键盘乐器和控制键盘乐器中的致动器的方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201310283359.X | 申请日 | 2013-07-08 | 公开(公告)号 | CN103544943A | 公开(公告)日 | 2014-01-29 |
| 申请人 | 雅马哈株式会社; | 发明人 | 大场保彦; 藤原佑二; 松尾祥也; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种 键盘 乐器 和控制键盘乐器中的 致动器 的方法。所述键盘乐器包括：键；琴槌，被配置为由键的按下操作而驱动；致动器，被配置为在键和琴槌中的至少一个在键按下行程中移动的移动方向上驱动键和琴槌中的所述至少一个；琴槌检测器，被配置为检测与琴槌的运动相关的琴槌运动相关值；轨迹生成器，被配置为基于定义键和琴槌中的所述至少一个的运动目标值的自动表演信息，生成键和琴槌中的所述至少一个的目标轨迹；反馈值生成器，被配置为基于由琴槌检测器检测的自动表演中的琴槌运动相关值，生成反馈值；以及 控制器 ，被配置为基于由轨迹生成器生成的目标轨迹和由反馈值生成器生成的反馈值，伺服控制致动器。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种键盘乐器，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 键盘乐器和控制键盘乐器中的致动器的方法技术领域背景技术[0002] 如在下面的专利文献1和2中所公开的，传统上已知基于自动表演信息进行自动表演的键盘乐器。在这样的乐器中，由螺线管（solenoid）根据自动表演信息伺服驱动（servo-drive）键，并且，键经由动作部件驱动琴槌，使得琴槌敲击琴弦。 [0003] 在此实例中，生成每个键基于自动表演信息的目标轨迹，并且检测键的位置和速度。基于所检测的值，对键的目标轨迹进行反馈和校正（feedback-correct），由此实时控制键的行为。 [0004] 专利文献1：日本专利No.2890557 [0005] 专利文献2：JP-A-2004-294772 发明内容[0006] 然而，实际上重要的是，每个琴槌的行为是适当的，因为最终敲击琴弦的部件是琴槌。尽管如此，在原声钢琴的动作机构中，键和琴槌不一定总是具有间接接触关系，而是取决于键的按下和释放风格可以具有间接滑动关系和隔离（isolated）关系。 [0007] 例如，在强有力地按下键时，键和琴槌有时在较早阶段开始具有隔离关系。在重复或连续的键按下中，或者在不规则的键按下操作中，键和琴槌有时在相反方向上暂时地摆动。此外，动作机构的条件随着环境的改变、年代的改变等而改变，并且琴槌关于键的按下和释放风格的行为可能改变。 [0008] 因此，难以仅仅通过检测键的运动和基于所检测的键的运动而反馈和校正键的目标轨迹来适当地控制琴槌的行为。因此，可能存在如下风险：琴槌的运动并非自动表演中所预期的运动，从而导致错误的音调生成。 [0009] 鉴于上述问题，提出了本发明。因此，本发明的目的是在由键盘乐器进行的自动表演中确保琴槌的适当运动。 [0010] 可以根据本发明的一个方面实现本发明的上述目的，本发明的所述一个方面提供了一种键盘乐器，包括：键（10）；琴槌（25），被配置为由所述键的按下操作而驱动；致动器（50、51），被配置为在所述键和所述琴槌中的至少一个在键按下行程中移动的移动方向上驱动所述键和所述琴槌中的所述至少一个；琴槌检测器（62），被配置为检测与所述琴槌的运动相关的琴槌运动相关值；轨迹生成器（301），被配置为基于限定所述键和所述琴槌中的所述至少一个的运动目标值的自动表演信息，生成所述键和所述琴槌中的所述至少一个的目标轨迹；反馈值生成器（401），被配置为基于由所述琴槌检测器检测的自动表演中的琴槌运动相关值，生成反馈值；以及控制器（402），被配置为基于由所述轨迹生成器生成的目标轨迹和由所述反馈值生成器生成的反馈值，伺服控制致动器。 [0011] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0012] 如上所述构造的键盘乐器还可以包括阶段指定器（303），被配置为基于由所述琴槌检测器（62）检测的自动表演中的琴槌运动相关值，从键按下-释放行程中的多个阶段之中指定当前阶段，并且，所述反馈值生成器（401）可以被配置为基于由所述琴槌检测器检测的自动表演中的琴槌运动相关值和由所述阶段指定器指定的阶段，生成所述反馈值。 [0013] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0014] 在如上所述构造的键盘乐器中，致动器（50、51）可以被配置为驱动键（10），轨迹生成器（301）可以被配置为基于自动表演信息生成键的目标轨迹，并且，反馈值生成器（401）可以包括转换器（411、403、408、409），其被配置为当反馈值被生成时，根据由阶段指定器指定的阶段，将由琴槌检测器（62）检测的自动表演中的琴槌运动相关值转换为与键的运动相关的键运动相关值。 [0015] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以在不是键的维度中处理琴槌的检测结果。 [0016] 在如上所述构造的键盘乐器中，反馈值生成器（401）可以被配置为基于通过由转换器（411、403、408）进行的转换而获得的键运动相关值生成反馈值。 [0017] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以在不是键的维度中处理琴槌的检测结果。 [0018] 如上所述构造的键盘乐器还可以包括键检测器（61），被配置为检测与键（10）的运动相关的键运动相关值。此外，致动器（50、51）可以被配置为驱动键，轨迹生成器（301）可以被配置为基于自动表演信息生成键的目标轨迹，并且，反馈值生成器（401）可以被配置为基于由琴槌检测器（62）检测的自动表演中的琴槌运动相关值、由键检测器（61）检测的自动表演中的键运动相关值、以及由阶段指定器指定的阶段，生成反馈值。 [0019] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以更加适当地控制琴槌的运动。 [0020] 在如上所述构造的键盘乐器中，致动器（50、51）可以被配置为驱动键（10），轨迹生成器（301）可以被配置为基于自动表演信息生成琴槌（25）的目标轨迹，并且，反馈值生成器（401）可以被配置为基于由琴槌检测器（62）检测的自动表演中的琴槌运动相关值、和由阶段指定器指定的阶段，生成反馈值。 [0021] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0022] 在如上所述构造的键盘乐器中，琴槌检测器（62）可以被配置为检测自动表演中的琴槌（25）的位置作为琴槌运动相关值，并且，阶段指定器（303）可以被配置为至少基于琴槌的位置指定当前阶段。 [0023] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0024] 在如上所述构造的键盘乐器中，琴槌检测器（62）可以被配置为检测自动表演中的琴槌（25）的速度作为琴槌运动相关值，并且，阶段指定器（303）可以被配置为至少基于琴槌的速度指定当前阶段。 [0025] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0026] 在如上所述构造的键盘乐器中，琴槌检测器（62）可以被配置为检测自动表演中的琴槌（25）的加速度作为琴槌运动相关值，并且，阶段指定器（303）可以被配置为至少基于琴槌的加速度指定当前阶段。 [0027] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0028] 在如上所述构造的键盘乐器中，琴槌（25）可以被配置为由键（10）的按下操作经由至少一个居间组件（21、22、23）而驱动，并且，键和至少一个居间组件可以被配置为在键按下-释放行程中不仅具有关于琴槌的直接或间接接触关系、还具有关于琴槌的隔离关系。 [0029] 可以根据本发明的另一个方面获得本发明的上述目的，本发明的所述另一个方面提供了一种控制键盘乐器中的致动器（50、51）的方法，所述键盘乐器包括键（10）和琴槌（25），琴槌（25）被配置为由键的按下操作而驱动，所述致动器被配置为在键和琴槌中的至少一个在键按下行程中移动的移动方向上驱动键和琴槌中的所述至少一个，所述方法包括步骤：检测与自动表演中琴槌的运动相关的琴槌运动相关值；基于琴槌运动相关值，从键按下-释放行程中的多个阶段之中指定当前阶段；基于琴槌运动相关值和当前阶段生成反馈值；以及基于所述键和所述琴槌的所述至少一个的目标轨迹、以及所述反馈值伺服控制所述致动器，其中所述键和所述琴槌的所述至少一个的目标轨迹基于限定所述键和所述琴槌中的所述至少一个的运动目标值的自动表演信息。 [0030] 根据如上所述构造的键盘乐器，可以使得琴槌的运动在自动表演中为适当的。 [0031] 在以上描述中附至各个构成单元的括弧中的标号对应于下面的实施例中用于表示各个构成单元的标号。附至每个构成单元的标号指示每个单元与其一个示例之间的对应关系，并且每个单元不限于所述一个示例。附图说明 [0032] 当结合附图考虑时，通过阅读下面对本发明实施例的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征、优点、以及技术和工业意义将更加容易理解，其中： [0033] 图1是用于说明作为根据本发明的第一实施例的键盘乐器的自动演奏钢琴的机械结构与电子结构之间的关系的视图； [0034] 图2是示出图1的自动演奏钢琴的主要部分的电子结构的框图； [0035] 图3是示出自动演奏钢琴中用于进行自动表演的控制机构的简化框图； [0036] 图4是用于说明在键和琴槌的运动、与键按下和键释放中的阶段之间的关系的视图； [0037] 图5是示出自动演奏钢琴中用于进行自动表演的控制机构的详细框图；以及[0038] 图6是示出根据第二实施例的自动演奏钢琴中用于进行自动表演的控制机构的详细框图。 具体实施方式[0039] 在下文中将参照附图说明本发明的实施例。 [0040] <第一实施例> [0041] 图1是用于说明作为根据本发明的第一实施例的键盘乐器的自动演奏钢琴1的机械结构与电子结构之间的关系的视图。图2是示出图1的自动演奏钢琴的主要部分的电子结构的框图。 [0042] 自动演奏钢琴1被构造为三角钢琴，并具有键盘，在键盘中布置了被操作用于表演的多个键10。 [0043] 如图2中所示，自动演奏钢琴1具有控制器110、盘驱动器120、操作面板130、电子音调生成器140、脉冲宽度调制（PWM）信号生成器150、A/D生成器161、162、以及通信I/F170。这些通过总线而彼此连接。自动演奏钢琴1还具有连接至所关联的PWM信号生成器150的螺线管50、连接至所关联的A/D生成器161的键传感器61、以及连接至所关联的A/D生成器162的琴槌传感器62。为每个键10提供一个PWM信号生成器150、一个A/D生成器161、一个A/D生成器162、一个螺线管50、一个键传感器61、以及一个琴槌传感器62。每个键传感器61是键检测器的一个示例，并且每个琴槌传感器62是琴槌检测器的一个示例。 在适当的情况下，将关注由一个键10而进行下面的说明。 [0044] 控制器110包括CPU111、ROM112和RAM113。控制器110基于ROM112中存储的控制程序和控制数据，控制自动演奏钢琴1的各个部分。在本实施例中，控制器110执行控制程序，以便实现如图1中所示的运动控制器300和伺服控制器400的各个功能。一部分或整体功能可以不通过软件而通过硬件来实现。 [0045] 盘驱动器120读出记录介质中记录的各种数据，并将所读取的数据输出至控制器110。数据包括音乐数据（自动表演信息）、控制程序等。数据可以通过任意途径获得。 [0046] 操作面板130是触摸面板，其包括诸如液晶显示器的显示屏和诸如在显示屏的表面上提供的触摸传感器的操作部分。控制器110控制显示屏以使在显示屏上显示设置屏幕，用于设置各种操作模式、诸如乐谱的各种信息等。 [0047] 电子音调生成器140是用于通过控制器110的控制生成电子乐音的装置。电子音调生成器140包括用于通过控制器110的控制生成指示电子乐音的音频信号的音调源、用于发出音频信号的扬声器等。在期望除由琴槌25敲击琴弦40导致的音调生成（其将在稍后说明）之外的音调生成的实例中利用电子音调生成器140，诸如自动表演中除钢琴音调之外的伴奏中的音调生成、以及静音（tone silencing）模式（即，禁止琴槌25敲击琴弦的模式）中钢琴声音的音调生成。 [0048] PWM信号生成器150通过控制器110的控制将PWM驱动电流提供至所关联的螺线管50。螺线管50被配置为使得其插棒（plunger）通过从PWM信号生成器150提供的驱动电流而操作，以便驱动所关联的键10。螺线管50的插棒向上移动，以便驱动地推升所关联的键10的后端部，从而导致键10的按下运动（即，键按下运动）。螺线管50的插棒向下移动，从而导致键10的释放运动（即，键释放运动）。 [0049] 更具体地，从表演者所在侧观察（换句话说，当表演者在前侧弹奏自动演奏钢琴1时观察），在所关联的键10的后侧端部，螺线管50被部署在所关联的键10的后端部之下。当螺线管50的插棒向上移动以便推升所关联的键10的后端部时，键10围绕平衡针P转动（pivot），由此向下推键10的前端部。因此，执行键10的按下运动。与键按下运动相结合，致动对应于键10的动作机构20，用于允许制音器30从琴弦40移开，并且，琴槌25转动以便敲击琴弦40，从而导致音调生成。此后，当插棒向下移动时，键10的前端部被推升，由此执行键10的释放运动。 [0050] 以上说明是由螺线管50驱动键10的实例。在通过表演者用手指在键10上弹奏来驱动键10的实例中，类似地执行键按下运动和键释放运动。也就是，两个实例仅在驱动键10进行键按下运动和键释放运动的主体上不同，即，两个实例的不同在于，驱动键10的主体是螺线管50还是弹奏自动演奏钢琴1的表演者。 [0051] 在动作机构20中，在键10和琴槌25之间存在各种居间组件，诸如支撑体21、反复支撑杆（repetition lever）22、顶杆（jack）23等。通过手动或自动地按下键10，经由居间组件驱动琴槌25，使得琴槌25敲击琴弦40，从而导致音调生成。同时，本自动演奏钢琴1的动作机构20在构造上基本与三角钢琴的动作机构相同。从而，在键按下-释放行程中，键10和居间组件可以不仅具有关于琴槌25的直接或间接接触关系，还具有关于琴槌25的隔离关系。 [0052] 键传感器61连续地检测所关联的键10的位置，并根据检测结果输出检测信号。键传感器61包括发光二极管、从发光二极管接收光并根据所接收的光量输出检测信号的光传感器、以及根据键10的按下量改变由光传感器（光接收传感器）接收的光量的遮光板。A/D生成器161将通过将从所关联的键传感器61输出的模拟信号转换为数字信号而获得的键位置检测数据输出至控制器110，由此允许控制器110辨识键10的按下量或键10的位置。 [0053] 键传感器61连续地检测所关联的琴槌25的位置，并根据检测结果输出检测信号。琴槌传感器62的结构类似于键传感器61的结构。A/D生成器162将通过将从琴槌传感器 62输出的模拟信号转换为数字信号而获得的琴槌位置检测数据输出至控制器110，由此允许控制器110辨识琴槌25的运动量或琴槌25的位置。 [0054] 通信I/F（接口）170是允许与其他装置进行无线或有线通信的接口。可以通过使用盘驱动器120获得各种数据和控制程序。此外，可以通过使用通信I/F170从其他装置接收各种数据和控制程序，由此允许控制器110获得各种数据和控制程序。 [0055] 图3是示出自动演奏钢琴1中用于进行自动表演的控制机构的简化框图。控制机构主要包括作为反馈值生成器的一个示例的反馈信号生成器401、作为控制器的一个示例的控制器402、作为轨迹生成器的一个示例的轨迹生成器301、以及作为阶段指定器的一个示例的阶段指定器303。 [0056] 如稍后将参照图4而详细描述的，阶段指定器303在基于自动表演信息的自动表演中，从通过根据键10和琴槌25的运动形式以及键10和琴槌25的关联程度划分键按下-释放行程而获得的多个阶段之中指定当前阶段。阶段指定器303基于琴槌传感器62等的输出指定当前阶段。当阶段指定器303指定所述阶段时，至少参考琴槌传感器62的输出。另外，可以参考键传感器61的输出。将关于所指定的阶段的信息提供至轨迹生成器301、反馈信号生成器401中的第一生成器411、以及控制器402中的第二生成器412。 [0057] 轨迹生成器301基于所指定的阶段，从包括规定键10和/或琴槌25的运动目标值的信息的自动表演信息，生成键10根据时间进度（progress）的目标轨迹（键位置目标导向（directed）值rx和键速度目标导向值rv）。轨迹生成器301将所生成的目标轨迹提供至控制器402。虽然自动表演信息由MIDI数据等构成，但自动表演信息可以被另外构成。例如，自动表演信息可以被构成为包括轨迹数据。 [0058] 致动器51被配置为在对应于按下键10的键按下方向的方向上驱动作为被驱动组件的规定组件，所述规定组件是键10、琴槌25、以及动作机构20中的居间组件（诸如支撑体21、反复支撑杆22、或顶杆23）中的一者。在第一实施例中，将键10例示为被驱动组件，并且将螺线管50例示为致动器51。 [0059] 如上所述，键传感器61和琴槌传感器62分别检测基于自动表演信息的自动表演中键10的运动和琴槌25的运动，并分别将键10的运动和琴槌25的运动各自作为连续量输出至反馈信号生成器401。 [0060] 反馈信号生成器401至少基于琴槌传感器62的输出，生成根据所指定的阶段的反馈信号（键位置值yx和键速度值yv）。在此情形下，除了基于琴槌传感器62的输出之外，可以还基于键传感器61的输出生成反馈信号。当生成反馈信号时，第一生成器411根据所指定的阶段，将琴槌传感器62的输出转换（映射）为与键10的运动相关的值（键10的维度（dimension）中的值）。 [0061] 控制器402基于由轨迹生成器301生成的目标轨迹和由反馈信号生成器401生成的反馈信号，伺服控制致动器51，由此进行自动表演。在此实例中，在提供至第二生成器412的输入信号与要从第二生成器412输出并提供至致动器51的输出信号不在与同一组件相关的值的维度中的情况下，换言之，在输入信号的维度和输出信号的维度彼此不同的情况下，第二生成器412进行用于使得维度相同的转换（映射）。根据所指定的阶段进行转换。 [0062] 在每个输入信号是在琴槌25的维度中的琴槌驱动控制信号并且被驱动组件是键10的情况下，例如，第二生成器412将琴槌驱动控制信号转换为键驱动控制信号。在每个输入信号是键10的维度中的键驱动控制信号的情况下，第二生成器412将键驱动控制信号转换为对应于被驱动组件的组件驱动控制信号。 [0063] 然而，在第一实施例中，输入信号的维度和输出信号的维度两者均是键10的维度。因此，第二生成器412的转换不是必要的，并且因此，在第一实施例中不需要提供第二生成器412。换言之，第一实施例中的控制器402不具有第二生成器412。 [0064] 关于图1中所示的电子结构的对应关系如下。轨迹生成器301和阶段指定器303包括在运动控制器300中。反馈信号生成器401和控制器402包括在伺服控制器400中。 [0065] 图4是用于说明在键10和琴槌25的运动、与键按下和键释放中的阶段之间的关系的视图。 [0066] 图4示出在利用普通的键按下强度的操作中的键按下行程和键释放行程中、彼此对应的一个键10和一个琴槌25的各自运动关于时间的变化。由“t”表示键按下-释放行程中经过的时间。 [0067] 在从时间t0到时间t1的时间段中，键10和琴槌25位于各自的静止（rest）位置。此状态对应于静止阶段（第一静止阶段）。从时间t1到时间t2的时间段对应于键10和琴槌25在间接改变关联程度的同时（在涉及滑动的同时）转动地移动的协调（coordinated）阶段（第一协调阶段）。在协调阶段中，顶杆23在涉及相对于琴槌辊的滑动的同时（在产生传递损耗的同时），推升琴槌25的琴槌辊，由此，键10和琴槌25在改变从键10到琴槌25的力的传递程度的同时转动地移动。从时间t2到t3的时间段对应于同步阶段（第一同步阶段），其中键10和琴槌25基本上（substantially）彼此整体地转动地移动、而基本不滑动。 在同步阶段中，顶杆23推升琴槌25的琴槌辊，而基本不相对于琴槌辊滑动，由此，键10和琴槌25转动地移动，并且保持从键10到琴槌25的力的传递程度基本恒定。 [0068] 从时间t3到t4的时间段对应于协调阶段（第二协调阶段），其中键10和琴槌25在再次改变关联程度的同时转动地移动。在该协调阶段中，顶杆23在脱离（escape）的同时推升琴槌25的琴槌辊，由此，键10和琴槌25在涉及顶杆23与琴槌辊之间的滑动的同时转动地移动。也就是，键10和琴槌25在再次改变关联程度的同时转动地移动。 [0069] 此后，在时间t4，键10和琴槌25从彼此分开或移动开，并且，琴槌25在时间t4之后立即敲击琴弦40。在琴弦40已经被琴槌25敲击之后，将琴槌25置于回检（back-checked）状态中，并且，时间到达时间t5。因此，从时间t4到时间t5的时间段对应于键10和琴槌25处于隔离状态的隔离状态，其中键10和琴槌25可以彼此独立地移动。在隔离阶段中，键10和琴槌25彼此隔离且独立，从而分别转动地移动。此后，键10到达并停止在结束位置，并且琴槌25停止在回检状态中。 [0070] 在键按下结束状态中，当键释放在时间t5开始时，琴槌25由于反复弹簧（repetition spring）的动作而暂时在向前的方向上转动，并且此后，琴槌25在时间t6再次间接地接合（engage）键10。从而，从时间t5到t6的时间段对应于协调阶段（第三协调阶段）。也就是，在该协调阶段中，键10和琴槌25在涉及顶杆23与琴槌辊之间的滑动的同时转动地移动，直到脱离的顶杆23返回至如下状态：在琴槌25已经由于反复弹簧的动作而暂时在向前的方向上转动之后，顶杆23可以再次推升琴槌辊。 [0071] 从时间t6到时间t7的随后时间段对应于同步阶段（第二同步阶段）。在该同步阶段中，保持顶杆23与琴槌辊接触，并且，键10和琴槌25移动以便返回至各自的静止位置，而基本不涉及顶杆23与琴槌辊之间的滑动。 [0072] 从时间t7到时间t8的时间段对应于协调阶段（第四协调阶段）。在此协调阶段中，琴槌25转动以便返回至静止位置，同时顶杆23返回至静止位置。在此情形下，顶杆23在涉及滑动的同时返回至静止位置，以使顶杆23从琴槌辊解除接合（disengage）。 [0073] 从时间t8到时间t9的时间段对应于静止阶段（第二静止阶段）。在此静止阶段中，键10和琴槌25位于各自的静止位置。 [0074] 在通过基于自动表演信息驱动键10来进行自动表演的实例中，如果根据传统技术仅基于所检测的键10的位置而反馈控制键10的运动，则完全未考虑琴槌25的实际运动。此外，例如，即使键10的位置和琴槌25的位置在键按下行程中具有适当的对应关系，也假设：取决于琴槌25的速度或加速度，琴槌25的行为可能不同于适当的键按下时的实际行为。在这样的情况下，琴槌25不能准确地敲击琴弦40。因此，在本实施例中，当反馈控制键10的运动时，从琴槌25的检测位置等顺序地指定当前阶段，由此，执行根据所指定的阶段的控制。关于从键10到琴槌25的力的传递程度，对应于从时间t2到时间t3的时间段的同步阶段中的传递程度或其平均值可大于对应于从时间t1到时间t2的时间段的协调阶段中的传递程度或其平均值。此外，对应于从时间t3到时间t4的时间段的协调阶段中的传递程度或其平均值可大于对应于从时间t4到时间t5的时间段的隔离阶段中的传递程度或其平均值。 [0075] 如上所述，在键按下-释放行程中至少包括各自的键10和琴槌25的关联程度相互不同的两个阶段。换言之，在键按下-释放行程中至少包括各自的从键10到琴槌25的力的传递程度（或各自的传递程度的平均值）相互不同的两个阶段。 [0076] 图5是示出自动演奏钢琴1中用于进行自动表演的控制机构的详细框图。图5中所示的控制结构被认为是图3中所示的控制结构的一个具体示例。 [0077] 伺服控制器400包括正规化器（normalizer）406、407、映射装置403、408、按比例分配器404、405等，它们被提供以便对应于每个键10。运动控制器300包括图3中所示的轨迹生成器301和阶段指定器303。轨迹生成器301包括参考选择器302。 [0078] 关于图3中所示的功能部分的对应关系如下。在伺服控制器400中，映射装置403、408、按比例分配器404、405、正规化器406、407、以及微分器（CvK、CvH）对应于反馈信号生成器401，并且映射装置403、408对应于第一生成器411。映射装置403、408和第一生成器 411是转换器的一个示例。此外，放大器（Kx、Kv）和加法器-减法器对应于控制器402。在图5的结构中未提供对应于第二生成器412的装置。 [0079] 每个正规化器406、407获得从A/D生成器161、162中的对应一个输出的检测数据，并执行正规化处理，用于基于对应的A/D生成器161、162的输出值范围正规化或调整检测数据中的各个差值。正规化器406输出经正规化的键位置值yxK，并且正规化器407输出经正规化的琴槌位置值yxH。（经正规化的琴槌位置值yxH是琴槌运动相关值的一个示例。）将经正规化的键位置值yxK和经正规化的琴槌位置值yxH提供至阶段指定器303。此外，将经正规化的键位置值yxK发送至按比例分配器404，并且同时，将经正规化的键位置值yxK作为经正规化的键速度值yvK从微分器（CvK）输出，并发送至按比例分配器405。 [0080] 将经正规化的琴槌位置值yxH发送至映射装置403，并且同时，将经正规化的琴槌位置值yxH作为经正规化的琴槌速度值yvH从微分器（CvH）输出，并发送至映射装置408。（经正规化的琴槌速度值yvH是琴槌运动相关值的一个示例。）在本实施例中，为了最终在加10的维度中将螺线管控制信号u（键驱动控制信号）输出至PWM信号生成器150，将琴槌 25的维度中的数据转换为键10的维度中的数据。换言之，映射装置403根据由阶段指定器 303指定的当前阶段将经正规化的琴槌位置值yxH转换（映射）为映射的键位置值yxZ，并将映射的键位置值yxZ输出至按比例分配器404。另一方面，映射装置408根据所指定的当前阶段将经正规化的琴槌速度值yvH转换（映射）为映射的键速度值yvZ，并将映射的键速度值yvZ输出至按比例分配器405。（映射的键位置值yxZ和映射的键速度值yvZ中的每个是键运动相关值的一个示例。） [0081] 阶段指定器303基于被提供的下列值指定当前阶段：经正规化的键位置值yxK、经正规化的键速度值yvK、经正规化的琴槌位置值yxH、经正规化的琴槌速度值yvH、映射的键位置值yxZ、以及映射的键速度值yvZ。 [0082] 琴槌25的轨迹取决于键按下强度和键按下风格而改变。鉴于此，在指定阶段时，存储多个阈值，并且取决于键按下强度和键按下风格而使用不同阈值，如下面将说明的。将描述切换要指定的阶段的具体方式（指定时间t的方式）。注意，通过举例描述下列方式，并且，指定阶段的方式不被特别限制。 [0083] 在键按下行程中控制开始（时间t0）之后，当yxH变为大于0（yxH>0）时，键按下开始（时间t1）。当yxH变为大于xh2（例如3mm）（yxH>xh2）时，为键按下的起始（时间t2）。随后，当yxH变为大于xh3（例如39mm）（yxH>xh3）时，为琴槌松开的时刻（时间t3）。当yxH变为等于xh4（例如48mm）（yxH=xh4）时（时间t4），为琴弦敲击的时刻。 [0084] 在键释放行程中，当yxH变为小于xh5（例如39mm）（yxH [0085] 随后，当yxH变为小于xh6（例如32mm）（yxH [0086] 例如，根据下列规则执行映射装置403、408中的转换。映射装置403具有为各个阶段提供的转换器（CxZR、CxZI、CxZC、CxZS）。当映射装置403通过映射经正规化的琴槌位置值yxH生成映射的键位置值yxZ时，转换器中的合适的一个根据所指定的阶段执行转换，如下所述。 [0087] 在静止阶段中，转换器CxZR将要生成的映射的键位置值yxZ固定至规定值。在同步阶段中，转换器CxZS将经正规化的琴槌位置值yxH乘以规定次数。在协调阶段中，转换器CxZC将通过将经正规化的琴槌位置值yxH乘以规定次数而获得的值进一步乘以规定次数。在隔离阶段中，转换器CxZI将琴槌速度的符号反转并对其积分，并且如果需要截去（clip）积分值的尾部。 [0088] 另一方面，在映射装置408中，转换器CvZ映射经正规化的琴槌速度值yvH，以便生成映射的键速度值yvZ。例如，在隔离阶段中，将琴槌速度的符号反转，并乘以规定次数。在其他阶段中，将琴槌速度乘以规定次数。由映射装置403、408取决于阶段进行映射的技术不限于以上所述的技术。可以采用各种其他技术。 [0089] 按比例分配器404通过增益KxK、KxZ按比例地分配经正规化的键位置值yxK和经正规化的琴槌位置值yxH，并生成对应于键10的位置的键位置值yx。按比例分配器404根据阶段确定经正规化的键位置值yxK和经正规化的琴槌位置值yxH中的每一个的反馈贡献程度。也就是，通过利用为每个阶段预先确定的规定比例按比例地分配值yxK和值yxH，而获得键位置值yx。 [0090] 例如，在同步阶段中，以1:1的比例按比例分配值yxK和值yxH。在隔离阶段中，以1:0（yxK:yxH=1:0）的比例按比例分配值yxK和值yxH，使得使用经正规化的键位置值yxK作为键位置值yx。如此，在取决于阶段而以1:0的比例或以0:1的比例按比例分配值yxK和值yxH的情况下，意味着选择经正规化的键位置值yxK或经正规化的琴槌位置值yxH作为键位置值yx。 [0091] 另一方面，按比例分配器405通过增益KvK、KvZ按比例分配经正规化的键速度值yvK和映射的键速度值yvZ，并生成对应于键10的速度的键速度值yv。如按比例分配器404一样，按比例分配器405根据阶段确定经正规化的键速度值yvK和映射的键速度值yvZ中的每一个的反馈贡献程度。按比例分配器404、405的按比例分配的技术不限于所述技术。可以根据阶段选择经正规化的键速度值yvK和映射的键速度值yvZ中的一个作为键速度值yv。 [0092] 接下来，在运动控制器300中，轨迹生成器301输出作为固定操作值的偏置值ru，并输出键位置目标导向值rx和键速度目标导向值rv。轨迹生成器301中的参考选择器302基于指定的阶段选择伪（pseudo）目标键位置rxZ和目标键位置rxK中的一个，并生成键位置目标导向值rx。此外，轨迹生成器301基于指定的阶段选择伪目标键速度rvZ和目标键速度rvK中的一个，并生成键速度目标导向值rv。 [0093] 这里，值rxK、值rvK、值rxZ和值rvZ是基于在自动表演信息的基础上生成的参考轨迹而生成的目标值。特别地，基于自动表演信息之中的限定键10的运动目标值的信息生成值rxK和值rvK。另一方面，基于自动表演信息之中的限定琴槌25的运动目标值的信息生成值rxZ和值rvZ。 [0094] 以上述方式，选择值rxK和值rxZ中的一个作为值rx。替代地，可以采用通过根据阶段以一比例按比例分配值rxK和值rxZ而获得的值，作为值rx。类似地，当从值rvK和值rvZ生成值rv时，可以采用按比例分配处理。 [0095] 将通过从键位置目标导向值rx中减去从按比例分配器404作为反馈信号输出的键位置值yx而获得的结果作为位置偏移ex。由放大器（Kx）将位置偏移ex放大为位置控制信号ux。另一方面，将通过从键速度目标导向值rv中减去从按比例分配器405作为反馈信号输出的键速度值yv而获得的结果作为速度偏移ev。由放大器（Kv）将速度偏移ev放大为速度控制信号uv。对于通过将位置控制信号ux和速度控制信号uv相加而获得的值，进一步加上偏置值ru，以便作为螺线管控制信号u而输出。 [0096] 当将螺线管控制信号u输入到PWM信号生成器150时，PWM信号生成器150将螺线管控制信号u转换为PWM驱动电流。将PWM驱动电流提供至螺线管50。因此，由螺线管50驱动键10，以便使得键10能够操作为使得值yx、yv变为尽可能靠近相继输出的值rx、rv。 [0097] 根据本实施例，至少基于琴槌传感器62的输出，在键按下-释放行程的多个阶段之中指定当前阶段。根据所指定的阶段，生成反馈信号，并且，通过基于目标轨迹和反馈信号而伺服控制螺线管50，来进行自动表演。因此，在自动表演中，可以使得琴槌25的运动变得适当，从而确保准确的音调生成。 [0098] 此外，在指定阶段时，或者在生成反馈信号时，不仅参考琴槌传感器62的输出，而且还参考键传感器61的输出，从而使得能够更加适当地控制琴槌25的运动。 [0099] 此外，提供映射装置403、408作为第一生成器411，从而使得能够在伺服控制器400中在键10的维度中处理琴槌传感器62的输出。另外，在映射装置403、408中根据所指定的阶段执行映射，从而使得琴槌25的运动更加适当。 [0100] 在本实施例中，并非必须提供键传感器61。在不提供键传感器61的情况下，可以在阶段指定器303、映射装置408、按比例分配器404等的每一个中的处理中省略与键传感器61的输出相关的处理。 [0101] 本实施例中使用的自动表演信息需要包含限定键10和琴槌25中的至少一个的运动目标值的信息。例如，在自动表演信息仅包含限定键10的运动目标值的信息的情况下，为了生成值rx、rv，参考选择器302不需要根据所指定的阶段选择值，或者执行按比例分配处理。因此，分别使用目标键位置rxK和目标键速度rvK，作为键位置目标导向值rx和键速度目标导向值rv。 [0102] 在本实施例中，键10被例示为要被致动器51（螺线管50）驱动的被驱动组件。被驱动组件可以是居间组件中的任何一个、或者可以是琴槌25本身。在要从轨迹生成器301输出的目标轨迹的维度不同于被驱动组件的维度的情况下，例如，在目标轨迹在键10的维度中而被驱动组件不是在键10的维度中的情况下，可以提供第二生成器412（图3）。在此情况下，可以将第二生成器412构成为被配置为根据阶段将目标轨迹的维度映射为被驱动组件的维度的映射装置。根据该布置，即使在被驱动组件不是键10的情况下，也可以直至组件驱动控制信号（螺线管控制信号u）被输出至PWM信号生成器150之前的时期，在伺服控制器400内在键10的维度中处理信号。 [0103] <第二实施例> [0104] 接下来参照图6，将说明本发明的第二实施例。第二实施例与所述第一实施例的不同在于用于进行自动表演的控制机构。 [0105] 图6是示出根据第二实施例的自动演奏钢琴1中用于进行自动表演的控制机构的详细框图。图6中所示的控制结构被认为是图3中所示的控制结构的一个具体示例。 [0106] 在第二实施例中，不提供键传感器61，或者，即使提供键传感器61，在伺服控制器400对键10的驱动控制中也不利用键传感器61的输出。第二实施例中使用的自动表演信息包含限定琴槌25的运动目标值的信息。自动表演信息不包含限定键10的运动目标值的信息，或者，即使自动表演信息包含限定键10的运动目标值的信息，在伺服控制器400对键 10的驱动控制中也不使用所讨论的信息。第二实施例中的被驱动组件是键10。 [0107] 在第二实施例中，伺服控制器400包括对应于第二生成器412（图3）的映射装置409。在伺服控制器400中，在信号被发送至映射装置409之前执行的关于信号的处理并非在键10的维度中、而是在琴槌25的维度中执行。因此，不提供对应于第一生成器411（图 3）的构成单元。此外，第二实施例中使用的自动表演信息不包含限定键10的运动目标值的信息，或者，即使自动表演信息包含限定键10的运动目标值的信息，也不使用所讨论的信息。因此，轨迹生成器301不包括参考选择器302（图5）。 [0108] 正规化器407输出并提供经正规化的琴槌位置值yxH至阶段指定器303。将经正规化的琴槌位置值yxH从微分器（CvH）输出作为经正规化的琴槌速度值yvH。将经正规化的琴槌速度值yvH提供至阶段指定器303。经正规化的琴槌位置值yxH和经正规化的琴槌速度值yvH是反馈信号。 [0109] 阶段指定器303基于被提供的经正规化的琴槌位置值yxH和经正规化的琴槌速度值yvH指定当前阶段。在运动控制器300中，轨迹生成器301输出作为固定操作值的偏置值ruH，并输出琴槌位置目标导向值rxH和琴槌速度目标导向值rvH。 [0110] 将通过从琴槌位置目标导向值rxH中减去从正规化器407作为反馈信号输出的经正规化的琴槌位置值yxH而获得的结果作为位置偏移exH而输出。由放大器（KxH）将位置偏移exH放大为位置控制信号uxH。另一方面，将通过从琴槌速度目标导向值rvH中减去从正微分器（CvH）作为反馈信号输出的经正规化的琴槌速度值yvH而获得的结果作为速度偏移evH而输出。由放大器（Kv）将速度偏移evH放大为速度控制信号uvH。 [0111] 对于通过将位置控制信号uxH和速度控制信号uvH相加而获得的值，进一步加上偏置值ruH，以便被作为控制信号uH（琴槌驱动控制信号）而输出。在映射装置409中将控制信号uH转换（映射）到键10的维度中，并将其输出作为螺线管控制信号u。 [0112] 这里，映射装置409中的映射规则类似于图5中所示的映射装置403中的映射规则。例如，为各个阶段提供的转换器CuMR、CuMS、CuMC、CuMI执行与由转换器CxZR、CxZS、CxZC、CxZI执行的转换类似的转换。 [0113] 将螺线管控制信号u输入到PWM信号生成器150，由此由螺线管50驱动键10，以便使得键10能够根据相继输出的值rxH、rvH、yxH、yvH而操作。 [0114] 根据第二实施例，基于琴槌传感器62的输出生成反馈信号，并且，通过基于在限定琴槌25的运动目标值的自动表演信息的基础上生成的目标轨迹、以及所述反馈信息而伺服控制螺线管50来进行自动表演。该布置确保与如所述第一实施例中所描述的、使得琴槌25的运动在自动表演中变得适当的优点类似的优点。 [0115] 此外，提供映射装置409作为第二生成器412。因此，可以直至输出螺线管控制信号u之前的时期，在伺服控制器400内在琴槌25的维度中处理信号。 [0116] 而且，在第二实施例中，被驱动组件可以是除键10之外的组件。在被驱动组件是除琴槌25之外的组件的情况下，可以相应地构成映射装置409，即，映射装置409可以被配置为将琴槌驱动控制信号（uH）映射为用于驱动地控制被驱动组件的组件驱动控制信号。因此，即使被驱动组件不是琴槌25，也可以直至输出组件驱动控制信号（螺线管控制信号u）之前的时期，在琴槌25的维度中处理信号。 [0117] 在所述第一和第二实施例中，键传感器61和琴槌传感器62被配置为分别检测键10的位置和琴槌25的位置。可以采用各自被配置为检测键速度或琴槌速度的传感器，由此可以通过计算获得指示位置的值。此外，在所述的第一和第二实施例中，在伺服控制器400和运动控制器300中，使用与位置和速度相关的值执行处理。可以通过考虑与加速度相关的值来执行处理。 [0118] 以上已经说明了三角钢琴类型的自动演奏钢琴。本发明适用于直立式钢琴类型的键盘乐器。此外，可以在具有琴槌机构的电子乐器中的键驱动控制中利用本发明。 [0119] 在所述实施例中，使用位置和速度两者作为目标值和测量值（包括计算值）。可以仅通过作为目标值的位置和作为测量值的位置、或仅通过作为目标值的速度和作为测量值的速度来控制控制目标。此外，还可以结合作为目标值的加速度和作为测量值的加速度来控制控制目标。 [0120] 在所述实施例中，阶段指定器303基于由琴槌传感器62检测的琴槌25的位置、琴槌25的速度、键10的位置和速度等、或者基于琴槌25的位置和速度，来指定当前阶段。阶段指定器可以基于至少由琴槌传感器检测的琴槌的位置、至少由琴槌传感器检测的琴槌的速度、或者至少由琴槌传感器检测的琴槌的加速度，来指定当前阶段。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈