JP3600416B2

JP3600416B2 - Keystroke strength detection device

Info

Publication number: JP3600416B2
Application number: JP27985697A
Authority: JP
Inventors: 達也稲場
Original assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instruments Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH11102188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は打鍵強度検出装置に関し、特に、鍵が所定区間を通過する時間に基づいて打鍵強度に関する情報を検出するピアノ等の打鍵強度検出装置に用いて好適なものである。本発明は、電子ピアノ等においてアコースティックピアノに近い鍵盤のタッチ感を出すために鍵盤部分にハンマを含むアクション系の構造を取り入れたものや、これとは逆に、アコースティックピアノにおいて電子回路的な構成を取り入れたもの等に広く適用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、演奏者の演奏を鍵操作速度の情報、具体的には或る２点間を鍵が通過する際の時間差として捉え、この時間差から推定等により打鍵強度を算出し、この打鍵強度に応じて再生用の演奏データを生成する電子ピアノが知られている。また、アコースティックピアノの中でも、演奏者の演奏を電子音に変換してそれをヘッドホン等で聞けるようにしたいわゆる消音ピアノでは、上述の手法により打鍵強度を算出するように成されている。
【０００３】
ところで、鍵盤部にアコースティック的なアクション系の構造を持つピアノでは、鍵の動く速度は、押鍵の開始から押鍵の完了まで一定ではない。これは、鍵の剛性や鍵にアクション系の負荷が加わるタイミングおよび押鍵の強さ等の関係から決まるものである。どの程度まで押鍵されたタイミングで鍵に反発力が加わるかは、鍵盤の剛性やアクション系の負荷、あるいは各部の摩擦等の微妙な相違により異なるし、強打か弱打かによっても異なる。
【０００４】
図６に示すように、強打の場合は、押鍵に対して反発力を受けるが、それに影響されないほど鍵を強く押しているので、鍵の移動速度が変化する点（以下、「レットオフ点」という）は存在しない。よって、２つの通過検出センサＳ１，Ｓ２の間を鍵が通過する際の時間差検出範囲Ｚ内では、強打に相当する小さい時間差Δｔ_１が通常通り検出される。また、弱打の場合は、鍵の反発力をそれほど強く受けないため、レットオフ点が生じない。よって、時間差検出範囲Ｚ内では弱打に相当する大きい時間差Δｔ_２が通常通り検出される。
【０００５】
これに対して、弱打と強打との間の強さである中強打の場合は、鍵の反発力を受けてレットオフ点Ｐｃｈが生じる。しかもこの中強打の場合、図６に示すようにレットオフ点Ｐｃｈが時間差検出範囲Ｚ内となることがある。このときは、実際にはある程度強く押鍵しているにもかかわらず、時間差検出範囲Ｚ内で検出される時間差Δｔ_３が弱打の時間差Δｔ_２よりも大きくなってしまう。そのため、打鍵強度が小さいものとして誤った算出がなされ、演奏者の演奏を忠実に再現できなくなってしまう。
【０００６】
また、同一鍵が連打された場合には、実際には同一の打鍵強度にて演奏が行われているにもかかわらず、上述のレットオフ点Ｐｃｈが打鍵毎にずれてしまい、時間差検出範囲Ｚ内にレットオフ点Ｐｃｈが入って発生音が突然小さくなってしまうことがある。このように、実際には強打したにもかかわらず発生音が小さくなってしまう現象を、以下の説明において「逆転現象」と呼ぶ。
【０００７】
従来、このような逆転現象を抑制するための手段として、例えば特開平４−３６７８９６号公報に示される技術が提案されていた。これは、算出した今回の打鍵強度に関する情報にそれまでの算出結果を加味して平均化し、その平均化データを演奏データとして用いるというものである。
【０００８】
すなわち、今回の打鍵強度に関する情報がａ_ｎと検出されたとき、算出される打鍵強度平均値ＡＶＥは、１つ前の打鍵強度平均値をＡＶＥ_−１とすると、
ＡＶＥ＝（ＡＶＥ_−１＋３ａ_ｎ）／４
であった。また、打鍵間隔が２５０ｍｓｅｃ以内の連打かどうかを判断し、同一鍵の連打と見なしたときは、さらにその鍵の設定データＡＶＥ_ｍと平均化して、
ＡＶＥ＝｛ＡＶＥ_−１＋３（ＡＶＥ_ｍ＋３ａ_ｎ）／４｝／４
としていた。
【０００９】
このようにすれば、逆転現象によって打鍵強度に関する情報の値が突然小さくなっても、それまでの打鍵強度情報と平均化されて出力されることにより、発生音が急に小さくなってしまうことが防止される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開平４−３６７８９６号公報に示される方法では、逆転現象によって発生音が急に小さくなってしまう不都合はある程度抑制されるものの、平均化された打鍵強度情報を演奏データとして出力するものであるため、押鍵毎の発生音は真の打鍵強度（演奏者が意図した打鍵強度）を忠実に再現するものではなかった。
【００１１】
特に、前回までの打鍵強度平均値に対して値の大きく異なる打鍵強度情報が逆転現象によって算出された場合には、そのとき算出される平均値は前回までの平均値と大きく変わってしまう。また、このとき算出された平均値によってそれ以降に算出される打鍵強度平均値も影響を受けてしまい、演奏データとして用いられる打鍵強度平均値が実際の打鍵強度とはかけ離れたものとなってしまうこともあった。
【００１２】
また、同一鍵を連打していると、鍵にアクション系の負荷が加わるタイミング等の関係から一瞬抵抗が小さくなるときが生じ、演奏者が同じ調子で鍵を押しているつもりでも打鍵強度が実際には一瞬強くなってしまう場合がある。この場合は、演奏者の意図に反して発生音が大きくなってしまう。このように、同一鍵の連打時にアクション系の抵抗が小さくなって発生音が意図したものより突然大きくなってしまう現象を、上述した逆転現象と区別して「第２逆転現象」と呼び、上述した逆転現象を「第１逆転現象」と呼ぶ。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、上述した第１逆転現象や第２逆転現象が発生した場合でも、演奏データとして算出される打鍵強度情報を演奏者の意図した打鍵強度（真の打鍵強度）により近づけることができるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の打鍵強度検出装置は、アコースティック的なアクション系の構造を持つ鍵の所定区間の通過状態に基づいて打鍵強度情報を算出する打鍵強度情報算出手段と、上記打鍵強度情報算出手段により算出された今回の打鍵強度情報が、同一鍵に係る平均化打鍵強度情報と比較して所定値を越えて小さいか又は大きいかを判断する判断手段と、上記判断手段により今回の打鍵強度情報が上記所定値を越えて小さい又は大きいと判断されたときは、上記今回の打鍵強度情報を加味せず、前回の平均化打鍵強度情報を今回の平均化打鍵強度情報とし、上記今回の打鍵強度情報が上記所定値を越えて小さい又は大きいと判断されないときは、上記今回の打鍵強度情報及び前回の平均化打鍵強度情報を加味して平均化して今回の平均化打鍵強度情報とし、上記今回の平均化打鍵強度情報を演奏データとして出力する打鍵強度情報平均化手段とを備え、上記判断手段は、上記打鍵強度情報算出手段により次回の打鍵強度情報が算出されたときには上記今回の平均化打鍵強度情報と比較することを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の特徴とするところは、上記打鍵強度情報平均化手段は、上記今回の打鍵強度情報が上記所定値を越えて小さい又は大きいと判断されないときは、上記今回の打鍵強度情報を重視して平均化することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の要素的特徴を示す機能ブロック図であり、図２は、本実施形態による打鍵強度検出装置を備えたピアノのアクション系の構成を示す概略図である。
【００１８】
図１において、本実施形態の打鍵強度検出装置１０は、打鍵強度情報算出手段２と、打鍵強度情報平均化手段３と、判断手段４とを備える。打鍵強度情報算出手段２は、鍵１の所定区間の通過状態に基づいて打鍵強度に関する情報（これは、鍵１が所定区間の通過に要する時間差の情報であっても良いし、鍵速度に換算されたものであっても良い。また、更に打鍵強度に換算されていても構わない。以下、この打鍵強度に関する情報を「打鍵強度情報」と略す。）を算出するものであり、図２に示すような構成の鍵速度検出手段を備えている。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態の鍵速度検出手段は、弦１３を叩くハンマー１４が連結された鍵１の下方に設けられた２つの通過検出センサ１１，１２と、コントロール部１５とを備えている。例えば、上記２つの通過検出センサ１１，１２はそれぞれ発光素子および受光素子であり、コントロール部１５は、鍵１の下面に取り付けた段付シャッタ１６が上記通過検出センサ１１，１２の光路を遮断する時間差を算出する。
【００２０】
また、打鍵強度情報平均化手段３は、上記打鍵強度情報算出手段２により算出された今回の打鍵強度情報に前回までの算出結果を加味して平均化し、その結果を演奏データとして出力する。打鍵強度平均値ＡＶＥを得るための式は、上述した従来例と同様に、
ＡＶＥ＝（ＡＶＥ_−１＋３ａ_ｎ）／４……（式１）
である。ただし、上記（式１）において、ａ_ｎは今回の打鍵強度情報、ＡＶＥ_−１は前回までの打鍵強度平均値である。打鍵強度情報平均化手段３は、算出した打鍵強度平均値を次回に使用するために図示しない記憶部に記憶する。
【００２１】
また、判断手段４は、打鍵強度情報算出手段２により算出された今回の打鍵強度情報が、打鍵強度情報平均化手段３により算出された前回までの打鍵強度平均値（上記図示しない記憶部に記憶されている）と比較して所定値を越えて小さいか又は大きいかを判断する。ここで、この判断の結果が「ＮＯ」であれば、打鍵強度情報平均化手段３は、上述した（式１）に従って通常通り今回の打鍵強度情報を加味して平均化処理を行い、それにより得られる今回の打鍵強度平均値を演奏データとして出力する。
【００２２】
一方、判断の結果が「ＹＥＳ」であれば、打鍵強度情報平均化手段３は、上述した第１逆転現象または第２逆転現象が発生したと見なして、今回の打鍵強度情報を加味した平均化処理は行うことなく、打鍵強度情報平均化手段３内の図示しない記憶部に記憶されている前回までの打鍵強度平均値をそのまま演奏データとして出力する。
【００２３】
図３は、上記のように構成した本実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
本実施形態の打鍵強度検出装置を備えたピアノは、演奏者の演奏を鍵番号と打鍵強度の情報として捉え、これに基づいて電子音を発生する。このとき、本実施形態の打鍵強度検出装置においては、打鍵強度は平均値ＡＶＥとして算出され、この算出された打鍵強度平均値ＡＶＥが演奏データとして出力される。
【００２４】
図３において、まず処理の開始に当たり、打鍵強度情報平均化手段３は、打鍵強度平均値ＡＶＥに初期値ａ_０を設定する（ステップＳ１）。この初期値ａ_０は、例えばコンピュータ処理のために「０」〜「１２７」の数値で打鍵強度を表現するとした場合の中間の値「６４」を設定する。あるいは、演奏曲目の種類によってどの程度の強さで演奏をすべきかが定まっていれば、その強さに相当する値としてもよい。さらには、この初期値ａ_０は、最初に押鍵されたときに算出される打鍵強度自体としてもよい。
【００２５】
こうして初期値ａ_０を設定した後は、打鍵強度情報算出手段２は、通過検出センサ１１，１２の検出結果に基づいて、下記の（式２）にて今回の打鍵強度情報ａ_ｎを算出する（ステップＳ２）。
打鍵強度＝ｋ・（１／時間差）……（式２）
ただし、ｋは所定の演算係数である。
【００２６】
そして、判断手段４が下記の（式３）に基づいて、算出された今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１（最初の段階では初期値ａ_０に設定されている）と比較して所定値Ｔを越えて小さいかどうか、つまり、前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と今回の打鍵強度情報ａ_ｎとの差が所定値Ｔより大きいかどうかを判断する（ステップＳ３）。これは、今までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と比べて急に弱いデータが検出されたかどうかを調べているものである。
ａ_ｎ＜ＡＶＥ_−１−Ｔ……（式３）
【００２７】
ここで、この判断の結果が「ＮＯ」であれば、上記（式１）に従って平均化処理を行い、これにより得られた平均値を新たな打鍵強度平均値ＡＶＥとする（ステップＳ４）。なお、この平均化処理においては、従来例と同様に、今回算出した打鍵強度情報ａ_ｎを３倍し、それを前回の打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と足したものを４で割るという手法を採用することにより、今回算出した打鍵強度情報ａ_ｎの方を重視した平均化を行っている。
【００２８】
一方、ステップＳ３における判断の結果が「ＹＥＳ」であれば、実際には強打したにもかかわらず発生音が小さくなってしまう第１逆転現象が発生したと見なして、そのとき算出した今回の打鍵強度情報ａ_ｎを無視し、前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１をそのまま新たな打鍵強度平均値ＡＶＥとして採用するようにする（ステップＳ５）。そして、こうして求められた新たな打鍵強度平均値ＡＶＥの情報を演奏データとして出力し（ステップＳ６）、ステップＳ２以下の処理を繰り返す。
【００２９】
通常の演奏においては、押鍵毎に実際の打鍵強度がばらつくことはなく、全体として徐々に強く変化していったり徐々に弱く変化していくだけである。したがって、鍵毎にアクション系の負荷がかかるタイミングの違いや鍵の剛性等によって第１逆転現象が発生し、単純に算出される打鍵強度が急に弱くなった場合には、前回までに平均化されていた打鍵強度情報を採用することにより、全体の演奏曲の流れを捉えたバランスのよい演奏を実現することが可能になる。
【００３０】
特に、前回までの打鍵強度平均値に対して値の大きく異なる打鍵強度情報が逆転現象によって算出された場合には、その大きく異なる今回の打鍵強度情報を加味して平均化した結果を演奏データとして出力する従来例よりも、上記今回の打鍵強度情報を無視して前回までの打鍵強度平均値を演奏データとして出力する本実施形態の手法の方が、全体の演奏曲の流れを忠実に捉えたバランスのよい演奏を実現することが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態では、第１逆転現象の発生によって急に弱い打鍵強度が検出されたときは、その打鍵強度は無視して以降の平均化が行われるので、以降の処理においても急に弱くなった打鍵強度によって影響を受けることがなくなり、演奏データとして出力される打鍵強度平均値ＡＶＥを真の打鍵強度により近づけることができる。
【００３２】
なお、上記ステップＳ３において（式３）の代わりに、下記の（式４）に基づいて、今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と比較して所定値Ｔ′を越えて大きいかどうかを判断するようにすれば、同一鍵の連打時にアクション系の抵抗が小さくなって発生音が意図したものより突然大きくなってしまう第２逆転現象を防止することができる。
ａ_ｎ＞ＡＶＥ_−１＋Ｔ′……（式４）
【００３３】
すなわち、同一鍵の連打時に第２逆転現象によって単純に算出される打鍵強度情報ａ_ｎが急に強いものになったとしても、その打鍵強度情報ａ_ｎは無視して前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１が演奏データとして出力されるので、全体の演奏曲の流れを捉えたバランスのよい演奏を実現することが可能になる。また、この強い打鍵強度情報ａ_ｎは無視して以降の平均化が行われるので、急に強くなった打鍵強度によって影響を受けることがなくなり、演奏データとして出力される打鍵強度平均値ＡＶＥを真の打鍵強度により近づけることができる。
【００３４】
次に、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、第１逆転現象と第２逆転現象との両方を有効に防止できるようにしたものである。
図４は、第２の実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態の打鍵強度検出装置においても、打鍵強度は平均値ＡＶＥとして算出され、この算出された打鍵強度平均値ＡＶＥが演奏データとして出力される。
【００３５】
図４において、まず処理の開始に当たり、打鍵強度平均値ＡＶＥに上述した初期値ａ_０を設定する（ステップＳ１１）。初期値ａ_０を設定した後は、通過検出センサ１１，１２の検出結果に基づいて、上記（式２）にて今回の打鍵強度情報ａ_ｎを算出する（ステップＳ１２）。そして、上記（式３）に基づいて、算出された今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と比較して所定値Ｔを越えて小さいかどうかを判断する（ステップＳ１３）。これは、第１逆転現象が発生したかどうかを調べているものである。
【００３６】
ここで、この判断の結果が「ＹＥＳ」であれば、第１逆転現象が発生したと見なして、そのとき算出した今回の打鍵強度情報ａ_ｎを無視し、前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１をそのまま新たな打鍵強度平均値ＡＶＥとして採用するようにする（ステップＳ１６）。一方、この判断の結果が「ＮＯ」であれば、さらに上記（式４）に基づいて、今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１と比較して所定値Ｔ′を越えて大きいかどうかを判断する（ステップＳ１４）。これは、同一鍵の連打時に第２逆転現象が発生したかどうかを調べているものである。
【００３７】
ここで、このステップＳ１４における判断の結果が「ＹＥＳ」であれば、第２逆転現象が発生したと見なす。この場合も、そのとき算出した今回の打鍵強度情報ａ_ｎを無視して、前回までの打鍵強度平均値ＡＶＥ_−１をそのまま採用するようにする（ステップＳ１６）。一方、この判断の結果が「ＮＯ」であれば、上記（式１）に従って平均化処理を行い、これにより得られた平均値を新たな打鍵強度平均値ＡＶＥとする（ステップＳ１５）。そして、こうして求められた新たな打鍵強度平均値ＡＶＥの情報を演奏データとして出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ１２以下の処理を繰り返す。
【００３８】
この結果、鍵毎にアクション系の負荷がかかるタイミングの違いや鍵の剛性等によって第１逆転現象が発生したり、同一鍵の連打時にアクション系の負荷が急に軽くなることによって第２逆転現象が発生したりして、単純に算出される打鍵強度情報ａ_ｎが急に弱くあるいは強くなったとしても、その打鍵強度情報ａ_ｎは無視して平均化が行われるので、急に変化した打鍵強度によって影響を受けることがなくなり、演奏データとして出力される打鍵強度平均値ＡＶＥを真の打鍵強度により近づけることができる。
【００３９】
次に、第３の実施形態を説明する。上述した第１および第２の実施形態では、平均化処理して得た打鍵強度平均値ＡＶＥを演奏データとして出力していた。この打鍵強度平均値ＡＶＥは、第１逆転現象や第２逆転現象の発生時における打鍵強度情報ａ_ｎを無視して平均化した値であるから、従来例に比べて真の打鍵強度に近いものではあるが、平均化したものである以上、真の打鍵強度とは違いがある。以下に述べる第３の実施形態は、演奏データとして出力される打鍵強度情報を真の打鍵強度に更に近づけるようにしたものである。
【００４０】
図５は、第３の実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態の打鍵強度検出装置においては、平均化処理は行わず（したがって図１の打鍵強度情報平均化手段３は不要）、演奏データとしての打鍵強度は、単純に算出される打鍵強度情報ａ_ｎがそのまま用いられるものである。
【００４１】
すなわち、図５において、まず処理の開始に当たり、打鍵強度情報ａ_ｎに上述した初期値ａ_０を設定する（ステップＳ２１）。初期値ａ_０を設定した後は、通過検出センサ１１，１２の検出結果に基づいて、上記（式２）にて今回の打鍵強度情報ａ_ｎを算出する（ステップＳ２２）。そして、下記の（式５）に基づいて、算出さえた今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回の打鍵強度情報ａ_ｎ−１（最初の段階では初期値ａ_０に設定されている）と比較して所定値Ｔを越えて小さいかどうかを判断する（ステップＳ２３）。
ａ_ｎ＜ａ_ｎ−１−Ｔ……（式５）
【００４２】
ここで、この判断の結果が「ＮＯ」であれば、上記ステップＳ２２で算出された今回の打鍵強度情報ａ_ｎをそのまま新たな打鍵強度情報ａ_ｎとして採用するようにする（ステップＳ２４）。一方、判断の結果が「ＹＥＳ」であれば、第１逆転現象が発生したと見なして、今回の打鍵強度情報ａ_ｎを無視し、前回の打鍵強度情報ａ_ｎ−１を新たな打鍵強度情報ａ_ｎとして採用するようにする（ステップＳ２５）。
【００４３】
そして、こうして求められた新たな打鍵強度情報ａ_ｎを演奏データとして出力し（ステップＳ２６）、ステップＳ２２以下の処理を繰り返す。この結果、鍵毎にアクション系の負荷がかかるタイミングの違いや鍵の剛性等によって第１逆転現象が発生し、算出される今回の打鍵強度情報ａ_ｎが急に弱いものになったときは、今回の打鍵強度ａ_ｎは無視して前回の打鍵強度情報ａ_ｎ−１が演奏データとして採用される。
【００４４】
通常の演奏においては、押鍵毎に実際の打鍵強度がばらつくことがなく、全体として徐々に強く変化していったり徐々に弱く変化していくだけである。したがって、本実施形態によれば、急に弱い打鍵強度が検出されたときは前回の打鍵強度を採用することにより、全体の演奏曲の流れを捉えたバランスのよい演奏を実現することが可能になる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、第１逆転現象が発生していないときは、算出された打鍵強度情報ａ_ｎが平均化されることなく、そのまま演奏データとして用いられるので、演奏データとして出力される打鍵強度情報ａ_ｎを真の打鍵強度とすることができる。つまり、本実施形態によれば、第１逆転現象が発生したときの１音のみが真の打鍵強度と異なり（ただし、真の打鍵強度に近いものである）、その他の場合は真の打鍵強度を忠実に実現することができる。
【００４６】
なお、上記ステップＳ２３において（式５）の代わりに、下記の（式６）に基づいて、今回の打鍵強度情報ａ_ｎが前回の打鍵強度情報ａ_ｎ−１と比較して所定値Ｔ′を越えて大きいかどうかを判断するようにすれば、第２逆転現象を有効に防止することができる。
ａ_ｎ＞ａ_ｎ−１＋Ｔ′……（式６）
【００４７】
すなわち、同一鍵の連打時に第２逆転現象によって単純に算出される打鍵強度情報ａ_ｎが急に強いものになったとしても、その強い打鍵強度情報ａ_ｎは無視して前回の打鍵強度情報ａ_ｎ−１が採用される。通常の演奏においては、同一鍵の連打時には各鍵はほぼ同一の打鍵強度で弾くことが多いので、急に強い打鍵強度が検出されたときにそれを無視して前回の打鍵強度を採用することにより、全体の演奏曲の流れを忠実に捉えたバランスのよい演奏を実現することができる。
【００４８】
また、上述した第２の実施形態と同様に、上記（式５）および（式６）に基づく判断を共に行うことにより、第１逆転現象による不都合と第２逆転現象による不都合とを確実に防止することが可能である。
【００４９】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種々なる態様を採用することができる。例えば、平均化の際の重み付けの係数はさらに種々に設定しておくことができ、演奏に応じて任意に設定することができる構成としておくこともできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の打鍵強度検出装置によれば、アクション系に負荷のかかるタイミングの違いや鍵の剛性等によって第１逆転現象が発生し、単純に算出される打鍵強度が急に弱いものになったとしても、その打鍵強度は無視して処理が行われるようになるので、急に弱くなった打鍵強度による影響を受けないようにすることができ、演奏データとして算出される打鍵強度の情報を真の打鍵強度により近づけることができる。
【００５１】
また、同一鍵の連打時にアクション系の抵抗が急に小さくなって第２逆転現象が発生し、単純に算出される打鍵強度が急に強いものになったとしても、その打鍵強度は無視して処理が行われるようになるので、急に強くなった打鍵強度による影響を受けないようにすることができ、演奏データとして算出される打鍵強度の情報を真の打鍵強度により近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の要素的特徴を示す機能ブロック図である。
【図２】本実施形態による打鍵強度検出装置を備えたピアノのアクション系の構成を示す概略図である。
【図３】第１の実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】第２の実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】第３の実施形態による打鍵強度検出装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】従来の打鍵強度算出における問題点を示した説明図である。
【符号の説明】
１鍵
２打鍵強度情報算出手段
３打鍵強度情報平均化手段
４判断手段
１０打鍵強度検出装置
１１，１２通過検出センサ
１５コントロール部
１６段付シャッタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a keystroke strength detection device, and is particularly suitable for use in a keystroke strength detection device such as a piano that detects keystroke strength information based on the time when a key passes through a predetermined section. The present invention incorporates an action-type structure including a hammer on a keyboard portion in order to obtain a touch feeling of a keyboard similar to an acoustic piano in an electronic piano or the like, and conversely, an electronic circuit configuration in an acoustic piano It can be widely applied to those incorporating the above.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the performance of a player is considered as key operation speed information, specifically, a time difference when a key passes between two points, and a keying strength is calculated from this time difference by estimation or the like, and the keying strength is calculated according to the keying strength. 2. Description of the Related Art An electronic piano that generates performance data for reproduction by using an electronic piano is known. Further, among acoustic pianos, a so-called silence piano in which the performance of a player is converted into an electronic sound so that the sound can be heard with headphones or the like, the keying strength is calculated by the above-described method.
[0003]
By the way, in a piano having an acoustic action-type structure in a keyboard portion, the moving speed of a key is not constant from the start of key depression to the completion of key depression. This is determined by the relationship between the key stiffness, the timing at which an action-type load is applied to the key, the key pressing strength, and the like. The degree to which the key is repelled at the time the key is pressed depends on the stiffness of the keyboard, the load of the action system, or the subtle differences in the friction of each part, and also differs depending on whether the key is hit hard or lightly.
[0004]
As shown in FIG. 6, in the case of a strong hit, a repulsive force is applied to the key depression, but the key is pressed so strongly that it is not affected by the key depression. Therefore, the point at which the key movement speed changes (hereinafter referred to as the “let-off point”). ) Does not exist. Thus, between the two passage detection sensors S1, S2 key in the time difference detection range Z as it passes through a small time difference Delta] t ₁ corresponding to the bang is detected as usual. In the case of a weak hit, the repulsive force of the key is not so strongly received, and no let-off point is generated. Therefore, within the time difference detection range Z, a large time difference Δt ₂ corresponding to a weak hit is detected as usual.
[0005]
On the other hand, in the case of a medium hit, which is a strength between a weak hit and a strong hit, a let-off point Pch is generated due to the repulsive force of the key. In addition, in the case of a medium hit, the let-off point Pch may fall within the time difference detection range Z as shown in FIG. At this time, the time difference Δt ₃ detected in the time difference detection range Z is larger than the time difference Δt _{2 of the} light hit, even though the key is actually pressed to some extent. For this reason, an erroneous calculation is performed assuming that the keying strength is low, and the performance of the player cannot be faithfully reproduced.
[0006]
Further, when the same key is repeatedly struck, the above-mentioned let-off point Pch is shifted for each striking even though the performance is actually performed with the same striking strength, and the time difference detection range Z May be suddenly reduced due to the let-off point Pch. Such a phenomenon that the generated sound is reduced in spite of the fact that the player hits hard is called a "reverse phenomenon" in the following description.
[0007]
Conventionally, as a means for suppressing such a reversal phenomenon, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-366896 has been proposed. In this method, the calculated information on the current keystroke strength is averaged in consideration of the calculation results up to that time, and the averaged data is used as performance data.
[0008]
That is, when the information on the current key depression force is detected as a _n, keying strength average value AVE is calculated, when the previous key depression intensity average value AVE _-1,
_{_{AVE = (AVE -1 + 3a n}} ) / 4
Met. Also, keying interval is determined whether barrage or within 250 msec, when regarded as repeated pressing of the same key is further averaged and configuration data AVE _m of the key,
_{_{AVE = {AVE -1 +3 (AVE}} m + 3a n) / 4} / 4
And had
[0009]
In this way, even if the value of the keying strength information suddenly decreases due to the reversal phenomenon, the generated sound is suddenly reduced by being averaged and output with the keying strength information up to that time. Is prevented.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-369896, although the inconvenience of suddenly reducing the generated sound due to the reversal phenomenon is suppressed to some extent, the averaged keystroke strength information is output as performance data. Therefore, the sound generated for each key press does not faithfully reproduce the true keystroke intensity (the keystroke intensity intended by the player).
[0011]
In particular, when keying strength information having a value significantly different from the keying strength average value up to the previous time is calculated by the reversal phenomenon, the average value calculated at that time greatly changes from the previous average value. The average value calculated at this time is also affected by the average keying intensity calculated thereafter, and the average keying intensity used as performance data is far from the actual keying intensity. There were things.
[0012]
Also, if the same key is struck repeatedly, the resistance may momentarily decrease due to the timing of the action load applied to the key, etc., and even if the player intends to press the key in the same tone, the keystroke strength is actually May get stronger for a moment. In this case, the generated sound becomes loud against the intention of the player. In this manner, the phenomenon in which the resistance of the action system becomes small when the same key is repeatedly struck and the generated sound suddenly becomes larger than intended is referred to as the “second reversal phenomenon” to be distinguished from the reversal phenomenon described above. The reversal phenomenon is referred to as “first reversal phenomenon”.
[0013]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and even when the first reversal phenomenon or the second reversal phenomenon described above occurs, the keying strength information calculated as the performance data is recorded by the player. It is an object of the present invention to be able to approach an intended keying strength (true keying strength).
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The keying strength detection device according to the present invention includes a keying strength information calculating means for calculating keying strength information based on a passing state of a key having an acoustic action structure in a predetermined section, and a keying strength information calculating means. Determining means for determining whether the current keying strength information is smaller or larger than a predetermined value by comparing with the averaged keying strength information for the same key; If it is determined that the value is smaller or larger than the value, the current keying strength information is not taken into account, the previous averaged keying strength information is used as the current averaged keying strength information, and the current keying strength information is If it is not determined that the value is smaller or larger than the predetermined value, the averaged keystroke strength information and the averaged keystroke strength information of the previous time are averaged by taking into account the current keystroke strength information and the previous averaged keystroke strength information. Keying strength information averaging means for outputting the current averaged keying strength information as performance data, wherein the determining means calculates the current keying strength information when the next keying strength information is calculated by the keying strength information calculating means. It is characterized by comparison with averaged keystroke strength information.
[0015]
According to another feature of the present invention, the keying strength information averaging means places importance on the current keying strength information when the current keying strength information is not determined to be smaller or larger than the predetermined value. And averaging.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a functional block diagram showing the elementary features of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of an action system of a piano including a keying strength detection device according to the present embodiment.
[0018]
In FIG. 1, the keying strength detection device 10 of the present embodiment includes a keying strength information calculating unit 2, a keying strength information averaging unit 3, and a determining unit 4. The keying strength information calculating means 2 generates information on keying strength based on the passing state of the key 1 in a predetermined section (this may be information on a time difference required for the key 1 to pass through a predetermined section, or may be converted into a key speed. Further, the keying strength may be further converted into a keying strength. Hereinafter, the information on the keying strength is abbreviated as “keying strength information”. A key speed detecting means having a configuration as shown is provided.
[0019]
As shown in FIG. 2, the key speed detecting means of the present embodiment includes two passage detection sensors 11 and 12 provided below the key 1 to which a hammer 14 that strikes a string 13 is connected, and a control unit 15. Have. For example, the two pass detection sensors 11 and 12 are a light emitting element and a light receiving element, respectively. The control unit 15 controls the stepped shutter 16 attached to the lower surface of the key 1 to block the optical path of the pass detection sensors 11 and 12. Calculate the time difference.
[0020]
The keying strength information averaging means 3 averages the current keying strength information calculated by the keying strength information calculating means 2 in consideration of the calculation results up to the previous time, and outputs the result as performance data. An equation for obtaining the average keying strength value AVE is similar to the above-described conventional example.
_{_{AVE = (AVE -1 + 3a n}} ) / 4 ...... ( Equation 1)
It is. However, in the above equation (1), _{a n} is the current keying strength information, _{AVE -1} is the key depression intensity average value up to the previous. The keying strength information averaging means 3 stores the calculated keying strength average value in a storage unit (not shown) for use next time.
[0021]
Further, the judgment means 4 determines that the current keystroke strength information calculated by the keystroke strength information calculation means 2 is the average of the previous keystroke strength values calculated by the keystroke strength information averaging means 3 (stored in the storage unit (not shown)). Is determined to be smaller or larger than a predetermined value. Here, if the result of this determination is “NO”, the keying strength information averaging means 3 performs the averaging process as usual in consideration of the current keying strength information according to (Equation 1) described above. The resulting average keying strength is output as performance data.
[0022]
On the other hand, if the result of the determination is "YES", the keying strength information averaging means 3 considers that the above-described first reversal phenomenon or the second reversal phenomenon has occurred, and performs averaging in consideration of the current keying strength information. Without performing the process, the average of the keying intensity up to the previous time stored in the storage unit (not shown) in the keying intensity information averaging means 3 is directly output as performance data.
[0023]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the keying strength detection device according to the present embodiment configured as described above.
The piano provided with the keying strength detection device of the present embodiment captures the performance of the player as key number and keying strength information and generates an electronic sound based on the information. At this time, in the keying strength detection device of the present embodiment, the keying strength is calculated as an average value AVE, and the calculated keying strength average value AVE is output as performance data.
[0024]
3, first we hit the start of the process, keying strength information averaging means 3 sets the initial value a ₀ to key depression intensity average value AVE (step S1). The initial value a _0, for example, sets the intermediate value "64" in the case of a representing the key depression intensity value of "0" to "127" for computer processing. Alternatively, if it is determined how strong the performance should be based on the type of the music piece, a value corresponding to the strength may be used. Furthermore, the initial value a ₀ may be a key depression force itself, which is calculated when it is first depressed.
[0025]
After setting the initial value a ₀ is keying strength information calculation unit 2, based on the detection result of the passage detection sensors 11 and 12, calculates the current keying strength information a _n at the following (Equation 2) (Step S2).
Keying strength = k · (1 / time difference) (Equation 2)
Here, k is a predetermined operation coefficient.
[0026]
The determining means 4 is based on the following equation (3), keying strength of the current keying strength information a _n calculated up to the last average value AVE -1 _(in the first stage is set to an initial value a ₀ whether compared to have) smaller than a predetermined value T, i.e., the difference between the current keying strength information a _n a keying strength average value AVE _-1 until the previous time to determine if larger than the predetermined value T (Step S3). This is to check whether weak data has been suddenly detected as compared with the average keying strength value AVE- ₁ .
a _n _<AVE -1 -T ...... (Equation 3)
[0027]
Here, if the result of this determination is "NO", the averaging process is performed according to the above (Equation 1), and the average value obtained as a result is set as a new average keying strength value AVE (step S4). Incidentally, in the averaging process, like the prior art, a technique called time the calculated keying strength information a _n 3 multiplied by dividing what it was added to the previous key depression intensity average value AVE _-1 4 by adopting, it is performed averaging with an emphasis towards the keying strength information a _n calculated this time.
[0028]
On the other hand, if the result of the determination in step S3 is "YES", it is considered that the first reversal phenomenon, in which the generated sound is reduced in spite of the fact that the player hits hard, actually occurred, and the current keying calculated at that time is performed. intensity information ignores _{a n,} so as to adopt a keying strength average value _{AVE -1} up to the previous directly as the new keying strength average value AVE (step S5). Then, information on the new average keystroke strength value AVE obtained in this way is output as performance data (step S6), and the processing from step S2 onward is repeated.
[0029]
In a normal performance, the actual keystroke strength does not vary every time a key is depressed, but only changes gradually and gradually as a whole as a whole. Therefore, if the first reversal phenomenon occurs due to a difference in the timing at which the load of the action system is applied to each key, the rigidity of the key, and the like, and the simply calculated keying strength suddenly decreases, the average is calculated by the previous time. By employing the keying strength information that has been used, it is possible to realize a well-balanced performance that captures the flow of the entire performance music.
[0030]
In particular, if the keying strength information having a value that is significantly different from the previous keying strength average value was calculated by the reversal phenomenon, the result of averaging taking into account the greatly different keying strength information of this time as performance data is used as performance data. The method according to the present embodiment, in which the current keying strength information is ignored and the previous keying strength average value is output as performance data, is more faithful to the flow of the entire performance music than the conventional keying strength information that is output. A well-balanced performance can be realized.
[0031]
Further, in the present embodiment, when a weak keystroke intensity is suddenly detected due to the occurrence of the first inversion phenomenon, the keystroke intensity is ignored and subsequent averaging is performed. The average keying intensity AVE output as performance data can be made closer to the true keying intensity without being affected by the changed keying intensity.
[0032]
In the above step S3 instead of the equation (3), based on the following equation (4), this keying strength information a _n is a predetermined value T as compared with the key depression intensity average value AVE _-1 up to the previous' Is determined, it is possible to prevent the second reversal phenomenon in which the resistance of the action system decreases when the same key is repeatedly struck and the generated sound suddenly becomes larger than intended.
_{_{a n> AVE -1 + T '}} ...... ( Equation 4)
[0033]
That is, as the keying strength information a _n which is simply calculated became suddenly stronger by the second reversal phenomenon during repeated pressing of the same key also, keying intensity average value up to the previous ignoring its keying strength information a _n Since AVE- ₁ is output as performance data, it is possible to realize a well-balanced performance that captures the flow of the entire performance music. Also, since the strong depression force information a _n is subsequent to ignore averaging is performed, it is not affected by sudden strong become keying strength was true key depression intensity average value AVE is output as the performance data Can be brought closer to the keystroke strength.
[0034]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, both the first reversal phenomenon and the second reversal phenomenon can be effectively prevented.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the keying strength detection device according to the second embodiment. Also in the keying strength detection device of the present embodiment, the keying strength is calculated as an average value AVE, and the calculated keying strength average value AVE is output as performance data.
[0035]
4, first we hit the start of the process, an initial value a ₀ as described above to key depression intensity average value AVE (step S11). After setting the initial value _{a 0,} based on a detection result of the passage detection sensors 11 and 12, calculates the current keying strength information _{a n} in the above (Formula 2) (step S12). Then, based on the (Equation 3), this keying strength information a _n calculated to determine whether compared to the key depression intensity average value AVE _-1 up to the previous smaller than a predetermined value T (step S13). This is to check whether the first reversal phenomenon has occurred.
[0036]
Here, if the result of this determination is "YES", is regarded as the first reversal phenomenon occurs, ignoring the key depression intensity information a _n this time which is calculated at that time, key depression intensity average value AVE of up to the previous _{- 1 is used as it} is as a new average keying strength value AVE (step S16). On the other hand, if the result of this determination is "NO", further the based on the equation (4), this keying strength information a _n is keying strength average value AVE _-1 as compared to a predetermined value T up to the previous' It is determined whether or not it is larger than (step S14). This is to check whether the second reversal phenomenon has occurred when the same key is repeatedly struck.
[0037]
Here, if the result of the determination in step S14 is "YES", it is considered that the second reversal phenomenon has occurred. Again, ignoring keying strength information a _n this time which is calculated at that time, as it is to adopt the key depression intensity average value AVE _-1 up to the previous (step S16). On the other hand, if the result of this determination is “NO”, the averaging process is performed according to the above (Equation 1), and the average value obtained as a result is set as a new average keying strength value AVE (step S15). Then, information on the new average keying strength value AVE obtained in this way is output as performance data (step S17), and the processing from step S12 is repeated.
[0038]
As a result, the first reversal phenomenon occurs due to a difference in timing at which the load of the action system is applied to each key, the rigidity of the key, or the like, or the second reversal phenomenon occurs because the load on the action system is suddenly reduced when the same key is repeatedly struck. keying There was or generated, even keying strength information a _n which is simply calculated becomes suddenly weaker or stronger, because the keying strength information a _n is ignored to averaging is performed, which changes abruptly It is not affected by the intensity, and the average keying intensity AVE output as performance data can be made closer to the true keying intensity.
[0039]
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments described above, the average keying strength value AVE obtained by the averaging process is output as performance data. The keying strength average value AVE is because a value obtained by averaging by ignoring the key depression intensity information a _n at the time of occurrence of the first inversion and second reverse phenomenon, one close to the true key depression strength than conventional However, as long as it is an averaged value, there is a difference from true keystroke strength. In the third embodiment described below, the keying strength information output as performance data is made closer to the true keying strength.
[0040]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the keying strength detection device according to the third embodiment. In the keying strength detection device of the present embodiment, the averaging process is not performed (therefore, the keying strength information averaging means 3 in FIG. 1 is unnecessary), and the keying strength as performance data is calculated by simply calculating the keying strength information a. _n is used as it is.
[0041]
That is, in FIG. 5, first, per the start of the process, an initial value a ₀ as described above in keying strength information a _n (step S21). After setting the initial value _{a 0,} based on a detection result of the passage detection sensors 11 and 12, calculates the current keying strength information _{a n} in the above (Formula 2) (step S22). Then, based on the following equation (5), this keying strength information a _n that even calculated compared to the previous keying strength information a _{n-1 (in} the first stage are set to the initial value a ₀₎ It is determined whether it is smaller than a predetermined value T (step S23).
_{_{a n <a n-1 -T}} ...... ( Equation 5)
[0042]
Here, the result of this determination, if "NO", so as to adopt the keying strength information a _n of this time calculated in step S22 as it is as the new keying strength information a _n (step S24). On the other hand, if the result of determination is "YES", it is regarded as the first reversal phenomenon occurs, ignoring the current keying strength information a _n, new keying strength information of the previous keying strength information a _n-1 _An is adopted (step S25).
[0043]
Then, it outputs the new keying strength information a _n obtained in this manner as the performance data (step S26), step S22 and repeats the process. This result, first inversion phenomenon occurs due to the difference in timing to much load action system for each key or keys rigidity of, when the current keying strength information a _n calculated became suddenly weak, this time of keying strength a _n keying strength information a _n-1 of the last to ignore is employed as performance data.
[0044]
In a normal performance, the actual keystroke strength does not vary every time a key is depressed, but only changes gradually and gradually as a whole as a whole. Therefore, according to the present embodiment, when a weak keystroke intensity is suddenly detected, by adopting the previous keystroke intensity, it is possible to realize a well-balanced performance that captures the flow of the entire performance music. Become.
[0045]
Furthermore, keying in the present embodiment, when the first reverse phenomenon has not occurred, the calculated keying strength information a _n is without being averaged, because it is directly used as performance data, to be outputted as performance data intensity information a _n can be a genuine key depression force. That is, according to the present embodiment, only one note when the first reversal phenomenon occurs differs from the true keystroke strength (however, it is close to the true keystroke strength), and in other cases, the true keystroke strength Can be realized faithfully.
[0046]
Instead of the above step S23 (Equation 5), on the basis of the following equation (6), a predetermined value T 'by comparing the current keying strength information a _n is the keying strength information a _n-1 of the previous If it is determined whether the value is larger than the value, the second reversal phenomenon can be effectively prevented.
_{_{a n> a n-1 +}} T '...... ( Equation 6)
[0047]
That is, even keying strength information a _n which is simply calculated by the second reversal phenomenon during repeated pressing of the same key became suddenly stronger, its strong keying strength information a _n previous ignore the keying strength information a _n-1 is adopted. In normal performance, when the same key is repeatedly struck, each key is often played with almost the same keystroke strength, so if a strong keystroke strength is suddenly detected, ignore it and use the previous keystroke strength. Thus, a well-balanced performance that faithfully captures the flow of the entire performance music can be realized.
[0048]
In addition, similarly to the above-described second embodiment, by performing the determination based on the above (Equation 5) and (Equation 6) together, the inconvenience due to the first inversion phenomenon and the inconvenience due to the second inversion phenomenon can be reliably prevented. It is possible to do.
[0049]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modes can be adopted without departing from the gist of the present invention. For example, the weighting coefficient at the time of averaging can be further variously set, and can be arbitrarily set according to the performance.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the keying strength detection device of the present invention, the first reversal phenomenon occurs due to the difference in timing at which the load is applied to the action system, the key stiffness, and the like, and the simply calculated keying strength is suddenly weak. Even if the keystroke strength is reached, the processing is performed ignoring the keystroke strength, so that the keystroke strength calculated as performance data can be prevented from being affected by the suddenly reduced keystroke strength. Can be brought closer to the true keystroke strength.
[0051]
Also, even if the resistance of the action system suddenly decreases and the second reversal phenomenon occurs when the same key is repeatedly struck, even if the simply calculated keying strength suddenly increases, the keying strength is ignored. Since the processing is performed, it is possible to avoid being affected by the suddenly increased keystroke strength, and it is possible to make the keystroke strength information calculated as performance data closer to the true keystroke strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing the elementary features of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of an action system of a piano including the keying strength detection device according to the embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the keying strength detection device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation of the keying strength detection device according to the second embodiment.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of a keying strength detection device according to a third embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a problem in a conventional keying strength calculation.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Key 2 Keying strength information calculating means 3 Keying strength information averaging means 4 Judgment means 10 Keying strength detecting devices 11, 12 Passage detecting sensor 15 Control unit 16 Stepped shutter

Claims

Keying strength information calculating means for calculating keying strength information based on a passing state of a key having a structure of an acoustic action system in a predetermined section,
Determining means for determining whether the current keying strength information calculated by the keying strength information calculating means is smaller or larger than a predetermined value by comparing with averaged keying strength information relating to the same key,
If the current keying strength information is determined to be smaller or larger than the predetermined value by the determining means, the previous averaged keying strength information is replaced with the current averaged keying strength information without considering the current keying strength information. As the strength information, if the current keying strength information is not judged to be smaller or larger than the predetermined value, it is averaged by taking the current keying strength information and the previous averaged keying strength information into consideration and averaging the current keying strength information. Keying strength information, and keying strength information averaging means for outputting the averaged keying strength information of this time as performance data,
The keying strength detecting device, wherein the determining means compares the current keying strength information with the current averaged keying strength information when the keying strength information calculating means calculates the next keying strength information.

The keying strength information averaging means, when it is not determined that the current keying strength information is smaller or larger than the predetermined value, performs averaging with emphasis on the current keying strength information. Item 2. A keying strength detection device according to Item 1.