鍵盤楽器
【課題】アップライトピアノ型のアクション機構を有する自動演奏ピアノでも高速の連打演奏に対応できるようにする。
【解決手段】自動演奏ピアノは、再生すべき演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成し（Ｓ１４〜Ｓ１７）、該演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定し（Ｓ１８）、連打演奏を行なう場合は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう押鍵深さを規制することで前記軌道データを修正し（Ｓ２２）、該修正した軌道データによりジャックを脱進させずに鍵を駆動する。
【解決手段】自動演奏ピアノは、再生すべき演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成し（Ｓ１４〜Ｓ１７）、該演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定し（Ｓ１８）、連打演奏を行なう場合は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう押鍵深さを規制することで前記軌道データを修正し（Ｓ２２）、該修正した軌道データによりジャックを脱進させずに鍵を駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動的に鍵盤を駆動して演奏を行う鍵盤楽器に関し、特に、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノ、或いは、アップライトピアノと同様なアクション機構又はジャックとバットの機能を介した鍵駆動により演奏を再生する機能を持った電子鍵盤楽器等における連打演奏の再生性能の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動演奏ピアノにおいては、一般に、アコースティックピアノの各鍵に対応して設けられたソレノイドを演奏情報に基づき選択的に励磁すると、当該ソレノイドに対応する鍵の押鍵駆動が行なわれ、押鍵駆動に応じて当該鍵に対応するハンマが打弦運動して、当該ハンマに対応する弦を打撃（打弦）する。ここで、ハンマによる打弦の強弱は、鍵の押鍵速度に対応し、押鍵速度はソレノイドに対する供給電流に対応している。従って、ソレノイドに対する給電量を制御することで、ハンマによる打弦の強弱、すなわち発生する楽音の音量の大きさ（発音強度）を制御することがきる。
【０００３】
ピアノ奏法の一つとして、鍵をエンド位置に押し切る前に離鍵を開始する、或いは、離鍵途中から（鍵をレスト位置に戻しきらずに）次の押鍵に入る奏法、所謂ハーフストローク奏法といわれる演奏方法がある。従来の自動演奏ピアノにおいて、ハーフストローク奏法を実現するための技術の一例としては、押鍵時の鍵の動作軌道（押鍵軌道）と離鍵時の鍵の動作軌道（離鍵軌道）から両軌道の交差位置を調べて、両軌道が鍵のストロークエンド位置の手前で交差している場合には、押鍵途中から離鍵動作或いは離鍵途中から押鍵動作を行なわせる技術があった（例えば、下記特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−３４４２４２号公報
【０００４】
また、ハーフストローク奏法は、同一鍵を連続して押鍵する演奏（連打演奏）を行なう際に利用されることがある。自動演奏ピアノにおいて連打演奏を行なう場合には、連打演奏のノートオン（発音指示）の周期に対してハンマの打弦動作が追従できずに、正しい発音が行なわれれなくなる現象、所謂「音抜け」等の不具合が生じ易い。そこで、連打演奏の性能を向上させる技術として、例えば、再生すべきノートオン（発音指示）データによって指示される発音強度に対応する押鍵速度よりも速い押鍵を行なわせること、或いは、ノートオフ（消音指示）データによって指示されるタイミングよりも離鍵タイミングを早めることで、連続的な打弦（ハンマの往復動作）に要する時間を短縮する方法があった（例えば、下記特許文献２参照）。
【特許文献２】特開平６−２９８５１１号公報
【０００５】
周知の通りアップライトピアノとグランドピアノとでは各々に具わるアクション機構の構造やその動作特性が異なっている。グランドライトピアノのアクション機構は連打性能に優れており、速い連打演奏にも対応できる（概ね１３Ｈｚ程度の周期で繰り返される連打まで対応可能と言われている）。一方、アップライトピアノのアクション機構は、連打性能についてグランドピアに対して劣っており、速い連打演奏に対応しきれない（概ね、８Ｈｚ程度の周期で繰り返される連打までしか対応できないと言われている）。
【０００６】
自動演奏ピアノにおいて再生する演奏情報は、当該ピアノにおいて行なわれたピアノ演奏を記録したデータに限らない。例えば、アップライトピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をグランドピアノ型自動演奏ピアノで再生する場合や、逆に、グランドピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をアップライトピアノ型自動演奏ピアノで再生する場合など他の異なる種類のピアノで収録した演奏情報を再生するケース、或いは、ピアノ以外の機器で記録乃至作成された演奏情報を再生するケースなどが考えられる。
【０００７】
前述の通り、アップライトピアノに具わるアクション機構は、グランドピアノのアクション機構に比べて連打性能が劣る。このため、例えばグランドピアノで収録した演奏情報（自動演奏データ）をアップライトピアノ型の自動演奏ピアノで再生する場合、当該演奏情報中にグランドピアノにおいては可能である速い連打演奏が含まれていると、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノではアクション機構の再生能力の限界により、当該連打演奏に追従できず、良好な再生を行なうことができないという不都合があった。
【０００８】
上記の不都合について、前記特許文献１においては、演奏情報を収録した装置と、該演奏情報を再生する装置との機種の違いを考慮していない。また、前記特許文献２においては、演奏情報の収録装置と再生装置の機種の違いに配慮した記載が見られるものの、この技術では、速い連打に対応させようとすると、再生される連打演奏の打弦タイミングや打弦速度が元の演奏情報から大きくズレてしまい、ピアノ演奏の再現性が損なわれるという不都合があった。更に、上記特許文献１乃至２に代表される従来の技術では、特にアップライトピアノにおける速い連打演奏の再生性能が不十分であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、自動的に鍵盤を駆動して演奏を行う鍵盤楽器における連打再生性能を向上させることを目的とし、また、該鍵盤楽器において、種類が異なる機器で収録された高速の連打演奏にも対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る鍵盤楽器は、鍵と、前記鍵の押鍵に応じて変位することでハンマを回転付勢するジャック部材であって、該鍵が所定の深さよりも深く押鍵されると該ハンマに対して回転付勢を及ぼさない脱進状態になる前記ジャック部材を含むアクション機構と、前記鍵を駆動するための駆動手段と、再生すべき演奏情報を供給する供給手段とを有する鍵盤楽器において、前記演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定する判定手段と、前記演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成する軌道データ作成手段と、前記軌道データに基づき前記駆動手段を制御する制御手段であって、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データを修正する前記制御手段とを具えるものである。
【００１１】
また、この発明に係る鍵盤楽器において、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記演奏情報を修正するものであり、該修正された演奏情報に対応する軌道データに基づき前記駆動手段を制御するようにしてもよい。
【００１２】
また、この発明に係る鍵盤楽器において、前記演奏情報は当該演奏情報を作成した機器の種類を特定するＩＤ情報を有しており、再生すべき演奏情報に含まれる前記ＩＤ情報に基づき当該演奏情報を作成した機器の種類を判定する機種判定手段を更に具え、前記機種判定手段による機種判定の結果、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に、前記制御手段は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データ又は前記演奏情報を修正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、鍵盤楽器において連打演奏を行なわせる場合に、制御手段によりジャック部材を脱進させずに鍵が駆動されるよう軌道データ又は演奏情報を修正することで、連打演奏の再生性能を向上させることができる。更に、機種判定手段により当該演奏情報を作成した機器の種類を判定し、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に軌道データ又は演奏情報の前記修正を行なうことで、アップライトピアノ型のアクション機構を有する自動演奏ピアノにおいても、例えばグランドピアノ型のアクション機構を有する自動演奏ピアノで収録された連打演奏など、アップライトピアノ型のアクション機構の通常の再生能力以上の高速の連打を、当該演奏情報が指示する打弦タイミングや打弦速度の再現性をある程度確保しつつ再生できるようになるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。
【００１５】
図１は、この発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの構成例を説明するための図であって、機械的な発音機構の要部を抽出して示すと共に、電気的制御系の機能ブロックを示している。図１に示すように、自動演奏ピアノは、鍵１と、該鍵１の運動をハンマに伝達するためのアクション機構２と、対応する鍵１の運動に連動して打弦運動するハンマ３と、該ハンマ２によって打撃される弦４と、電気的制御に基づき鍵１を駆動する電磁ソレノイド５とを含む発音機構を具える。この実施例においては、アップライトピアノ型自動演奏ピアノを想定しており、図１には弦４が略鉛直に配置されるアップライトピアノ型の発音機構が示されている。上記の構成は、一般的なアップライトピアノ型自動演奏ピアノと同様である。なお、後述するように、この実施例においては、電磁ソレノイド５の駆動をサーボ制御する自動演奏制御構成が適用されている。このため、ソレノイド５には、プランジャ動作を検出して、検出出力をフィードバック信号として後述するサーボコントローラ１２に供給するフィードバックセンサが具備される。
【００１６】
また、鍵１の下面側には、鍵１の動きに応じた適宜の物理量（位置、速度等）を検出するためのキーセンサ６が配設されている。キーセンサ６の出力は、後述する演奏記録部１３とサーボコントローラ１２の双方に供給され、演奏収録時の演奏情報の作成と自動演奏制御のサーボ制御とに利用される。また、符号７はハンマ３の動きに応じた適宜の物理量（位置、速度等）を検出するためのハンマセンサである。ハンマセンサ７の出力信号は、演奏記録部１３に供給されて、当該演奏収録時の演奏情報の生成に利用される。キーセンサ６とハンマセンサ７は、センサ出力信号に基づき、押鍵タイミング、押鍵速度、離鍵タイミング、離鍵速度、打弦タイミング、打弦速度等、ピアノ演奏操作に関わる種々の情報を計測することができるセンサであれば、例えば上記特許文献１に示されたタイプのセンサなど、従来から知られるどのようなセンサ構成を採用してもよい。この実施例では、キーセンサ６及びハンマセンサ７の一例として、鍵１乃至ハンマ３の動作ストロークの全工程について連続的な位置情報を示すアナログ信号を出力可能な光学式の位置センサを採用するものとする。周知のとおり位置情報を適宜微分することで速度情報を得ることができるので、位置センサを採用した場合も打弦速度等の速度情報を取得できる。
【００１７】
鍵１は、バランスピンＰに貫通された位置を凡その支点として、上下揺動可能に支持されており、非押鍵状態（外力を加えない状態）では図１に示すレスト位置（ストローク量０ｍｍの位置）にあり、該レスト位置からエンド位置（この実施例ではレスト位置から１０ｍｍ押し込んだ位置）の範囲で往復動可能である。ソレノイド５が駆動（励磁）されると、ソレノイド５のプランジャが上方に突出して、鍵１の後端を突き上げる。これに応じて、鍵１はバランスピンＰを支点に揺動して、その演奏者側端部（図において右側）が下がり、押鍵が行なわれる。鍵１の押鍵動作に連動して、アクション機構２が作動して、ハンマ３が回動して弦４を打弦することで、ピアノ音が発音される。また、ソレノイド５の消磁に応じてプランジャが下がれば、該プランジャによる鍵１の後端突き上げが解除されるので、鍵１はレスト位置に戻る。これが離鍵の動作である。なお、この明細書において押鍵と該押鍵に対応する離鍵を合わせて「打鍵」と言う。
【００１８】
図２はピアノ演奏時のアクション機構２の動作を説明するための図である。アクション機構２の構成は、従来から知られるアップライト型のアコースティックピアノに具わるアクション機構の構成と同様である。図２において、非打鍵状態（レスト位置）における各部材の状態を実線で示している。また、図２において、鍵１、ハンマ３及びアクション機構２の主要な部材については、詳しくは後述する「ジャック非脱進打鍵」によりハンマ３が弦４を打弦した瞬間における各部材の位置を２点鎖線で示している。
【００１９】
レスト位置にある鍵１（図２において実線で示す）が押鍵されると、鍵１の前端部（図において右側の演奏者側）が下がり、反対に後端部が上方に変位する。これに応じて、鍵１の後端部に取り付けられたキャプスタン３０が上昇することで、ウィペン３１が当該部材の左側に位置する軸を支点として反時計回りに持ち上げられる。ウィペン３１上に載置されたジャック３２は、該ウィペン３１の動きに応じて上方に進む。その結果ジャック３２の上端がハンマ３のハンマシャンク３３を支持するバット３４の右下部分を突き上げるので、バット３４が当該部材の左下側に位置する軸を支点として反時計回りに回転する。この回転運動に応じてハンマシャンク３３は平素枕にしていたハンマーレール３５から離れて、ハンマヘッド３６は弦４に向かって進む。また、ウィペン３１の左側に設けられたダンパースプーン３７は、前記ウィペン３１の反時計回りの変位に応じて左側に傾き、ダンパーレバー３８を押動する。これに応じてダンパー３９が弦４から離れて、弦４の振動の抑止が解除される。また、ウィペン３１の右端に具わるバックチェック４３はウィペン３１の動きに応じて左側に変位しており、打弦直後に弦４から跳ね返えされるハンマ３のキャッチャー４２を受け止めるようになっている。
【００２０】
図３を参照して通常の押鍵に応じたジャック３２の動きを詳細に説明する。ここで、「通常の押鍵」とは、鍵１をレスト位置からストロークエンド位置（鍵１の押し下げ下限位置）まで押し込む操作である。図３に示す通りジャック３２は軸３２ａを支点として回動可能にウィペン３１（図２参照）に連結されており、ジャック３２の後端部（ジャックテイル）４０は該支点３２ａから図面右側に向かって延びている。先に述べた通り、押鍵に応じて、ジャック３２が上方に進むことで、バット３４を反時計回りに回転せしめ、ハンマ３を回転付勢する。ジャック３２が上方に進み、図３において点線で示す位置に達すると、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接する。この位置がジャック３２の上方変位の限界である。これ以上ジャック３２を上方に突き上げると、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接していることから、ジャック３２は軸３２ａを支点として回転して右側に倒れて、バット３４の右下部分から抜ける（図において符号３２´で示す状態）。この明細書中では、ジャック３２が上方変位の限界位置から右側に倒れて、バット３４の右下部分から抜け終えて、ジャック３２の先端とバット３４の右下部分とが非当接状態となる動きをジャック３２の「脱進」という。従って、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接し、ジャック３２がバット３４の右下を滑りながら脱進し終えた段階以降は、ジャック３２の先端とバット３４の右下部分の接触が断たれるため、鍵１が押し込まれても、通常のピアノ演奏においては、鍵１はある程度の強さ（速さ）で押し込まれるため、ジャック３２が上方変位の限界位置に達した時点で既に、ハンマ３はある程度の速度に加速されており、ジャック３２による突き上げ作用が解かれた後でも、慣性によって弦４に向かって進む。上記図２において２点鎖線で示すハンマ３の状態は、慣性で動いてきたハンマ３が弦４を打弦する瞬間である。なお、ジャック３２の変位過程において、ジャック３２の先端がバット３４の右下部分を滑っているだけの状態（つまり、ジャック３２の突き上げ作用は既に働かないものの、該ジャック３２の先端がバット３４の右下部分に当接している状態）は、本願でいうところの「脱進」状態には含まれない。
【００２１】
前述の通り、自動演奏ピアノにおいては連打演奏の再生が難しく、特に周期の短い連打（速い連打）の追従性が低く、また、アップライトピアノはグランドピアノよりも連打追従性が劣っているため、グランドピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をアップライトピアノ型の装置で再生する場合、連打演奏の正確な再現が難しい、という問題があった。この点について、この発明の発明者は、打鍵時のジャック３２の動きに注目し、ジャック３２を脱進させることなく打弦を行なわせることで連打演奏の再生性能が良好になることを見出した。この明細書においては、ジャック３２を脱進させることなく打弦を行なわせる鍵の駆動制御を「ジャック非脱進打鍵」と呼ぶ。図２及び図３を参照して既に説明した通り、ジャック３２を十分な速度で適切な位置まで突き上げれさえすれば、ジャック３２を脱進させなくとも、ハンマ３は慣性によって打弦を行なう。以下に詳しく説明する通り、この実施例に係る自動演奏ピアノの演奏情報再生処理においては、特定の鍵駆動条件で「ジャック非脱進打鍵」を実現することで、連打演奏の再現性能を向上させることに特長がある。これにより、例えば、グランドピアノ型自動演奏ピアノにおいて収録された高速の連打演奏であっても、アップライトピアノ型の装置で再生できるようになる。
【００２２】
図４は図１に示す自動演奏ピアノの電気的ハードウェア構成の概略を示すブロック図である。図４に示すように自動演奏ピアノは、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、記憶装置２３、インターフェース（Ｉ／Ｏ）２４を含み、各装置間がデータ及びアドレスバス２０Ｂを介して接続される。ＣＰＵ２０は、自動演奏ピアノの全体的な動作を制御すると共に、この自動演奏ピアノの基本的な動作、即ち、演奏情報の再生処理やピアノ演奏の記録処理等、各種信号処理を実行する。この実施例において、前記の各種信号処理は、当該処理を実行するためのソフトウェアプログラムによって構成及び実施されるものとする。該ソフトウェアプログラムは、例えばＲＯＭ２１内に記憶されていてよい。また、ＲＯＭ２１或いはＲＡＭ２２等の適宜のメモリには、各種信号処理の実行中に発生した各種データや各種パラメータ等が記憶される。
【００２３】
センサ２５は、図１に示すキーセンサ６、ハンマセンサ７及びソレノイド５に設けられたプランジャセンサ（フィードバックセンサ）に相当する。センサ２５の出力信号（アナログ信号）はＡＤ変換器を含むインターフェース（Ｉ／Ｏ）２４を介してディジタル信号に変換され、所定のサンプリング周期で制御系に取り込まれる。また、後述する演奏情報再生時に生成されるソレノイド駆動信号は、ＰＷＭ発生器２６を介してＰＷＭ形式の電流信号（以下ＰＷＭ信号と略称）に変換され、ソレノイド５に供給される。
【００２４】
記憶装置２３は、ハードディスク、フレキシブルディスク又はフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ‐ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＺＩＰディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等、適宜の記録媒体で構成されてよい。記憶装置２３は、再生すべき演奏情報（自動演奏データ）の供給手段として、或いは、ピアノ演奏を記録するための媒体として利用されるもので、複数の楽曲分の曲データファイル（複数曲分の演奏情報）を記憶することができる。なお、当該自動演奏ピアノには、この他にも演奏情報の再生や演奏記録に関する各種指示、入力をユーザが行うための操作子群を含む操作部や該操作子部を駆動、検出するための機構、その機構を制御するためのソフトウェアや、表示器や、電子音源装置や、その他の外部機器（コンピュータやＭＩＤＩ機器など）、インターネット等の通信ネットワークに接続するためめの通信インターフェース等が適宜に具備されてよい。
【００２５】
図５は、この実施例に係る演奏情報の曲データファイルの構成例の概要を示す図である。この実施例では、一例として演奏情報はＳＭＦ（スタンダードＭＩＤＩファイル）形式で記述されるものとする。図５において、当該曲データファイルの先頭（ヘッダー部）に記録されたメタイベント中には、当該演奏情報を作成・記録した装置の種類を示すＩＤデータが記述されている。ＩＤデータには、例えば当該演奏情報を作成・記録した装置のモデルＩＤと、該装置に搭載されたアクション機構のタイプを、アップライトピアノ型のアクション機構＝「０」とグランドピアノ型等の非アップライトピアノ型＝「１」の２値の何れかで示すアクションタイプ判別フラグが含まれている。
【００２６】
また、図５において楽曲のピアノ演奏内容を制御するためのＭＩＤＩ演奏イベント（打鍵イベント）の構成例の一例を示す。打鍵イベントは、ノートオンイベントデータ、ノートオフイベントデータ及びデルタタイムデータから構成される。ノートオンイベント及びノートオフイベントデータは、各々、メッセージ種類の識別子（ここではノートオン又はノートオフ）とＭＩＤＩチャンネル番号からなるステータスバイト（チャンネルメッセージ）と、ノート番号（音高）を表すデータバイトと、ベロシティ値を表すデータバイトとから構成される。デルタタイムデータは、各ノートオン又はノートオフイベントの発生タイミングを、直前イベントから当該イベントの間の相対的時間間隔を示す値である。このデルタタイムの累積値により曲先頭から当該イベントまでの累積経過時間を得ることができる。なお、この明細書においては、曲の先頭からの累積経過時間のことを指して「時刻」乃至「絶対時刻」と言い、デルタタイムが表す前後する２つのイベント間の相対的時間間隔を「相対時間」と呼ぶ。
【００２７】
自動演奏ピアノの基本的な機能である「演奏情報の再生」と「ピアノ演奏の収録」の概要について説明する。図１において、演奏記録部１３は、キーセンサ６及びハンマセンサ７の出力に基づき、演奏者が行ったピアノ演奏の演奏内容を記録する処理（演奏の記録処理）を担うモジュールである。また、再生前処理部１０、モーションコントローラ１１及びサーボコントローラ１２は、演奏情報の再生処理を担うモジュールである。この実施例において、これら各モジュールにて実施する信号処理は、ＣＰＵ２０が実行するソフトウェアプログラムによって実現される。
【００２８】
ユーザは、図示しない操作パネル上のスイッチ操作等により、ピアノ演奏の収録の開始指示を行うことができる。演奏記録部１３は、キーセンサ６及びハンマセンサ７から供給されるセンサ出力信号を取り込み、取り込んだセンサ出力信号に基づき、押鍵タイミング、押鍵速度、離鍵タイミング、離鍵速度、打弦タイミング、打弦速度等、ピアノ演奏に関わる種々の情報を計測し、該計測した種々の情報に基づき、ＭＩＤＩ形式等の適宜のデータフォーマットの演奏情報（自動演奏データ）を生成する処理を行う。生成された演奏情報は、適宜正規化処理された後に、例えば１つの曲データファイルとして記憶装置２３に記録されたり、図示しない通信ネットワークを介して該ネットワーク上の他の装置にリアルタイムで供給されてよい。なお、前記正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するための処理である。センサにより検出した種々の物理情報は、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各ピアノ固体に固有の傾向を持つものとなるため、標準となるピアノを想定して、該基準となるピアノに対応する演奏情報に変換する正規化処理を行なうのである。
【００２９】
再生前処理部１０は、図示しない適宜の記録媒体やリアルタイム通信装置等から供給される演奏情報に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、鍵１の打鍵軌道を生成するために必要な条件となるデータ（これを再生動作データと呼ぶ）を生成する。前記単位合わせは、例えばＭＩＤＩ形式で与えられたデータを、例えばミリメートル毎秒単位等の記述単位に変換する処理である。モーションコントローラ１１は、再生前処理部１０で生成された再生動作データに基づき、再現すべき打鍵軌道を指示するための軌道群（再生軌道の目標値ｒｅｆ＝軌道データ）を生成する。なお、ここで「軌道」は時間経過に対する鍵１の位置変化をいう。サーボコントローラ１２は、モーションコントローラ１１で生成された再生軌道の目標値ｒｅｆとソレノイド５のプランジャセンサとキーセンサ６から帰還入力されるフィードバック信号とに基づく励磁電流（図３のＰＷＭ発生器２５によって発生されるＰＷＭ形式の電流信号）をソレノイド５に供給し、該ソレノイド５の駆動をサーボ制御する。これにより、前記演奏情報に応じた軌道（ストローク動作）に従って鍵１が押鍵され、該鍵１の押鍵動作に応じてアクション機構２が作動して、ハンマ３が打弦運動することで、演奏情報に応じたピアノ演奏が行われることになる。
【００３０】
図６はこの実施例に係る自動演奏ピアノにおける演奏情報再生時の全体的な流れを示すフローチャートである。なお、図１に示す通り自動演奏ピアノはアップライトピアノ型のアクション機構２を具えており、自動演奏の制御系はグランドピアノ型のアクション機構との違い（自機のアクション機構の型）を自己認識しているものとする。また、再生開始指示は、例えば自動演奏ピアノのコントローラ等に具えた再生スタートスイッチによって行えるよう構成してよい。
ユーザが或る楽曲についての再生開始の指示を行うと（ステップＳ１）、再生前処理部１０は、再生すべき曲データファイル（演奏情報）を記憶装置２３等から読み出し、該読み出した楽曲データファイルに基づき「アクション型判別処理」を行ない（ステップＳ２）、当該演奏情報の収録を行なった装置の種類を判別する。その後、当該楽曲について「再生処理」を開始する（ステップＳ３）。
【００３１】
図７は前記図６のステップＳ２における「アクション型判別処理」の手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ４において、再生前処理部１０は演奏情報の先頭部（ヘッダー）を読み出し、ステップＳ５において前記読み出したヘッダー部のメタイベント中に記述されたＩＤデータをＲＡＭ２２に格納する。これにより、該ＩＤデータに含まれるアクションタイプ判別フラグ（フラグ値＝０又は１）に基づき、当該演奏情報を作成・記録した装置に搭載されたアクション機構のタイプを判定することができるようになる。前記図５を参照して説明した通り、アップライトピアノ型の場合はフラグ値＝「０」、非アップライトピアノ型の場合はフラグ値＝「１」とする。ここで、非アップライトピアノ型には、アップライトピアノ型のアクション機構を具えた装置以外の全ての装置が含まれる。すなわち、非アップライトピアノ型の装置で収録された演奏情報には、グランドピアノで収録された演奏情報や、電子ピアノ等その他の電子楽器で収録された演奏情報、或いは、シーケンサ上で打ち込みされた演奏情報などが含まれる。
【００３２】
図８は前記図６のステップＳ３における「再生処理」の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図８の再生処理においては、或る１つの鍵（打鍵イベントで指示されるノート番号に対応する音高の鍵）の打鍵駆動について説明する。ステッＳ６において、前記図６のステップＳ１で行なわれた再生開始指示に応じて鍵１の打鍵操作をサーボ制御するサーボコントローラ１２が起動する。サーボコントローラ１２は当該再生処理とは別ルーチンで動作する。ステップＳ７において、再生前処理部１０は、記憶装置２３等から読み出した演奏情報に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、再生動作データを生成する。これにより、ＭＩＤＩ形式で与えられたノートオンベロシティから打弦速度ＶＨ（ｍｍ／秒）、当該ノートオンに対応するデルタタイムから打弦時刻ＴＨ（絶対時刻）、ノートオフベロシティから離鍵速度ＶＫＮ（ｍｍ／秒）、当該ノートオフに対応するデルタタイムから離鍵時刻ＴＨ（絶対時刻）をそれぞれ取得することができる。ステップＳ８においてモーションコントローラ１１は前記再生動作データに基づき「軌道群作成処理」を行なう。なお、「軌道群」とは押鍵軌道と離鍵軌道のセットを指し、ここで作成された軌道群のデータはＲＡＭ２２に一時格納される。そして、前記「軌道群作成処理」によって作成された軌道群の再生タイミングが到来したら（ステップＳ９のｙｅｓ）、ステップＳ１０においてサーボコントローラ１２に再生すべき軌道群のデータを供給し、サーボコントローラ１２は該供給された軌道群に基づき鍵１の挙動をサーボ制御して、当該軌道群が表す軌道の動作を鍵１に行なわせる。そして、ステップＳ１１、ステップＳ１２により、演奏情報が終了するまで上記ステップＳ８以降の処理を繰り返す。演奏情報が終了したら（ステップＳ１２のｙｅｓ）、サーボコントローラ１２を停止する。
【００３３】
図９はモーションコントローラ１１が実行する「軌道群作成処理（上記図８のステップＳ８）」の手順の一例を示すフローチャートである。なお、この実施例において、作成する軌道は、鍵が一定速度で変位する等速軌道（直線軌道）とする。また、押鍵から離鍵に至る軌道群の作成について説明するが、離鍵から押鍵に至る軌道群の作成についても大略同様なアルゴリズムを適用できる。
【００３４】
ステップＳ１４において、前記再生前処理部１０で生成した再生動作データに基づき、或る１つの打鍵のノートオンイベントに対応する打弦速度ＶＨ及び打弦時刻ＴＨを取得する。ステップＳ１５において、打弦速度ＶＨ及び打弦時刻ＴＨに基づき、押鍵リファランス速度Ｖｒと押鍵リファランス時刻Ｔｒを算出する。押鍵リファランス速度Ｖｒとは、鍵１の所定のストローク位置（リファランス位置Ｘ）における鍵の押鍵速度のことを指す。リファランス位置Ｘとは、当該位置における鍵の速度を確定することで、所望のハンマ打弦速度を高精度で再現できる位置であり、これは実験等により概ねレスト位置から９．０〜９．５ｍｍ押し込んだ位置であることが判っている。リファランス位置Ｘにおいて打弦速度ＶＨを忠実に再現するための押鍵リファランス速度Ｖｒは直線近似関数式（１）によって推定できる。
Ｖｒ＝α＊ＶＨ＋β・・・式（１）
なお、この明細書において記号「＊」は乗算を示す。
【００３５】
また、押鍵リファランス時刻Ｔｒは、打弦時刻ＴＨにおいて打弦を行なうために鍵１がリファランス位置Ｘを通過する時刻である。打弦時刻ＴＨと押鍵リファランス時刻Ｔｒの時間差ΔＴとすると、該時間差ΔＴと打弦速度ＶＨの関係は双曲線によって良好に近似されることが実験から判っている。従って、時間差ΔＴは打弦速度ＶＨを分母とする１変数式（２）で近似することができる。時間差ΔＴが求まれば、打弦時刻ＴＨから時間差ΔＴを減算することで押鍵リファランス時刻Ｔｒを算出することができる。
ΔＴ＝−（γ／ＶＨ）＋δ・・・式（２）
また、押鍵開始時刻ＴＲは押鍵リファランス時刻Ｔｒ（絶対時刻）と、速度Ｖｒの速さでレスト位置（ストローク０ｍｍ）からリファランス位置Ｘまで変位するのにかかる時間（相対時間）の差分「Ｔｒ−Ｘ／Ｖｒ」として求めることができる。この押鍵開始の絶対時刻をＴＲ、レスト位置（ストローク０ｍｍ）ＸＲとすると、押鍵リファランス速度Ｖｒ及び押鍵リファランス時刻Ｔｒを満たす等速押鍵軌道は、ｔを絶対時刻とすると「Ｖｒ＊（ｔ−ＴＲ）＋ＸＲ」で表すことができる。これにより、当該ノートオンイベントを実現するための押鍵軌道を求めることができる。なお、式（１）のα及びβと、式（２）のγ及びδは、それぞれ、ピアノ機種やリファランス位置Ｘの設定等に応じて実験によって決定される定数である。
【００３６】
ステップＳ１６において、前記再生前処理部１０で生成した再生動作データに基づき、前記ステップＳ１４で処理したノートオンイベントに続くノートオフイベントに対応する離鍵速度ＶＫＮ（＜０）及び離鍵時刻ＴＨを取得する。ステップＳ１７において離鍵速度ＶＫＮ及び離鍵時刻ＴＨに基づき離鍵リファランス速度ＶｒＮと離鍵リファランス時刻ＴｒＮを算出する。離鍵軌道については、ダンパー３９が弦４に当接する（弦４の音を減衰開始させる）時点における鍵１のストローク位置を離鍵リファランス位置ＸＮとする。離鍵リファランス速度ＶｒＮ（＜０）は該離鍵リファランス位置ＸＮにおける鍵の速度であり、また、離鍵リファランス時刻ＴｒＮは離鍵動作中の鍵が該離鍵リファランス位置Ｘｎに達する時刻である。ここで、離鍵動作開始を基準時点（＝０）、鍵のストロークエンド位置をＸＥ（ストローク深さ１０ｍｍ）、鍵が離鍵リファランス位置ＸＮを通過する時刻をＴｒＮ´とすると離鍵リファランス位置ＸＮは式（３）となる。
ＸＮ＝ＶｒＮ＊ＴｒＮ´＋ＸＥ・・・式（３）
なお、この実施例では等速軌道を想定しているので初速度＝ＶｒＮ＝ＶＫＮ（＜０）である。この式（３）からＴｒＮ´を求めることができる。ＴｒＮ´は速度ＶｒＮの速さでエンド位置ＸＥから離鍵リファランス位置ＸＮまで変位するのにかかる時間（相対時間）であるから、該ＴｒＮ´と離鍵リファランス時刻ＴｒＮ（絶対時刻）との差分から、離鍵開始時刻（エンド位置出発時刻）ＴＥＮを求めることができる。従って、離鍵リファランス速度ＶｒＮ及び離鍵リファランス時刻ＴｒＮを満たす等速離鍵軌道は、ｔを絶対時刻とすると「ＶｒＮ＊（ｔ−ＴＥＮ）＋ＸＥ」で表すことができる。これにより、当該ノートオフイベントを実現するための離鍵軌道を求めることができる。
【００３７】
ステップＳ１８において、前記ステップＳ１５で求めた押鍵軌道と前記ステップＳ１７で求めた離鍵軌道とに基づき、両軌道が鍵１のエンド位置ＸＥの手前で交差するかどうかの判定（軌道交差判定）を行なう。これにより所謂ハーフストローク奏法を表す軌道を摘出することができる。軌道が交差する（ハーフストローク奏法である）場合とは、例えば連打打鍵の場合などが考えられる。軌道交差の有無は、押鍵軌道のエンド到着時刻ＴＥと離鍵軌道のエンド出発時刻ＴＥＮの比較により判定できる。
【００３８】
軌道が交差しない場合（ステップＳ１８のｎｏ）は、ステップＳ１９において上記ステップＳ１５、Ｓ１７で求めた各パラメータに基づき通常の再生軌道群の作成を行なう。すなわち、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜押鍵エンド到着時刻ＴＥの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒ）と、押鍵エンド到着時刻ＴＥ〜離鍵エンド出発時刻ＴＥＮの静止軌道（速度＝０）と、離鍵エンド出発時刻ＴＥＮ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒＮ）の３つの軌道を１組とする再生軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成する。そして、ステップＳ２３において、前記ステップＳ１９で作成した再生軌道群を１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納する。
【００３９】
軌道が交差する場合（ステップＳ１８のｙｅｓ）は、当該打鍵イベントは連打演奏（ハーフストローク奏法）と考えられる。そこで、ステップＳ２０において前記図６のステップＳ５においてＲＡＭ２２に記録した当該演奏情報のＩＤデータのアクションタイプ判別フラグを調べ、当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構が非アップライトピアノ型（非ＵＰ型）かアップライトピアノ型（ＵＰ型）かを判別する。当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構がアップライトピアノ型（フラグ値＝「０」）であれば（ステップＳ２０のｎｏ）、当該演奏情報の連打演奏を再生することが可能であるため、ステップＳ２２において従来通りの軌道交差処理を行なうことで、交差軌道群（ハーフストローク軌道）の作成処理を行なう。
【００４０】
ステップＳ２１の軌道交差処理について、押鍵からエンド位置に至る前に離鍵を開始する軌道交差を一例に説明する。押鍵軌道が時刻ＴＲに押鍵レスト位置を出発し、時刻ＴＥにエンド位置に到着する速度Ｖｒの軌道、また、離鍵軌道が時刻ＴＥＮにエンド位置を出発して時刻ＴＲＮにレスト位置に到着する速度ＶｒＮ（＜０）の軌道とすると、押鍵軌道と離鍵軌道が交差する交差時刻Ｔｃは次式（４）で求めることができる。
Ｔｃ＝（Ｖｒ＊ＴＥ−ＶｒＮ＊ＴＥＮ）／（Ｖｒ−ＶｒＮ）・・・式（４）
これにより、上記式（４）で求めた交差時刻ＴｃとステップＳ１５、Ｓ１７で求めた各パラメータに基づき、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜交差時刻Ｔｃの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒ）と、交差時刻Ｔｃ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒＮ）との２つの軌道から成る交差軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成できる。そして、ステップＳ２３において前記ステップＳ２１で作成した交差軌道群を１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納する。
【００４１】
一方、当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構が非アップライトピアノ型（フラグ値＝「１」）であれば（ステップＳ２０のｙｅｓ）、当該演奏情報の連打演奏を再生できない（当機の再生能力の越えている）可能性があるため、ステップＳ２２おいて、この実施例に係る「ジャック非脱進処理」を行なう。
【００４２】
図１０は、前記ステップＳ２２の「ジャック非脱進処理」の手順の一例を示すフローチャートである。また、図１１はジャック非脱進打鍵の軌道の一例を示す図である。図１１において、点線で示す軌道は従来通りの交差軌道群（速度Ｖｒの押鍵軌道と速度ＶｒＮの離鍵軌道であって、交差時刻Ｔｃにて両軌道が交差するもの）である。当該交差軌道群における交差時刻Ｔｃの鍵ストローク位置つまり交差位置Ｘｃは、押鍵軌道又は離鍵軌道から算出することができる。この交差軌道群を「ジャック非脱進処理」により変換することで、図１１において実線で示すジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を作成することができる。図１１に示すジャック非脱進打鍵用の軌道群４５は、押鍵レスト出発時刻ＴＲから交差時刻Ｔｃまで押鍵が行なわれ、交差時刻Ｔｃから離鍵レスト到着時刻ＴＲＮまで離鍵が行なわれており、押鍵時に交差時刻Ｔｃにおいてストローク位置Ｘｄに達する、言い換えれば、位置Ｘｄにおいて押鍵軌道と離鍵軌道が交差する軌道である。従って、点線で示す交差軌道群の交差位置ＸｃをＸｄに変換すれば、ジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を求めることができる。押鍵軌道と離鍵軌道の交差する位置Ｘｄとは、つまり、当該軌道群によって鍵が押し込まれる深さのピークに相当する。
【００４３】
この実施例に係るジャック非脱進処理においては、ジャック非脱進打鍵用の軌道群４５の作成条件、すなわち、ジャック非脱進打鍵を行なうための鍵の駆動条件として、位置Ｘｄの値（鍵の押し込み深さ）を規制することに特長がある。図１１において、ＸＤはジャック非脱進打鍵を行なう際の鍵の押し込み深さの最適位置（非脱進最適位置）を示している。非脱進最適位置ＸＤの設定値としては、鍵１をレスト位置から概ね７ｍｍ程度押し込んだ位置が好適であることが実験等の結果から判った。そこで、この実施例では、非脱進最適位置ＸＤ＝７ｍｍとし、ジャック非脱進打鍵を行なうための鍵の駆動条件として、押鍵時の鍵の押し込み量（深さ）を該非脱進最適位置ＸＤ（＝７ｍｍ）の±１ｍｍの範囲で規制することにする。なお、前述の通り、この実施例ではレスト位置（押し込み量０ｍｍ）から鍵を１０ｍｍ押し込んだ位置をエンド位置としている。
【００４４】
この鍵の駆動条件（鍵１の押し込み量（深さ）の規制）に従ってジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を作成する処理の手順を図１０を参照して説明する。
先ず、ステップＳ２４において前記交差位置Ｘｃの値を求める。交差位置Ｘｃは下記式（５）で求めることができる。
Ｘｃ＝ＸＲ＋Ｖｒ＊（Ｔｃ−ＴＲ）・・・（５）
なお、上記式（５）においてレスト位置ＸＲ＝ストローク深さ０ｍｍである。
ステップＳ２５において、前記ステップＳ２４で求めた交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍの範囲以内であるかどうかを判定する。この実施例では、非脱進最適位置＝７ｍｍに設定しているため、ステップＳ２５では交差位置Ｘｃが６ｍｍ以上、８ｍｍ以下の値かどうかを判断する。交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍ以内である場合は（ステップＳ２５のｙｅｓ）、現在の押鍵リファランス速度Ｖｒと離鍵リファランス速度ＶｒＮをジャック非脱進打鍵用の軌道群としてそのまま採用するものとして、ステップＳ２９に処理を進める。
【００４５】
交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤ−１ｍｍより小さい場合、ステップＳ２６において軌道の交差位置を変換後交差位置Ｘｄ＝ＸＤ−１に変換する処理を行なう。この実施例では、交差位置Ｘｃ＜６ｍｍの場合には、軌道の交差位置Ｘｃを変換後交差位置Ｘｄ＝６ｍｍに変換する。すなわち、元の交差位置Ｘｃ＜ＸＤ−１ｍｍの場合は、交差位置をＸＤ−１ｍｍ（この例では６ｍｍ）の位置まで一律持ち上げることにする。
【００４６】
また、交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤ＋１ｍｍより大きい場合、ステップＳ２７において軌道の交差位置を変換後交差位置Ｘｄ＝ＸＤ＋１に変換する処理を行なう。この実施例では、交差位置Ｘｃ＞８ｍｍの場合には、軌道の交差位置Ｘｃを変換後交差位置Ｘｄ＝８ｍｍに変換する。すなわち、元の交差位置Ｘｃ＞ＸＤ＋１ｍｍの場合は、交差位置をＸＤ＋１ｍｍ（この例では８ｍｍ）の位置まで一律で下げることにする。
【００４７】
上記ステップＳ２６又はＳ２７により交差位置Ｘｃを、ジャック非脱進処理に適した値、非脱進最適位置ＸＤ−１ｍｍ又は非脱進最適位置ＸＤ＋１ｍｍに変換することで、ジャック非脱進による打弦を安定して実行できるようにすると共に、打鍵イベントに対応する鍵の挙動の特性（押し込みの浅い軌道や、押し込みの深い軌道）を残し、演奏の再現性を高めるようにしている。
【００４８】
ステップＳ２８では、上記ステップＳ２６又はＳ２７により新規に設定した変換後交差位置Ｘｄに基づき変換後押鍵リファランス速度Ｖｒｄ＝Ｖｒ＊（Ｘｄ／Ｘｃ）と変換後離鍵リファランス速度ＶｒｄＮ＝ＶｒＮ＊（Ｘｄ／Ｘｃ）を求める。なお、「Ｖｒ」はステップＳ１５で求めた押鍵リファランス速度、「ＶｒＮ」はステップＳ１７で求めた離鍵リファランス速度である。
【００４９】
ステップＳ２９では、上記各処理で求めた各パラメータに基づき、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜交差時刻Ｔｃの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒｄ）と、交差時刻Ｔｃ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒｄＮ）の２つの軌道から成るジャック非脱進打鍵用の軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成できる。このジャック非脱進打鍵用の軌道群の一例は図１１において実線で示すような軌道である。なお、交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍ以内の場合（ステップＳ２５のｙｅｓ）、押鍵リファランス速度ＶｒｄはステップＳ１５で求めた押鍵リファランス速度Ｖｒ、離鍵リファランス速度ＶｒｄＮはステップＳ１７で求めた離鍵リファランス速度ＶｒＮの値が採用される。
【００５０】
そして、図９のステップＳ２３において、前記ステップＳ２９において作成されたジャック非脱進打鍵用の軌道群がを１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納される。
【００５１】
図１２は、当該自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の制御構成の一例を機能的に示すブロック図である。以下に、当該自動演奏ピアノにおける鍵１の打鍵操作のサーボ制御の動作（サーボコントローラ１２の動作）の一例について図１２を参照して説明する。
【００５２】
目標値生成部５０には、図９及び図１０を参照して説明した処理によりモーションコントローラ１１で生成されてＲＡＭ２２に格納された軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）が、当該軌道群の供給タイミングに応じて供給される。目標値生成部５０は該供給された軌道リファランスに基づき、或る時刻ｔにおける位置目標値ｒｘ及び速度目標値ｒｖを生成する。速度目標値ｒｖは、或る時刻ｔにおける打鍵速度を例えばミリメートル毎秒単位で記述したデータである。この実施例では等速軌道を想定しているので、速度目標値ｒｖは常に一定であり、押鍵軌道については押鍵リファランス速度Ｖｒ又はＶｒｄ、離鍵軌道については離鍵リファランス速度ＶｒＮ又はＶｒｄＮとなる。また、位置目標値ｒｘは該或る時刻ｔにおける鍵の位置を表すデータであり、軌道群のデータに基づき生成することができる。
【００５３】
目標値生成部５０で生成された速度目標値ｒｖと位置目標値ｒｘは、所定のサンプル時間毎（例えば１ｍｓ毎）に、後段の速度比較部５１、位置比較部５２にそれぞれ並行に送出される。速度比較部５１では、速度目標値ｒｖと速度成分のフィードバック信号ｙｖの差（速度偏差ｅｖ）を求める。また、位置比較部５２では、位置目標値ｒｘと位置成分のフィードバック信号ｙｘの差（位置偏差ｅｘ）を求める。
【００５４】
前記速度成分のフィードバック信号ｙｖと前記位置成分のフィードバック信号ｙｘは、ソレノイド５の制御量（プランジャ速度）ｙｍを検出する速度センサ（プランジャセンサ）５６及び該ソレノイド５により打鍵された鍵１の制御量（鍵ストローク位置）ｙｋを検出する位置センサ（キーセンサ）６の出力に基づき生成される。速度センサ５６から出力されたプランジャ速度ｙｍに基づく速度アナログ信号ｙｖｍａ及び位置センサ（キーセンサ）６から出力された鍵ストローク位置ｙｋに基づく位置アナログ信号ｙｘｋａはそれぞれＡＤ変換器（図４におけるインターフェース２４に相当する）５７ａ，５７ｂを介して、速度ディジタル信号ｙｖｍｄと位置ディジタル信号ｙｘｋｄに変換される。正規化部５８ａ，５８ｂにおいて、速度ディジタル信号ｙｖｍｄ及び位置ディジタル信号ｙｘｋｄに対して所定の正規化処理を行ない、速度ディジタル信号ｙｖｍｄ及び位置ディジタル信号ｙｘｋｄをそれぞれ正規化した値「プランジャ速度値ｙｖｍ」と「鍵位置値ｙｘｋ」が生成される。なお、前記所定の正規化処理は例えば、速度ディジタル信号ｙｖｍｄの記述単位を速度目標値ｒｖの記述単位（例えばミリメートル毎秒単位）に換算したり、位置ディジタル信号ｙｘｋｄの記述単位を位置目標値ｒｘの記述単位（例えばミリメートル）に換算したりする処理や、各装置個体に固有の値ずれの補正などである。
【００５５】
速度生成部５９は、鍵位置値ｙｘｋを適宜微分演算（例えば多項式適合等）することにより、鍵１の速度情報（鍵速度値ｙｖｋ）を生成する。また、位置生成部６０は、プランジャ速度値ｙｖｍを適宜積分演算することにより、プランジャの位置情報（プランジャ位置値ｙｘｍ）を生成する。そして、速度成分加算部６１において、プランジャ速度値ｙｖｍと鍵速度値ｙｖｋを加算して一本化することで、速度成分のフィードバック信号ｙｖを生成する。この速度成分のフィードバック信号ｙｖは前記速度比較部５１へ帰還入力（負帰還）される。また、位置成分加算部６２において、鍵位置値ｙｖｋとプランジャ位置値ｙｘｍを加算して一本化することで、位置成分のフィードバック信号ｙｘを生成する。この位置成分のフィードバック信号ｙｘは前記位置比較部５２へ帰還入力（負帰還）される。
【００５６】
速度比較部５１で求めた速度目標値ｒｖと速度成分フィードバック信号ｙｖとの差（速度偏差ｅｖ）は、速度増幅部５３において所定のゲイン値Ｋｖで増幅された後、速度制御信号ｕｖとして加算器５５に供給される。また、位置比較部５２で求めた位置目標値ｒｘと位置成分フィードバック信号ｙｘの差（位置偏差ｅｘ）は、位置増幅部５４において所定のゲイン値Ｋｘで増幅された後、位置制御信号ｕｘとして加算器５５に供給される。加算器５５では、速度制御信号ｕｖと位置制御信号ｕｘを加算することで、これら各事象の制御信号を一本化する。この加算結果がソレノイド５を駆動するための制御信号ｕである。制御信号ｕはＰＷＭ発生器２６を介してＰＷＭ形式のソレノイド励磁電流信号ｕｉに変換され、この励磁電流信号ｕｉに基づきソレノイド５が駆動される。
【００５７】
以上の通り動作するサーボ制御において、前記図１０のステップＳ２８において作成されたジャック非脱進打鍵用の軌道群が与えられた場合、ジャック３２（図２参照）を脱進させずに打弦が行なわれるよう鍵１の駆動制御が行なわれる。これにより、この実施例に係るアップライトピアノ型の自動演奏ピアノにおいて、連打演奏の再生性能を向上させることができる。また、この実施例において、ジャック非脱進打鍵の軌道群が生成される場合とは、押鍵軌道と離鍵軌道とが交差し（図９のステップＳ１８のｙｅｓ）、且つ、当該演奏情報が非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）において収録された場合（図９のステップＳ２１のｙｅｓ）である。従って、この実施例によれば、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノにおいて、非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）において収録された高速の連打演奏など、アップライトピアノ型のアクション機構の通常の再生能力以上のピアノ演奏を、当該演奏情報が指示する打弦タイミング及び打弦速度の再現性を確保しつつ、良好に再生できるようになる。
【００５８】
なお、上記実施例では、図９のステップＳ２１により当該演奏情報を収録した装置のアクション機構の型（アップライトピアノ型か非アップライトピアノ型か）の判別を行い、当該演奏情報が非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）で収録された場合に限り（図９のステップＳ２１のｙｅｓ）、ステップＳ２３によりジャック非脱進打鍵の軌道群生成処理を行なうものとしたが、これに限らずアクション機構の型判別を行わずに、軌道交差の場合には（図９のステップＳ１８のｙｅｓ）ジャック非脱進打鍵の軌道群生成処理を行なうようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施例においては、ジャック非脱進打鍵による演奏情報の再生（連打演奏）を行なう場合には、図１０の「ジャック非脱進処理」により、押鍵リファランス速度、離鍵リファランス速度、交差時刻を変換することで、軌道群（軌道データ）をジャック非脱進打鍵用の軌道群に変換する構成例について説明したが、これに限らず、当該演奏情報（打鍵イベント）自体をジャック非脱進打鍵用に変換するよう構成してもよい。この場合、ジャック非脱進打鍵用に変換された演奏情報に対応する軌道群を作成することでジャック非脱進打鍵が実現される。
【００６０】
また、上記実施例においては、ジャック非脱進打鍵のための鍵の駆動条件の一例として、鍵の押し込み深さを規制（非脱進最適位置ＸＤ±１ｍｍ）する例を挙げた。鍵の押し込み深さを規制の条件については、実施例に挙げた数値例（非脱進最適位置７ｍｍ±１ｍｍ）に限定されるものではなく、ジャック３２を脱進させないで打弦が行なえる鍵の駆動条件（押し込み深さ）でさえあればよい。また、鍵の駆動条件としては、鍵の押し込み深さの規制に限らず、例えば、打鍵ストローク幅（振幅）の規制、打弦タイミングの確保或いは打弦速度極力確保（図１１において２点鎖線で示すように、押鍵開始時刻ＴＲを適宜遅延させた時刻ＴＲ２に変換した押鍵軌道を用いる）などによってもジャック非脱進打鍵を実現しうる。また、上記の各種条件を適宜に組み合わせてジャック非脱進打鍵を実現してもよい。
【００６１】
また、上記実施例においては、図９のフローチャートに示す軌道群作成処理によって作成される押鍵軌道及び離鍵軌道として等速軌道（直線軌道）を想定したが、作成する軌道群は直線軌道に限らず適宜の曲線軌道（等加速度軌道や等躍動軌道）であってもよいし、等速軌道と曲線軌道の組み合わせ（例えば、押鍵と離鍵の切り替え部分のみ曲線軌道とする等）であってもよい。
【００６２】
また、上記図１２に示すサーボコントローラ１２のサーボ制御構成は一例であって、サーボ制御の適用例は、フィードバック制御する物理量（位置、速度、加速度等）の種類及びその組み合わせ、更には、各物理量の重み付けゲインの調整やバイアス電流の付加等、種々の要素の組み合わせに応じて多様である。すなわち、サーボコントローラ１２のサーボ制御構成は従来から知られるどのような構成を適用しても差し支えない。
【００６３】
なお、上記実施例においては、この実施例に係る自動演奏ピアノをアコースティックピアノによって構成する例について説明したが、これに限らず、アップライトピアノ型のアクション機構の作動により発音を行なう電子ピアノや、ジャックとバットの機能を介した鍵駆動により演奏再生を行なう機能を持った電子鍵盤楽器等であれば、この発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの全体構成を示す図。
【図２】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるアクション機構の側面図。
【図３】同実施例に係るアクション機構に含まれるジャックの動きを説明するための概略図。
【図４】同実施例に係る自動演奏ピアノの電気的ハードウェア構成を示すブロック図。
【図５】同実施例に係る自動演奏ピアノに供給される演奏情報の曲データファイルの構成例を示す概略図。
【図６】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける演奏情報再生時の全体的な流れを示すフローチャート。
【図７】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるアクション型判別処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図８】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける再生動作の手順の一例を示すフローチャート。
【図９】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける軌道群作成処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１０】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるジャック非脱進処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１１】図１０のジャック非脱進処理により作成されるジャック非脱進打鍵の軌道の一例を示す図。
【図１２】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１ 鍵、２ アクション機構、３ ハンマ、４ 弦、５ 電磁ソレノイド、６ キーセンサ、７ ハンマセンサ、１０ 再生前処理部、１１ モーションコントローラ、１２ サーボコントローラ、１３ 演奏記録部、２０ ＣＰＵ、２１ ＲＯＭ、２２ ＲＡＭ、２３ 記憶装置、３２ ジャック、３４ バット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動的に鍵盤を駆動して演奏を行う鍵盤楽器に関し、特に、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノ、或いは、アップライトピアノと同様なアクション機構又はジャックとバットの機能を介した鍵駆動により演奏を再生する機能を持った電子鍵盤楽器等における連打演奏の再生性能の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動演奏ピアノにおいては、一般に、アコースティックピアノの各鍵に対応して設けられたソレノイドを演奏情報に基づき選択的に励磁すると、当該ソレノイドに対応する鍵の押鍵駆動が行なわれ、押鍵駆動に応じて当該鍵に対応するハンマが打弦運動して、当該ハンマに対応する弦を打撃（打弦）する。ここで、ハンマによる打弦の強弱は、鍵の押鍵速度に対応し、押鍵速度はソレノイドに対する供給電流に対応している。従って、ソレノイドに対する給電量を制御することで、ハンマによる打弦の強弱、すなわち発生する楽音の音量の大きさ（発音強度）を制御することがきる。
【０００３】
ピアノ奏法の一つとして、鍵をエンド位置に押し切る前に離鍵を開始する、或いは、離鍵途中から（鍵をレスト位置に戻しきらずに）次の押鍵に入る奏法、所謂ハーフストローク奏法といわれる演奏方法がある。従来の自動演奏ピアノにおいて、ハーフストローク奏法を実現するための技術の一例としては、押鍵時の鍵の動作軌道（押鍵軌道）と離鍵時の鍵の動作軌道（離鍵軌道）から両軌道の交差位置を調べて、両軌道が鍵のストロークエンド位置の手前で交差している場合には、押鍵途中から離鍵動作或いは離鍵途中から押鍵動作を行なわせる技術があった（例えば、下記特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−３４４２４２号公報
【０００４】
また、ハーフストローク奏法は、同一鍵を連続して押鍵する演奏（連打演奏）を行なう際に利用されることがある。自動演奏ピアノにおいて連打演奏を行なう場合には、連打演奏のノートオン（発音指示）の周期に対してハンマの打弦動作が追従できずに、正しい発音が行なわれれなくなる現象、所謂「音抜け」等の不具合が生じ易い。そこで、連打演奏の性能を向上させる技術として、例えば、再生すべきノートオン（発音指示）データによって指示される発音強度に対応する押鍵速度よりも速い押鍵を行なわせること、或いは、ノートオフ（消音指示）データによって指示されるタイミングよりも離鍵タイミングを早めることで、連続的な打弦（ハンマの往復動作）に要する時間を短縮する方法があった（例えば、下記特許文献２参照）。
【特許文献２】特開平６−２９８５１１号公報
【０００５】
周知の通りアップライトピアノとグランドピアノとでは各々に具わるアクション機構の構造やその動作特性が異なっている。グランドライトピアノのアクション機構は連打性能に優れており、速い連打演奏にも対応できる（概ね１３Ｈｚ程度の周期で繰り返される連打まで対応可能と言われている）。一方、アップライトピアノのアクション機構は、連打性能についてグランドピアに対して劣っており、速い連打演奏に対応しきれない（概ね、８Ｈｚ程度の周期で繰り返される連打までしか対応できないと言われている）。
【０００６】
自動演奏ピアノにおいて再生する演奏情報は、当該ピアノにおいて行なわれたピアノ演奏を記録したデータに限らない。例えば、アップライトピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をグランドピアノ型自動演奏ピアノで再生する場合や、逆に、グランドピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をアップライトピアノ型自動演奏ピアノで再生する場合など他の異なる種類のピアノで収録した演奏情報を再生するケース、或いは、ピアノ以外の機器で記録乃至作成された演奏情報を再生するケースなどが考えられる。
【０００７】
前述の通り、アップライトピアノに具わるアクション機構は、グランドピアノのアクション機構に比べて連打性能が劣る。このため、例えばグランドピアノで収録した演奏情報（自動演奏データ）をアップライトピアノ型の自動演奏ピアノで再生する場合、当該演奏情報中にグランドピアノにおいては可能である速い連打演奏が含まれていると、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノではアクション機構の再生能力の限界により、当該連打演奏に追従できず、良好な再生を行なうことができないという不都合があった。
【０００８】
上記の不都合について、前記特許文献１においては、演奏情報を収録した装置と、該演奏情報を再生する装置との機種の違いを考慮していない。また、前記特許文献２においては、演奏情報の収録装置と再生装置の機種の違いに配慮した記載が見られるものの、この技術では、速い連打に対応させようとすると、再生される連打演奏の打弦タイミングや打弦速度が元の演奏情報から大きくズレてしまい、ピアノ演奏の再現性が損なわれるという不都合があった。更に、上記特許文献１乃至２に代表される従来の技術では、特にアップライトピアノにおける速い連打演奏の再生性能が不十分であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、自動的に鍵盤を駆動して演奏を行う鍵盤楽器における連打再生性能を向上させることを目的とし、また、該鍵盤楽器において、種類が異なる機器で収録された高速の連打演奏にも対応できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る鍵盤楽器は、鍵と、前記鍵の押鍵に応じて変位することでハンマを回転付勢するジャック部材であって、該鍵が所定の深さよりも深く押鍵されると該ハンマに対して回転付勢を及ぼさない脱進状態になる前記ジャック部材を含むアクション機構と、前記鍵を駆動するための駆動手段と、再生すべき演奏情報を供給する供給手段とを有する鍵盤楽器において、前記演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定する判定手段と、前記演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成する軌道データ作成手段と、前記軌道データに基づき前記駆動手段を制御する制御手段であって、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データを修正する前記制御手段とを具えるものである。
【００１１】
また、この発明に係る鍵盤楽器において、前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記演奏情報を修正するものであり、該修正された演奏情報に対応する軌道データに基づき前記駆動手段を制御するようにしてもよい。
【００１２】
また、この発明に係る鍵盤楽器において、前記演奏情報は当該演奏情報を作成した機器の種類を特定するＩＤ情報を有しており、再生すべき演奏情報に含まれる前記ＩＤ情報に基づき当該演奏情報を作成した機器の種類を判定する機種判定手段を更に具え、前記機種判定手段による機種判定の結果、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に、前記制御手段は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データ又は前記演奏情報を修正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、鍵盤楽器において連打演奏を行なわせる場合に、制御手段によりジャック部材を脱進させずに鍵が駆動されるよう軌道データ又は演奏情報を修正することで、連打演奏の再生性能を向上させることができる。更に、機種判定手段により当該演奏情報を作成した機器の種類を判定し、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に軌道データ又は演奏情報の前記修正を行なうことで、アップライトピアノ型のアクション機構を有する自動演奏ピアノにおいても、例えばグランドピアノ型のアクション機構を有する自動演奏ピアノで収録された連打演奏など、アップライトピアノ型のアクション機構の通常の再生能力以上の高速の連打を、当該演奏情報が指示する打弦タイミングや打弦速度の再現性をある程度確保しつつ再生できるようになるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照してこの発明の一実施例について説明する。
【００１５】
図１は、この発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの構成例を説明するための図であって、機械的な発音機構の要部を抽出して示すと共に、電気的制御系の機能ブロックを示している。図１に示すように、自動演奏ピアノは、鍵１と、該鍵１の運動をハンマに伝達するためのアクション機構２と、対応する鍵１の運動に連動して打弦運動するハンマ３と、該ハンマ２によって打撃される弦４と、電気的制御に基づき鍵１を駆動する電磁ソレノイド５とを含む発音機構を具える。この実施例においては、アップライトピアノ型自動演奏ピアノを想定しており、図１には弦４が略鉛直に配置されるアップライトピアノ型の発音機構が示されている。上記の構成は、一般的なアップライトピアノ型自動演奏ピアノと同様である。なお、後述するように、この実施例においては、電磁ソレノイド５の駆動をサーボ制御する自動演奏制御構成が適用されている。このため、ソレノイド５には、プランジャ動作を検出して、検出出力をフィードバック信号として後述するサーボコントローラ１２に供給するフィードバックセンサが具備される。
【００１６】
また、鍵１の下面側には、鍵１の動きに応じた適宜の物理量（位置、速度等）を検出するためのキーセンサ６が配設されている。キーセンサ６の出力は、後述する演奏記録部１３とサーボコントローラ１２の双方に供給され、演奏収録時の演奏情報の作成と自動演奏制御のサーボ制御とに利用される。また、符号７はハンマ３の動きに応じた適宜の物理量（位置、速度等）を検出するためのハンマセンサである。ハンマセンサ７の出力信号は、演奏記録部１３に供給されて、当該演奏収録時の演奏情報の生成に利用される。キーセンサ６とハンマセンサ７は、センサ出力信号に基づき、押鍵タイミング、押鍵速度、離鍵タイミング、離鍵速度、打弦タイミング、打弦速度等、ピアノ演奏操作に関わる種々の情報を計測することができるセンサであれば、例えば上記特許文献１に示されたタイプのセンサなど、従来から知られるどのようなセンサ構成を採用してもよい。この実施例では、キーセンサ６及びハンマセンサ７の一例として、鍵１乃至ハンマ３の動作ストロークの全工程について連続的な位置情報を示すアナログ信号を出力可能な光学式の位置センサを採用するものとする。周知のとおり位置情報を適宜微分することで速度情報を得ることができるので、位置センサを採用した場合も打弦速度等の速度情報を取得できる。
【００１７】
鍵１は、バランスピンＰに貫通された位置を凡その支点として、上下揺動可能に支持されており、非押鍵状態（外力を加えない状態）では図１に示すレスト位置（ストローク量０ｍｍの位置）にあり、該レスト位置からエンド位置（この実施例ではレスト位置から１０ｍｍ押し込んだ位置）の範囲で往復動可能である。ソレノイド５が駆動（励磁）されると、ソレノイド５のプランジャが上方に突出して、鍵１の後端を突き上げる。これに応じて、鍵１はバランスピンＰを支点に揺動して、その演奏者側端部（図において右側）が下がり、押鍵が行なわれる。鍵１の押鍵動作に連動して、アクション機構２が作動して、ハンマ３が回動して弦４を打弦することで、ピアノ音が発音される。また、ソレノイド５の消磁に応じてプランジャが下がれば、該プランジャによる鍵１の後端突き上げが解除されるので、鍵１はレスト位置に戻る。これが離鍵の動作である。なお、この明細書において押鍵と該押鍵に対応する離鍵を合わせて「打鍵」と言う。
【００１８】
図２はピアノ演奏時のアクション機構２の動作を説明するための図である。アクション機構２の構成は、従来から知られるアップライト型のアコースティックピアノに具わるアクション機構の構成と同様である。図２において、非打鍵状態（レスト位置）における各部材の状態を実線で示している。また、図２において、鍵１、ハンマ３及びアクション機構２の主要な部材については、詳しくは後述する「ジャック非脱進打鍵」によりハンマ３が弦４を打弦した瞬間における各部材の位置を２点鎖線で示している。
【００１９】
レスト位置にある鍵１（図２において実線で示す）が押鍵されると、鍵１の前端部（図において右側の演奏者側）が下がり、反対に後端部が上方に変位する。これに応じて、鍵１の後端部に取り付けられたキャプスタン３０が上昇することで、ウィペン３１が当該部材の左側に位置する軸を支点として反時計回りに持ち上げられる。ウィペン３１上に載置されたジャック３２は、該ウィペン３１の動きに応じて上方に進む。その結果ジャック３２の上端がハンマ３のハンマシャンク３３を支持するバット３４の右下部分を突き上げるので、バット３４が当該部材の左下側に位置する軸を支点として反時計回りに回転する。この回転運動に応じてハンマシャンク３３は平素枕にしていたハンマーレール３５から離れて、ハンマヘッド３６は弦４に向かって進む。また、ウィペン３１の左側に設けられたダンパースプーン３７は、前記ウィペン３１の反時計回りの変位に応じて左側に傾き、ダンパーレバー３８を押動する。これに応じてダンパー３９が弦４から離れて、弦４の振動の抑止が解除される。また、ウィペン３１の右端に具わるバックチェック４３はウィペン３１の動きに応じて左側に変位しており、打弦直後に弦４から跳ね返えされるハンマ３のキャッチャー４２を受け止めるようになっている。
【００２０】
図３を参照して通常の押鍵に応じたジャック３２の動きを詳細に説明する。ここで、「通常の押鍵」とは、鍵１をレスト位置からストロークエンド位置（鍵１の押し下げ下限位置）まで押し込む操作である。図３に示す通りジャック３２は軸３２ａを支点として回動可能にウィペン３１（図２参照）に連結されており、ジャック３２の後端部（ジャックテイル）４０は該支点３２ａから図面右側に向かって延びている。先に述べた通り、押鍵に応じて、ジャック３２が上方に進むことで、バット３４を反時計回りに回転せしめ、ハンマ３を回転付勢する。ジャック３２が上方に進み、図３において点線で示す位置に達すると、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接する。この位置がジャック３２の上方変位の限界である。これ以上ジャック３２を上方に突き上げると、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接していることから、ジャック３２は軸３２ａを支点として回転して右側に倒れて、バット３４の右下部分から抜ける（図において符号３２´で示す状態）。この明細書中では、ジャック３２が上方変位の限界位置から右側に倒れて、バット３４の右下部分から抜け終えて、ジャック３２の先端とバット３４の右下部分とが非当接状態となる動きをジャック３２の「脱進」という。従って、ジャックテイル４０がレギュレーティングボタン４１に当接し、ジャック３２がバット３４の右下を滑りながら脱進し終えた段階以降は、ジャック３２の先端とバット３４の右下部分の接触が断たれるため、鍵１が押し込まれても、通常のピアノ演奏においては、鍵１はある程度の強さ（速さ）で押し込まれるため、ジャック３２が上方変位の限界位置に達した時点で既に、ハンマ３はある程度の速度に加速されており、ジャック３２による突き上げ作用が解かれた後でも、慣性によって弦４に向かって進む。上記図２において２点鎖線で示すハンマ３の状態は、慣性で動いてきたハンマ３が弦４を打弦する瞬間である。なお、ジャック３２の変位過程において、ジャック３２の先端がバット３４の右下部分を滑っているだけの状態（つまり、ジャック３２の突き上げ作用は既に働かないものの、該ジャック３２の先端がバット３４の右下部分に当接している状態）は、本願でいうところの「脱進」状態には含まれない。
【００２１】
前述の通り、自動演奏ピアノにおいては連打演奏の再生が難しく、特に周期の短い連打（速い連打）の追従性が低く、また、アップライトピアノはグランドピアノよりも連打追従性が劣っているため、グランドピアノ型自動演奏ピアノで収録した演奏情報をアップライトピアノ型の装置で再生する場合、連打演奏の正確な再現が難しい、という問題があった。この点について、この発明の発明者は、打鍵時のジャック３２の動きに注目し、ジャック３２を脱進させることなく打弦を行なわせることで連打演奏の再生性能が良好になることを見出した。この明細書においては、ジャック３２を脱進させることなく打弦を行なわせる鍵の駆動制御を「ジャック非脱進打鍵」と呼ぶ。図２及び図３を参照して既に説明した通り、ジャック３２を十分な速度で適切な位置まで突き上げれさえすれば、ジャック３２を脱進させなくとも、ハンマ３は慣性によって打弦を行なう。以下に詳しく説明する通り、この実施例に係る自動演奏ピアノの演奏情報再生処理においては、特定の鍵駆動条件で「ジャック非脱進打鍵」を実現することで、連打演奏の再現性能を向上させることに特長がある。これにより、例えば、グランドピアノ型自動演奏ピアノにおいて収録された高速の連打演奏であっても、アップライトピアノ型の装置で再生できるようになる。
【００２２】
図４は図１に示す自動演奏ピアノの電気的ハードウェア構成の概略を示すブロック図である。図４に示すように自動演奏ピアノは、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、記憶装置２３、インターフェース（Ｉ／Ｏ）２４を含み、各装置間がデータ及びアドレスバス２０Ｂを介して接続される。ＣＰＵ２０は、自動演奏ピアノの全体的な動作を制御すると共に、この自動演奏ピアノの基本的な動作、即ち、演奏情報の再生処理やピアノ演奏の記録処理等、各種信号処理を実行する。この実施例において、前記の各種信号処理は、当該処理を実行するためのソフトウェアプログラムによって構成及び実施されるものとする。該ソフトウェアプログラムは、例えばＲＯＭ２１内に記憶されていてよい。また、ＲＯＭ２１或いはＲＡＭ２２等の適宜のメモリには、各種信号処理の実行中に発生した各種データや各種パラメータ等が記憶される。
【００２３】
センサ２５は、図１に示すキーセンサ６、ハンマセンサ７及びソレノイド５に設けられたプランジャセンサ（フィードバックセンサ）に相当する。センサ２５の出力信号（アナログ信号）はＡＤ変換器を含むインターフェース（Ｉ／Ｏ）２４を介してディジタル信号に変換され、所定のサンプリング周期で制御系に取り込まれる。また、後述する演奏情報再生時に生成されるソレノイド駆動信号は、ＰＷＭ発生器２６を介してＰＷＭ形式の電流信号（以下ＰＷＭ信号と略称）に変換され、ソレノイド５に供給される。
【００２４】
記憶装置２３は、ハードディスク、フレキシブルディスク又はフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ‐ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＺＩＰディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等、適宜の記録媒体で構成されてよい。記憶装置２３は、再生すべき演奏情報（自動演奏データ）の供給手段として、或いは、ピアノ演奏を記録するための媒体として利用されるもので、複数の楽曲分の曲データファイル（複数曲分の演奏情報）を記憶することができる。なお、当該自動演奏ピアノには、この他にも演奏情報の再生や演奏記録に関する各種指示、入力をユーザが行うための操作子群を含む操作部や該操作子部を駆動、検出するための機構、その機構を制御するためのソフトウェアや、表示器や、電子音源装置や、その他の外部機器（コンピュータやＭＩＤＩ機器など）、インターネット等の通信ネットワークに接続するためめの通信インターフェース等が適宜に具備されてよい。
【００２５】
図５は、この実施例に係る演奏情報の曲データファイルの構成例の概要を示す図である。この実施例では、一例として演奏情報はＳＭＦ（スタンダードＭＩＤＩファイル）形式で記述されるものとする。図５において、当該曲データファイルの先頭（ヘッダー部）に記録されたメタイベント中には、当該演奏情報を作成・記録した装置の種類を示すＩＤデータが記述されている。ＩＤデータには、例えば当該演奏情報を作成・記録した装置のモデルＩＤと、該装置に搭載されたアクション機構のタイプを、アップライトピアノ型のアクション機構＝「０」とグランドピアノ型等の非アップライトピアノ型＝「１」の２値の何れかで示すアクションタイプ判別フラグが含まれている。
【００２６】
また、図５において楽曲のピアノ演奏内容を制御するためのＭＩＤＩ演奏イベント（打鍵イベント）の構成例の一例を示す。打鍵イベントは、ノートオンイベントデータ、ノートオフイベントデータ及びデルタタイムデータから構成される。ノートオンイベント及びノートオフイベントデータは、各々、メッセージ種類の識別子（ここではノートオン又はノートオフ）とＭＩＤＩチャンネル番号からなるステータスバイト（チャンネルメッセージ）と、ノート番号（音高）を表すデータバイトと、ベロシティ値を表すデータバイトとから構成される。デルタタイムデータは、各ノートオン又はノートオフイベントの発生タイミングを、直前イベントから当該イベントの間の相対的時間間隔を示す値である。このデルタタイムの累積値により曲先頭から当該イベントまでの累積経過時間を得ることができる。なお、この明細書においては、曲の先頭からの累積経過時間のことを指して「時刻」乃至「絶対時刻」と言い、デルタタイムが表す前後する２つのイベント間の相対的時間間隔を「相対時間」と呼ぶ。
【００２７】
自動演奏ピアノの基本的な機能である「演奏情報の再生」と「ピアノ演奏の収録」の概要について説明する。図１において、演奏記録部１３は、キーセンサ６及びハンマセンサ７の出力に基づき、演奏者が行ったピアノ演奏の演奏内容を記録する処理（演奏の記録処理）を担うモジュールである。また、再生前処理部１０、モーションコントローラ１１及びサーボコントローラ１２は、演奏情報の再生処理を担うモジュールである。この実施例において、これら各モジュールにて実施する信号処理は、ＣＰＵ２０が実行するソフトウェアプログラムによって実現される。
【００２８】
ユーザは、図示しない操作パネル上のスイッチ操作等により、ピアノ演奏の収録の開始指示を行うことができる。演奏記録部１３は、キーセンサ６及びハンマセンサ７から供給されるセンサ出力信号を取り込み、取り込んだセンサ出力信号に基づき、押鍵タイミング、押鍵速度、離鍵タイミング、離鍵速度、打弦タイミング、打弦速度等、ピアノ演奏に関わる種々の情報を計測し、該計測した種々の情報に基づき、ＭＩＤＩ形式等の適宜のデータフォーマットの演奏情報（自動演奏データ）を生成する処理を行う。生成された演奏情報は、適宜正規化処理された後に、例えば１つの曲データファイルとして記憶装置２３に記録されたり、図示しない通信ネットワークを介して該ネットワーク上の他の装置にリアルタイムで供給されてよい。なお、前記正規化処理とは、ピアノの個体差を吸収するための処理である。センサにより検出した種々の物理情報は、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各ピアノ固体に固有の傾向を持つものとなるため、標準となるピアノを想定して、該基準となるピアノに対応する演奏情報に変換する正規化処理を行なうのである。
【００２９】
再生前処理部１０は、図示しない適宜の記録媒体やリアルタイム通信装置等から供給される演奏情報に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、鍵１の打鍵軌道を生成するために必要な条件となるデータ（これを再生動作データと呼ぶ）を生成する。前記単位合わせは、例えばＭＩＤＩ形式で与えられたデータを、例えばミリメートル毎秒単位等の記述単位に変換する処理である。モーションコントローラ１１は、再生前処理部１０で生成された再生動作データに基づき、再現すべき打鍵軌道を指示するための軌道群（再生軌道の目標値ｒｅｆ＝軌道データ）を生成する。なお、ここで「軌道」は時間経過に対する鍵１の位置変化をいう。サーボコントローラ１２は、モーションコントローラ１１で生成された再生軌道の目標値ｒｅｆとソレノイド５のプランジャセンサとキーセンサ６から帰還入力されるフィードバック信号とに基づく励磁電流（図３のＰＷＭ発生器２５によって発生されるＰＷＭ形式の電流信号）をソレノイド５に供給し、該ソレノイド５の駆動をサーボ制御する。これにより、前記演奏情報に応じた軌道（ストローク動作）に従って鍵１が押鍵され、該鍵１の押鍵動作に応じてアクション機構２が作動して、ハンマ３が打弦運動することで、演奏情報に応じたピアノ演奏が行われることになる。
【００３０】
図６はこの実施例に係る自動演奏ピアノにおける演奏情報再生時の全体的な流れを示すフローチャートである。なお、図１に示す通り自動演奏ピアノはアップライトピアノ型のアクション機構２を具えており、自動演奏の制御系はグランドピアノ型のアクション機構との違い（自機のアクション機構の型）を自己認識しているものとする。また、再生開始指示は、例えば自動演奏ピアノのコントローラ等に具えた再生スタートスイッチによって行えるよう構成してよい。
ユーザが或る楽曲についての再生開始の指示を行うと（ステップＳ１）、再生前処理部１０は、再生すべき曲データファイル（演奏情報）を記憶装置２３等から読み出し、該読み出した楽曲データファイルに基づき「アクション型判別処理」を行ない（ステップＳ２）、当該演奏情報の収録を行なった装置の種類を判別する。その後、当該楽曲について「再生処理」を開始する（ステップＳ３）。
【００３１】
図７は前記図６のステップＳ２における「アクション型判別処理」の手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ４において、再生前処理部１０は演奏情報の先頭部（ヘッダー）を読み出し、ステップＳ５において前記読み出したヘッダー部のメタイベント中に記述されたＩＤデータをＲＡＭ２２に格納する。これにより、該ＩＤデータに含まれるアクションタイプ判別フラグ（フラグ値＝０又は１）に基づき、当該演奏情報を作成・記録した装置に搭載されたアクション機構のタイプを判定することができるようになる。前記図５を参照して説明した通り、アップライトピアノ型の場合はフラグ値＝「０」、非アップライトピアノ型の場合はフラグ値＝「１」とする。ここで、非アップライトピアノ型には、アップライトピアノ型のアクション機構を具えた装置以外の全ての装置が含まれる。すなわち、非アップライトピアノ型の装置で収録された演奏情報には、グランドピアノで収録された演奏情報や、電子ピアノ等その他の電子楽器で収録された演奏情報、或いは、シーケンサ上で打ち込みされた演奏情報などが含まれる。
【００３２】
図８は前記図６のステップＳ３における「再生処理」の手順の一例を示すフローチャートである。なお、図８の再生処理においては、或る１つの鍵（打鍵イベントで指示されるノート番号に対応する音高の鍵）の打鍵駆動について説明する。ステッＳ６において、前記図６のステップＳ１で行なわれた再生開始指示に応じて鍵１の打鍵操作をサーボ制御するサーボコントローラ１２が起動する。サーボコントローラ１２は当該再生処理とは別ルーチンで動作する。ステップＳ７において、再生前処理部１０は、記憶装置２３等から読み出した演奏情報に対して適宜の正規化や単位合わせ等を行い、再生動作データを生成する。これにより、ＭＩＤＩ形式で与えられたノートオンベロシティから打弦速度ＶＨ（ｍｍ／秒）、当該ノートオンに対応するデルタタイムから打弦時刻ＴＨ（絶対時刻）、ノートオフベロシティから離鍵速度ＶＫＮ（ｍｍ／秒）、当該ノートオフに対応するデルタタイムから離鍵時刻ＴＨ（絶対時刻）をそれぞれ取得することができる。ステップＳ８においてモーションコントローラ１１は前記再生動作データに基づき「軌道群作成処理」を行なう。なお、「軌道群」とは押鍵軌道と離鍵軌道のセットを指し、ここで作成された軌道群のデータはＲＡＭ２２に一時格納される。そして、前記「軌道群作成処理」によって作成された軌道群の再生タイミングが到来したら（ステップＳ９のｙｅｓ）、ステップＳ１０においてサーボコントローラ１２に再生すべき軌道群のデータを供給し、サーボコントローラ１２は該供給された軌道群に基づき鍵１の挙動をサーボ制御して、当該軌道群が表す軌道の動作を鍵１に行なわせる。そして、ステップＳ１１、ステップＳ１２により、演奏情報が終了するまで上記ステップＳ８以降の処理を繰り返す。演奏情報が終了したら（ステップＳ１２のｙｅｓ）、サーボコントローラ１２を停止する。
【００３３】
図９はモーションコントローラ１１が実行する「軌道群作成処理（上記図８のステップＳ８）」の手順の一例を示すフローチャートである。なお、この実施例において、作成する軌道は、鍵が一定速度で変位する等速軌道（直線軌道）とする。また、押鍵から離鍵に至る軌道群の作成について説明するが、離鍵から押鍵に至る軌道群の作成についても大略同様なアルゴリズムを適用できる。
【００３４】
ステップＳ１４において、前記再生前処理部１０で生成した再生動作データに基づき、或る１つの打鍵のノートオンイベントに対応する打弦速度ＶＨ及び打弦時刻ＴＨを取得する。ステップＳ１５において、打弦速度ＶＨ及び打弦時刻ＴＨに基づき、押鍵リファランス速度Ｖｒと押鍵リファランス時刻Ｔｒを算出する。押鍵リファランス速度Ｖｒとは、鍵１の所定のストローク位置（リファランス位置Ｘ）における鍵の押鍵速度のことを指す。リファランス位置Ｘとは、当該位置における鍵の速度を確定することで、所望のハンマ打弦速度を高精度で再現できる位置であり、これは実験等により概ねレスト位置から９．０〜９．５ｍｍ押し込んだ位置であることが判っている。リファランス位置Ｘにおいて打弦速度ＶＨを忠実に再現するための押鍵リファランス速度Ｖｒは直線近似関数式（１）によって推定できる。
Ｖｒ＝α＊ＶＨ＋β・・・式（１）
なお、この明細書において記号「＊」は乗算を示す。
【００３５】
また、押鍵リファランス時刻Ｔｒは、打弦時刻ＴＨにおいて打弦を行なうために鍵１がリファランス位置Ｘを通過する時刻である。打弦時刻ＴＨと押鍵リファランス時刻Ｔｒの時間差ΔＴとすると、該時間差ΔＴと打弦速度ＶＨの関係は双曲線によって良好に近似されることが実験から判っている。従って、時間差ΔＴは打弦速度ＶＨを分母とする１変数式（２）で近似することができる。時間差ΔＴが求まれば、打弦時刻ＴＨから時間差ΔＴを減算することで押鍵リファランス時刻Ｔｒを算出することができる。
ΔＴ＝−（γ／ＶＨ）＋δ・・・式（２）
また、押鍵開始時刻ＴＲは押鍵リファランス時刻Ｔｒ（絶対時刻）と、速度Ｖｒの速さでレスト位置（ストローク０ｍｍ）からリファランス位置Ｘまで変位するのにかかる時間（相対時間）の差分「Ｔｒ−Ｘ／Ｖｒ」として求めることができる。この押鍵開始の絶対時刻をＴＲ、レスト位置（ストローク０ｍｍ）ＸＲとすると、押鍵リファランス速度Ｖｒ及び押鍵リファランス時刻Ｔｒを満たす等速押鍵軌道は、ｔを絶対時刻とすると「Ｖｒ＊（ｔ−ＴＲ）＋ＸＲ」で表すことができる。これにより、当該ノートオンイベントを実現するための押鍵軌道を求めることができる。なお、式（１）のα及びβと、式（２）のγ及びδは、それぞれ、ピアノ機種やリファランス位置Ｘの設定等に応じて実験によって決定される定数である。
【００３６】
ステップＳ１６において、前記再生前処理部１０で生成した再生動作データに基づき、前記ステップＳ１４で処理したノートオンイベントに続くノートオフイベントに対応する離鍵速度ＶＫＮ（＜０）及び離鍵時刻ＴＨを取得する。ステップＳ１７において離鍵速度ＶＫＮ及び離鍵時刻ＴＨに基づき離鍵リファランス速度ＶｒＮと離鍵リファランス時刻ＴｒＮを算出する。離鍵軌道については、ダンパー３９が弦４に当接する（弦４の音を減衰開始させる）時点における鍵１のストローク位置を離鍵リファランス位置ＸＮとする。離鍵リファランス速度ＶｒＮ（＜０）は該離鍵リファランス位置ＸＮにおける鍵の速度であり、また、離鍵リファランス時刻ＴｒＮは離鍵動作中の鍵が該離鍵リファランス位置Ｘｎに達する時刻である。ここで、離鍵動作開始を基準時点（＝０）、鍵のストロークエンド位置をＸＥ（ストローク深さ１０ｍｍ）、鍵が離鍵リファランス位置ＸＮを通過する時刻をＴｒＮ´とすると離鍵リファランス位置ＸＮは式（３）となる。
ＸＮ＝ＶｒＮ＊ＴｒＮ´＋ＸＥ・・・式（３）
なお、この実施例では等速軌道を想定しているので初速度＝ＶｒＮ＝ＶＫＮ（＜０）である。この式（３）からＴｒＮ´を求めることができる。ＴｒＮ´は速度ＶｒＮの速さでエンド位置ＸＥから離鍵リファランス位置ＸＮまで変位するのにかかる時間（相対時間）であるから、該ＴｒＮ´と離鍵リファランス時刻ＴｒＮ（絶対時刻）との差分から、離鍵開始時刻（エンド位置出発時刻）ＴＥＮを求めることができる。従って、離鍵リファランス速度ＶｒＮ及び離鍵リファランス時刻ＴｒＮを満たす等速離鍵軌道は、ｔを絶対時刻とすると「ＶｒＮ＊（ｔ−ＴＥＮ）＋ＸＥ」で表すことができる。これにより、当該ノートオフイベントを実現するための離鍵軌道を求めることができる。
【００３７】
ステップＳ１８において、前記ステップＳ１５で求めた押鍵軌道と前記ステップＳ１７で求めた離鍵軌道とに基づき、両軌道が鍵１のエンド位置ＸＥの手前で交差するかどうかの判定（軌道交差判定）を行なう。これにより所謂ハーフストローク奏法を表す軌道を摘出することができる。軌道が交差する（ハーフストローク奏法である）場合とは、例えば連打打鍵の場合などが考えられる。軌道交差の有無は、押鍵軌道のエンド到着時刻ＴＥと離鍵軌道のエンド出発時刻ＴＥＮの比較により判定できる。
【００３８】
軌道が交差しない場合（ステップＳ１８のｎｏ）は、ステップＳ１９において上記ステップＳ１５、Ｓ１７で求めた各パラメータに基づき通常の再生軌道群の作成を行なう。すなわち、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜押鍵エンド到着時刻ＴＥの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒ）と、押鍵エンド到着時刻ＴＥ〜離鍵エンド出発時刻ＴＥＮの静止軌道（速度＝０）と、離鍵エンド出発時刻ＴＥＮ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒＮ）の３つの軌道を１組とする再生軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成する。そして、ステップＳ２３において、前記ステップＳ１９で作成した再生軌道群を１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納する。
【００３９】
軌道が交差する場合（ステップＳ１８のｙｅｓ）は、当該打鍵イベントは連打演奏（ハーフストローク奏法）と考えられる。そこで、ステップＳ２０において前記図６のステップＳ５においてＲＡＭ２２に記録した当該演奏情報のＩＤデータのアクションタイプ判別フラグを調べ、当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構が非アップライトピアノ型（非ＵＰ型）かアップライトピアノ型（ＵＰ型）かを判別する。当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構がアップライトピアノ型（フラグ値＝「０」）であれば（ステップＳ２０のｎｏ）、当該演奏情報の連打演奏を再生することが可能であるため、ステップＳ２２において従来通りの軌道交差処理を行なうことで、交差軌道群（ハーフストローク軌道）の作成処理を行なう。
【００４０】
ステップＳ２１の軌道交差処理について、押鍵からエンド位置に至る前に離鍵を開始する軌道交差を一例に説明する。押鍵軌道が時刻ＴＲに押鍵レスト位置を出発し、時刻ＴＥにエンド位置に到着する速度Ｖｒの軌道、また、離鍵軌道が時刻ＴＥＮにエンド位置を出発して時刻ＴＲＮにレスト位置に到着する速度ＶｒＮ（＜０）の軌道とすると、押鍵軌道と離鍵軌道が交差する交差時刻Ｔｃは次式（４）で求めることができる。
Ｔｃ＝（Ｖｒ＊ＴＥ−ＶｒＮ＊ＴＥＮ）／（Ｖｒ−ＶｒＮ）・・・式（４）
これにより、上記式（４）で求めた交差時刻ＴｃとステップＳ１５、Ｓ１７で求めた各パラメータに基づき、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜交差時刻Ｔｃの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒ）と、交差時刻Ｔｃ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒＮ）との２つの軌道から成る交差軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成できる。そして、ステップＳ２３において前記ステップＳ２１で作成した交差軌道群を１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納する。
【００４１】
一方、当該演奏情報を作成・記録した装置のアクション機構が非アップライトピアノ型（フラグ値＝「１」）であれば（ステップＳ２０のｙｅｓ）、当該演奏情報の連打演奏を再生できない（当機の再生能力の越えている）可能性があるため、ステップＳ２２おいて、この実施例に係る「ジャック非脱進処理」を行なう。
【００４２】
図１０は、前記ステップＳ２２の「ジャック非脱進処理」の手順の一例を示すフローチャートである。また、図１１はジャック非脱進打鍵の軌道の一例を示す図である。図１１において、点線で示す軌道は従来通りの交差軌道群（速度Ｖｒの押鍵軌道と速度ＶｒＮの離鍵軌道であって、交差時刻Ｔｃにて両軌道が交差するもの）である。当該交差軌道群における交差時刻Ｔｃの鍵ストローク位置つまり交差位置Ｘｃは、押鍵軌道又は離鍵軌道から算出することができる。この交差軌道群を「ジャック非脱進処理」により変換することで、図１１において実線で示すジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を作成することができる。図１１に示すジャック非脱進打鍵用の軌道群４５は、押鍵レスト出発時刻ＴＲから交差時刻Ｔｃまで押鍵が行なわれ、交差時刻Ｔｃから離鍵レスト到着時刻ＴＲＮまで離鍵が行なわれており、押鍵時に交差時刻Ｔｃにおいてストローク位置Ｘｄに達する、言い換えれば、位置Ｘｄにおいて押鍵軌道と離鍵軌道が交差する軌道である。従って、点線で示す交差軌道群の交差位置ＸｃをＸｄに変換すれば、ジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を求めることができる。押鍵軌道と離鍵軌道の交差する位置Ｘｄとは、つまり、当該軌道群によって鍵が押し込まれる深さのピークに相当する。
【００４３】
この実施例に係るジャック非脱進処理においては、ジャック非脱進打鍵用の軌道群４５の作成条件、すなわち、ジャック非脱進打鍵を行なうための鍵の駆動条件として、位置Ｘｄの値（鍵の押し込み深さ）を規制することに特長がある。図１１において、ＸＤはジャック非脱進打鍵を行なう際の鍵の押し込み深さの最適位置（非脱進最適位置）を示している。非脱進最適位置ＸＤの設定値としては、鍵１をレスト位置から概ね７ｍｍ程度押し込んだ位置が好適であることが実験等の結果から判った。そこで、この実施例では、非脱進最適位置ＸＤ＝７ｍｍとし、ジャック非脱進打鍵を行なうための鍵の駆動条件として、押鍵時の鍵の押し込み量（深さ）を該非脱進最適位置ＸＤ（＝７ｍｍ）の±１ｍｍの範囲で規制することにする。なお、前述の通り、この実施例ではレスト位置（押し込み量０ｍｍ）から鍵を１０ｍｍ押し込んだ位置をエンド位置としている。
【００４４】
この鍵の駆動条件（鍵１の押し込み量（深さ）の規制）に従ってジャック非脱進打鍵用の軌道群４５を作成する処理の手順を図１０を参照して説明する。
先ず、ステップＳ２４において前記交差位置Ｘｃの値を求める。交差位置Ｘｃは下記式（５）で求めることができる。
Ｘｃ＝ＸＲ＋Ｖｒ＊（Ｔｃ−ＴＲ）・・・（５）
なお、上記式（５）においてレスト位置ＸＲ＝ストローク深さ０ｍｍである。
ステップＳ２５において、前記ステップＳ２４で求めた交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍの範囲以内であるかどうかを判定する。この実施例では、非脱進最適位置＝７ｍｍに設定しているため、ステップＳ２５では交差位置Ｘｃが６ｍｍ以上、８ｍｍ以下の値かどうかを判断する。交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍ以内である場合は（ステップＳ２５のｙｅｓ）、現在の押鍵リファランス速度Ｖｒと離鍵リファランス速度ＶｒＮをジャック非脱進打鍵用の軌道群としてそのまま採用するものとして、ステップＳ２９に処理を進める。
【００４５】
交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤ−１ｍｍより小さい場合、ステップＳ２６において軌道の交差位置を変換後交差位置Ｘｄ＝ＸＤ−１に変換する処理を行なう。この実施例では、交差位置Ｘｃ＜６ｍｍの場合には、軌道の交差位置Ｘｃを変換後交差位置Ｘｄ＝６ｍｍに変換する。すなわち、元の交差位置Ｘｃ＜ＸＤ−１ｍｍの場合は、交差位置をＸＤ−１ｍｍ（この例では６ｍｍ）の位置まで一律持ち上げることにする。
【００４６】
また、交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤ＋１ｍｍより大きい場合、ステップＳ２７において軌道の交差位置を変換後交差位置Ｘｄ＝ＸＤ＋１に変換する処理を行なう。この実施例では、交差位置Ｘｃ＞８ｍｍの場合には、軌道の交差位置Ｘｃを変換後交差位置Ｘｄ＝８ｍｍに変換する。すなわち、元の交差位置Ｘｃ＞ＸＤ＋１ｍｍの場合は、交差位置をＸＤ＋１ｍｍ（この例では８ｍｍ）の位置まで一律で下げることにする。
【００４７】
上記ステップＳ２６又はＳ２７により交差位置Ｘｃを、ジャック非脱進処理に適した値、非脱進最適位置ＸＤ−１ｍｍ又は非脱進最適位置ＸＤ＋１ｍｍに変換することで、ジャック非脱進による打弦を安定して実行できるようにすると共に、打鍵イベントに対応する鍵の挙動の特性（押し込みの浅い軌道や、押し込みの深い軌道）を残し、演奏の再現性を高めるようにしている。
【００４８】
ステップＳ２８では、上記ステップＳ２６又はＳ２７により新規に設定した変換後交差位置Ｘｄに基づき変換後押鍵リファランス速度Ｖｒｄ＝Ｖｒ＊（Ｘｄ／Ｘｃ）と変換後離鍵リファランス速度ＶｒｄＮ＝ＶｒＮ＊（Ｘｄ／Ｘｃ）を求める。なお、「Ｖｒ」はステップＳ１５で求めた押鍵リファランス速度、「ＶｒＮ」はステップＳ１７で求めた離鍵リファランス速度である。
【００４９】
ステップＳ２９では、上記各処理で求めた各パラメータに基づき、押鍵レスト出発時刻ＴＲ〜交差時刻Ｔｃの押鍵軌道（押鍵リファランス速度Ｖｒｄ）と、交差時刻Ｔｃ〜離鍵レスト到着時刻ＴＲＮの離鍵軌道（離鍵リファランス速度ＶｒｄＮ）の２つの軌道から成るジャック非脱進打鍵用の軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）を作成できる。このジャック非脱進打鍵用の軌道群の一例は図１１において実線で示すような軌道である。なお、交差位置Ｘｃが非脱進最適位置ＸＤの±１ｍｍ以内の場合（ステップＳ２５のｙｅｓ）、押鍵リファランス速度ＶｒｄはステップＳ１５で求めた押鍵リファランス速度Ｖｒ、離鍵リファランス速度ＶｒｄＮはステップＳ１７で求めた離鍵リファランス速度ＶｒＮの値が採用される。
【００５０】
そして、図９のステップＳ２３において、前記ステップＳ２９において作成されたジャック非脱進打鍵用の軌道群がを１打鍵用の軌道群としてＲＡＭ２２に格納される。
【００５１】
図１２は、当該自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の制御構成の一例を機能的に示すブロック図である。以下に、当該自動演奏ピアノにおける鍵１の打鍵操作のサーボ制御の動作（サーボコントローラ１２の動作）の一例について図１２を参照して説明する。
【００５２】
目標値生成部５０には、図９及び図１０を参照して説明した処理によりモーションコントローラ１１で生成されてＲＡＭ２２に格納された軌道群（軌道リファランスｒｅｆ）が、当該軌道群の供給タイミングに応じて供給される。目標値生成部５０は該供給された軌道リファランスに基づき、或る時刻ｔにおける位置目標値ｒｘ及び速度目標値ｒｖを生成する。速度目標値ｒｖは、或る時刻ｔにおける打鍵速度を例えばミリメートル毎秒単位で記述したデータである。この実施例では等速軌道を想定しているので、速度目標値ｒｖは常に一定であり、押鍵軌道については押鍵リファランス速度Ｖｒ又はＶｒｄ、離鍵軌道については離鍵リファランス速度ＶｒＮ又はＶｒｄＮとなる。また、位置目標値ｒｘは該或る時刻ｔにおける鍵の位置を表すデータであり、軌道群のデータに基づき生成することができる。
【００５３】
目標値生成部５０で生成された速度目標値ｒｖと位置目標値ｒｘは、所定のサンプル時間毎（例えば１ｍｓ毎）に、後段の速度比較部５１、位置比較部５２にそれぞれ並行に送出される。速度比較部５１では、速度目標値ｒｖと速度成分のフィードバック信号ｙｖの差（速度偏差ｅｖ）を求める。また、位置比較部５２では、位置目標値ｒｘと位置成分のフィードバック信号ｙｘの差（位置偏差ｅｘ）を求める。
【００５４】
前記速度成分のフィードバック信号ｙｖと前記位置成分のフィードバック信号ｙｘは、ソレノイド５の制御量（プランジャ速度）ｙｍを検出する速度センサ（プランジャセンサ）５６及び該ソレノイド５により打鍵された鍵１の制御量（鍵ストローク位置）ｙｋを検出する位置センサ（キーセンサ）６の出力に基づき生成される。速度センサ５６から出力されたプランジャ速度ｙｍに基づく速度アナログ信号ｙｖｍａ及び位置センサ（キーセンサ）６から出力された鍵ストローク位置ｙｋに基づく位置アナログ信号ｙｘｋａはそれぞれＡＤ変換器（図４におけるインターフェース２４に相当する）５７ａ，５７ｂを介して、速度ディジタル信号ｙｖｍｄと位置ディジタル信号ｙｘｋｄに変換される。正規化部５８ａ，５８ｂにおいて、速度ディジタル信号ｙｖｍｄ及び位置ディジタル信号ｙｘｋｄに対して所定の正規化処理を行ない、速度ディジタル信号ｙｖｍｄ及び位置ディジタル信号ｙｘｋｄをそれぞれ正規化した値「プランジャ速度値ｙｖｍ」と「鍵位置値ｙｘｋ」が生成される。なお、前記所定の正規化処理は例えば、速度ディジタル信号ｙｖｍｄの記述単位を速度目標値ｒｖの記述単位（例えばミリメートル毎秒単位）に換算したり、位置ディジタル信号ｙｘｋｄの記述単位を位置目標値ｒｘの記述単位（例えばミリメートル）に換算したりする処理や、各装置個体に固有の値ずれの補正などである。
【００５５】
速度生成部５９は、鍵位置値ｙｘｋを適宜微分演算（例えば多項式適合等）することにより、鍵１の速度情報（鍵速度値ｙｖｋ）を生成する。また、位置生成部６０は、プランジャ速度値ｙｖｍを適宜積分演算することにより、プランジャの位置情報（プランジャ位置値ｙｘｍ）を生成する。そして、速度成分加算部６１において、プランジャ速度値ｙｖｍと鍵速度値ｙｖｋを加算して一本化することで、速度成分のフィードバック信号ｙｖを生成する。この速度成分のフィードバック信号ｙｖは前記速度比較部５１へ帰還入力（負帰還）される。また、位置成分加算部６２において、鍵位置値ｙｖｋとプランジャ位置値ｙｘｍを加算して一本化することで、位置成分のフィードバック信号ｙｘを生成する。この位置成分のフィードバック信号ｙｘは前記位置比較部５２へ帰還入力（負帰還）される。
【００５６】
速度比較部５１で求めた速度目標値ｒｖと速度成分フィードバック信号ｙｖとの差（速度偏差ｅｖ）は、速度増幅部５３において所定のゲイン値Ｋｖで増幅された後、速度制御信号ｕｖとして加算器５５に供給される。また、位置比較部５２で求めた位置目標値ｒｘと位置成分フィードバック信号ｙｘの差（位置偏差ｅｘ）は、位置増幅部５４において所定のゲイン値Ｋｘで増幅された後、位置制御信号ｕｘとして加算器５５に供給される。加算器５５では、速度制御信号ｕｖと位置制御信号ｕｘを加算することで、これら各事象の制御信号を一本化する。この加算結果がソレノイド５を駆動するための制御信号ｕである。制御信号ｕはＰＷＭ発生器２６を介してＰＷＭ形式のソレノイド励磁電流信号ｕｉに変換され、この励磁電流信号ｕｉに基づきソレノイド５が駆動される。
【００５７】
以上の通り動作するサーボ制御において、前記図１０のステップＳ２８において作成されたジャック非脱進打鍵用の軌道群が与えられた場合、ジャック３２（図２参照）を脱進させずに打弦が行なわれるよう鍵１の駆動制御が行なわれる。これにより、この実施例に係るアップライトピアノ型の自動演奏ピアノにおいて、連打演奏の再生性能を向上させることができる。また、この実施例において、ジャック非脱進打鍵の軌道群が生成される場合とは、押鍵軌道と離鍵軌道とが交差し（図９のステップＳ１８のｙｅｓ）、且つ、当該演奏情報が非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）において収録された場合（図９のステップＳ２１のｙｅｓ）である。従って、この実施例によれば、アップライトピアノ型の自動演奏ピアノにおいて、非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）において収録された高速の連打演奏など、アップライトピアノ型のアクション機構の通常の再生能力以上のピアノ演奏を、当該演奏情報が指示する打弦タイミング及び打弦速度の再現性を確保しつつ、良好に再生できるようになる。
【００５８】
なお、上記実施例では、図９のステップＳ２１により当該演奏情報を収録した装置のアクション機構の型（アップライトピアノ型か非アップライトピアノ型か）の判別を行い、当該演奏情報が非アップライトピアノ型のアクション機構を具備する装置（例えばグランドピアノ）で収録された場合に限り（図９のステップＳ２１のｙｅｓ）、ステップＳ２３によりジャック非脱進打鍵の軌道群生成処理を行なうものとしたが、これに限らずアクション機構の型判別を行わずに、軌道交差の場合には（図９のステップＳ１８のｙｅｓ）ジャック非脱進打鍵の軌道群生成処理を行なうようにしてもよい。
【００５９】
なお、上記実施例においては、ジャック非脱進打鍵による演奏情報の再生（連打演奏）を行なう場合には、図１０の「ジャック非脱進処理」により、押鍵リファランス速度、離鍵リファランス速度、交差時刻を変換することで、軌道群（軌道データ）をジャック非脱進打鍵用の軌道群に変換する構成例について説明したが、これに限らず、当該演奏情報（打鍵イベント）自体をジャック非脱進打鍵用に変換するよう構成してもよい。この場合、ジャック非脱進打鍵用に変換された演奏情報に対応する軌道群を作成することでジャック非脱進打鍵が実現される。
【００６０】
また、上記実施例においては、ジャック非脱進打鍵のための鍵の駆動条件の一例として、鍵の押し込み深さを規制（非脱進最適位置ＸＤ±１ｍｍ）する例を挙げた。鍵の押し込み深さを規制の条件については、実施例に挙げた数値例（非脱進最適位置７ｍｍ±１ｍｍ）に限定されるものではなく、ジャック３２を脱進させないで打弦が行なえる鍵の駆動条件（押し込み深さ）でさえあればよい。また、鍵の駆動条件としては、鍵の押し込み深さの規制に限らず、例えば、打鍵ストローク幅（振幅）の規制、打弦タイミングの確保或いは打弦速度極力確保（図１１において２点鎖線で示すように、押鍵開始時刻ＴＲを適宜遅延させた時刻ＴＲ２に変換した押鍵軌道を用いる）などによってもジャック非脱進打鍵を実現しうる。また、上記の各種条件を適宜に組み合わせてジャック非脱進打鍵を実現してもよい。
【００６１】
また、上記実施例においては、図９のフローチャートに示す軌道群作成処理によって作成される押鍵軌道及び離鍵軌道として等速軌道（直線軌道）を想定したが、作成する軌道群は直線軌道に限らず適宜の曲線軌道（等加速度軌道や等躍動軌道）であってもよいし、等速軌道と曲線軌道の組み合わせ（例えば、押鍵と離鍵の切り替え部分のみ曲線軌道とする等）であってもよい。
【００６２】
また、上記図１２に示すサーボコントローラ１２のサーボ制御構成は一例であって、サーボ制御の適用例は、フィードバック制御する物理量（位置、速度、加速度等）の種類及びその組み合わせ、更には、各物理量の重み付けゲインの調整やバイアス電流の付加等、種々の要素の組み合わせに応じて多様である。すなわち、サーボコントローラ１２のサーボ制御構成は従来から知られるどのような構成を適用しても差し支えない。
【００６３】
なお、上記実施例においては、この実施例に係る自動演奏ピアノをアコースティックピアノによって構成する例について説明したが、これに限らず、アップライトピアノ型のアクション機構の作動により発音を行なう電子ピアノや、ジャックとバットの機能を介した鍵駆動により演奏再生を行なう機能を持った電子鍵盤楽器等であれば、この発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の一実施例に係る自動演奏ピアノの全体構成を示す図。
【図２】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるアクション機構の側面図。
【図３】同実施例に係るアクション機構に含まれるジャックの動きを説明するための概略図。
【図４】同実施例に係る自動演奏ピアノの電気的ハードウェア構成を示すブロック図。
【図５】同実施例に係る自動演奏ピアノに供給される演奏情報の曲データファイルの構成例を示す概略図。
【図６】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける演奏情報再生時の全体的な流れを示すフローチャート。
【図７】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるアクション型判別処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図８】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける再生動作の手順の一例を示すフローチャート。
【図９】同実施例に係る自動演奏ピアノにおける軌道群作成処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１０】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるジャック非脱進処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１１】図１０のジャック非脱進処理により作成されるジャック非脱進打鍵の軌道の一例を示す図。
【図１２】同実施例に係る自動演奏ピアノにおけるサーボ制御の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００６５】
１ 鍵、２ アクション機構、３ ハンマ、４ 弦、５ 電磁ソレノイド、６ キーセンサ、７ ハンマセンサ、１０ 再生前処理部、１１ モーションコントローラ、１２ サーボコントローラ、１３ 演奏記録部、２０ ＣＰＵ、２１ ＲＯＭ、２２ ＲＡＭ、２３ 記憶装置、３２ ジャック、３４ バット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵と、前記鍵の押鍵に応じて変位することでハンマを回転付勢するジャック部材であって、該鍵が所定の深さよりも深く押鍵されると該ハンマに対して回転付勢を及ぼさない脱進状態になる前記ジャック部材を含むアクション機構と、前記鍵を駆動するための駆動手段と、再生すべき演奏情報を供給する供給手段とを有する鍵盤楽器において、
前記演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定する判定手段と、
前記演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成する軌道データ作成手段と、
前記軌道データに基づき前記駆動手段を制御する制御手段であって、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データを修正する前記制御手段と
を具えることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記演奏情報を修正するものであり、該修正された演奏情報に対応する軌道データに基づき前記駆動手段を制御することを特長とする請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項３】
前記演奏情報は当該演奏情報を作成した機器の種類を特定するＩＤ情報を有しており、
再生すべき演奏情報に含まれる前記ＩＤ情報に基づき当該演奏情報を作成した機器の種類を判定する機種判定手段を更に具え、
前記機種判定手段による機種判定の結果、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に、前記制御手段は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データ又は前記演奏情報を修正することを特長とする請求項１又は２に記載の鍵盤楽器。
【請求項４】
前記アクション機構はアップライトピアノ型であることを特長とする請求項１乃至３の何れかに記載の鍵盤楽器。
【請求項１】
鍵と、前記鍵の押鍵に応じて変位することでハンマを回転付勢するジャック部材であって、該鍵が所定の深さよりも深く押鍵されると該ハンマに対して回転付勢を及ぼさない脱進状態になる前記ジャック部材を含むアクション機構と、前記鍵を駆動するための駆動手段と、再生すべき演奏情報を供給する供給手段とを有する鍵盤楽器において、
前記演奏情報が指示するピアノ演奏が連打演奏かどうかを判定する判定手段と、
前記演奏情報に対応する鍵の挙動を、時間経過に応じた当該鍵の位置の変化によって表す軌道データを作成する軌道データ作成手段と、
前記軌道データに基づき前記駆動手段を制御する制御手段であって、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データを修正する前記制御手段と
を具えることを特徴とする鍵盤楽器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に基づき連打演奏を行なう場合、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記演奏情報を修正するものであり、該修正された演奏情報に対応する軌道データに基づき前記駆動手段を制御することを特長とする請求項１に記載の鍵盤楽器。
【請求項３】
前記演奏情報は当該演奏情報を作成した機器の種類を特定するＩＤ情報を有しており、
再生すべき演奏情報に含まれる前記ＩＤ情報に基づき当該演奏情報を作成した機器の種類を判定する機種判定手段を更に具え、
前記機種判定手段による機種判定の結果、当該演奏情報を作成した機器の種類が自機とは異なる場合に、前記制御手段は、前記ジャック部材を脱進させずに前記鍵が駆動されるよう前記軌道データ又は前記演奏情報を修正することを特長とする請求項１又は２に記載の鍵盤楽器。
【請求項４】
前記アクション機構はアップライトピアノ型であることを特長とする請求項１乃至３の何れかに記載の鍵盤楽器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９９４１１（Ｐ２００７−１９９４１１Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８０８３（Ｐ２００６−１８０８３）
【出願日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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