用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的方法和装置制造方法

用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的方法和装置制造方法
【专利摘要】在柔音踏板保持在设定的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)时执行琴键按压。刚好在琴弦击打之前的琴弦击打速度和刚好在琴弦击打之后的琴弦释放速度从通过弦槌传感器做出的检测结果获得，且基于琴弦击打速度和琴弦释放速度计算反弹系数且与对应非琴键按压状态的位置的当前值关联地将反弹系数存储起来。相似的操作被重复地执行，对应非琴键按压状态的位置以1mm为增量，直到对应非琴键按压状态的位置达到终止位置，针对每一个对应非琴键按压状态的位置获得反弹系数。基于对应非琴键按压状态的位置和回弹系数计算曲线，曲线经历直线近似处理，曲线通过三条折线近似。基于直线的交点识别半踏板区域的开始和结束点，且在半踏板区域中识别半踏板点。
【专利说明】用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的方法和装置，且涉及在其中存储了用于识别这种半踏板点的程序的非瞬时计算机可读存储介质。本发明还涉及用于在键盘乐器上重现踏板的半踏板点演奏的方法和装置，且涉及在其中存储了用于重现这种半踏板点演奏的程序的非瞬时计算机可读存储介质。
【背景技术】
[0002]在之前，键盘音乐乐器已经是公知的，其可如在原声钢琴中那样通过经由琴槌击打琴弦(琴弦组)而产生且其包括可被按压的踏板。在这样的踏板中，一个踏板被设计为形成可变的对应非琴键按压状态的位置(即闲置位置)，所述位置是相对于在非琴键按压状态的琴弦组的琴槌的最初相对位置。这样的踏板通常在三角钢琴中称为“柔音踏板”或在正直踏板中称为“弱音踏板”。
[0003]在三角钢琴的情况下，键盘架相对于琴弦组沿左右方向水平地运动，从而琴槌的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)也沿左右方向水平地运动。在三角钢琴中，构成每一个音符的琴弦组的组成琴线构件(wire member，即琴弦元件)的数量取决于琴弦组所述的音域而不同；即，在最低音域数量为仅一个，在低音域两个琴线构件被置于基本上彼此平行的关系，且在中等或更高音域三个琴线构件被平行设置。如果要被琴槌击打的琴弦组的位置(即琴槌的琴弦击打位置)柔音踏板的按压而移位，每一个琴槌击打的琴线构件的数量在并非最低音域的音域中改变。还有，在所有音域中，与琴弦组实际接触或邻接抵靠的部分的位置水平地移位。
[0004]进一步地，在高音域，例如，在柔音踏板处于非按压状态时要被击打的琴线构件的数量为三个，在柔音踏板处于完全按压状态时要被击打的琴线构件的数量为“两个”。进一步地，在低音域，在柔音踏板处于非按压状态时要被击打的琴线构件的数量为两个，在柔音踏板处于完全按压状态时要被击打的琴线构件的数量为“一个”。这样的构造允许声音音色和音量的变化。
[0005]本领域公知的是，通过演奏人按压琴键同时按压柔音踏板到所谓的踏板行程(从非按压状态或位置到完全按压状态或位置)的中途点，演奏变现力可受到影响。
[0006]进一步地，通常击打琴弦组的琴槌毡的一部分趋于比其他部分具有更大的凹部和更大的坚硬度。由此，如果弦槌以相对于琴弦组移位的水平位置击打琴弦组，则弦槌将通过其与通常击打部分不同凹部尺寸和坚硬度的部分来击打琴弦组，由此造成声音音色和音量的改变。因此，在琴键被按压到中途点的柔音踏板按压时，击打琴弦组的弦槌的部分改变以由此实现乐音特点的改变。进一步地，在这种情况下，也可实现位于琴弦组端部的单个琴线构件被不完全击打的状态。以此方式，声音音色和音量的期望微妙改变可通过柔音踏板的按压状态表达。
[0007]在按压行程中，从柔音踏板的非按压位置到完全按压位置，，存在通过琴弦击打产生的乐音特点变化的区域或点。这样的区域或点在下文被称为柔音踏板的“半踏板区域”或“半踏板点”。
[0008]进而，在常规公知的键盘音乐乐器中，一种是通过将驱动电流供应到螺线管线圈以由此驱动强音踏板自动演奏的，包括强音踏板(延音踏板)操作。在自动演奏中，期望的是对应于被演奏的强音踏板的半踏板区域控制适当的踏板操作，以便提高演奏的可再现性。对于柔音踏板也是如此，如果可实现半踏板区域或半踏板点的适当重现则自动演奏中演奏的可再现性可被加强。
[0009]然而，踏板的静态和动态特点对每一个键盘乐器来说是独特的，且取决于踏板的安装好状态和条件一个键盘乐器与另一键盘乐器也是不同的。由此，难以准确地识别半踏板区域中的半踏板点。
[0010]用于基于踏板的载荷信息而识别强音踏板的半踏板点的方法在日本专利No2606616和4524798中公开。然而，不同于在踏板按压操作的中途就施加制音器提升载荷的强音踏板，难以基于柔音踏板上的载荷识别柔音踏板的半踏板点。因此，在要控制三角钢琴的乐音特点的情况下，不可能通过使用柔音踏板的半踏板点控制乐音特点。为此，期望建立一种方法，用于准确地识别柔音踏板的半踏板点。
[0011]通常，在直立钢琴的情况下，另一方面，在对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)，弦槌距离琴弦组的距离响应于弱音踏板的按压而改变。由此，甚至在琴键以相同速度被按压时，弱音踏板按压状态的改变也会改变琴弦击打速度且因此改变声音音量。对于直立类型钢琴也是如此，期望的是使用一种构造，其存在改变乐音特点的点。在这种情况下，期望的是建立一种方法，用于准确地识别弱音踏板的半踏板点。

【发明内容】

[0012]鉴于现有技术的前述问题，本发明的目标是提供一种改进的技术，用于正确识别键盘乐器上的半踏板点，例如柔音踏板或弱音踏板。本发明的另一目标是提供一种改进的方法和装置，用于通过使用识别的半踏板点正确重现踏板的半踏板点演奏。
[0013]为了实现上述目标，本发明提供一种改进的方法，用于在键盘乐器上识别半踏板点，所述键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造为被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述方法包括:与弦槌的各个不同闲置位置关联地通过弦槌击打琴弦组的步骤，弦槌的不同闲置位置每一个对应于一个踏板行程中多个行程位置每一个；检测步骤，响应于弦槌击打琴弦组，检测表示弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个的数据，所述检测步骤检测与多个行程位置中各个行程位置关联的数据；和识别步骤，基于通过与多个行程位置关联的所述检测步骤所检测的数据来识别踏板的半踏板点。
[0014]以上述方式构造的本发明可正确识别踏板(例如柔音踏板或弱音踏板)的半踏板点，所述踏板构造为让弦槌的闲置位置相对地移位。以这种方式识别的半踏板点可有利地在各种场合中使用。例如，识别的半踏板点的信息优选存储在存储器中，从而在要执行键盘乐器的自动演奏时，踏板可根据识别的半踏板点的存储信息而被自动地操作，从而可容易地执行涉及半踏板操作的自动演奏。
[0015]优选地，识别步骤基于关联于多个行程位置所检测的数据的分布曲线来识别表示瞬时变化特性的半踏板区域且识别出被识别的半踏板区域中的半踏板点。
[0016]优选地，检测步骤在琴弦组的击打之后检测弦槌的琴弦击打速度和弦槌的琴弦释放速度，且计算所述琴弦击打速度对所述琴弦释放速度的比，以作为表示琴弦组的反应的反弹系数。
[0017]优选地，琴弦组包括至少两个琴线构件且构造为不会响应于踏板完全按压状态下琴键的按压而邻接抵靠琴弦组的至少两个琴线构件的最外琴线构件，且检测步骤检测最外琴线构件的振动，以作为表示琴弦组的反应的数据。
[0018]为了实现上述目标，本发明也提供一种改进的设备，用于在键盘乐器上识别半踏板点，所述键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述设备包括:传感器，适于检测一个踏板行程中的多个行程位置；检测器，适于响应于弦槌击打琴弦组而检测表示弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个的数据；和处理器。处理器适于:针对踏板的一个行程中多个行程位置每一个且响应于弦槌从对应于行程位置的闲置位置击打琴弦组，检测弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个；和基于关联于多个行程位置所检测的数据来识别踏板的半踏板点。
[0019]本发明还提供一种改进的方法，用于重现键盘乐器上踏板的半踏板点演奏，所述键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述方法包括:提供在其中存储了数据的存储器的步骤，所述数据识别踏板的半踏板点；根据自动演奏数据通过弦槌击打琴弦组的步骤，所述自动演奏数据至少包括用于驱动琴键的数据；和根据包括在自动演奏数据中且指示踏板工作情况的数据而自动地驱动踏板的驱动步骤，所述驱动步骤在指示踏板工作情况的数据表示踏板的按压深度的中间值时将踏板定位在存储于存储器中的半踏板点的位置。
[0020]本发明不仅可以构造和实施为如上所述的方法发明且也可以构造和实施为设备或装置发明。还有，本发明可以设置和实施为用于通过处理器执行的软件程序，例如计算机或DSP，以及存储这种软件程序的非瞬时计算机可读存储介质。在这种情况下，程序可以在存储介质提供给用户且随后安装在用户的计算机中，或从服伺设备经由通信网络传递到客户的计算机且随后安装在客户的计算机中。进一步地，本发明使用的处理器可以包含专用的处理器，其具有专用的逻辑硬件，更不必说能运转期望的软件程序的计算机或其他通常目的的处理器。
[0021]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。本发明的范围因此仅通过所附权利要求确定。
【专利附图】

【附图说明】
[0022]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:[0023]图1是键盘乐器的示例性构造的部分截面图，尤其是与给定琴键有关，对该键盘乐器应用了根据本发明实施例的用于识别踏板的半踏板点方法和装置；
[0024]图2为键盘乐器的控制机构的示例性构造的方块图；
[0025]图3为键盘乐器的高音域中弦槌头和琴弦组之间关系的示意性平面图；
[0026]图4为表示对应非琴键按压状态的位置和反弹系数之间关系的曲线的例子的视图；
[0027]图5是用于曲线计算过程的伺服驱动的示例性操作流程的方块图；
[0028]图6为半踏板点确定处理的示例性操作顺序的流程图；和
[0029]图7A和7B为表示针对各声音音高(琴键或音符)和音域通过半踏板点确定处理确定的半踏板区域的分布信息的原理图。
【具体实施方式】
[0030]图1是键盘乐器30的示例性构造的部分截面图，尤其是与给定琴键有关，对该键盘乐器应用了根据本发明实施例用于识别踏板的半踏板点的方法和装置。
[0031]键盘乐器30被构造为自动演奏钢琴(演奏者钢琴)。类似于普通的原声钢琴，针对多个琴键31每一个，键盘乐器30包括:一个动作机构33，用于将琴键31的运动传递到单个弦槌HM; —组琴弦(琴弦组)34，其被弦槌HM击打；和制音器36，用于停止琴弦组34的振动。
[0032]多个琴键31在从键盘乐器的前部看时沿左右(水平的)方向平行地排布，且琴槌HM和动作机构33设置为与琴键31成相对应的关系。所有的琴槌HM、动作机构33和琴键31都设置在键盘架100上。键盘架100构造为沿左右(水平的)方向可移位，即沿琴键31的排布方向。由此，响应于键盘架100的左右(水平的)位移，所有琴槌HM、动作机构33和琴键31相对于键盘乐器30的本体沿左右(水平的)方向移位。相对比地，与琴键31设置为成相对应的关系的琴弦组34固定到键盘乐器30的本体且由此不能与键盘架100 —起移位。
[0033]应注意，靠近键盘乐器30的演奏人的琴键31的排布侧在下文称为“前”。尽管在当前实施例中半踏板点识别装置被整体地并入键盘乐器30中，但是半踏板点识别装置可以与键盘乐器30分开地设置且可与乐器30通信。
[0034]弦槌MH包括琴槌柄58和弦槌头57且响应于相应琴键的按压而可枢转，从而通过弦槌头57击打相应的琴弦组而产生声音。弦槌头57被琴槌毡覆盖。应注意，对应于一个琴键31和一个弦槌HM的每一个琴弦组34包括一个或多个琴弦元件(琴线构件)34a到34c,其沿左右方向彼此(互相)大致平行地布置。
[0035]在键盘乐器30中，包括螺线管20a (图5)的琴键驱动单元针对每一个琴键31设置且位于琴键31的后端部分下方。进一步地，琴键传感器单元37针对每一个琴键31设置且位于琴键31的前端部下方，且琴键传感器单元37连续检测琴键31的当前位置，以将对应于检测结果的检测信号输出。
[0036]琴键传感器单元37例如包括:发光二极管(LED)，用于接收从发光二极管发出的光的光传感器，以由此将对应于接收光量的检测信号输出；和阻光板，用于根据琴键31的按压量改变要被光传感器接收的光的量。从琴键传感器单元37输出的、作为模拟信号的检测信号经由未示出的A/D转换器转换为数字信号且随后供应到伺服控制器42。
[0037]进一步地，针对每一个琴槌HM设置弦槌传感器59。弦槌传感器59位于在弦槌HM已经沿向前或琴弦击打方向接近枢转完成位置时琴槌柄58所在的位置。弦槌传感器59构造为与琴键传感器单元37中使用的传感器相似。弦槌传感器59检测琴槌柄58的通过，以由此连续检测弦槌HM的位置和将对应于检测结果的检测信号输出。应注意弦槌HM可以为任何类型，只要其构造为能连续检测弦槌HM的位置或检测弦槌HM的速度即可。
[0038]一旦驱动信号被供应到与包括在演奏数据中的声音产生事件数据所限定的声音音高对应的琴键驱动单元20,则琴键驱动单元20的螺线管柱塞上升以向上推动相应琴键31的后端部分。由此，琴键31被按压且对应于被按压琴键31的琴弦组34被对应于按压琴键31的弦槌头57击打，从而产生钢琴声音。
[0039]作为可被演奏人的脚按压的踏板，键盘乐器30不仅包括柔音踏板ro而且包括未示出的用于驱动制音器36的强音踏板(延音踏板)和未示出的选择踏板。键盘架100响应于柔音踏板ro的按压从最初位置沿一个水平方向(向右方向)移位，且在按压终止时键盘架100和柔音踏板ro通过未示出的偏压构件的偏压力而返回到它们各自的最初位置。
[0040]还设置了用于驱动柔音踏板ro的踏板促动器26，和用于连续检测柔音踏板ro的当前位置(按压量)的踏板位置传感器27。踏板位置传感器27在构造上与琴键传感器单元37的传感器相似。踏板促动器26包括未示出的螺线管线圈和未示出的连接到柔音踏板PD的柱塞，且一旦被提供驱动信号，则柱塞运动以驱动柔音踏板H)。虽然未具体示出，但是针对其他踏板设置相似的促动器和传感器。柔音踏板ro构造为响应于通过演奏人的脚或促动器26在其上执行的按压操作而进行行程运动(stroke motion)。踏板位置传感器27用于检测柔音踏板H)的一个行程中的多个不同行程位置。
[0041]柔音踏板ro的按压量和键盘架loo从最初位置的移位量彼此成比例。因为弦槌HM响应于键盘架100的水平移位而水平地移位，所以柔音踏板ro用作这样的踏板:其用于使得在非琴键按压状态下弦槌HM的“对应非琴键按压状态的位置(即闲置位置)”可变。因为柔音踏板ro的按压量用于限定弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置(即闲置位置)，所以踏板位置传感器27可以通过被构造为直接地或间接地检测柔音踏板ro或弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)的任何其他传感器代替。例如，踏板位置传感器27可以被用于检测键盘架100或与键盘架100可一起移位的组成部分(例如弦槌HM)沿左右方向的移位量(而不是柔音踏板ro的按压量)的传感器代替。
[0042]进一步地，键盘乐器30包括钢琴控制器40、运动控制器41和伺服控制器42。钢琴控制器40将演奏数据供应到运动控制器41。演奏数据例如包含MIDI (乐器数字接口)代码且限定各个琴键31和各个踏板的工作情况。
[0043]因为相似的踏板控制在每一个踏板上执行，以下段落代表性地仅描述要在柔音踏板ro上执行的踏板控制。
[0044]运动控制器41基于供应的演奏数据在每一个时间点t产生与柔音踏板ro和琴键的相应目标位置对应的位置控制数据rp和rk，且将产生的位置控制数据rp和rk供应到伺服控制器42。同时，踏板位置传感器27的检测信号作为反馈信号yp而被供应到伺服控制器42，且琴键传感器单元37的检测信号作为反馈信号yk而被供应到伺服控制器42。应注意，从琴键驱动单元20的螺线管20a输出的信号可以用作上述反馈信号yk。[0045]伺服控制器42产生电流指令值up (t)和uk(t)作为对应于位置控制数据rp和rk的通电电流，且将产生的电流指令值up(t)和uk(t)分别供应到踏板促动器26和琴键驱动单元20。实际上，这些电流指令值up (t)和uk(t)每一个是已经经历了脉宽调制的PWM信号，其方式是具有与要被供应到踏板促动器26的螺线管线圈或琴键驱动单元20的平均电流的目标值对应的占空比。
[0046]在基于演奏数据的自动演奏中，通过将位置控制数据rp和rk分别与反馈信号yp和yk进行比较，且在按照需要更新电流指令值up⑴和uk(t)之后将电流指令值up⑴和uk (t)输出，从而比较的位置控制数据rp和rk和反馈信号yp和yk彼此重合，以此方式，伺服控制器42执行伺服控制。以此方式，通过根据演奏数据而被驱动的琴键31和柔音踏板PD来执行自动演奏。
[0047]图2为键盘乐器30的控制机构的示例性构造的方块图。控制机构包括CPU11，其经由总线15连接到琴键驱动单元20、踏板促动器26、踏板位置传感器27、振动传感器55、琴键传感器单元37、弦槌传感器59、如112、狀113、1001接口(MIDI I/F) 14、计时器16、显示部分17、外部存储装置18、操作部分19、乐音发生器电路21、效果电路22和存储部分25。音响系统23经由效果电路22连接到乐音发生器电路21。
[0048]CPUll控制整个键盘乐器30。R0M12在其中存储了用于通过CPUll执行的控制程序和各种数据(例如表格数据)。除了其他的，RAM13暂时地在其中存储了各种输入信息，例如演奏数据和文本数据、各种标志、缓冲数据和算法操作的结果。MIDI (I/F) 14将从未示出的MIDI设备传递的演奏数据作为MIDI信号输入。计时器16记录计时器中断过程中的中断次数和各种时间长度。显示部分17例如包括LCD且显示各种信息，例如乐谱。外部存储装置18能访问未示出的便携存储介质，例如柔性盘且从便携存储介质读取数据和向便携存储介质写入数据(例如演奏数据)。操作部分19 (其包括各种类型的未示出的操作器(输入构件))可操作为指示自动演奏的开始/停止，指示音乐作品的选择和做出各种设定。存储部分25 (其包括非易失存储器，例如闪存)可存储各种数据，例如演奏数据。
[0049]乐音发生器电路21将演奏数据转换为乐音信号。效果电路22将各种效果赋予从乐音发生器电路21输入的乐音信号,而包括D/A(数字-模拟)转换器、放大器、扬声器等的音响系统23将从效果电路22输入的乐音信号等转换为听得见的声音。
[0050]应注意，运动控制器41和伺服控制器42的功能实际上通过CPU11、计时器16、ROMl2、RAMl3等的协作来实施。从各种传感器输出的信号经由未示出的A/D (模拟-数字)转换器供应到CPUlI。
[0051]图3是高音域中其中一个弦槌头57和对应于该弦槌头57的一个琴弦组34之间关系的示意性平面图。琴弦组34设置为与琴键31和弦槌HM成相对应的关系，且构成琴弦组34的组成琴线构件(琴弦元件)的数量取决于琴弦组34所属的音域而不同；S卩，琴线构件的数量在最低音域中为一个、在低音域中为两个且在中音和较高音域中为三个。在图3所示例子中，琴弦组34在高音域中且包括三个琴线构件34a、34b和34c，它们沿左右水平方向以彼此大致平行的关系设置。三个琴线构件34a到34c通过与弦马56的接合而被拉紧。
[0052]现在考虑弦槌HM或弦槌头57的对应非琴键按压状态的位置。在柔音踏板H)处于非按压状态时，弦槌头57采取对应非琴键按压状态的位置，在该处其交叠(overlap)所有的三个琴线构件34a到34c，如平面图所示。由此，在琴键被按压在这样的状态中时，所有的三个构件34a到34c被弦槌头57击打。
[0053]在柔音踏板ro被按压时，弦槌头57与键盘架100 —道移位到右方。随后，在柔音踏板ro已经被按压到完全按压位置时，弦槌头57采取对应非琴键按压状态的位置，在该处其交叠三个琴线构件中右边的两个(34b和34c)，而没有交叠左端的琴线构件34a，如平面图所示。由此，在琴键被以这样的状态按压时，仅两个琴线构件34b和34c被弦槌头57击打，而左端琴线构件34a没有被弦槌头57击打。实际上，演奏人可执行演奏操作，其中演奏人按下琴键，而柔音踏板H)停止在按压行程的中途位置；在这样的情况下，左端琴线构件34a可被不完全地击打。
[0054]在柔音踏板H)处于非按压状态时邻接抵靠三个琴线构件34a到34c的弦槌头57的部分将比其他部分具有更大的凹部和更大的坚硬度，这是由于其频繁的琴弦击打造成的。因为由于弦槌头57的频繁的琴弦击打操作造成的弦槌头57上沿左右方向存在的不规则性(凹部和凸部)和坚硬度的不均匀性，所以弦槌头57的琴弦击打动作趋于随柔音踏板PD的按压位置而变化。由此，击打琴弦组34的弦槌头57的所述部分可通过调整柔音踏板ro的按压位置而改变，从而可获得乐音特点(音色和音量)的微妙改变。
[0055]虽然在低音域发生与如上所述的大致相同的工作情况，但是取决于柔音踏板ro的按压位置，要被弦槌HM击打的琴线构件的数量在一个和两个之间变化。进一步地，在最低音域中，弦槌头57的琴弦击打部分例如在中间部分和端部之间变化，但是要被击打的琴线构件的数量正好为一个且不会改变。例如，在弦槌头57通过其端部击打一个琴弦(琴线构件)时，可获得与弦槌头57通过其中间部分击打一个琴弦(琴线构件)时获得的音质不同的音质。
[0056]振动传感器55设置在琴线构件34a附近且以非接触方式检测琴线构件34a的振动。振动传感器55可以以任何期望的方式构造且位于任何期望的位置，只要其可正确地检测琴线构件34a的振动即可。
[0057]在柔音踏板ro的按压行程时，存在一种区域或点，在该处通过琴弦击打产生的乐音特点从非按压状态的乐音特点改变到完全按压状态的乐音特点。这样的区域或点在下文被称为柔音踏板H)的“半踏板区域”或“半踏板点”。
[0058]因为半踏板区域中半踏板点HP和柔音踏板ro的半踏板区域在不同键盘乐器之间略微不同，所以必要的是提前找出或识别出键盘乐器30的半踏板点HP，以便在自动演奏中正确驱动踏板。这里，半踏板点HP例如被表示为沿柔音踏板ro的操作(按压)方向距柔音踏板ro的闲置位置(非操作位置)的距离(mm)。但是，替换地，半踏板点HP可以表示为给定构件(如键盘架100)的移位量，所述给定构件响应于柔音踏板ro的操作而移位。
[0059]在当前实施例中，弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置的设定通过以各种方式改变柔音踏板ro的按压位置而改变，在琴键已经被按压以使得弦槌HM击打琴弦组时的反弹系数eH针对对应多个非琴键按压状态的位置每一个而确定。从通过弦槌传感器59做出的检测结果确定这样的反弹系数eH，作为刚好在琴弦击打之后的琴弦释放速度vHn (〈O)与刚好在相同位置处的琴弦击打之前的琴弦击打速度vHp的比。
[0060]弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置对应于弦槌头57的闲置位置，弦槌头57的移位量与键盘架100和柔音踏板ro的移位量成比例，且弦槌头57、键盘架100和柔音踏板PD的可动行程彼此相对应。因此，术语“对应非琴键按压状态的位置”有时与柔音踏板ro的位置相关联地使用。如在下文详细描述的，在使用用于根据本发明的基本原理识别柔音踏板ro的半踏板点的方法时，对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)设置到通过以各种方式改变的各种位置，且琴弦组34被弦槌HM击打，由此设置的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)每一个用作击打开始位置。即，针对设置的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)执行琴弦组34被弦槌HM的击打。作为设定这样的多个对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)的一个例子，弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置(闲置位置)，即击打开始位置，可以与任何行程位置关联设置，通过将从柔音踏板H)的非按压位置到完全按压位置的全部行程以预定间隔(例如1_间隔)进行分段而确定的解析度(resolution)来表示所述行程位置。
[0061]在随后描述的图6的半踏板点确定处理中的曲线计算过程(步骤SI 10)中，CPUl I计算表示反弹系数eH的变化相对于对应非琴键按压状态的位置st的曲线CA (见图4)。即，图4A是代表反弹系数eH和对应非琴键按压状态的位置st之间关系的曲线CA的例子。在图4中，水平轴线代表对应非琴键按压状态的位置st，其是沿按压方向(向前的方向)相距于零(O)按压量的位置，而垂直轴线代表反弹系数eH(= —琴弦释放速度vHn/琴弦击打速度 vHp)。
[0062]图5是用于曲线CA计算过程的伺服驱动的示例性操作流程的方块图。图6是半踏板点确定处理中示例性操作顺序的流程图，且图6的半踏板点确定处理针对每一个琴键31分开地执行。
[0063]在当前实施例中，用于让柔音踏板ro静止在设定的对应非琴键按压状态的位置的“踏板静止(pedal resting)驱动数据”提前针对每一个设定而被准备好。进一步地，用于按压琴键31的“琴键驱动数据”针对对应非琴键按压状态的位置(即弦槌HM的闲置位置)的每一个设定而被准备好。在本发明的当前实施例中，相同琴键按压速度(即琴键按压强度，或弦槌HM的击打速度或强度)针对从对应非琴键按压状态的位置(即不同闲置位置)开始的弦槌HM的每一个击打动作而设置，且由此，假定相同或共同的琴键驱动数据用于对应非琴键按压状态的位置的每一个设定。
[0064]如图5所示，上述踏板静止驱动数据和琴键驱动数据从钢琴控制器40供应到运动控制器41 (类似于上述演奏数据)，从而对应于各个驱动数据的位置控制数据被供应到伺服控制器42。
[0065]随后，伺服控制器42执行反馈控制，以基于对应于踏板静止驱动数据的位置控制数据将电流指令值up(t)供应到踏板促动器26的螺线管26a。随后，柔音踏板H)被踏板促动器26驱动，以维持在所设置的对应非琴键按压状态的位置处的静止状态。
[0066]同时，与上述并行的，伺服控制器42执行反馈控制，以基于对应于琴键驱动数据的位置控制数据将电流指令值uk (t)供应到琴键驱动单元20的螺线管20a，从而琴键31被按压。
[0067]继续参考图5和6，在步骤SlOl执行预定初始化。即，柔音踏板H)的对应非琴键按压状态的位置st被设置在非按压位置(即st=0)。
[0068]接下来，在步骤S102，对应于设置的对应非琴键按压状态的位置St的踏板静止驱动数据被读出，以根据踏板静止驱动数据且通过参考踏板位置传感器27做出的检测结果而驱动柔音踏板PD，从而柔音踏板ro被保持在设置的对应非琴键按压状态的位置st。进一步地，在该状态下，琴键驱动数据被读出，以根据读取的琴键驱动数据执行琴键按压。
[0069]S卩，在步骤S102和103，运动控制器41 (如图5所示)需要基于各个踏板静止驱动数据和琴键驱动数据的轨迹参考，产生用于柔音踏板H)的目标位置(位置控制数据rp)和用于琴键31的目标位置(位置控制数据rk)(这两个目标位置对应于当前时间t)，且随后将由此产生的目标位置输出到伺服控制器42。简要地说，在这些步骤S102和S103，执行操作以与弦槌HM的各个不同闲置位置关联地通过弦槌HM击打琴弦组34，其中弦槌HM的每一个不同闲置位置对应于踏板H)的单个行程中的多个行程位置每一个。
[0070]随后，伺服控制器42从踏板位置传感器27和琴键传感器单元37获得反馈信号yp和yk，且分别计算输出位置控制数据rp和rk与反馈信号yp和yk之间的差EP和ek。随后，伺服控制器42以PWM方式调制通过放大所述差e和ek而获得的电流指令值up和uk，且随后将PWM调制的电流指令值up和uk输出到踏板促动器26的螺线管26a和琴键驱动单元20的螺线管20a。在本发明的当前实施例中，对应非琴键按压状态的位置st通过基于反馈信号yp的值所代表，所述反馈信号是踏板位置传感器27的检测信号。
[0071 ] 随后，在步骤(获得步骤)S104和105，琴弦击打速度vHp (即刚好在琴弦击打之前的弦槌速度)和琴弦释放速度Hn(即刚好在琴弦击打之后的弦槌速度)从弦槌传感器59做出的检测结果获得。在下一个步骤S106从琴弦释放速度vHn计算反弹系数eH，且由此计算的反弹系数eH在下一个步骤S107中与对应非琴键按压状态的位置st的当前值关联地存储在RAM13中，实际上所述当前值为踏板位置传感器27的当前检测值。
[0072]在下一个步骤S108，柔音踏板H)的对应非琴键按压状态的位置St被增量lmm(st=st + I)。随后，在步骤S109，判断对应非琴键按压状态的位置st是否已经达到终止位置。如果在步骤S109确定对应非琴键按压状态的位置st仍未达到终止位置(步骤S109的否判断)，则处理返回到步骤S102。由此，在步骤S102，根据与更新的对应非琴键按压状态的位置st对应的踏板静止驱动数据而驱动柔音踏板H)。简要地说，这些步骤S104到S109为检测步骤，用于响应于弦槌HM击打琴弦组34而检测表示弦槌HM的工作情况和琴弦组34的反应中的至少一个的数据，且用于检测与多个行程位置中各个位置关联的数据。
[0073]一旦对应非琴键按压状态的位置St已经达到终止位置(在步骤S109为“是”)，则处理前进到步骤SllO以执行曲线计算过程，在该处基于存储器中存储的多组反弹系数eH和对应非琴键按压状态的位置st来计算图4所示的曲线CA。
[0074]应注意，上述曲线计算过程可以在相同的对应非琴键按压状态的位置St上执行多次(例如十次)，从而可以获得且提前存储多个反弹系数eH。替换地，可以计算针对相同对应非琴键按压状态的位置st而获得的多个反弹系数eH的平均值，从而平均值被设置为反弹系数eH。
[0075]随后，在步骤S111，直线近似过程被执行，其中计算的曲线CA通过三条折线近似。由此，曲线CA通过图4所示的第一到第三直线LI到L3近似。在图4，pS表示第一直线LI和第二直线L2之间的交点，且pE表示第二直线L2和第三直线L3之间的交点。
[0076]随后，在步骤S112，基于交点pS和pE识别半踏板区域的开始点和结束点。即，交点pS和pE代表曲线CA斜率的突然地改变的特定点。由此，交点pS和pE可以被认为分别对应于:弦槌头57与琴弦组34中最外(左端)的琴线构件34a的交叠在柔音踏板H)的按压行程中开始被解除的位置；和弦槌头57与最外琴线构件34a的交叠的解除在柔音踏板H)的按压行程中结束的位置，如图3平面图所示。由此，在当前实施例中，对应于交点pS的对应非琴键按压状态的位置st被识别为半踏板区域的开始点stS，而对应于交点pE的对应非琴键按压状态的位置st被识别为半踏板区域的结束点stE。
[0077]应注意，在最低音域，这样的突然斜率有时可能不会清楚地表现出来。由此，在这样的情况下，半踏板区域可以仅在低音域、中音域和高音域中被识别。
[0078]随后，在图6半踏板点确定处理的步骤(识别步骤)S113，基于交点pS和pE或开始点stS和结束点StE确定半踏板点HP。即，按预定的内分比在内部将开始点stS和结束点StE之间的线段划分的点被确定为半踏板点HP。在当前实施例中，“1:1”被用作预定内分比的例子。以这种方式，开始点stS和结束点StE之间的中间位置StH被确定为半踏板点HP，如图4所示。中间位置StH也是对应于点pH的柔音踏板H)的位置(交点pS和pE之间的线段在所述点PH处被按预定的内分比在内部划分)。在步骤S113之后，图6的半踏板点确定处理结束。
[0079]因为基于通过曲线CA的上述直线近似获得的、开始点stS和结束点StE之间的内分比而确定半踏板点HP，所以半踏板点HP可被准确地且容易地识别。
[0080]图6的半踏板点确定处理针对每一个琴键31分开地执行，以确定用于每一个琴键31的相应半踏板点HP。替换地，图6的半踏板点确定处理可以针对多个琴键31同时或并行执行。
[0081]图7A是表示通过针对各个音高或音符(琴键31)执行的图6的半踏板点确定处理所确定的半踏板区域的分布信息的示意图。
[0082]如所示的，半踏板点HP和开始点stS及结束点StE的值与音符或琴键31关联地被存储在RAM13中。优选的是，半踏板区域的这种分布信息被存储在非易失存储部分25中，因为该分布信息表示键盘乐器的柔音踏板H)的当前特点。
[0083]事实上，在基于演奏数据在自动演奏中对柔音踏板ro的操作或工作情况执行反馈控制时，更方便的是将半踏板点HP确定为单个值。由此，基于图7A所示的半踏板区域分布信息来确定单个半踏板区域和单个半踏板点HP。虽然可以以任何期望的方式确定这样的单个半踏板区域和单个半踏板点HP，但是开始点stS的最小值和结束点StE的最大值之间的区段(segment)可以被确定为半踏板区域，且该半踏板区域中的中间点可以被确定为半踏板点HP。进一步地，可以使用对应于所有琴键31的半踏板点HP的平均值作为半踏板点HP。
[0084]在基于演奏数据在自动演奏中对柔音踏板ro的工作情况进行反馈控制的过程中伺服控制器42反应出由此确定的半踏板点HP的值(StH)。更具体地，在根据位置控制数据rp设定电流指令值up (t)时，伺服控制器对数据值执行算法处理，所述数据值被包括在演奏数据中且限定柔音踏板H)的操作或按压深度的中间值，其方式是柔音踏板ro位于半踏板点HP的位置stH。以此方式，可以正确提高演奏的可再现性。
[0085]替换地，半踏板区域分布信息可以针对每个音域存储，如图7B所示。例如，琴弦组34可以根据组成琴线构件的数量被分为一些音域，即组成琴线构件的数量为一个的音域(最低音域)，组成琴线构件的数量为两个的音域(低音域)，和组成琴线构件的数量为三个(中和高音域)，且半踏板区域分布信息可以针对所划分的音域每一个而被分开地限定。[0086]从前述应该清楚地得知，在要基于MIDI或其他合适格式的自动演奏数据而执行钢琴的自动演奏时，可有利地使用存储在合适存储器(例如存储部分25，如图7A或7B所示)中的柔音踏板H)的半踏板点的识别数据。在这样的自动钢琴演奏中，可实现用于根据本发明的基本原理重现柔音踏板H)(或弱音踏板)的半踏板点演奏的方法。简要地说，用于根据本发明的基本原理重现柔音踏板ro(或弱音踏板)的半踏板点演奏的方法包括:提供存储器(例如存储部分25)的步骤，在其中存储了识别柔音踏板ro(或弱音踏板)的半踏板点的数据；根据自动演奏数据通过弦槌HM击打琴弦组34的步骤，所述自动演奏数据至少包括用于驱动琴键31的数据；和根据包括在自动演奏数据中且指示踏板的操作或工作情况的数据而自动地驱动柔音踏板ro(或弱音踏板)的步骤；且还包括的步骤是，如果指示踏板的操作或工作情况的数据表示踏板操作或按压深度的中间值，则将踏板定位在存储器(例如存储部分25)中存储的半踏板点的位置。如上所述，各个步骤的操作通过CPUll和伺服控制器42以具体的方式执行。
[0087]通过当前实施例,其中表示反弹系数eH的变化的曲线CA针对每一个对应非琴键按压状态的位置而分开地确定，且其中交点PS和pE代表确定出曲线CA斜率的突然改变的点，可以准确地且容易地识别柔音踏板ro的半踏板区域和半踏板点HP。
[0088]尽管已经针对刚好在琴弦击打之前和之后的琴弦击打速度vHp和琴弦释放速度vHn和反弹系数eH (其是琴弦击打速度vHp和琴弦释放速度vHn之间的比)被描述为是要针对对应非琴键按压状态的位置获得的物理量的例子而描述了本发明，但是要针对对应非琴键按压状态的位置获得的物理量并不限于仅上所述的例子，且只要其他物理量能表示弦槌HM或琴弦组34的操作或工作情况即可。
[0089]例如，用于让弦槌HM向前和向后运动通过预定两个点之间的部分所必要的时间长度可以被测量，从而沿向前方向所需的时间和沿向后方向所需的时间之间的差被获得，以作为表示弦槌HM操作或工作情况的物理量。替换地，假设琴键按压速度是相同的而不管对应非琴键按压状态的位置的设定如何，则在给定位置处在琴弦击打之后弦槌HM的速度(即琴弦释放速度)可以被获得，以作为表示弦槌HM的操作的物理量。在这些情况下，在至少比背挡(backcheck)位置更靠近琴弦组34的位置处检测用于让弦槌HM向前运动和向后运动通过预定两个点之间部分所必要的时间长度和弦槌HM的琴弦释放速度。
[0090]进一步地，琴弦组34的三个琴线构件中，最外琴线构件34a (预定琴线构件)(在柔音踏板ro的完全按压状态下弦槌头不与该琴线构件接触或邻接抵靠)的振动可以被获得，以作为表示弦槌HM操作的物理量。最外琴线构件34a的振动是可检测的，例如通过振动传感器55 (图3)。
[0091]另外，有鉴于泛音(harmonics或overtones)随要被击打的琴线构件的数量改变而改变的情况，从琴弦组34产生的乐音的泛音可以被观察到，从而可从泛音结构的改变点识别半踏板点。
[0092]作为另一修改例，机构可以设置为用于直接地驱动弦槌HM，从而通过沿向前的方向直接地枢转驱动弦槌HM (而不是响应于琴键的按压)，可在图6的半踏板点确定处理中获得反弹系数eH。
[0093]针对通过柔音踏板H)和琴键31的伺服驱动而执行用于一点点改变弦槌HM的对应非琴键按压状态的位置的操作和琴键按压操作的情况，如上描述了图6的半踏板点确定处理。然而，用于驱动柔音踏板ro和琴键31的上述手段不必限制为使用驱动数据经由运动控制器41、伺服控制器42等控制，且这样的手段也可以是手动手段。例如，在按照预定量手动地移位了预定量(例如Imm)之后可以固定柔音踏板H)，且可以通过在该状态下按压琴键31而确定反弹系数eH。
[0094]应注意，应用本发明的踏板可以是任何期望的踏板，只要在非琴键按压状态下弦槌HM相对于琴弦组34的最初位置可通过踏板的按压操作而成为可变即可，即甚至在相同风格的琴键按压下，只要踏板可改变其邻接抵靠琴弦组34的方式(即要被弦槌击打的琴线构件的数量、琴弦击打速度或弦槌的邻接部分等)以由此改变声音音量或音色即可。
[0095]由此甚至在直立类型的键盘乐器中，期望的是，取决于踏板和动作机构的结构，采用具有在踏板的按压中途改变乐音特点的具体点的构造。本发明适用于这样的键盘乐器。
[0096]应理解，本发明的目的可通过提供一种系统或设备或装置而实现，其具有存储介质，所述存储介质中存储了实现上述实施例功能的软件程序代码，从而系统或设备或装置的计算机(CPU、MPU等)读出且执行存储介质中存储的程序代码。在这种情况下，从存储介质本身读出的程序代码实施本发明的功能，且这些代码和在其中存储了程序代码的存储介质一起实施本发明。
[0097]进而，用于提供程序代码的存储介质例如可以是软盘(floppy，注册商标)、硬盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW、磁带、非易失存储卡、ROM 等。替换地，程序代码可以经由通信网络从服伺计算机下载。
[0098]而且，本发明的上述实施例的功能已经如上所述为通过计算机读出且执行程序代码的方式来实施，它们当然可以通过运转在计算机上的OS等实施，基于程序代码的指令执行部分或全部的实际处理。
[0099]进而，毫无疑问，从存储介质读出的程序代码可以写入设置在插入计算机的功能扩展板上的或连接到计算机的功能扩展单元上的存储器，从而上述实施例的功能可通过设置在功能扩展板上的或功能扩展单元上的CPU等实施，基于程序代码的指令执行部分或全部的实际处理。
【权利要求】
1.一种用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的方法，所述键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造为被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述方法包括: 与弦槌的各个不同闲置位置关联地通过弦槌击打琴弦组的步骤，弦槌的不同闲置位置每一个对应于一个踏板行程中多个行程位置每一个； 检测步骤，响应于弦槌击打琴弦组，检测表示弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个的数据，所述检测步骤检测与多个行程位置中各个行程位置关联的数据；和 识别步骤，基于通过与多个行程位置关联的所述检测步骤所检测的数据来识别踏板的半踏板点。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述识别步骤基于关联于多个行程位置所检测的数据的分布曲线来识别表示瞬时变化特性的半踏板区域且识别出被识别的半踏板区域中的半踏板点。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述检测步骤在琴弦组的击打之后检测弦槌的琴弦击打速度和弦槌的琴弦释放速度，且计算所述琴弦击打速度对所述琴弦释放速度的比，以作为表示琴弦组的反应的反弹系数。
4.如权利要求1所述的方法，其中琴弦组包括至少两个琴线构件且构造为不会响应于踏板完全按压状态下琴键的按压而邻接抵靠琴弦组的至少两个琴线构件的最外琴线构件，和 所述检测步骤检测最外琴线构件的振动，以作为表示琴弦组的反应的数据。
5.如权利要求1所述的方法，其中琴弦组包括至少两个琴线构件，和 所述检测步骤基于对通过琴弦组振动产生的声音的泛音结构进行分析而检测表示琴弦组的反应的数据。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述击打琴弦的步骤通过弦槌击打琴弦组，所述弦槌在从不同闲置位置开始的每一个击打动作中以相同强度的运动。
7.如权利要求1- 6中任何一项所述的方法，其中键盘乐器包括多个琴键，且所述识别步骤识别用于每一个琴键的半踏板点。
8.如权利要求1- 6中任何一项所述的方法，其中键盘乐器包括多个琴键，且所述识别步骤识别与琴键组对应的一个半踏板点。
9.如权利要求1- 6中任何一项所述的方法，其进一步包括在存储器中存储通过所述识别步骤识别的半踏板点的步骤。
10.如权利要求9所述的方法，其进一步包括: 根据自动演奏数据通过弦槌击打琴弦组的步骤，所述自动演奏数据至少包括用于驱动琴键的数据； 根据包括在自动演奏数据中且指示踏板工作情况的数据自动地驱动踏板的驱动步骤，所述驱动步骤在指示踏板工作情况的所述数据表示踏板的按压深度的中间值时将踏板定位在存储在存储器中的半踏板点的位置。
11.一种用于识别键盘乐器上踏板的半踏板点的设备，键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述设备包括: 传感器，适于检测一个踏板行程中的多个行程位置； 检测器，适于响应于弦槌击打琴弦组而检测表示弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个的数据；和处理器适于: 针对踏板的一个行程中多个行程位置每一个且响应于弦槌从对应于行程位置的闲置位置击打琴弦组，检测弦槌的工作情况和琴弦组的反应中的至少一个；和基于关联于多个行程位置所检测的数据来识别踏板的半踏板点。
12.一种用于重现键盘乐器上踏板的半踏板点演奏的方法，键盘乐器包括:琴键；弦槌，构造为 响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述方法包括: 提供在其中存储了数据的存储器的步骤，所述数据识别踏板的半踏板点； 根据自动演奏数据通过弦槌击打琴弦组的步骤，所述自动演奏数据至少包括用于驱动琴键的数据；和 根据包括在自动演奏数据中且指示踏板工作情况的数据而自动地驱动踏板的驱动步骤，所述驱动步骤在指示踏板工作情况的数据表示踏板的按压深度的中间值时将踏板定位在存储于存储器中的半踏板点的位置。
13.一种用于重现键盘乐器上踏板的半踏板点演奏的设备，键盘乐器包括琴键；弦槌，构造为响应于琴键的操作而进行枢转运动；和琴弦组，包括至少一个琴线构件且构造为被弦槌击打；和踏板，构造为响应于在其上执行的按压操作而进行行程运动，踏板被构造为根据其行程位置改变弦槌相对于琴弦组的闲置位置，所述设备包括: 存储器，在其中存储了识别踏板的半踏板点的数据； 驱动单元，适于使得弦槌击打琴弦组； 促动器，适于让踏板运动；和 处理器适于: 根据自动演奏数据驱动所述驱动单元，所述自动演奏数据至少包括用于驱动琴键的数据，从而所述弦槌击打琴弦组；和 根据包括在自动演奏数据中且指示踏板工作情况的数据而自动地驱动踏板，在指示踏板工作情况的数据表示踏板的按压深度的中间值时所述处理器将踏板定位在存储器中存储的踏板的半踏板点位置。
【文档编号】G10C3/26GK103915079SQ201310744927
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】藤原佑二, 大场保彦 申请人:雅马哈株式会社