音效赋予设备和钢琴的制作方法

专利名称：音效赋予设备和钢琴的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于改变或控制原声钢琴的声音(即音乐声音或乐音)的技术。
背景技术：
在原声钢琴领域，已经存在用于改变通过钢琴上的键盘演奏而产生的声音的成熟 控制技术。一个这样的控制技术的例子额外使用电子声音产生器，所述产生器根据琴键的 工作情况而输出电子声音信号(例如期望的乐器声音的信号)。在这种情况下，与从原声钢 琴产生的原声声音一起或在没有这样的原声声音(即原声钢琴保持在寂静状态)下，从电 子声音产生器产生电声等。然而，具有从电子声音产生器产生的电声被直接地插入(如上所 述)的控制技术，通过原声钢琴产生的声音的自然感觉有时不能被重现，从而之前就期望将 原声钢琴声音赋予具有自然感觉的音效。
日本待审查专利申请公开No. HE1-73039((以下称为“相关专利文献”)公开了一 种技术，其用于赋予具有自然感觉的音效同时保持自然的原声钢琴声音，该技术在原声钢 琴通过琴弦的振动而产生声音时提取琴弦的振动作为琴弦振动信号，随后通过演奏算法操 作产生响板驱动信号，用于将期望的音效赋予提取的琴弦振动信号且随后通过所产生的响 板驱动信号主动让响板振动。通过该相关专利文献披露的技术，通过响板驱动信号驱动的 响板响应于响板驱动信号振动，正如扬声器锥体那样，且由此可赋予具有自然感觉的音效。 然而，因为被用于驱动响板的振动信号仅仅是通过拾取原声钢琴琴弦振动而获得的信号， 所以其包括各种频率分量，且由此相关专利文献披露的技术不能执行自由控制，如用于驱 动响板而同时强化具体和音分量那样，从而其仅能实现较差的控制性能或可控性。
还应注意，在上述类型的响板驱动构造中，通过响板驱动信号产生的响板振动(含 有各种频率分量)被馈送到通过琴槌击打而振动的琴弦。通过相关专利文献披露的技术， 这种对琴弦的反馈振动含有各种且复杂的频率分量，不期望的声音产生状态有时会由于原 始的琴弦振动和反馈振动之间的合成造成，这取决于原始的琴弦振动和反馈振动之间得关 系。结果，合成的钢琴声音(已经被赋予音效)有时会包络用户意图的降低的原声钢琴自然 感觉。发明内容
鉴于前述现有技术的问题，本发明寻求将原声钢琴的声音赋予音效而不损害原声 钢琴声音的自然感觉。
为了实现上述目标，本发明提供一种用在钢琴中的音效赋予设备，所述钢琴包括 多个琴键、设置为与琴键成对应关系的多根琴弦、和每一个对任何一个琴键的操作做出响 应以击打对应于该琴键的琴弦的多个琴槌，所述音效赋予设备包括检测部分(120)，配置 为检测通过相应一个琴槌做出的对任何一根琴弦的击打；信号产生部分(130)，配置为基 于所述检测部分的检测结果产生至少一种正弦波信号，所述正弦波信号具有基于被琴槌击 打的琴弦的基本频率；振动部分(50)，配置为产生与通过所述信号产生部分产生的至少一种正弦波信号对应的振动；和振动传递结构(6，7)，配置为将通过所述振动部分产生的振 动传递到琴弦(5)。应注意，为了便于理解，用于随后描述的本发明实施例的各种构成元件 的相同附图标记被显示在圆括号中。如本领域公知的，多个琴弦的组合(或至少一个琴弦) 与每一个琴键关联地设置。本公开内容中，对应于一个琴键的琴弦实际上包括一个或多个 琴弦的这种组合。即，本公开内容中，为了便于描述，设置为与每一个琴键关联的一个或多 个琴弦的组合将被简单地称“琴弦”。
响应于通过相应的琴槌做出的任何一个琴弦的击打,具有一频率(基于被琴槌击 打的琴弦的基本频率)的至少一个正弦波信号，和对应于该正弦波信号的机械振动经由振 动传递结构(6，7)被产生且传递到琴键。除了基于琴槌击打的琴弦的振动的直接振动声音 外，这种构造形成了基于被琴槌击打的琴弦的振动的声音已经被赋予了基于与正弦波信号 对应的间接振动的音效。因为用于赋予音效的声音发生器的波形是正弦波信号的简单波形 且不包含多余的频率分量(如钢琴等的采样声音中所发现的)。因此，即使对应于正弦波信 号的间接反馈振动已经传递到琴弦，原声钢琴的自然感觉也不会丧失。此外，例如，本发明 可容易地执行将具有经强化的特定和音成分的间接反馈振动传递到琴弦的自由控制，由此 实现更优越的控制效果或可控性。
在一实施例中，信号产生部分进一步产生正弦波信号，所述正弦波信号具有与被 琴槌击打的琴弦的基本频率不和谐的和音频率。优选地，与基本频率不和谐的和音频率的 正弦波信号具有一频率，该频率比被琴槌击打的琴弦的基本频率高m倍(m是大于等于二的 整数)的频率还大出一根据被击打琴弦的音符预定的值。
在一实施例中，本发明的音效赋予设备进一步包括设定部分，其配置为关联于每 一个琴弦的琴弦设置振幅调整值，用于调整至少一个正弦波信号的振幅，且所述振动部分 通过按照振幅调整值调整的振幅产生对应于至少一个正弦波信号的振动。由此，传递(反 馈)到被琴槌击打的琴弦的振动波形其振幅可针对每一个琴弦(即用于每一个琴键)调整， 从而本发明可正确控制针对每一个被琴槌击打的琴弦的音效。
在一实施例中，设定部分响应于用户的操作设置振幅调整值。在一实施例中，设定 部分根据经由振动部分和振动传递结构传递从信号产生部分传递到琴弦的振动频率特性 而设置对应于各个琴弦的振幅调整值。在一实施例中，设定部分按照振动传递的频率特性 的逆特性设置对应于各个琴弦的振幅调整值。
进一步地，在一实施例中，音效赋予设备进一步包括存储部分，存储限定了至少 一个正弦波信号的特征的设定信息；和设定部分，配置为通过所述存储部分中存储的设定 信息限定所述特征，和信号产生部分与被琴槌击打的琴弦关联地产生具有通过设定信息限 定的所述特征的至少一个正弦波信号。由此，本发明可使用存储在存储部分中的设定信息 限定要用于音效赋予的正弦波信号的特征，由此实现良好的可用性。
根据本发明的另一方面，提供一种用在钢琴中的音效赋予设备，所述钢琴包括多 个琴键、设置为与琴键成对应关系的多根琴弦、和每一个对任何一个琴键的操作做出响应 以击打对应于该琴键的琴弦的多个琴槌，所述音效赋予设备包括检测部分(120)，配置为 检测通过相应一个琴槌做出的对任何一根琴弦的击打；信号产生部分(130)，配置为基于 所述检测部分的检测结果产生基于被琴槌击打的琴弦的基本频率的至少一种驱动波形信 号；设定部分(200，200A, 200B),配置为根据每一个琴键的琴弦设置幅度调整值，用于调整至少一种驱动波形信号的幅度；振动部分(50)，配置为产生对应于至少一种驱动波形信号 的振动，所述至少一种驱动波形信号的幅度按照幅度调整值而经过调整；和振动传递结构 (6，7)，配置为将通过所述振动部分产生的振动传递到琴弦(5)。由此，传递(反馈)到琴槌 击打的琴弦的振动波形其振幅可针对每一个琴弦(即用于每一个琴键)调整，从而本发明 可正确控制针对每一个被琴槌击打的琴弦的音效。
下文将描述本发明的实施例，但是应理解本发明并不限于所述实施例，且在不脱 离基本原理的情况下本发明的各种修改例都是可能的。本发明的范围由此仅通过所附权利 要求限定。


通过参考附随的附图，仅通过例子的方式在下文详细描述本发明的某些优选实施 例，其中
图1是显示了采用本发明音效赋予设备优选实施例的大钢琴(三角钢琴)的外观的 透视图
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图2是大钢琴的内部构造视图；3是本发明实施例的振动部分的安装位置的视图；4是本发明实施例的声音产生器装置的构造的方块图；5是本发明的音效赋予设备的实施例的功能构造方块图；6本发明实施例中信号产生部分功能构造的方块图；7是用作本发明实施例中基本特性对琴键表格内容的说明性图表8A和8B是本发明实施例中基本特性对琴键表格的具体例子的说明性图表 9是当前实施例中基音OSC对琴键表格中内容的图表；10是当前实施例中基音AEG对琴键表格中内容的图表；11是采用本发明修改例I的直立钢琴的内部构造的视图；12是采用本发明修改例2的大钢琴的内部构造的视图；13A和13B是本发明实施例中触摸面板上显示的设定屏的例子的示意图； 14是采用了本发明修改例11的大钢琴的内部构造的视图；15是本发明修改例11的功能构造的方块图 16是本发明修改例12的功能构造的方块图 17是本发明修改例13的功能构造的方块图；和 18是在本发明修改例15的设置音效设置时琴键在位置的图。
具体实施方式
[总体构造]
图1是显示了采用本发明音效赋予设备的优选实施例的大钢琴(三角钢琴)1的外 观的透视图。大钢琴I包括键盘和踏板3，所述键盘设置在钢琴I前侧(即靠近演奏人或演 奏钢琴I的用户的一侧)且具有可被演奏人或用户操作以用于音乐演奏的多个琴键2。大 钢琴I还包括乐音产生器装置10和触摸面板60，所述乐音产生器装置具有在其前表面部分 上的操作面板13,所述触摸面板设置在乐谱架(music stand)的一部分上。用户的指令可通过用户对操作面板13和触摸面板60的操作而输入到乐音产生器装置10。
大钢琴I能在与用户指令对应的多个声音产生模式中的任何一个模式下产生声 音。如在常规公知的大钢琴中的，多个声音产生模式包括普通声音产生模式，用于仅响应 于通过琴槌做出的琴弦击打而产生声音；音效赋予模式，用于以通过本发明的音效赋予设 备实施的方式产生具有对其赋予了音效的声音；和静音产生模式，用于经由电子声音产生 器产生声音同时通过防止用琴槌击打琴弦而实现静音(即通过防止基于机械振动的声音产 生)。在音效赋予模式中，可以确定要被赋予的音效且随后将由此确定的内容存储在存储器 中。应注意，普通的声音产生模式和静音声音产生模式对于实施本发明来说不是必不可少 的。应注意上述演奏模式中的任一个可以在当前实施例中实施。
进一步地，大钢琴I能在对应于用户指令的多个演奏模式中的任何一个下操作。 多个演奏模式包括用于响应于用户的演奏操作而产生声音的普通的演奏模式，和用于自动 地驱动琴键以产生与自动驱动琴键对应的声音的自动演奏模式。
[大钢琴I的构造]
图2是大钢琴I的实施例的内部构造的视图。在图2中，对应于仅一个琴键2的 内部构造被示出，而出于简单显示的目的对应于其他琴键2的内部构造被省略。
在每一个琴键2的后端部分(即远离大钢琴I的用户的端部)下方设置琴键驱动 部分30，其用于通过使用螺线管而驱动琴键2。琴键驱动部分30根据从乐音产生器装置10 给出的控制信号来驱动螺线管。更具体地，琴键驱动部分30驱动螺线管以升起柱塞，以便 重现与用户已经按下琴键2时相似的状态，并降低柱塞以重现用户已经释放琴键2时相似 的状态。即，普通演奏模式和自动演奏模式之间的差异是琴键2是被用户的操作驱动还是 被琴键驱动部分30驱动。
琴槌4设置为与琴键2成相对应的关系。由此，一旦任何一个琴键2被用户按下， 则按压的力被经由动作机构(未示出)传递到相应的琴槌4，从而琴槌4运动以击打相应的 琴弦5。制音器8根据琴键2的按下量和踏板3中的延音踏板被压下的量而接触琴弦5或 与琴弦5脱离接触；下文中，除非特别指出，否则“踏板3”是指延音踏板。在接触琴弦5时， 制首器8抑制琴弦5的振动。
通常，在原声大钢琴中，如本领域公知的，多个琴弦的组合(或至少一个琴弦)与 每一个琴键关联地设置。本公开内容中，对应于一个琴键2的琴弦5实际上包括一个或多 个琴弦的这种组合。即，本公开内容中，为了便于描述，设置为与每一个琴键关联的一个或 多个琴弦的组合将被简单地称“琴弦5”。
在上述静音产生模式中，止动器40防止琴槌4击打琴弦5。即，在声音产生模式被 设置在静音声音产生模式时，琴槌柄撞击止动器40从而琴槌4被防止击打琴弦5，而另一方 面，当声音产生模式被设置在不同于静音声音产生模式时，止动器40运动到其不撞击琴槌 柄的位置。即，根据从声音产生器装置10给出的控制信号，止动器40运动到其防止琴槌4 击打琴弦5的位置或其不防止琴槌4击打琴弦5的位置。
琴键传感器22设置为与琴键2成相对应关系且被设置在相应的琴键2下方，且每 一个琴键传感器22检测相应琴键2的被按下的量且将代表被检测的按下量(检测结果) 的检测信号输出到声音产生器装置10。代替输出琴键2的经检测按下量作为检测信号，琴 键传感器22可以输出表明琴键2已经经过特定按下位置的检测信号。这里，特定按下位置是指从琴键2的闲置位置到终止位置的范围中的任何合适位置，优选是多个位置。S卩，要从琴键传感器22输出的检测信号可以是任何类型的信号，只要其允许声音产生器装置10识别出相应琴键2的工作情况即可。
琴槌传感器24设置为与琴槌4成相对应关系，且每一个琴槌传感器24将代表相应琴槌4工作情况的检测信号输出到声音产生器装置10。在所示例子中，琴槌传感器24 在击打琴弦5之前立即检测琴槌4的运动速度，且将表示检测到的运动速度(检测结果) 的检测信号输出到声音产生器装置10。应注意，该检测信号不必表示琴槌4本身的运动速度，且可以表示在声音产生器装置10中计算的琴槌4的运动速度作为另一形式的检测信号。例如，检测信号可以是表示琴槌柄已经在琴槌4的运动过程中经过两个预定位置的信号，或是表示从琴槌柄已经经过两个位置中的一个的时间点到琴槌柄已经经过两个位置中另一个的时间点的时间长度的信号。即，要从琴槌传感器24输出的检测信号可以是任何种类的信号，只要其允许声音产生器装置10识别出相应琴槌4的工作情况即可。
踏板传感器23设置为与踏板3成相对应关系，且每一个踏板传感器23将代表相应琴槌3工作情况的检测信号输出到声音产生器装置10。在所示例子中，踏板传感器23检测踏板3的压下量且将表示检测到的压下量(踏板3的检测结果)输出到声音产生器装置 10。替换地，代替输出对应于踏板3压下量的检测信号，踏板传感器23可以将表示踏板3已经经过特定压下位置的检测信号输出。这里，“特定压下位置”是从踏板3的闲置位置到终止位置的范围中的任何合适位置，且特定压下位置期望地被设置在一位置，以允许制音器8 和琴弦5彼此完全接触的接触状态和制音器8和琴弦5彼此脱离接触的非接触状态之间区分开。进一步期望的是，多个这种特定压下位置还被设置为允许检测半踏板状态。即，要从踏板传感器23输出的检测信号可以是任何种类的信号，只要其允许声音产生器装置10识别出踏板3的工作情况即可。
只要声音产生器装置10被构造的方式是通过从琴键传感器22、踏板传感器23 和琴槌传感器24输出的检测信号，可针对每一个个别琴键(琴键号)2识别琴槌4已经击打琴弦5(即琴键生效(key-on)事件时间)的时间点(琴弦击打时间点)、击打速度和制音器 8已经抑制琴弦的振动(琴键失效(key-off)事件时间点)的时间点(振动抑制时间点)， 随后琴键传感器22、踏板传感器23和琴槌传感器24每一个可以将琴键2、踏板3和琴槌4 工作情况的检测结果作为不同于上述检测信号的其他形式输出。
如本领域公知的,钢琴的响板I被多个响棒(bracing member) 75支持,且跨过琴弦5的弦马6被固定到响板7的表面。如常规公知的，在任何一个琴弦5响应于琴键2的按压而被相应琴槌4击打时，琴弦5振动，从而琴弦5的振动经由弦马6传递到响板7。琴弦5和响板7的这种振动在钢琴I的壳体中共鸣，由此产生听得见的声音。
至少一个振动部分50设置在响板7的合适部分上；例如，振动部分50可以设置在响板7的、与其上以拉伸方式设置有琴弦5的表面 (前面)相反的表面(背面)上。振动部分50包括用于传递振动到响板7的促动器，和用于根据电信号机械地驱动促动器的驱动电路。驱动电路将从声音产生器装置10输出的电/电子驱动波形信号放大，以将由此放大的驱动波形信号提供给促动器，从而促动器根据驱动波形信号所代表的波形而被驱动电路振动。进一步地，振动部分50通过连接到钢琴框架的直支柱9的支撑部分55而被固定地支撑，且振动部分50还连接到或保持接触于响板7，以便传递振动到响板7。应注意，振动部分50可以直接地被响板7 (不经由支撑部分55)固定支撑。在这种情况下，振动部分50通 过惯性力将对应于驱动波形信号的振动传递到响板7。
图3是本发明当前实施例的振动部分50的安装位置的视图。如图3所示，振动部 分50连接到响棒75之间的响板7。应注意，尽管在所示例子中多个振动部分50设置在响 板7上，但是可以在响板7上仅设置一个振动部分50。进一步地，振动部分50可以连接到 或保持接触于响棒75。进一步地，振动部分50可以设置在响板7的、在位置上对应于弦马 6的那部分上(即响板7的、与设置有弦马6的响板7表面相反的背面)。在这种情况下， 响板7沿其厚度方向被夹在振动部分50和弦马6之间。响板7和弦马6用作振动传递机 构，用于将通过振动部分50产生的机械振动传递到琴弦5的。
[声音产生器装置10的构造]
图4是本发明当前实施例的声音产生器装置10的构造的方块图。声音产生器装置 10包括控制部分11、存储部分12、操作面板13、通信部分14、波形产生部分15和接口 16， 且这些部件经由总线互连。
控制部分11包括算法操作单元(例如CPU(中央处理单元)和存储装置(包括 ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等)。控制部分11基于存储在存储装置中的控 制程序控制声音产生器装置10的各种部件和连接到接口 16的各种部件。在所示例子中， 通过执行控制程序，控制部分11使得声音产生器装置10和连接到声音产生器装置10的一 些部件用作音效赋予设备100 (见图5)。
存储部分12在其中存储表示用于在控制程序执行期间使用的各种设定的设定信 息。设定信息是这样一种信息，其用于基于从琴键传感器22、踏板传感器23和琴槌传感器 24输出的检测信号而确定要通过波形产生部分15产生的驱动波形信号的内容。例如，限定 了被按下琴键2和要被产生的驱动波形信号之间关系的表格被包含在设定信息中。存储部 分12在其中存储基音不同内容的多个设定信息，如将在后文详细描述的。
此外操作面板13包括通过可被用户操作的操作按钮，即能接收用户的操作。一旦 用户的操作经由操作面板13上的任何一个操作按钮而被接收，则对应于用户操作的操作 信号被输出到控制部分11。连接到接口 16的触摸面板60包括显示屏(例如液晶显示器)， 且用于接收用户操作的触摸传感器被设置在显示屏的显示部分上。在经由上述接口 16的 控制部分11的控制下，在显示屏显示出用于从存储在存储部分12中的多组设定信息中选 择一个(更具体地一组)设定信息的选择屏、用于设定各种模式中任何一个的设定屏和例 如乐谱这样的各种信息。触摸面板60提供用于接收用户输入的用户界面的操作屏。操作 屏(设定屏)的例子将通过参考图13A和13B而详细描述。一旦用户的操作经由触摸传感 器接收，则对应于用户操作的操作信号经由接口 16输出到控制部分11。用户对声音产生 器装置10的指令通过经由操作装置接收的用户操作和与操作装置相关的用户界面而被输 入，所述操作装置包括操作面板13、触摸面板60等。
通信部分14是用于以有线和/或无线方式与其他装置进行通信的界面。盘片驱 动器可以连接到该界面，所述盘片驱动器读出存储介质上记录的各种数据，例如DVD (数字 式多功能光盘)或CD (高密度盘)。经由通信部分14输入到声音产生器装置10的数据的 例子包括用于在自动演奏使用的音乐数据段。
波形产生部分15包括声音产生器，所述声音产生器在控制部分11的控制下产生正弦波信号且在正弦波信号的包络调整(envelope adjustment)之后输出正弦波信号。
接口 16是将声音产生器装置10和各个外部部件相互连接的接口。连接到接口 16 的部件的例子包括琴键传感器22、踏板传感器23、琴槌传感器24、琴键驱动部分30、止动器 40、振动部分50和触摸面板60。接口 16向控制部分11提供从琴键传感器22、踏板传感器 23和琴槌传感器24输出的检测信号和从触摸面板60输出的操作信号。进一步地，接口 16 向琴键驱动部分30和止动器40提供从控制部分11输出的控制信号，且其向振动部分50 提供从波形产生部分15输出的驱动波形信号。
下文描述音效赋予设备100，其功能通过执行控制程序的控制部分11实施。控制 程序是在声音产生为上述音效赋予模式时执行的程序。
[音效赋予设备100的功能构造]
图5是根据本发明优选实施例的音效赋予设备100的功能构造的方块图。音效赋 予设备100包括识别部分110、检测部分120、信号产生部分130、信号传递部分140和设定 部分200。如图5所示，在琴键2被用户操作时，琴槌4击打琴弦5从而琴弦5振动。还有， 制音器8响应于用户对琴键2和踏板3的操作而工作。通过制音器8的工作，琴弦5的振 动抑制状态被改变。
识别部分110经由触摸面板60接收用户从存储在存储部分12中的多组设定信息 中选择一组设定信息的操作。进一步地，识别部分110通过控制部分11识别所选择的一组 设定信息，作为用于用在信号产生部分130中的设定信息，且随后从存储部分12取回所识 别的(所选择的)一组设定信息。
检测部分120经由琴键传感器22、踏板传感器23和琴槌传感器24检测琴键2、踏 板3和琴槌4的相应工作情况。还有，基于从琴键传感器22、踏板传感器23和琴槌传感器 24输出的检测信号，检测部分120通过控制部分11识别琴槌4已经击打琴弦5的时间点 (即琴键生效事件时间点)、与被击打的琴弦5对应的琴键2的琴键号、琴弦击打速度和制 音器8已经抑制琴弦5的振动(琴键失效正时)时间的振动抑制时间，作为用在信号产生 部分130中的信息(声音控制信息)。在所示例子中，检测部分120从琴键2的工作情况识 别琴弦击打时间点和琴键2的琴键号，从琴槌4的工作情况识别琴弦击打速度，且从琴键2 和踏板3的工作情况识别振动抑制时间。替换地，琴弦击打时间点可以从琴槌4的工作情 况识别，且琴弦击打速度可以从琴键2的工作情况识别。
检测部分120在识别的琴键生效正时输出乐音控制信息(其表示琴键号、速度和 琴键生效事件)到信号产生部分130。还有，检测部分120在识别的琴键失效正时输出乐音 控制信息(其表示琴键号、和琴键失效事件)到信号产生部分130。
信号产生部分130通过波形产生部分15、基于从检测部分120输出的乐音控制信 息产生正弦波信号，且随后将由此产生的正弦波信号作为驱动波形信号输出到信号传递部 分140。这里，正弦波信号通过信号产生部分130产生的方式是基于通过识别部分110识别 的设定信息而通过控制部分11指示的。将在后文描述信号产生部分130的详细功能构造。
信号传递部分140将驱动波形信号从信号产生部分130传递到每一个琴弦5。BP, 信号传递部分140将驱动波形信号供应到振动部分50，以让促动器振动且将按驱动波形信 号指示的振动经由响板7和弦马6传递到每一个琴弦5。如本领域常规公知的，通过琴槌4 击打琴弦5而激励的琴弦5的振动也被传递到弦马6和响板7。
[信号产生部分130的功能构造]
下面将描述信号产生部分130的详细的功能构造。
图6是显示了设置在当前实施例中的信号产生部分130的详细功能构造的方块 图。信号产生部分130包括通过控制部分11实施的声音产生控制部分131、通过波形产生 部分15实施的正弦波产生部分132、包络调整部分133和合成部分134。在所示例子，正弦 波产生部分132包括基音OSC (振荡器)、二度和音(second harmonic)0SC、三度和音(third harmonic)OSC 和四度和音(fourth harmonic)OSC0 基音 0SC、二度和音 0SC、三度和音 OSC 和四度和音OSC每一个在声音产生控制部分131的控制下产生正弦波信号。
包络调整部分133包括基音AEG (振幅包络产生器)、二度和音AEG、三度和音AEG 和四度和音AEG (它们设置为与基音0SC、二度和音0SC、三度和音OSC和四度和音OSC成相 对应的关系)，且每一个基音AEG、二度和音AEG、三度和音AEG和四度和音AEG在声音产生 控制部分131的控制下调节输入正弦波信号振幅随时间的变化且输出由此调整的结果。
合成部分134将从包络调整部分133输出的正弦波信号合成(加在一起)且将合 成结果作为驱动波形信号输出到信号传递部分140。
声音产生控制部分131基于通过识别部分110识别的设定信息和通过检测部分 120输出的乐音控制信息来控制包络调整部分133和正弦波产生部分132的工作情况。SP， 从包络调整部分133输出的正弦波信号在频率、振幅方面受到声音产生控制部分131的控 制。
下面描述每一组设定信息(即设定信息组)的内容。在所示例子中每一个设定 信息组含有多个表格，所述表格包括基本特性对琴键表格，其限定了整个正弦波产生部分 132的控制参数和琴键号之间的关系；基音OSC对琴键表格，其限定了基音OSC的控制参 数和琴键号之间的关系；基音AEG对琴键表格，其限定了基音AEG的控制参数和琴键号之 间的关系。设定信息组还含有二度和音OSC对琴键表格、三度和音OSC对琴键表格以及四 度和音OSC对琴键表格，它们类似于基音OSC对琴键表格，限定了二度和音0SC、三度和音 OSC和四度和音OSC的控制参数和琴键号之间的关系，且设定信息组还含有二度和音AEG 对琴键表格，三度和音AEG对琴键表格和四度和音AEG对琴键表格，它们类似于基音AEG 对琴键表格，限定了二度和音AEG、三度和音AEG和四度和音AEG的控制参数和琴键号之 间的关系。即，设定信息在每一个表格中限定了驱动波形信号中含有的正弦波信号的特征 (character)。
应注意，二度和音OSC对琴键表格、三度和音OSC对琴键表格以及四度和音OSC对 琴键表格的描述将被省略，因为它们与基音OSC对琴键表格不同之处仅在于它们所应用的 目标。类似地，二度和音AEG对琴键表格、三度和音AEG对琴键表格以及四度和音AEG对琴 键表格的描述将被省略，因为它们与基音AEG对琴键表格不同之处仅在于它们所应用的目 标。
设定信息组包括多种类型的信息(即速度曲线)，其每一个限定了速度和振幅水 平之间的关系。但是，替换地，这样的信息(速度曲线)可以分别从设定信息提供。设定信 息组也可以包括这样的信息，其含有用于根据制音器踏板3的压下量而控制制音器踏板3 效力程度(例如半踏板效果)的参数。
图7是用作当前实施例中基本特性对琴键表格内容的说明性图表。基本特性对琴键表格是针对每一个琴键号的、限定基音音高(fundamental pitch tuning)调谐、主音量、 不和谐度(inharmonicity)和速度调整的参数的表格。图8A和8B是当前实施例中基本特性对琴键表格的基音音高调谐和不和谐度的具体例子的说明性图表。如本领域常规公知的，琴键号对应于音符(note)。
基音音高调谐的参数(基音音高调谐参数)是用于调谐与各个琴键号对应的琴键 2的基本频率的参数(tnl，tn2，…)，即用于确定要通过基音OSC产生的正弦波信号的基本频率。在所示例子中，基音音高调谐参数每一个以森特(cent)表示与平均乐律偏差的量, 且它们根据图8A所示的关系被预定。图8A所示的关系代表存储在存储部分12中的基音音高调谐的一组或多组设定信息。即，与多个类型调谐有关的多组设定信息(设定信息组) (例如平均乐律和正确或纯正声调)可被存储在存储部分12中，且用户可选择任何一个预先存储的调谐类型。应注意，基音音高调谐参数可以以森特表示频率偏差量，或可以通过音高频率本身限定。
不和谐度的参数(不和谐度参数)是表示原声钢琴不和谐度程度的参数(ihl， ih2，…)，从而m度和音的频率(m是等于或大于二的整数)变得略微比基本频率的准确m倍大。对于对应于琴键号的每一个基本频率，这样的不和谐度参数确·定了要通过二度、三度和四度和音OSC产生的正弦波信号的不和谐度程度。虽然不和谐度参数可以以任何期望的方式限定，但是假定所示例子中不和谐度参数对应于日本已公开专利申请No. HE1-4-191894 所披露的“参数b值”，且是根据图SB所示的关系限定的。图SB所示的关系代表存储在存储部分12中的不和谐度的多组设定信息中的一组。以这种方式，针对每一个琴键号限定m 度和音的频率(m是等于或大于二的整数)，所述和音具有相对于基本频率的不和谐特性。
主音量的参数(主音量参数)是用于对要通过正弦波产生部分132产生的正弦波信号的振幅进行控制的参数(ml，vm2，…)，且这样的主音量参数针对每一个琴键号限定。 速度的参数(速度参数)是表示要被应用的速度曲线的参数(val，va2,…)，且这样的速度参数针对每一个琴键号限定。
图9是当前实施例中基音OSC对琴键表格中内容的图表。基音OSC对琴键表格针对每一个琴键号限定了倍数、从音量(水平)、相位和音高(音高调整)的参数。
“倍数”参数是针对每一个琴键号限定了要通过基音OSC产生的正弦波信号频率和基音音高之间关系的参数(mpl，mp2，…)。通常，针对所有的琴键号，所述倍数在基音OSC 对琴键表格中一倍”、在二度和音OSC对琴键表格中被限定为“两倍”、在三度和音OSC对琴键表格中被限定为“三倍”和在四度和音OSC对琴键表格中被限定为“四倍”。
从音量的参数(从音量参数)是用于对要通过基音OSC产生的正弦波信号的振幅进行控制的参数，且这样的从音量参数针对每一个琴键号限定。要通过基音OSC产生的正弦波信号的振幅取决于通过速度调整指示的速度曲线所确定的输出水平和主音量和从音量。振幅的时间变化特性(包络)通过基音AEG控制。通常，二度和音OSC对琴键表格中的从音量被设置为比基音OSC对琴键表格中的从音量更小，且三度和音OSC对琴键表格中的从音量和四度和音OSC对琴键表格中的从音量被设置为比二度和音OSC对琴键表格中的从音量小。
“相位”的参数(相位参数)是用于对要通过基音OSC产生的正弦波信号的相位进行控制的参数(phi, ph2,…)，且这样的相位参数针对每一个琴键号限定。音高的参数(音高参数)是用于对要通过基音OSC产生的正弦波信号的频率相对于基本特性对琴键表格中确定的频率进行移位的参数(psl，ps2，…)，且这样的音高参数针对每一个琴键号限定。应注意，通过基音OSC对琴键表格限定的且从基音OSC输出的正弦波信号可以以任何各种方式确定，而不通过上述参数的组合确定。
图10是当前实施例中采用的基音AEG对琴键表格中内容的图表。基音AEG对琴键表格针对每一个琴键号限定了多个类型的包络设定参数(ADSR)的表格。在所示例子中， 基音AEG对琴键表格限定了上升时间(attack time :增高时间)、衰落时间(decay time :下落时间)、衰落水平(decay level :下落水平)、延音时间和释放时间。
上升时间的参数(上升时间参数)是参数(at1,at2...)，其表示从琴键生效事件时间点直到正弦波信号的振幅到达最大振幅(上升水平)的时间点的时间长度，且这样的上升时间参数针对每一个琴键号限定。衰落时间的参数(衰落时间参数是参数(dtl，dt2…)， 其表示直到正弦波信号的振幅从上升水平到达衰落水平的时间长度，且这样的衰落时间参数针对每一个琴键号限定。延音时间的参数(延音时间参数)是参数(stl, st2,…)，其表示在琴键生效状态已经被保持(即已经没有琴键失效事件)时正弦波信号的振幅从衰落水平向下衰减到零水平的时间长度，且这样的延音时间参数针对每一个琴键号限定。进一步地，释放时间的参数(释放时间参数)是参数(rtl,rt2,…)，其表示正弦波信号的振幅向下衰减到零水平的时间长度，且这样的释放时间参数针对每一个琴键号限定。应注意，通过基音AEG对琴键表格限定的包络可以以任何各种其他方式确定，而不通过上述参数的组合确定。
向回参照图6，声音产生控制部分131参考通过识别部分110识别的设定信息中的各个表格且基于从检测部分120输出的乐音控制信息而对正弦波产生部分132和包络调整部分133的各自工作情况进行控制。例如，一旦基音琴键号、速度和琴键生效事件的乐音控制信息被输入，则参考设定信息和使用对应于琴键号的各种参数，声音产生控制部分131 使得正弦波产生部分132产生正弦波信号且使得驱动波形信号被输出。一旦基音琴键失效事件的乐音控制信息被输入，则声音产生控制部分131使得正弦波产生部分132终止正弦波信号的产生。
仅一对成对的正弦波产生部分132和包络调整部分133在图6示出，但是实际上设置了多对正弦波产生部分132和包封调整部分133。由此，在多个琴键号的琴键根据从检测部分120输出的乐音控制信息同时地处在琴键生效状态时，一对正弦波产生部分132和包络调整部分133与每一个琴键号关联分配。从各个成对的正弦波产生部分132和包封调整部分133输出的正弦波信号通过合成部分134经历合成。
现在向回参照图5，在正弦波信号的特征被设置为用于确定要通过音效赋予设备 100赋予的音效时使用设定部分200。设定部分200经由触摸面板60接收用于对正弦波信号的特征(例如振幅或容量)进行设定的用户操作，所述正弦波信号通过存储在存储部分 12中的设定信息所限定。进一步地，通过控制部分11，设定部分200将限定了正弦波信号的特征(已经通过接收的用户操作而设定)的设定信息存储在存储部分12中。设定部分200 可以允许用户通过用户改变或调整已经存储在存储部分12中的设定信息的内容而设置正弦波信号的期望特征。替换地，设定部分200可以允许用户通过用户最新限定设定信息的内容而设定正弦波信号的期望特征。在前一情况下，存储在存储部分12中存储的设定信息的内容根据用户改变/调整操作而更新，而在后一情况下，通过用户限定的设定信息以最 新的信息存储在存储部分12中。
[示例性工作情况]
接下来，将给出采用当前实施例的大钢琴I的示例性工作情况的描述。首先，用户 操作触摸面板60以将普通演奏模式设置为演奏模式，且将音效赋予模式设置为声音产生 模式。进一步地，用户操作触摸面板60以从存储部分12中存储的多个设定信息选择具有 期望内容的设定信息。
在下列的描述中，假定所选择的设定信息被限定为使得驱动波形信号表示接近实 际琴弦5振动的振动。例如，基本特性对琴键表格中的基音音高被设置为符合琴弦5的基 本频率。假定不和谐度也被设置为使得具有二度，三度和四度和音的不和谐频率的正弦波 信号被包括在驱动波形信号中。还假定驱动波形信号(或每一个正弦波信号)的振幅包络 参数每一个也设置为大致符合琴弦5的振动衰减样式。在所示例子中，假定所选择的设定 信息的基本特性对琴键表格中的主音量被针对所有琴键号相对地设置为“O” (参考音量)。 通过用户做出的音量设定操作的具体例子将在后文描述。
在用户操作任何一个琴键2时，对应于被操作的琴键2的琴弦5被琴槌4击打，以 振动。同时，检测部分120识别琴弦5已经被琴槌4击打的时间点，从而驱动波形信号从信 号产生部分130输出。由此，振动部分50根据通过驱动波形信号指示的波形振动，从而响 板7也振动且响板7的这种振动经由弦马6传递到琴弦5。
驱动波形信号是通过将正弦波信号的合成而产生的信号，所述正弦波信号具有已 经被琴槌4击打的琴弦5的基本频率和被琴槌击打的琴弦5的二度、三度和四度和音频率 (考虑了不和谐度)。
由此，与其他琴弦5相比，驱动波形信号更有效地传递到已经被琴槌4击打的琴弦 5 (琴槌击打的琴弦)。因此，琴弦5的振动不仅通过琴槌4的击打而激励，而且也通过驱动 波形信号激励，由此形成已经将与驱动波形信号对应的音效赋予给琴槌击打的琴弦5的状 态。因为传递到琴弦5 (其已经通过琴槌4的击打而激励了振动)的驱动波形信号包括具 有基本频率和琴弦5的和音频率的简单正弦波信号，其不包含多余的频率分量(如钢琴等 的采样声音中所发现的)。因此，即使驱动波形信号传递到琴弦5，原声钢琴的自然感觉也不 会丧失。
下文描述了在反馈振动(feedback vibrating)的正弦波信号上由用户执行的音 量设定操作(振幅调整)的具体例子。这里，将针对用户已经指示了在基本特性对琴键表 格中针对每一个琴键号设定主音量的情况来描述音量设定操作。即，用户输入用于设定要 被音效赋予设备100赋予的音效的指令。响应于这样的用户用于为每一个琴键号设定主音 量的指令，设定部分200通过控制部分11使得设定屏显示在触摸面板60，如图13A所示的。
图13A所示设定屏上，键盘图像沿水平轴线方向显示，且沿水平方向各个琴键号 的位置可基于所显示的键盘图像识别。在所示例子中，设定屏目的用于设置主音量，垂直 轴线代表主音量值。线VC (代表主音量设定)表示基本特性对琴键表格中的主音量值，“O” 用作音量调整的参考值。在沿垂直轴线的一位置沿垂直轴线的正(加号)方向改变时，音 量值(正弦波信号的振幅)相对于参考值增加，而在沿垂直轴线的一位置沿垂直轴线的负 (减号)方向改变时，音量值相对于参考值减少。用于指示垂直轴线上音量值的单元可以是表示距参考值的增益量(相对于参考值的音量比率)的单元，或是表示距参考值的偏移量 (音量差)的单元。没有通过用户做出音量调整的任何琴键被设置在“O”参考值。
通过用户用其(他的或她的)手指触摸所述触摸面板60上的期望点，对应于沿垂 直轴线方向触摸点位置的音量值可被设置为用于对应于触摸点(沿水平轴线方向)位置的 琴键号的主音量。即，用户可将具有反馈振动波形的振幅调整值设置给对应于该琴键号的 琴弦5。例如，响应于用户触摸给定点TC，对应于沿垂直轴线方向触摸点位置的音量值“_8” 被设置为对应于沿水平轴线方向触摸点TC位置的琴键号“G2”的主音量，如图13A所示。在 所示例子中，假定用户已经最终设置了图13B所示的各个琴键号和主音量之间的关系。
—旦琴键号和主音量之间的关系以上述方式设置，则设定部分200将设定信息存 储在存储部分12中，所述设定信息表示由此设置的琴键号和主音量之间的关系。存储可以 通过以新的设定信息更新已经存储在存储部分12中的设定信息而进行，或通过分开地存 储新的设定信息而进行。
在执行上述的设定操作过程中，用户可以被允许操作给定的其中一个琴键2，以便 对根据给定琴键2做出的设定而产生的声音进行听音测试(test-listen)。在这种情况下， 用户可以被允许对基于通过用琴槌4击打琴弦5而激励的振动所产生的声音和基于通过驱 动波形信号激励的响板振动的效果声音二者进行听音测试。替换地，通过将操作模式设定 在静音声音产生模式，在琴槌4被止动器40防止击打琴弦5的状态下，用户可以被允许仅 对基于通过驱动波形信号激励的响板振动的效果声音进行听音测试。即，用户可以通过试 错法执行上述设定操作，即通过对每个琴键2实施听音测试，从而琴键2的声音可按照期望 的音量听觉地产生。
作为一个例子，可以在信号传递部分140中考虑驱动波形信号到各个琴弦5的传 递特性，从而设置琴键号和主音量之间的关系(即正弦波信号振幅的琴键音阶变化(key scaling)特性(或振幅琴键音阶变化特性)要被用作振动波形，其基于驱动波形信号被传 递到各个琴弦5)。“传递特性”是指由于响板7的形状、振动部分50安装位置等的影响通 过电和机械信号以及振动传递路径(反馈传递路径)造成的特定频率特性。换句话说，“传 递特性”是经由振动部分50和振动传递结构6和7从信号产生部分130到各个琴弦5的振 动传递的频率特性。在所示例子中，琴键号和主音量之间的关系以在频率特性中消除尖峰 部分(即共鸣部分)的方式确定。即，与在不同尖峰频带中的任何一个琴键5已经被击打 时相比，在反馈传递路径的频率特性中的尖峰频带中的任何一个琴键5已经被相应的琴槌 击打时，到该琴弦5的正弦波反馈振动的振幅将增加，且由此琴键号和主音量之间的关系 以消除振幅正弦波反馈振动的这种增加的方式设置。在图13A的所示例子中，这样的关系 在琴键号“G2”附近呈现下凹的形状。
在通过识别部分110识别的设定信息的参数已经以上述方式通过设定部分200更 新时，信号产生部分130通过使用上述参数更新的设定信息而产生驱动波形信号。
通过设定如图13B例子中那样设定琴键号和主音量之间的关系，基于驱动波形信 号的振动被传递到各个琴弦5，而在信号传递部分140中频率特性的影响被抑制或消除。 因此，根据当前实施例，无论在各种频带的哪一个琴键被操作，音效都可被以相同的音量赋 予，而在信号传递部分140中的影响被消除，只要琴键被以大致相同的速度操作即可。以此 方式，可以实现良好的控制效果和可控性。
进一步地，因为驱动波形信号中含有的正弦波信号的特征可以根据用户的指令以 各种方式设置且存储，所以可以提前与基音各种特点的音效关联地形成多种模板。进一步 地，甚至在上述音效赋予设备100被用在响板7的振动特点、琴键5的基本频率等彼此不同 的大钢琴I中的情况下，也可以根据这样的各种特性自由地改变设定信息的内容。
要被用作振动波形的正弦波信号振幅的上述琴键音阶变化特性可以被设计为针 对每一组多个琴键提供琴键音阶变化(即针对每一个不同琴键范围)，而不是针对每一个琴 键2 (即针对每一个琴弦5)提供琴键音阶变化。进而，通过集中于振动波形的振幅琴键音阶 变化上的本发明的特征，对振动部分50进行驱动的驱动波形信号允许本发明有利地实施， 甚至在驱动波形信号具有不同于上述正弦波形的其他波形的情况下也是如此。
[修改例]
尽管前面的部分已经描述了本发明的优选实施例，但是本发明可以下述各种其他 方式实施。
〈修改例1>
尽管本发明的音效赋予设备100的优选实施例已经如上所述应用于大钢琴，但是 其可以应用于直立钢琴。图11是示出了直立钢琴IA的内部构造的视图，上述直立钢琴采 用了本发明的修改例I。在图11中，类似于大钢琴I的元件的直立钢琴IA的元件通过与 用于大钢琴I的相同附图标记表示，但是每一个具有后缀“A”。在直立钢琴IA中，振动部 分50A通过连接到支柱9A的支撑部分55A固定支撑，且振动部分50A也连接到响板7A的 在响棒75A之间的那部分。由此，在图11所示的例子中，响应于任何一个琴弦5A被相应弦 槌4的击打而产生的驱动波形信号通过振动部分50A的振动且经由响板7A和弦马6A传递 到琴弦5A。如上所述，本发明的音效赋予设备100适用于各种原声钢琴，例如大钢琴、直立 钢琴等。
〈修改例2>
尽管在上述优选实施例中，用于将驱动波形信号传递到琴弦5的信号传递部分 140包括振动部分50、响板7和弦马6，但是信号传递部分140可以以任何其他合适方式构 造。例如，振动部分50可以安装到弦马6从而驱动波形信号通过振动部分50造成的弦马6 的振动而传递到琴弦5。在这种情况下，信号传递部分140包括振动部分50和弦马6。替 换地，驱动波形信号可以直接地传递到琴弦5，在这种情况下可以采用下列的构造。
图12是采用了本发明修改例2的大钢琴IB的内部构造的视图。在图12所示的 例子中，信号传递部分140包括驱动磁体50B,所述驱动磁体是电磁体。驱动磁体50B产 生磁性力，该磁性力具有与从信号产生部分130输入的驱动波形信号指示的波形对应的强 度。通过从驱动磁体50B生产磁性力，通过基于被激励驱动波形信号所指示的波形进行的 振动，驱动波形信号被传递到琴弦5。驱动磁体50B仅需要被设置为在对应于各个琴键2的 所有琴弦5上施加磁性力。替换地，多个驱动磁体50B可以设置为与琴弦5成相对应的关 系，其方式是针对每一个琴弦5激励振动。在这种情况下，信号产生部分130仅需要将驱动 波形信号输出到在对应于给定琴键号的琴键5中激励出振动的其中一个驱动磁体50B。
〈修改例3>
尽管优选实施例已经针对存储在存储部分12中的多种类型的设定信息如上进行 了描述，但是存储部分12中可以仅存储一类设定信息。在这种情况下，识别部分110可被省略或消除，因为信号产生部分130仅需要使用存储在存储部分12中的设定信息。
〈修改例4>
在上述优选实施例中，调谐以及乐律(temperaments)可以与存储在存储部分 12中的多种类型的设定信息相关。例如，用于平均乐律的设定信息和用于纯律(just intonation)的设定信息可以存储在存储部分12中。用于纯律的不同设定信息应该针对每一个琴键音符存储，即针对每一个琴键音阶。由此，在钢琴已经被调谐时，用户仅需要选择对应于被调谐的乐律的一个设定信息。
〈修改例5>
尽管优选实施例中正弦波产生部分132已经如上所述为包括基音0SC、二度和音 OSC、三度和音OSC和四度和音OSC，但是其可以包括比四个OSC多或少的OSC。即，正弦波产生部分132仅需要包括至少一个η度和音OSC (η是大于或等于一的整数);换句话说，正弦波产生部分132仅需要被构造为产生具有一频率(其是基于琴槌击打的琴弦的基音频率的)的至少一个正弦波信号。替换地，正弦波产生部分132可以仅包括基音0SC。在正弦波产生部分132仅包括这类基音OSC的情况下，仅具有琴弦5的基本频率的正弦波信号被产生，以作为驱动波形信号；但是，应注意，琴弦5 (驱动波形信号传递到该琴弦5)的和音成分 (而不是仅具有基本频率的振动成分)由于驱动波形信号的能量而增加。
<修改例6>
尽管在上述优选实施例中，通过用户选择的设定信息被设计为产生具有琴槌击打的琴弦5的基本频率以及二度、三度和四度和音频率的正弦波信号(将不和谐度考虑进去)， 但是设定信息并不限于以上述方式产生正弦波信号的设计。在这种情况下，与优选实施例相关的如上所述音效不同的音效取决于设定信息而将被赋予，但是用户仅需要选择对应于期望音效的合适设定信息。以下描述要根据设定信息产生的正弦波信号 的例子。
作为第一例子，具有基本频率的正弦波信号可以与上述优选实施例中的相同，且具有二度、三度和四度和音频率的正弦波信号可以具有基本频率两倍、三倍和四倍的频率 (没有考虑不和谐度)。在这种情况下，对于与给定琴弦5关联产生的驱动波形信号的基本频率，与琴弦5的实际振动声音中含有的基本频率匹配的正弦波信号将被输出，而对于和音, 将输出具有这种频率的正弦波信号该频率与琴弦5实际振动声音中含有的和音的频率相差与不和谐度影响相应的量。
作为第二例子，各个正弦波信号的频率可以共同地相对于基音频率和和音频率中相应的一些改变。
作为第三例子，仅正弦波信号可以从二度和音0SC、三度和音OSC和四度和音OSC 输出，而没有从基音OSC输出的正弦波信号。在这种情况下，传递(反馈)到琴槌击打的琴弦5的驱动波形信号不包含具有基本频率的正弦波信号。应注意，从二度和音0SC、三度和音OSC和四度和音OSC输出的正弦波信号的频率可以是未考虑不和谐度的频率。
只要设定信息被设置为使得从各个OSC输出的正弦波信号的频率与上述每一个例子所示的琴弦5的基本频率关联地确定，则各种其他例子也可应用。可使用各种这样的设定信息赋予各种音响效果。
正弦波信号(通过设定信息、任何不同于上述频率的任何其他期望类型的参数限定)的各种特点的主音量和从音量可以在值方面与通过其他设定信息限定的不同。进一步地，尽管上述优选实施例中设定部分200构造为设置琴键号和主音量之间的关系，但是可 以设置各种其他参数。在琴键号和另一参数的值之间的关系要被设置时，例如，仅需要在触 摸面板60上显示图13A和13B的设定屏，在垂直轴线上显示要被设置的参数。通过由此形 成各种参数的设定，可以赋予各种音响效果。
〈修改例7>
尽管在上述优选实施例中多个振动部分50每一个构造为响应于相同驱动波形信 号振动，但是它们可以构造为响应于不同驱动波形信号振动。例如，振动部分50具有它们 各自的促动器，所述促动器彼此在振动特性的频率依赖性(frequency dependence)方面不 同。在这种情况下，信号产生部分130可以构造为将通过正弦波产生部分132产生的每一个 正弦波信号输出到具有在该正弦波信号频率下有效振动的促动器的其中一个振动部分50。
进一步地，振动部分50可以沿琴弦5排布的方向(琴弦排布方向)排布。在这种 情况下，信号产生部分130可以构造为向最接近被琴槌4击打的琴弦5的振动部分50输出 关联于该琴弦5的驱动波形信号。
〈修改例8>
在上述实施例中，包络调整部分133包括基音AEG、二度和音AEG、三度和音AEG和 四度和音AEG，它们设置为与基音0SC、二度和音0SC、三度和音OSC和四度和音OSC成相对 应的关系，且能与具有各个频率的正弦波信号关联地作包络调整。作为一个修改例，每一个 AEG可以构造为执行相同的包络调整。在这种情况下，可以设置为用于调整从合成部分134 输出的驱动波形信号的包络，而不使用包络调整部分133。
〈修改例9>
优选实施例中设定信息已经被描述为以表格形式限定各种参数，例如正弦波信号 的频率。作为修改例，设定信息可以以任何其他合适的形式限定各种参数，例如使用琴键号 作为变量的数学表达式。
〈修改例10>
尽管优选实施例中检测部分120已经如上所述为用于检测琴键2或琴槌4中任何 一个的工作情况，以识别琴槌4击打琴弦5的时间点，但是这样的琴弦击打时间点可以以任 何其他合适方式被检测。例如，检测部分120可以通过设置为与琴弦5成相对应关系的压 电或磁性拾取器中的一种来检测被琴槌4击打所造成的琴弦5的振动，识别与已经被如上 地检测到振动的琴弦5所对应的琴键2的琴键号，且随后识别检测到的振动的时间点作为 琴弦5的琴槌击打时间点。替换地，检测部分120可以通过传声器等检测通过琴弦5的振 动产生的声音，通过分析声音的频率分布识别振动的琴弦5，且随后识别琴键2的琴键号和 琴槌击打时间点。
〈修改例11>
尽管优选实施例中的设定部分200已经如上所述响应于用户在触摸面板60上的 操作在正弦波信号的设定信息中设定琴键号和主音量之间的关系(振幅琴键音阶变化特 点)，但是这样的关系可以以任何其他合适的方式设定。作为一个例子，设定部分200可以 根据用户输入的指令(自动设定指令)产生测量信号，基于测量信号将机械振动经由信号 传递部分140传递到琴弦5，监测已经对机械振动做出响应的每一个琴弦5的振动，和随后 基于监测的结果设置琴键号和主音量之间的关系。参考图14和15在下文描述该修改例的构造。
图14是采用了本发明修改例11的大钢琴IC的内部构造的视图。大钢琴IC除了 优选实施例的元件外包括传声器80，所述传声器用于拾取通过踏板驱动部分31和琴弦5的 振动产生的声音。传声器80经由接口 16连接到声音产生器装置10，以将所拾取的声音信 号(表示由此拾取的内容)输出到声音产生器装置10。如果大钢琴IC构造为能检测琴弦5 的振动，则可以使用任何各种其他振动检测手段，例如压电拾取或磁性拾取，而不是传声器 80这样的声音拾取；同样的情况适用于随后描述的修改例12和13。
踏板驱动部分31经由接口 16连接到声音产生器装置10，以根据从声音产生器装 置10给出的控制信号而驱动或压下踏板3。以这种方式，声音产生器装置10控制制音器8 和琴弦5之间的接触状态。因为仅需要制音器8和琴弦5之间的接触状态可被控制，所以 制音器8可以被直接地驱动，而没有踏板3的干预。同样的情况适用于随后描述的修改例 13。
在实施包括传声器80和踏板驱动部分31的修改例13时，很明显这些部件80和 31应该被添加到图4所示的方块图中，虽然未具体示出。
图15是本发明11的音效赋予设备100A的功能构造的方块图。音效赋予设备100A 包括与上述优选实施例提供的设定部分200构造不同的设定部分200A。设定部分200A通 过传声器80 (振动检测装置)检测琴弦5的振动，且其还控制通过踏板驱动部分31控制制 音器8和琴弦5之间的接触状态。
根据用户输入的指令(自动设定指令)，设定部分200A使得波形产生部分15产生 测量信号，且将由此产生的测量信号输出到振动部分50，从而振动部分50响应于测量信号 振动。在所示例子中，测量信号是白噪声的形式。在此时，设定部分200A驱动踏板3以将 制音器8和琴弦5彼此脱离接触(即互相非接触的状态)。还有，设定部分200A通过传声 器80拾取通过琴弦5的振动产生的声音且随后基于拾取的声音信号的频率分布计算(分 析)在信号传递部分140中的信号频率特性。进一步地，设定部分200A通过控制部分11 以对应于频率特性的逆特性(inverse characteristic)的方式在设定信息中设置琴键号 和主音量之间的关系。此时，频率特性的频率值被设置为对应于与琴键号对应的琴弦5的 基本频率。这样的设定可形成对应于与优选实施例的示例性工作情况相关的、如上所述的 图13B例子的设定信息。
使用经计算的频率特性的逆特性可以减少影响，例如信号传递部分140中频率特 性的尖峰。然而，这样的计算频率特性的逆特性不必是必须的，且仅需要的是将设定信息中 琴键号和主音量之间的关系设置为使得具有预定频率特性的驱动波形信号传递到琴弦5。 即，可以以根据要被赋予的音效修正频率特性的方式设置琴键号和主音量之间的关系，而 不是以驱动波形信号以消除影响(例如信号传递部分140中的频率特性尖峰)的方式传递到 琴弦5的方式设置琴键号和主音量之间的关系。同样的情况适用于琴键号和主音量之间的 关系通过用户按照上述优选实施例中那样设置，且适用于随后描述的修改例12和13。
进一步地，测量信号不必是白噪声的形式，只要其是表示给定范围频带中的声音 分布的信号即可。进一步地，设定部分200A可以在不同时间段输出具有不同频带的测量信 号，且与各个测量信号的输出关联地设置包括具有在测量信号频带中的频率值的琴键号和 主音量之间的关系。
< 修改例 12>
下文描述音效赋予设备100B，其在具有图14构造的大钢琴IC中以与根据本发明修改例11的音效赋予设备100A不同的方式设置琴键号和主音量之间的关系。
图16是本发明12的音效赋予设备100B的功能构造的方块图。根据用户输入的指令(自动设定指令)，设定部分200B连续地通过琴键驱动部分30驱动琴键2且将响应于琴键2的连续驱动而从信号产生部分130输出的驱动波形信号传递到琴弦5。此时，设定部分200B以防止琴槌4击打琴弦5 (静音声音产生模式)的方式驱动止动器40。由此，琴弦5响应于驱动波形信号(测量信号)振动，通过信号传递部分140传递，而不被琴槌4击打。因为制音器8也与被驱动的琴键2—起被驱动，所以修改例11中设置的踏板驱动部分 31可以在修改例12中中省略。
进一步地，设定部分200B使得识别部分110识别用于要被用在信号产生部分130 中的测量信号的设定信息。“用于测量信号的设定信息”是这样一种设定信息，驱动波形信号(测量信号)的该设定信息为具有与被驱动琴键2对应的琴弦5的基本频率的正弦波信号，且该设定信息以正弦波信号的最大振幅值在无论哪个琴键2已经被驱动的情况下都保持恒定的方式被预定。即，在所示例子中，驱动波形信号(测量信号)不包含从二度和音 0SC、三度和音OSC和四度和音OSC产生的正弦波信号。
设定部分200B通过传声器80拾取琴弦5所产生的声音，所述琴弦已经响应于传递到琴弦5 (响应于各个琴键2的驱动做出)的驱动波形信号(测量信号)而振动，随后所述设定部分通过控制部分11基于拾取的声音信号的最大振幅设置与被驱动琴键2的琴键号对应的主音量。例如，为了以消除信号传递部分140中频率特性尖峰等的方式将驱动波形信号传递到琴键5，如果拾取的声音信号的最大振幅具有预定值(其可以是与被驱动的琴键2的速度相应的预定值)则设定部分200B可以将相关主音量设置为“O”(参考音量)， 且拾取的声音信号的最大振幅比预定值越大，则可以将相关主音量设置为越小。
〈修改例13>
下文讨论音效赋予设备100C，在具有图14构造的大钢琴IC中其以与根据本发明修改例11的音效赋予设备100A不同且与根据本发明修改例12的音效赋予设备100B不同的方式设置琴键号和主音量之间的关系。·
图17是本发明13的音效赋予设备100C的功能构造的方块图。响应于用户输入的指令，音效赋予设备100C中的设定部分200C连续地产生乐音控制信息，所述乐音控制信息从检测部分200输出(如果各个琴键2被连续地驱动)，而不是如上述修改例12那样通过连续地驱动各个琴键2而将乐音控制信息输入到信号产生部分130，且随后使得响应于乐音控制信息的连续产生而连续地从信号产生部分130产生驱动波形信号。S卩，100C音效赋予设备中的设定部分200C模拟各个琴键2已经被连续地驱动且使得信号产生部分130连续地产生驱动波形信号的相似情况。在此时，设定部分200C驱动踏板3以将制音器8和琴弦5彼此脱离接触(即互相非接触的状态)。
因为修改例13与修改例12的不同之处仅是乐音控制信息是由于驱动琴键2而从检测部分120输出还是从设定部分200C输出，所以将省略与设定部分200C的其他功能有关的描述。
〈修改例14>
尽管本发明的优选实施例和修改例已经如上所述为在设定信息的基本特性对琴 键表格中设定主音量值，以便修正信号传递部分140中频率特性的影响，但是本发明并不 限于此。修改例可以构造为通过使用不同于主音量的任何其他参数修正频率特性的影响， 只要所述其他参数是用于调整驱动波形信号振幅的参数(振幅调整值)即可。例如，其他 参数可以是基音OSC对琴键表格和二度、三度、四度和音OSC对琴键表格中的从音量(水 平)。以此方式，音量调整可在从基本0SC、二度和音0SC、三度和音OSC和四度和音OSC输 出的相应正弦波信号上执行。
在这种情况下，基音OSC对琴键表格、二度和音OSC对琴键表格，三度和音OSC对 琴键表格和四度和音OSC对琴键表格中任何一个中的仅从音量可以被设置。例如，修改例 1、2和3的构造可以被修改以在基音OSC对琴键表格中设置琴键号和从音量之间的关系，且 在二度、三度和四度和音OSC对琴键表格中以预定关系设置琴键号和从音量之间的预定关 系(例如保持所有从音量为参考音量“O”)，而不是在基音OSC对琴键表格中设定琴键号和 主音量之间的关系。
进一步地，在已经在基音OSC对琴键表格中设置了琴键号和从音量之间关系时， 二度、三度和四度和音OSC对琴键表格中琴键号和从音量之间的关系也可以以任何合适方 式设置。例如，要针对琴键号设置的具有与属于各和音的正弦波信号频率有关的频率的从 音量可以在考虑正弦波信号频率的情况下设置(通过模拟施加)。例如，对应于琴键号“A3” 的从音量已经被设置时，对应于琴键号“A2”的接近琴键号“A3”基音频率的从音量可以与 基音OSC对琴键表格中的这种设定关联地设置。类似地，对应于琴键号“Al”的从音量和对 应于琴键号“A0”的从音量可以与基音OSC对琴键表格中的设定关联地分别在三度和四度 和音OSC对琴键表格中设置。在这种情况下，从音量可以在二度、三度和四度和音OSC对琴 键表格中以预定关系(例如比率)设置为基音OSC对琴键表格中的设定，而不是设置为与 基音OSC对琴键表格中设置的从音量相同的值。
〈修改例15>
尽管优选实施例中设定部分200已经被描述为在触摸面板60上显示音效的设定 以作为设定屏，但是这样的音效设定可以使用琴键2显示。例如，琴键2实际上可以被驱动 以在从闲置位置到终止位置的范围中改变琴键2的位置。
图18是根据本发明修改例15的设置音效设置时琴键2位置的图。更具体地，图 18从大钢琴I前部显示了琴键2，其中图13B中示出的琴键号和主音量之间的相同关系通 过琴键2的相应位置示出。在图18中，“br”表示黑键的闲置位置且“be”表示黑键的终止 位置，而“wr”表示白键的闲置位置且“we”表示白键的终止位置。
响应于经由触摸面板60接收的用户操作，设定部分200根据琴键号和主音量之间 的设定关系驱动琴键驱动部分30，以由此改变琴键2的位置。例如，在关联于各个琴键号而 设置的参数中，参数的最大值和最小值可以被设置为分别表示闲置位置和终止位置。此时， 设定部分200可以驱动止动部40以防止琴槌4击打琴弦和防止信号产生部分130输出驱 动波形信号，从而不通过琴键2的驱动而产生声音。
应注意不同于琴键2的任何其他可动构件可以用作表示音效设置的元件。例如， 可以设置用于驱动踏板3的踏板驱动部分(未示出)，且设定部分200可以根据踏板有关的 设定改变踏板3的位置，以由此表示音效的设定。
〈修改例16>
尽管已经针对用户操作触摸面板60以执行要被赋予的音效的设定而对优选实施 例做了如上所述，但是用户可以通过操作琴键2执行音效设定。在这种情况下，设定部分 200可以基于从琴键传感器22而来的检测信号识别每一个被操作琴键2的深度(即从闲 置位置运动的量)，且将对应于被操作琴键2的琴键号的参数设置为对应于识别深度的值。 应注意，琴键2深度应该被识别的正时可以从各种预定正时中选择，例如在用户已经操作 了操作面板13时，在用户已经压下踏板3时，在从用户对琴键2操作开始已经逝去预定时 间时，等。
进一步地，用户可以通过操作任何一个的琴键2来指定琴键号，且对应于指定的 琴键号的参数值可以根据踏板3的压下量设置。在这种情况下，设定部分200基于从琴键 传感器22而来的检测信号识别操作的琴键2且基于从踏板传感器23而来的检测信号而识 别踏板3的压下量。随后，设定部分200可以将与被操作琴键2的琴键号对应的参数设置 为与踏板3的识别压下量对应的值。应注意，踏板3的压下量应该被识别的正时可以从各 种预定正时中选择，例如在用户已经操作操作面板13时，在用户已经将被操作的琴键返回 到闲置位置时，在从用户对踏板3操作开始已经逝去预定时间时，等。
〈修改例17>
用在上述实施例的各种程序可以设置为存储在任何各种计算机可读记录介质中， 例如磁性记录介质(如磁带、磁盘等)、光学记录介质(如光盘)、磁光记录和半导体存储 器。进一步地，大钢琴I可以经由网络下载各种程序。
权利要求
1.一种用在钢琴中的音效赋予设备，所述钢琴包括多个琴键、设置为与琴键成对应关系的多根琴弦、和每一个对任何一个琴键的操作做出响应以击打对应于该琴键的琴弦的多个琴槌，所述音效赋予设备包括 检测部分，配置为检测通过相应一个琴槌做出的对任何一根琴弦的击打； 信号产生部分，配置为基于所述检测部分的检测结果产生至少一种正弦波信号，所述正弦波信号具有基于被琴槌击打的琴弦的基本频率； 振动部分，配置为产生与通过所述信号产生部分产生的至少一种正弦波信号对应的振动；和 振动传递结构，配置为将通过所述振动部分产生的振动传递到琴弦。
2.如权利要求1所述的音效赋予设备，其中所述振动传递结构包括钢琴的响板和设置在响板上的钢琴的弦马，且对应于至少一个正弦波信号的所述振动部分的振动被传递到琴弦。
3.如权利要求1所述的音效赋予设备，其中所述信号产生部分产生至少一个正弦波信号，所述至少一个正弦波信号具有比被琴槌击打的琴弦的基本频率高η倍(η是大于等于一的整数)的频率。
4.如权利要求1所述的音效赋予设备，其中所述信号产生部分进一步产生正弦波信号，所述正弦波信号具有与被琴槌击打的琴弦的基本频率不和谐的和音频率。
5.如权利要求4所述的音效赋予设备，其中具有与基本频率不和谐的和音频率的正弦波信号具有一频率，该频率比被琴槌击打的琴弦的基本频率高m倍(m是大于等于二的整数)的频率还大出一根据被击打琴弦的音符预定的值。
6.如权利要求1所述的音效赋予设备，其中传递到琴弦的正弦波信号的振幅根据与被琴槌击打的琴弦关联地预定的特性而随时间变化。
7.如权利要求1所述的音效赋予设备，进一步包括存储部分，其存储多组设定信息，所述设定信息限定各个琴键的基本频率的调谐；和识别部分，配置为根据用户的指令识别多组设定信息中的任何一组，和 其中所述信号产生部分基于基本频率产生至少一个正弦波信号，所述基本频率基于通过所述识别部分识别的一组设定信息而确定。
8.如权利要求1所述的音效赋予设备，进一步包括设定部分，其配置为关联于每一个琴弦的琴弦设置振幅调整值，用于调整至少一个正弦波信号的振幅，和 其中所述振动部分通过按照振幅调整值调整的振幅产生对应于至少一个正弦波信号的振动。
9.如权利要求8所述的音效赋予设备，其中所述设定部分响应于用户的操作设置振幅调整值。
10.如权利要求8所述的音效赋予设备，其中根据经由所述振动部分和所述振动传递结构而从所述信号产生部分到琴弦的振动传递的频率特性，所述设定部分设置对应于各个琴弦的振幅调整值。
11.如权利要求10所述的音效赋予设备，其中所述设定部分按照振动传递的所述频率特性的逆特性设置对应于各个琴弦的振幅调整值。
12.如权利要求10所述的音效赋予设备，其中所述设定部分包括振动检测装置，所述振动检测装置配置为检测琴弦的振动，且所述信号产生部分产生测量信号， 其中，响应于通过所述信号产生部分产生的测量信号，所述振动部分产生振动，且所述振动传递结构将通过所述振动部分产生的振动传递到琴弦，和 其中，基于传递到琴弦的振动的所述振动检测装置做出的检测，所述设定部分分析传递到琴弦的振动的所述频率特性且根据分析的频率特性设置对应于各个琴弦的振幅调整值。
13.如权利要求12所述的音效赋予设备，其中测量信号是针对每一个琴弦产生且对应于琴弦的基本频率的正弦波信号。
14.如权利要求1所述的音效赋予设备，进一步包括 存储部分，存储限定了至少一个正弦波信号的特征的设定信息；和设定部分，配置为通过所述存储部分中存储的设定信息限定所述特征，和其中所述信号产生部分与被琴槌击打的琴弦关联地产生具有通过设定信息限定的所述特征的至少一个正弦波信号。
15.如权利要求14所述的音效赋予设备，其中所述存储部分存储多个设定信息，限定了通过所述设定部分设置的特征的设定信息被存储在所述存储部分中，和 其进一步包括识别部分，所述识别部分配置为根据用户的指令识别存储在所述存储部分中的多个设定信息中的任何一个，所述信号产生部分产生至少一个正弦波信号，所述至少一个正弦波信号具有通过所述识别部分识别的设定信息中限定的特征。
16.如权利要求14所述的音效赋予设备，其中所述信号产生部分基于被琴槌击打的琴弦的基本频率产生多个具有不同频率的正弦波信号， 所述振动部分产生与通过所述信号产生的多个正弦波信号的合成对应的振动，和 设定信息限定多个正弦波信号每一个的特征。
17.—种用在钢琴中的音效赋予设备，所述钢琴包括多个琴键、设置为与琴键成对应关系的多根琴弦、和每一个对任何一个琴键的操作做出响应以击打对应于该琴键的琴弦的多个琴槌，所述音效赋予设备包括 检测部分，配置为检测通过相应一个琴槌做出的对任何一根琴弦的击打； 信号产生部分，配置为基于所述检测部分的检测结果产生基于被琴槌击打的琴弦的基本频率的至少一种驱动波形信号； 设定部分，配置为根据每一个琴键的琴弦设置幅度调整值，用于调整至少一种驱动波形信号的幅度； 振动部分，配置为产生对应于至少一种驱动波形信号的振动，所述至少一种驱动波形信号的幅度按照幅度调整值而经过调整；和 振动传递结构，配置为将通过所述振动部分产生的振动传递到琴弦。
18.—种原声钢琴，设置有根据权利要求1到17中任一项所述的音效赋予设备。
全文摘要
一种音效赋予设备，其检测如大钢琴这样的原声钢琴中通过相应琴槌做出的任何一个琴弦的击打，且使得振动部分按照通过将具有基本频率和琴槌击打的琴弦的和音频率的正弦波信号合成而获得的驱动波形信号振动。振动部分的这种振动经由响板和钢琴的弦马传递到琴键。由此，通过琴槌击打同时也通过驱动波形信号在被琴槌击打的琴弦激励振动，从而被赋予对应于驱动波形信号的音效。因为驱动波形信号是使用对应于琴弦基本频率的正弦波信号的简单信号，所以甚至在被赋予音效是也不会丧失原声钢琴的自然感觉。
文档编号G10H1/00GK103000170SQ20121034238
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者小关信也, 奥山福太郎 申请人:雅马哈株式会社