続き後続処理が施される。このことは、これまでとは全く別の角度からのいわば音楽の“原点”に立ち戻った新たな基礎的処理であり、全ての装置の特性に対しても原点となり得るべきところである。従って本願の構想によれば、音の響きだけが単に再現されたり、あるいは単純な増幅による音量増大がなされるのではなく、ピアニストの真の願望と意志が、自らの指を通して織りなす鍵盤の動きを介して、全く新規な発想のもとで、ピアニスト自身の望んでいる芸術性を醸し出す真の音作りに利用されるようになる。このような真の音造りは先の米国特許出願US-PS 5,262,58号明細書等に記載されている従来の装置構成では全く不可能であった。
【００１８】
本願明細書に記載されている本発明による手段を用いることによって、例えば劇場や音楽ホールなどの設置場所に関する情報が、音響の再生の際にあるいは最初の録音の際には存在していなかったデータの利用の際にも考慮できる。
【００１９】
従来技法とは異なって、１つ１つの音や個々の鍵盤の動きも考慮される。この場合には、それぞれが別個に個別処理される。先のUS-PS 5,262,586 明細書では、総体的に生じた響きの印象が個別処理されることなく全体の基準として位置付けされた後で初めて後続の変調処理が施されている。
【００２０】
音響弦に対するハンマーヘッドの打撃の強さは、音響弦に対するエネルギー伝達の尺度を決定し、さらに音響弦の振動特性を決定付けるものである。
【００２１】
エネルギー伝達の尺度は、さらなる境界において鍵盤のタッチの種類、レバーシステムの協調性（相互調整）、ハンマーヘッドの特性（重量、大きさ、形態、材質、整調など）によって影響を受ける。
【００２２】
ピアニィシッシモ（ｐｐｐ）は、音響弦までのその経路におけるハンマーヘッドの最小限の加速度の結果であり、それによってハンマーヘッドは、音響弦へのその衝突の際に最小の規模でしかエネルギーを音響弦に伝達しない。この最小限のエネルギー伝達は、音響弦に最小の振動を励起することにつながり、それに伴って最小の振動エネルギーが音響弦を介して響板に伝達される。そのため響板は最小の規模でしか振動せず、それによって極端に小さな楽音、音列又はサウンドパターンが可聴となる。
【００２３】
フォルティシッシモ（ｆｆｆ）は、音響弦までのその経路におけるハンマーヘッドの最大限の加速度の結果であり、それによってハンマーヘッドは、音響弦へのその衝突の際に最大の規模でエネルギーを音響弦に伝達する。この最大限のエネルギー伝達は、音響弦に最大の振動を励起することにつながり、それに伴って最大振動エネルギーが音響弦を介して響板に伝達される。そのため響板は最大規模で振動し、それによって極端に大きな楽音、音列又はサウンドパターンが可聴となる。
【００２４】
全ての音量レベルにおいて、ハンマーヘッドの形状と重量、ハンマーヘッドフェルトの品質、フェルト層内の張り、イントネーションの種類などが個々の楽音の成分音構造に関して重要である。その場合成分音構造がハンマーヘッドの音響弦への衝突直後の最初の１ｍｓ内で形成され、それによってサウンドパターンフェーズに対して決定的な意味をなす。
【００２５】
複数のセンサによるハンマーヘッドユニットの運動の監視は、決定的な利点をもたらす。
【００２６】
付加的に供給されるエネルギー源として有利には、外部に記憶されている有利な形態のデジタルトーンサンプルが用いられる。それらは任意のミキシングと任意のエネルギーで響板へ供給される。そのため個々の音の各々がそれぞれの成分音スペクトルと個々の音響フェーズで形成可能である。同時に外部エネルギー源としてのトーンサンプルの使用によって何らかのフィードバック作用が回避され、それによって響板に供給可能な付加的振動エネルギーの規模がフィードバック作用の限度内に留められるのでなく、むしろ音響要素、特に響板の振動要素の機械的な安定度によって制限される。なおここでの用語“エネルギー源”とは、文字通りの意味ではなく比喩的な意味として理解されたい。トーンサンプルを含んだメモリは、例えば増幅器を介して結合されるエネルギー自体ではなく、振動エネルギーのデータを含んでいる。
【００２７】
音楽家、特にピアニストにとっては、本発明によって、自身の演奏する音楽への影響をさらに拡充させることが可能となる。楽曲やその楽曲自身の解釈の他に、演奏者は実質的に任意に音の確立が可能である。例えば大きなホールでの演奏かそれとも小さなホールでの演奏か、どのようなタイプのピアノが用いられるのか、どのような傾向にピアノの調律がなされているのか、どのような強調性を訴えたいのかに応じて任意に可能である。また作曲家毎に異ならせることもできる。音量や早さについても不必要に楽器に縛られることがなくなる。
【００２８】
例えば国際公開第９０／０３０２５号パンフレットから公知の比較的原音に忠実な遅れ気味の再生を伴う消音ピアノとは異なって、特に時間遅延のほとんどない望み通りの音響の最適化と所定の周辺条件への適応化が可能となる。例えば良好とはいえないホール特性や空間特性の補償や、異なったピアノモデルのシミュレーション、あるいは非常に具体的な所望の増幅ないし減衰、例えば特定音の５００Ｈｚの振動だけの増幅ないしは減衰、あるいは他の音の５００Ｈｚの振動の影響なしでの増幅ないし減衰などである。
【００２９】
その上さらに本発明による構想は、既存の鍵盤楽器に後付けすることも可能であり、価値の高い楽器においては大きな利点となる。
【００３０】
以下の明細書では、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。この場合、
図１は、音響的に生成された基音の典型的な振動波形を表した図であり、
図２は、１つの音の音響形成フェーズと減衰フェーズの詳細な波形を表した図であり、
図３は、図２からのフェーズを４つの可聴成分音と共に概略的に表した図であり、
図４は、図３からのフェーズを音響形成フェーズの増幅と共に概略的に表した図であり、
図５は、図３からのフェーズを音響形成フェーズの増幅及び延長と共に概略的に表した図であり、
図６は、図３からのフェーズを減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図であり、
図７は、図３からのフェーズを音響形成フェーズと減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図であり、
図８は、選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを音響形成フェーズの所期の増幅と共に概略的に表した図であり、
図９は、選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを減衰フェーズの所期の延長及び増幅と共に概略的に表した図であり、
図１０は、選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを音響形成フェーズと減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図であり、
図１１は、図３からのフェーズを異なる成分音の音響形成フェーズと減衰フェーズの様々な延長及び増幅と共に概略的に表した図であり、
図１２は、本発明による装置の技術的な構造の実施形態を概略的に示した図である。
【００３１】
実施例
図１には、グランドピアノ（上方）若しくはアップライトピアノ（下方）の音響的に生成された基音Ｈの典型的な振動波形が示されている。この基音Ｈは、複数のいわゆる上音ないし成分音を有している。各基音の上音ないし成分音は、相応する音のそれぞれの音響スペクトルないし成分音スペクトルを形成する。
【００３２】
この場合音響的に良好に調律された鍵盤楽器の音は、複数の成分音を有している。人間の耳にとって音響的に良好な鍵盤楽器のもとでは約１３の可聴成分音まで構築される。
【００３３】
そのうちから図１では８つの成分音のみが振動波形で表されており、詳細には、時間的な経過の中で三次元の形態で表されている。
【００３４】
このスペクトログラムでは、左方から右方へ向けてこの表示のために選択された複数の成分音の周波数ｆ（Ｈｚ）が示されており、さらに奥から手前に向けて図示の成分音の減衰フェーズの経過が時間軸ｔ（ｓ）で示されている。さらにこの時間軸から上側には、相対的音圧レベルがｄＢでプロットされている。なおここでは音響形成フェーズは、図を見易くする理由から省いてある。個々の成分音の振動波形は、この場合常に変化にさらされている。それらはその調和の中で連続的に変化し、個々の音相互の強度も変化している。その結果典型的なピアノの音が生じる。このような理由から別の楽器のもとでは、同じ基音Ｈが人間の耳にとっては別の響きで聞こえる。そのため聴衆はピアノの基音Ｈとギターの基音Ｈを聞き分けることができる。さらに音楽家や調律師、生粋の音楽愛好家などの訓練された耳は、モデルの異なるグランドピアノで弾かれた同じ基音の響きを聞き分けることができる。なぜなら個々の成分音相互の典型的な時間経過も多かれ少なかれ各ピアノ毎にずれがあるからである。
【００３５】
成分音構造の波形は、音響形成フェーズと減衰フェーズの間にその可変形態の中で連続的に変化する。それはピアニストの演奏形態にも依存している（強弱、スタッカート、レガート、弱音ペダルの有無、ソステヌートペダルの有無など）。
【００３６】
個々の成分音の時間経過における前述した変化やそれによって生じる様々な調和音の響きは、ハンマーヘッドが音響弦に当たった瞬間から、スペクトログラムには示されていない音響形成フェーズの間及びスペクトルグラムに示された全減衰フェーズの期間を経て最終的に音響弦が振動を停止するまでの時間周期全体に亘って広がる。この変化はその他にも同じ基音の別の成分音との絶え間なく変化する干渉を生じ、楽器の全ピッチの範囲内で打弦音並びにその成分音と倍音関係にある他の音の基音及び成分音との干渉も生じる。
【００３７】
図２には、付加的な振動エネルギーの供給なしでの選択された音の可聴音響経過が表されており、つまり音発明の適用なしでの経過特性が示されている。ここには総合的に含有される成分スペクトルの表示なしで音が示されている。右方に向けてプロットされているのは時間であり、上方に向けてプロットされているのは強度ないし音圧レベルである。
【００３８】
この図２から明らかなことは、音響形成フェーズＢがハンマーヘッドの音響弦への打撃の瞬間Ａによって開始されて、当該音響弦がこの衝撃エネルギーを最大振動エネルギーに変換した時点Ｃで終了し、そこから減衰フェーズＤが始まっていることである。
【００３９】
音響形成フェーズ（振動開始周期とも称する）の間、個々の各音響弦はその基音とそれに所属する成分音を振動せしめる。減衰フェーズは、音響形成フェーズの終端に流動的につながり、時点Ｅの瞬間に終了する。なぜなら響弦における振動エネルギーが消滅するからである。
【００４０】
この図面では、とりわけ減衰フェーズがただ単に直線的に低下した経過をとるのではなく、可聴の音響経過が転換点と極大値を有していることも表している。まさにこの効果は、所定の楽器のもとで所定の音を誘起する音響の印象にも影響を及ぼす。図示の経過は単に例示的に選択されたものにすぎず、異なる音のもとでは種々異なる。
【００４１】
図３には、音響形成フェーズと減衰フェーズが前述した１３個までの可聴成分音のうちの４つの例で概略的に示されている。この図３は以下では、相応する影響の受入れを表す変化の基準ダイヤグラムとしてみなされる。
【００４２】
以下の図面では、本発明の構想によって音響の変化と音響効果制御の様々な形態が可能になることが示されている。これらの図示は、ほぼ三次元の形態で行われている。但し図中、左方から右方へ向けてはそれぞれ時間がプロットされており、下方から上方へは所定の成分音の強度がプロットされており、手前側から奥の方向にはそれぞれ４つの選択された成分音がプロットされている。これらは１つの音の成分スペクトルの簡単な表示をなしており、それぞれ４つの成分音の可聴音響経過が示されている。実線Ｌは、鍵盤楽器の振動する音響弦から付加的な振動エネルギーの供給なしで生成された音響を表している。太線の波線Ｍは、振動する音響弦から生成された音響経過に対してさらに付加的な振動エネルギーの供給が行われた場合の、同じ成分音の音響経過を表しており、この場合の供給の形式は以下の明細書でさらに詳細に説明する。
【００４３】
細線の波線Ｎは、音響弦自体の増幅された共振も生じ得ることを考慮している。
【００４４】
図４には、音響形成フェーズ中に付加的な振動エネルギーがどのようにして供給されるかと、それによって音全体の増幅が全ての成分音を超えてどのように生じるかが示されている。この増幅が実行された場合には、まず第１に聞き手にとって打弦の堅さと強さに関する印象が変化する。
【００４５】
図５には、類似の形態で音響形成フェーズが増幅され延長もなされていることが示されており、ここでは振動エネルギーが供給されている。
【００４６】
図６は、変更されていない音響形成フェーズが示されており、それに対しては全ての音に対して減衰フェーズが延長及び増幅されている。音の持続時間はアップする。
【００４７】
図７は、音響形成フェーズと減衰フェーズの延長と増幅が示されており、これによって２つの効果が補充される。
【００４８】
図８並びにこれに続く図面には、個々の音若しくは全てのピッチの音響特性が所期のように変更され豊かにされていることが示されている。このことは、響いている音の個々の成分音または選択された複数の成分音に関する振動エネルギーの所期の供給によって行われている。
【００４９】
このことは、特に図８では、音響形成フェーズにおける２つの成分音の所期の増幅によって行われている。
【００５０】
また図９では、減衰フェーズにおける個々の成分音の所期の延長と増幅によって行われている。
【００５１】
さらに図１０では、音響形成フェーズと減衰フェーズにおける個々の成分音の延長と増幅によって行われている。
【００５２】
最後に図１１では、音響形成フェーズにおいても減衰フェーズにおいても異なる成分音の延長と増幅が異なる形態で示されている。
【００５３】
図４から図１１に示されている相応に説明してきた可聴音響フェーズの音響効果制御のための手段は、選択的に個々の音の音響形成や、個々の音の中から選択された成分音の音響形成をそのつどの可変の形式で延長及び／又は増幅させ、総合的に変化させることが可能である。
【００５４】
それによって、楽器の全ての音響のみならず個々の音、音列若しくは選択されたピッチの音響パターンや音響特性を選択的に所期のように変更させ制御することが可能となる。その結果としてこれまでに知られていなかった新規なサウンドデザイン手段が得られるようになった。以下に列挙する楽器の音響形成効果の例は、決して終わりを意味するものではなく、それどころかさらなる適応化の可能性も生じ得る。すなわち、
ａ）例えば異なった音楽的周期から生じる様々な音楽性の表現に対する適応化
ｂ）ピアノが置かれている様々な音響空間特性への適応化。これによってピアニストによる選択と希望により、小ホール、大ホール、無人のホール、満員のホールなどの様々な条件を考慮した演奏が実際に可能となり、それによって生じる響きの欠陥や変化が補償できるようになる。また所定の空間における残響や音響特性も補償でき、あるいは必要に応じて他の場所をシミュレートすることも可能となる
ｃ）ピアニストによるピアノ演奏に関する楽器の音響特性や空間におけるその音響効果への特別な期待や要求は、個別に調整が可能となる
ｄ）楽器に対する音楽的に異なった要求や要望は、これまでのものに比べてはるかに良質に考慮できる。そのため鍵盤楽器、特にピアノフォルテは、全く異なる目的で用いることが可能となる。例えば歌の伴奏や室内楽若しくは独奏楽器としての使用であったり、あるいはそれとは全く異なる所定のオーケストラとの協演の場合ではピアノソロの場面と伴奏に徹する場面とでできるだけ違いを持たせることが所定の音のもとで非常に望まれる可能性もあり得る。
【００５５】
図１２には、本発明による鍵盤楽器のための装置の実施形態に含まれている構成要素が示されている。
【００５６】
この鍵盤楽器１０（ピアノフォルテ）は、ここでは一連の鍵盤（図１２では詳細には示していない）を備えたアクション（打弦機構）１１を有している。このアクション１１の鍵盤は、レバー構造部とハンマーヘッドユニットを介して弦に作用し、これらの弦も響板２０に振動をもたらしている。この響板２０は、鍵盤楽器１０の周りに安定的に支承されている振動板のように緊張した面である。
【００５７】
本発明によれば、打弦機構１１の鍵盤だけがセンサ１５を備えている。これらのセンサ１５は、必ずしも鍵盤自体に配置される必要はない。それらは例えば鍵盤楽器の打弦機構内の個々のレバー要素の動きをピックアップするものであってもよい。それらのセンサ１５は、鍵盤の下、上、後ろ、打弦機構１１のレバーシステムの内部、前、後ろ、ハンマーヘッドユニットの上、下、後ろ、あるいはそれ以外の場所に配設可能である。センサ１５としては、アクション（打弦機構）１１内部の相応の動きを検出するための機械的、光学的、誘導的、磁気的センサ系か若しくはそれ以外の形態で作用するセンサ系であってもよい。
【００５８】
センサ１５は、例えばアクション１１の選択された測定すべきレバー要素の加速度を記録する。測定された加速度からは、以下の明細書で説明するさらなる装置によって打弦強度ないしは音響弦に対するハンマーヘッドのパルス、音響レベルが求められ得る。つまり演奏者が目下ピアニッシモ又はフォルテッシモで演奏しているのか、ないしはどの音響レベルで介在的に演奏されているのかを求めることができる。別の実施形態によれば、センサ１５は、位置、速度若しくはその他のデータを用いてもよい。
【００５９】
センサ１５は、それぞれの個々の音毎に、アクション機構１１内部の１つ若しくは複数の選択された部材の機械的な動きを個別的に記録するものであってもよい。それによりセンサは、有利にはＭＩＤＩ（musical instrument digital interface）形式で存在する情報を供給する。これらの情報は、例えば鍵盤の下降運動の開始に関するデータや鍵盤の下降運動の終了に関するデータを含む。また情報としてソステヌート期間がさらに供給されてもよい。すなわち鍵盤がピアニストによって下方に保持される期間、及び／又は弱音ペダルが踏み込まれる期間、又はソステヌートペダルの踏み込まれる期間である。さらにまた鍵盤の上昇運動に関する情報ないしは再び静止位置にある鍵盤に関する情報も伝送し得る。
【００６０】
これらのセンサ１５から求められ相応のフォーマットで生成されたミディデータ（MIDI-Daten）は、ここにおいて引き続き音響拡張装置３０に伝送される。この装置３０内には、とりわけトーン調整のための装置３３が存在する。この装置は、その他にもトーンサンプルメモリからのデータを受け取ることができる。センサ１５で求められたデータに依存して、メモリ３１から、それぞれの各音ないしはそのつどの演奏された音のピッチに相応する、１つの音の複数の成分音が引き出される。このメモリ３１は、従って外部のデータソースとして用いられ、響板２０へ付加的な振動エネルギーを供給するためのベースとなる。
【００６１】
これらのデータは、各音毎に記憶された周波数、成分音特性並びに音響形成フェーズ、減衰フェーズのパラメータを個別に含み得る。
【００６２】
トーン調整装置３３は、センサ１５のデータと、所属のメモリ３１から取り出された、そのつどの演奏された音の音量と音の長さに対するデータから、さらなる音質変調装置３４への初期値を送出する。
【００６３】
音質変調装置３４は、ここにおいて各個々の音の成分音スペクトルの複合、構造、構成を選択的に所期のように増幅、減衰、延長し得る。それに対してトーン調整装置３３から受入れたデータが相応に延長、補足、増幅ないしは変更される。それによって、図４〜図１１とそれに基づく説明に相応して１つ１つの音が個別に構成、拡張、形成され得る。
【００６４】
それ故に相応に選択される音響補足パラメータは、個々の音毎に、それらの全ての成分音スペクトルに関して若しくそこから選択された成分音に関して、音響形成フェーズ中、減衰フェーズ中、及び／又はこれらの２つのフェーズ中の任意の複合において、付加、増幅、延長による実質的な音響効果制御と響板２０内で実施される音響形成の価値を高める。
【００６５】
付加的に図示の実施形態において制御モジュール３５が設けられる。この制御モジュール３５は、初期設定部、プリセット部、レギュレータ、及び／又はスクリーン制御されたソフトウエアを有し得る。それらは演奏中のピアニストによって、若しくは演奏に関与しているさらなる人物によって操作若しくは制御され得る。それは音楽の演奏中に例えば所定の１つの楽曲に続けて後に続く楽曲を全く別の趣向で制御することも可能である。それにより個々の楽曲において全く異なった特徴を考慮することができる。そのため例えばバロックの楽曲を完全に別の成分構成で演奏することが可能となる。つまり全く異なる音響パターンを用いて、例えば２０世紀の他の作風で作曲された楽曲のように演奏することが可能である。
【００６６】
また必要に応じて、例えば１つの楽曲の異なるパッセージを別風にアレンジすべく唯一つの楽曲の中でいくつかの変更を施すことも可能である。それにより例えば１つの楽曲内で所定の瞬間にカテドラル風の演奏が行われたように印象付けることができる。その場合は例えば成分音の延長による相応の残響効果が人工的に引き起こされる。それに対して当該楽曲の残りに対してはこの効果は実施されない。
【００６７】
増幅モジュール（ユニット）３６は、音質変調装置３４によって変調された信号と制御モジュール３５から受け取った信号を増幅する。これらの信号の増幅の規模は、制御モジュール３５を介して選択的に初期設定部、プリセット部、レギュレータ、及び／又はスクリーン制御されたソフトウエアを介して確定されてもよい。
【００６８】
増幅モジュール３６は、最終的に所要のエネルギーを受け取る。それにより先行する装置からの変調されたデータが、エネルギッシュに効果的に響板２０へ供給可能となる。
【００６９】
この響板２０への付加的な振動エネルギーの供給は、電磁的に作用する駆動システム２５，２６を介して行われる。楽器のサイズと付加的に供給すエネルギーの規模に依存して、選択的に１つ又は複数のそのような駆動システム２５，２６が楽器ないしはその響板２０に組込まれる。
【００７０】
これらの駆動システム２５，２６は、響板２０に固定されたコイルを有しており、さらに三次元方向で任意に空間内で調整が可能な特殊なマグネットシステム並びに駆動マグネットを有する。有利には、前記駆動システム２５，２６は、最小の重量を有し、同時に可及的に高い効率のピアノ特有の周波数領域を有する。コイルの駆動に利用される調整可能なマグネットシステムは、品質的に高価なものであり得る。また駆動マグネットは、エネルギーロスを最小化するためにできるだけ重い組込み基体を有する。
【００７１】
包括的にセンサ１５は、当該鍵盤楽器１０のアクション機構１１における鍵盤又はハンマーヘッド又はその他の可動部材の動きを記録している。その結果からミディデータが作成される。これらのミディデータは、トーンサンプルメモリ３１内に記録されている所属のトーンサンプルを読み出すのに用いられ、それらのデータを用いて選択された付加的な音響エネルギーが響板２０に供給される。この付加的な音響エネルギーは、その都度の振動する音響弦によって響板２０にもたらされた振動エネルギーを補充し、詳細にはそれを拡張する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】音響的に生成された基音の典型的な振動波形を表した図
【図２】１つの音の音響形成フェーズと減衰フェーズの詳細な波形を表した図
【図３】図２からのフェーズを４つの可聴成分音と共に概略的に表した図
【図４】図３からのフェーズを音響形成フェーズの増幅と共に概略的に表した図
【図５】図３からのフェーズを音響形成フェーズの増幅及び延長と共に概略的に表した図
【図６】図３からのフェーズを減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図
【図７】図３からのフェーズを音響形成フェーズと減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図
【図８】選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを音響形成フェーズの所期の増幅と共に概略的に表した図
【図９】選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを減衰フェーズの所期の延長及び増幅と共に概略的に表した図
【図１０】選択された成分音のみのもとでの図３からのフェーズを音響形成フェーズと減衰フェーズの延長及び増幅と共に概略的に表した図
【図１１】図３からのフェーズを異なる成分音の音響形成フェーズと減衰フェーズの様々な延長及び増幅と共に概略的に表した図
【図１２】本発明による装置の技術的な構造の実施形態を概略的に示した図
【符号の説明】
【００７３】
１０    鍵盤楽器
１１    アクション機構
１５    センサ
２０    響板
２５    響板駆動システム
２６    響板駆動システム
３０    音響拡張装置
３１    音質サンプルメモリ
３３    音質制御装置
３５    制御モジュール
３６    増幅モジュール
ｆ      周波数（Ｈｚ）
ｔ      時間（ｓ）
ｒＳ    相対的音圧レベル（ｄＢ）
Ａ      ハンマーヘッドの衝突モーメント
Ｂ      音響形成フェーズ
Ｃ      音響形成フェーズの終端
Ｄ      減衰フェーズ
Ｅ      減衰フェーズの終端
Ｌ      実線
Ｍ      太い点線
Ｎ      細い点線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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