JPH0234037B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 演奏者が手で操作するように構成された複数
個のキーを有し、前記各キーに対して１つづつあ
る複数個のキー感知板と、前記感知板の各々に対
応して配設された複数個のホトセルセンサとを具
備し、このホトセルセンサの出力変化に応じて対
応するキーの操作および速度を検出する自動ピア
ノにおいて、 前記感知板は、光不透過部分と光透過部分の境
界を定める縁を有し、この境界を定める縁は、前
記キーの操作に応じた該キーの移動方向に対し
て、水平または垂直以外の角度を有する少なくと
も１つの直線部分を含み、 そして、キー操作に応じた該キーの移動方向に
対して、個々に垂直方向移動可能に各々の前記ホ
トセルセンサを支持する手段を具備したことを特
徴とする自動ピアノ。

２ 前記ホトセルセンサが、感知板に対して各々
１つづつ配設されたキー操作検出用ホトセルセン
サおよび速度検出用ホトセルセンサを有し、前記
感知板の縁は、キー操作感知用直線部分および少
なくとも１対の速度感知用直線部分を備え、 前記キー操作感知用直線部分および前記速度感
知用直線部分は、そのキー押し下げに伴う移動を
キー操作検出用ホトセルセンサおよび速度検出用
ホトセルセンサがそれぞれ検出可能な感知板の位
置に配設され、 前記ホトセルセンサを支持する手段は、前記キ
ー操作に応じた該キーの移動方向に対して、各々
垂直方向移動可能に、各々の前記キー操作検出用
ホトセルセンサを支持する手段および前記速度検
出用ホトセルセンサを支持する手段とから構成さ
れた特許請求の範囲第１項に記載の自動ピアノ。

３ 前記ホトセルセンサは、感知板に対して各々
１つづつ配設されたキー操作検出用ホトセルセン
サおよび速度検出用ホトセルセンサを有し、 更に前記ホトセルセンサを支持する手段は、各
キー毎に少なくとも１つのガイドスロツトを各々
有した１対の離間された平行なガイド部材と、 前記キー操作検出用ホトセルセンサを支持する
キー操作検出用ホトセルセンサキヤリヤレール
と、 前記速度検出用ホトセルセンサを支持する速度
検出用ホトセルセンサキヤリヤレールと、を具備
し、 前記キー操作検出用ホトセルセンサキヤリヤレ
ールは、前記ガイド部材の両方と摺動自在に係合
し、一方、速度検出用ホトセルセンサキヤリヤレ
ールは、前記ガイド部材の片方及びキー操作検出
用ホトセルセンサキヤリヤレールの上縁と摺動自
在に係合し、 更に前記両キヤリヤレールを、前記キー操作に
応じた該キーの移動方向に対して垂直方向へ各々
独立に移動可能に、前記ガイド部材の片方に配設
された調節手段を備えた特許請求の範囲第１項乃
至第２項のいずれかに記載の自動ピアノ。

４ 演奏者が手で操作するように構成された複数
個のキーを有し、前記各キーに対して１つづつあ
る複数のキー感知板と、前記感知板の各々に対応
して配設された複数個のホトセルセンサとを具備
し、このホトセルセンサの出力変化に応じて対応
するキーの操作および速度を検出する自動ピアノ
において、 前記感知板は、光不透過部分と光透過部分の境
界を定める縁を有し、この境界を定める縁は、前
記キーの操作に応じた該キーの移動方向に対し
て、水平または垂直以外の角度を有する少なくと
も１つの直線部分を含み、 キーの操作に応じた該キーの移動方向に対し
て、個々に垂直方向移動可能に各々の前記ホトセ
ルセンサを支持する手段と、 前記感知板の縁がそれに対応したホトセルセン
サを通過して移動したとき、ホトセルセンサは前
記縁の移動に相当する電気信号を発生し、 そして、前記電気信号に基づいて、前記縁の移
動速度を計測するための電気回路が設けれている
ことを特徴とする自動ピアノ。

５ 前記電気回路が、 固定周波数パルス源と、 そのパルスを受け取るように接続された電気パ
ルスカウンタと、 キー操作に応じた前記感知板の縁の逐次通過に
相当する電気信号を上記電気パルスカウンタに入
力して、前記固定周波数パルスのカウントを各々
開始および終了させる手段とを備えている特許請
求の範囲第４項に記載の自動ピアノ。

６ 演奏者が手で操作するように構成された複数
個のキーを有し、前記各キーに対して１つづつあ
る複数個のキー感知板と、前記感知板の各々に対
応して配設された複数個のホトセルセンサとを具
備し、このホトセルセンサの出力変化に応じて対
応するキーの操作および速度を検出する自動ピア
ノにおいて、 前記感知板は、光不透過部分と光透過部分の境
界を定める縁を有し、この境界を定める縁は、前
記キーの操作に応じた該キーの移動方向に対し
て、水平または垂直以外の角度を有する少なくと
も１つの直線部分を含み、 そして、キー操作に応じた該キーの移動方向に
対して、個々に垂直方向移動可能に各々の前記ホ
トセルセンサを支持する手段と、 前記ホトセルセンサからの電気信号に基づい
て、前記縁が、逐次前記ホトセルセンサを通過し
て移動する間の時間間隔を決定するための電気回
路と、 演奏者によつてキーが弾かれた時、前記電気回
路のカウンタのカウントを、そのキーの表現信号
を構成する信号へと変換する変換手段と、 弾かれたキー全部に対する表現信号を、前記弾
かれたキーに対する共通の表現信号に変換する演
算手段と、 前記共通の表現信号を前記キーの押鍵時期と共
に記録する記録手段と、 を備えたことを特徴とする自動ピアノ。

７ 前記演算手段が、キーを作動するためのソレ
ノイドの慣性運動を良好にするためにブースト作
用を与える手段を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲第６項に記載の自動ピアノ。

８ 前記演算手段が、キーを短くて早い繰り返し
で作動させるためソレノイドが正確に応答するよ
うにした手段を備えていることを特徴とする特許
請求の範囲第６項乃至第７項のいずれかに記載の
自動ピアノ。

【発明の詳細な説明】

本発明は自動ピアノに係り、特に、操作された
各個々のキーの動き及び速度を検出してキー操作
信号及びキー速度信号を発生し、これら信号を市
販のマイクロプロセツサで処理して記録可能な表
現値を作り出し、それによりこれまでに得られる
最高の音質でテープ制御式自動ピアノ及び付属装
置を再生せしめる様な自動ピアノに係る。

本発明によれば、各キーの表現が検出される。
１つのフレーム内の全てのキーの合成音がマイク
ロコンピユーターによつてアルゴリズムで計算さ
れる。次いでこのマイクロコンピユータは、参考
としてここに引用するTeledyne Industries Inc.
に譲渡されたJ.M. Campbell氏の1977年８月26日
出願の特許出願第828069号に開示されたフオーマ
ツトを用いて、データカセツトテープにこのデー
タを入力する。或る音符の音の大きさは、ハンマ
ーが弦を打つ時にハンマーが弦に与えるエネルギ
によつて決定される。ハンマーが弦を打つ時には
ハンマーが自由運動するのでハンマーの速度をエ
ネルギに関係付けできることがこの技術で知られ
ている。この様な装置においては、スイツチ対の
逐次作動が表現情報に変換されている。然し乍
ら、一般のグランドピアノのハンマーバンクにあ
る80個のハンマーの速度を測定することはやつか
いで然も困難であり、垂直方向に調整を行なうた
めの場所がない。

ピアノキー機構がハンマーを打ちそしてこれに
エネルギを与えるので、押圧されるキーの運動が
２倍になれば、ハンマーに与えられるエネルギも
２倍になる。本発明によれば、スロツト付きの薄
い金属の感知板がキーの下に装着され、そしてこ
の金属の感知板がスロツト付きの光学LEDセン
サ及びエミツタ（以下ホトセンサと称する）と共
に用いられて、キーがその下方運動中に２つのポ
イント間で移動するのに要する時間を指示する電
気パルスが発生される。センサインターフエイス
回路がこの時間をカウントしそしてそれをマイク
ロコンピユータないしはマイクロプロセツサに与
える。又、この回路は別の機能も有しており、そ
の１つは、キーが解除された後にその休止位置ま
で戻る移動の際にセンサからの電気パルスを取り
上げないことである。

上記した速度センサに加えて、キーがたたかれ
た状態に保持されているかどうかを指示するため
に別のセンサが感知板の下縁に用いられる。キー
がたたかれた状態に保持された場合には弦のダン
パをオフに保持してその音を発生し続ける様にせ
しめるので、この情報は重要である。このセンサ
は、キーがたたかれること及びそのキーがたたか
れる時間巾をマイクロプロセツサに知らせるのに
用いられるので、キー操作センサと称する。この
キー操作センサからの電気信号はセンサインター
フエイス回路にも送られ、そして新たな各キー操
作の前にこの回路をリセツトする。速度及びキー
操作センサの各対ごとに１つのセンサインターフ
エイス回路があり、鍵盤上の80個のキーに対して
全部で80個のセンサインターフエイス回路と、
160個のセンサとがある。

本発明の感知板の設計及びセンサ装置設計の新
規な点は、水平移動（感知板の移動方向に対して
垂直移動）によつて垂直の調整を行なうことがで
きるという点である。これが重要である理由は、
どんな機構でも、キーの下には垂直方向の場所が
非常にわずかしかないからである。ピアノの場合
には全てのキーが水平即ち同じ高さである様にさ
れる。然し乍ら、数千分の１インチ以上の厳密さ
でこれを行なうのは困難である。速度及び位置の
検出を行なうためには、数千分の１インチ以内で
センサを設置することが必要である。従つて各
個々のキーごとにセンサを調整できねばならな
い。これは、“Ｖ”字型の速度感知スロツトを用
いて、LEDセンサの水平移動で色々なスロツト
巾を作り出しそして個々のキーごとに速度カウン
トを調整せしめることによつて行なわれる。又、
キー操作センサで感知される感知板の縁はその移
動方向に対して或る角度にあり、従つて操作され
るキーの検出を水平移動（感知板の移動方向に対
して垂直移動）で調整できる様にする。

これらセンサによつて収集された情報は、フレ
ーム当たり１回、即ち28.5ミリ秒ごとに、センサ
インターフエイス回路によつてマイクロプロセツ
サへ送られる。マイクロプロセツサはこの情報に
基づいて作動され、そしてどのキー及びペダルが
操作されたかということと、キーの低音及び高音
の合成表現とを、標準デジタルデータフオーマツ
トに基づいて、記録器へ出力する。このマスター
テープから、消費者用の市販のカセツトテープが
製造される。

ソフトウエアの主な機能は、キー操作、キー速
度、表現ブーストを入力し（８ビツトスイツチ）、
そしてデータ、フレーム拡張値及び臨界フレーム
タイミングパルスを加算し（４ビツトスイツチ）、
このデータに基づいて28.5ミリ秒ごとに128ビツ
ト（１フレーム）のデータを内部で形成しそして
このデータを出力してデジタルテープデツキに記
録することである。

音質出力データを形成するプロセツサの重要な
機能は表現値及びキー操作情報を作り出すことで
ある。このシステムにおいては、表現値はキー速
度及びキー操作情報並びにブースト及び追加スイ
ツチの値の直接的な関数である。キー操作データ
はキー操作入力及びフレーム拡張スイツチの値に
基づくものである。これら２つの機能を以下に詳
細に説明する。

システムの一般的な構成 第１図を参照すれば、ピアノの鍵盤１０には、
キー操作信号をライン１１KVにそしてキー速度
信号をライン１２KPに発生するキー作動センサ
（以下で詳細に述べる）が設けられている。各々
のキーには個々に機能するキーセンサインターフ
エイス回路１３―１ないし１３―Ｎ（第３Ａ図に
詳細に示す）が関連され、これらキーセンサイン
ターフエイス回路からの出力信号はデータバス１
５を経てマイクロプロセツサ１６及びインターフ
エイス回路１７へ送られる。ピアノのフツトペダ
ル１８（軟音及び持続音）を作動すると、スイツ
チ（図示せず）が作動されてペダル信号を発生
し、これら信号はインターフエイス１７及びマイ
クロプロセツサ１６へ供給される。フレーム拡
張、リセツト等の信号をマイクロプロセツサイン
ターフエイス１７へ供給して表現値を変更したり
及び／又は演奏者が次の曲を演奏するために装置
をリセツトしたりするため、１組のパネルスイツ
チ２０が使用される。

第２図に示されたフオーマツトを有する時分割
マルチプレクス信号ビツトがエンコーダ／テープ
記録器２２へ出力される（所望ならば、マイクロ
プロセツサ１６又はインターフエイス１７で信号
をエンコードしてもよい）。マイクロプロセツサ
１６で発生された9.2MHzのクロツク信号はライ
ン２１を経てインターフエイス１７へ供給され、
そしてそこから9KHzのクロツク信号としてセン
サインターフエイスユニツト１３へ送られる。こ
のセンサインターフエイス回路１３は、マイクロ
プロセツサ１６によつて制御されるインターフエ
イス１７からのイネーブル信号によつて所望のシ
ーケンスで可能化される。テープ記録器２２は時
分割マルチプレクスデータを磁気テープ２３に記
録し、音楽データのフレームはテープ記録器２２
からのテープ２３に逐次に配置される。マイクロ
プロセツサ１６からのアドレスライン２４（128
ビツトフオーマツトでは16本）はセンサインター
フエイス回路１３を８個の群としてアドレス及び
可能化するためにインターフエイス１７によつて
使用される。マイクロプロセツサ１６からのライ
ン２５及び２７はメモリ読み取り及びメモリ書き
込み制御信号をインターフエイス１７へ与え、次
いでインターフエイス１７はこれら信号を後述す
る様にセンサインターフエイス回路１３へ供給す
る。一般のマイクロプロセツサーインターフエイ
ス割り込み及び確認信号ラインは図示明瞭化のた
め削除されている。

キー作動センサ構造 第３Ｂ図及び第４図を参照すれば、各キー３０
はその下面３２に固定されたそれ自身のキー感知
板３１を有しており、そして好ましい実施例で
は、この感知板は図示された様にバネブラケツト
プレート３４及びネジ３５によつて固定されたフ
ランジ３３を有している。他の手段を用いて感知
板３１をキー３０へ固定することもできる。各感
知板３１は、好ましくはアルミニウム又はプラス
チツクの様な軽量物質の垂直に向けられた薄くて
平らな部材であり、そして後述のホトセンサと共
に使用するために、光不透過部分と光透過部分を
有し、感知板３１の左縁３７にある光透過部分３
６を“速度感知スロツト”と称しそして或る傾斜
角で切断された右下の縁３８をキー操作感知縁と
称する。本発明の精神及び範囲から逸脱せずに構
成部分の光不透過の役割と光透過の役割を反対に
してもよいことを理解されたい。１対のセンサ３
９及び４０が設けられており、これらセンサは好
ましい形態では発光ダイオード及び検出器であ
り、そして典型的には、テキサス州カロルトンの
Optron Inc.から入手できる型式OPB804“スロツ
ト付き光学スイツチ”と称するスロツト付き光学
スイツチである。ここに示す構成では、これらユ
ニツト３９及び４０の各々は、演奏者によつてキ
ー３０が操作即ち押圧された時に感知板３１が実
質的に垂直方向に通過するスロツトを有してい
る。左側のセンサを速度センサと称し、そして右
側のセンサ３９をキー操作と称する。

これらセンサの各々は水平（感知板の移動方向
に対して垂直）に調整できる各々のレールに支持
され、そして第５図に示された様に、それらの設
置及び調整を容易にするためホトセンサのバンク
が共通構造体に支持されている。第４図に示され
た様に、支持プレート４３の側縁にはスロツト付
きのガイド素子４１及び４２が固定され、これら
ガイド素子はプレート４３と一体的に形成されて
もよいし、又は個別に形成されて、図示されてい
ないネジによつてプレート４３に固定されてもよ
い。キー操作センサ３９は直立した縁４４即ちキ
ー操作レール４６の突起に支持され、このキーレ
ール４６は縁延長部４７及び４８を有し、これら
はスロツト４１Ｓ及び４２Ｓ内に延び且つそれを
越えて延びる。安定性という点で、各々のキー操
作センサごとにキー操作レールの対があり、各レ
ールはその各々のスロツト内に延び、そしてそれ
らの最外端は結合プレート４９で結合される。キ
ー操作調整ネジ及びバネ機構にはネジ５０が含ま
れ、このネジはスロツト付きのレールガイド４１
のネジ切りされたボア（図示せず）とネジ込み係
合される。従つて、ネジ５０を回わすことによ
り、レール突出部４８、ひいてはキー操作センサ
３９の位置を水平方向に調整できる。

同様に、１対の速度センサレール５５はそれに
対応するキー操作レールがスライドするのと同じ
スロツトにスライド関係で装着され、そして速度
センサレール５５即ち下縁５６はキー操作レール
の上縁５７とスライド接触即ち衝接される。同様
のネジ及びバネ調整機構が速度レール５５にも設
けられている。従つて、これらのレールはそれら
の各々のネジが回わされた時に互いに前後にスラ
イドする。これらの水平移動により速度センサ及
びキー操作センサを調整することができる。速度
センサのネジ５８を調整すると、色々な巾の速度
スロツトを選択することができ、それ故、個々の
キーを調整できる。同様に、キー操作センサのネ
ジ５０を調整すると、キー操作感知縁がセンサの
光線を遮断して、キーが操作されたことを処理シ
ステム（基本的には以下で詳細に述べるマイクロ
プロセツサ）へ知らせる限界点が変更される。セ
ンサは、センサ10個のモジユール即ちバンクで装
着され、従つてピアノの80個のキーに対して８個
のセンサバンクがあり、88鍵ピアノの鍵盤の各端
の４個のキーはこの実施例では使用されない。実
際には、この感知板設計及びセンサ装着構造体で
は、センサの水平方向移動によつて垂直方向の調
整を行なえることが明らかである。どんな垂直調
整機構にとつてもキーの下では垂直方向に非常に
わずかな場所しかないから、この様に行なえるこ
とが必要であり且つ本発明の重要な特徴である。
ピアノにおいては、全てのキーが水平に即ち同じ
高さにされる様に試みられるが、数千分の１イン
チ以下の厳密さでこれを行なうのは困難である。
従つて各個のキーごとにセンサを調整できねばな
らず、これは“Ｖ”字型の速度スロツトを含む図
示された構造体を用いて、発光ダイオードセンサ
の水平方向移動によつて色々なスロツト巾を作り
そして個々のキーごとに速度カウントを調整する
ことによつて行なわれる。又、感知板３１の縁３
８はキー操作センサ３９によつて感知され、そし
てこの縁は水平に対して或る角度にあり、それ
故、操作されるキーの検出を同じ水平移動によつ
て調整できる。

センサインターフエイス回路（第３図） 或る公知システムにおいては、操作されるキー
の合成表現（即ち演奏者がピアノのキーを打つ強
さ）がマイクロホンによつて検出されて、表現情
報に相当するデジタル信号が発生され、これはレ
ジスタに蓄積されそしてキー作動データの記憶さ
れたフレームと合併され、エンコードされ、そし
て自動ピアノ用付属装置等で再生するため磁気テ
ープに記録される。（Campbell）氏の特許出願第
828069号を参照されたい。）別のシステムでは、
キーの作動により１対のスイツチが作動する間の
時間を速度ひいては表現の尺度として測定する構
成体を含む種々の型式のキー接近センサ構成体が
用いられている。更に別のシステムでは、非常に
精巧な抵抗構成体（米国特許第4079651号）、又は
感光性可変抵抗器（米国特許第3835235号）、又は
磁束の変化（米国特許第3708605号）が用いられ
ている。特許第3965790号においては、ペダルに
よつて動かすことのできるバツフルを光源と検出
器との間に用い、検出器に対する光線の量を調整
するプレート押圧深さに比例して表現情報が発生
される。米国特許第4121490号においては、ピス
トンがキーに連結され、そして空気トランスジユ
ーサとして働いて、キーが当たる力に比例した速
度を有する空気流を与え、この信号を用いて一般
のピアノに対する演奏者の触れ具合いを近似す
る。

本発明は、一般のグランドピアノの80個又はそ
れ以上のキーの速度の測定に使用できる様に簡単
且つ便利なやり方で、ピアノの弦を打つハンマの
速度の尺度としてキーの速度を用いるものであ
る。公知のシステムはやつかいで難かしく、複雑
な機構を必要とし、然も簡単な調整という点で不
充分である。上記した様に本発明によれば、スロ
ツト即ちノツチ３６を持つた薄い金属の感知板３
１がキー３０の底３１に固定され、そしてスロツ
ト付きの光学的発光ダイオード（LEDセンサ及
びエミツタ）と共に用いられ、キーがその下方作
動中に２つのポイント間を移動するのに要する時
間を示す電気パルスを発生する。２つのポイント
間を移動する時間中に発生されるパルスがカウン
トされそしてこれを用いて、表現情報の色々な個
別レベルが記憶されたマイクロプロセツサ内の調
査表がアクセスされる。

磁気テープに記録さるべき情報のフレームの好
ましいフオーマツトが第２図に示されている。そ
こに示された様に、データの各繰り返しフレーム
には128個の時間スロツトがあり（そしてデータ
は本質的に第２図に示された時間スロツトでテー
プに記録され）、データの各フレームにおけるデ
ータセル即ち時間スロツトの割り当てには、例え
ば、低音表現情報に指定されたビツト位置４，
５，６，７及び８があり、スロツト即ちデータセ
ル１７―５６は低音キーデータに指定され、デー
タセル即ちスロツト６８―７２は高音表現情報即
ちワードに指定され、そして時間スロツト７３―
１１２は高音キーデータに指定される。同期ビツ
ト並びに軟音及び持続音ペダルに指定された時間
スロツトや、情報のその他の制御信号その他の記
憶に用いられる多数の予備時間スロツトも示され
ている。

センサインターフエイス回路又はキーが第３Ａ
図に示されており、各キーごとに11つのセンサイ
ンターフエイス回路がある（キー80個の鍵盤にお
いては80個のインターフエイス回路がある）こと
が理解されよう。このセンサインターフエイス回
路に対して第３Ｂ図に示された波形図を以下の説
明と結び付けて考慮されたい。図示された様に、
キーを初めに押した時には、傾斜縁３８（第４
図）がホトセンサ３９のエミツタ３９Ｅとセンサ
３９Ｓとの間で移動する際にキー操作信号が発生
され、この信号はシユミツトトリガ回路７０へ印
加され、そしてその出力は速度フリツプフロツプ
７１及びマイクロプロセツサインターフエイス回
路１７へ印加される。第３Ｂ図の波形図に示され
た信号はLEDエミツタ４０Ｅ及びセン
サ
４０Ｓを有する速度センサ４０から発生されて、
増巾器インバータ７３へ印加される。シユミツト
トリガインバータ７０からの信号はJKフリツプ
―フロツプ７１をそのクロツク入力においてトリ
ガするのに使用される（Ｊ及びＫ入力は論理１に
接続される）。従つて速度フリツプ―フロツプ７
１は第３Ｂ図に示されたキー操作信号によつてキ
ーの下方作動の開始付近にリセツトされる。この
信号はシユミツトトリガ７０でバツフアされそし
て速度フリツプ―フロツプ７１のリセツト入力に
印加される。従つて第１の速度パルスが速度フリ
ツプ―フロツプのＱ端子を論理１にセツトする。
このＱ出力はゲート７４において速度信号とノツ
トアンド化即ちナンド化され、それにより第３Ｂ
図の波形図にclock enableと示された時間中ナン
ドゲートへの9KHzクロツク入力を可能化する。
キーがその休止位置に戻る様に（上方に）移動す
る時に、第２の速度パルスが発生され、このパル
スは速度フリツプ―フロツプ７１を再びクロツク
しそしてそれをリセツト状態（Ｑはゼロである）
に戻すのに使用され、従つて、（256のカウントの
うちの）１つの余計なカウントを許す小さなスパ
イク以外のクロツクを不能化する。従つて、この
第２の速度パルスは回路で測定されない。ナンド
ゲート７４の出力は、第１即ち下方の速度パルス
中に生じる9KHzクロツク信号のサイクル数をカ
ウントする速度カウンタ７５へ印加される。この
カウンタ７５は８ビツトカウンタであり、観測さ
れる最も速い速度は約１０のカウントでありそし
て観測される最も遅い速度は２５６のカウントで
あり、これはピアノの弦から音が発生しないこと
である。２５５のカウントより遅いキー操作（音
が生じず）はカウンタのＱ９出力とナンドゲート
７４との間に接続されたインバータ７７をしてナ
ンドゲート７４を不能化し、そしてカウンタ７５
がそれ以上クロツクされるのを停止せしめる。こ
れは、例えば２５６の速度カウントによつてカウ
ンタが作動され続けて１０をカウントしそれによ
り音が生じないのに大きな音を記録することを防
止する。従つて２５６の最大のカウントとなる。
速度カウンタの出力は３状態ラツチ回路８０にラ
ツチされそしてデータバス８１を経てマイクロプ
ロセツサ回路１６へ送られる。マイクロプロセツ
サ１６はラツチ回路８０の出力のカウントを
read信号で読み取り、そして読み取り後クリヤ
（clr）信号でカウンタ７５をクリヤする。マイク
ロプロセツサ１６はラツチ回路８０の出力のカウ
ントを信号で読み取り（各ラツチ回路が可
能化されそしてインターフエイス１７を介してア
ドレスされた時に）、そして読み取り後カウンタ
７５をクリヤ信号でクリヤする。マイクロプロセ
ツサ１６は 信号を検出した時にカ
ウ
ンタを読み取る。 信号が真になつ
た
後、マイクロプロセツサ１６は各フレームごとに
key played信号を読み取りそしてこの信号がな
くなるまで操作されているキーを記録する。従つ
て速度センサ及びキー操作センサで集められた情
報はフレームごとに１度、即ち28.5ミリ秒ごと
に、センサインターフエイス回路１７によつてマ
イクロプロセツサ１６へ与えられる。次いでマイ
クロプロセツサ１６はこの情報に基づいて作動
し、そしてインターフエイス１７を経てエンコー
ダ／テープ記録器２２へ情報を出力し、この記録
器２２は第２図に示されたフオーマツトに基づい
てキーの低音及び高音の合成表現体を記録する。
それにより、特許出願第828069号に開示されたテ
ープ制御式自動ピアノに用いるための、コンピユ
ータ用の市販のカセツトテープのマスターテープ
を作ることができる。

キー速度及びキー操作情報を収集し、データを
処理及びフオーマツト化し、そしてデータをテー
プ記録器２２へ出力するのに用いられるプロセツ
サシステムはIntel Corp.の単１ボードコンピユ
ータ（SBC 80／10）である。このボードはIntel
80／80マイクロプロセツサを中央処理ユニツトと
して用いている。この80／80マイクロプロセツサ
に備えられたプログラムの主な機能は、キー操
作、キー速度、表現ブーストを入力し（８ビツト
スイツチ）、そしてデータ、フレーム拡張値、及
び臨界フレームタイミングパルスを加算し（４ビ
ツトスイツチ）このデータに基づいて28.5ミリ秒
ごとに128個のデータフレーム（１つのフレーム
が第６Ａ図に示されている）を内部で形成し、そ
してこのデータを出力して一般のデジタル式テー
プデツキに記録することである。本発明の原理と
共にその他の種々の形式のエンコード及びデータ
フオーマツトを利用できることが明らかであろ
う。

第６Ａ図ないし第６Ｋ図を参照し、16フレーム
の音楽データバツフアについてマイクロプロセツ
サの作動を以下に説明する。

実際の例においては、10個の回路カードがあ
り、各カードは８個のセンサインターフエイス回
路１３を支持している。各カードはそれに対して
独特のアドレス信号を（マイクロプロセツサイン
ターフエイス１７から“アドレス”（add）ライ
ンを経て）受け且つ特定のインターフエイスセン
サ回路を探索する別の３ビツトアドレス信号を受
け、そしてその時に可能化信号、メモリ書き込み
及びメモリ読み取り信号が読み取られ即ち走査さ
れる。然し乍ら、図示簡略化のために、８個のセ
ンサインターフエイスカードは示されておらず、
そしてマイクロプロセツサ１６からインターフエ
イス１７を経て送られるアドレス、可能化、メモ
リ読み取り及びメモリ書き込み信号をデコードす
る選択回路も全て一般のものであるから第３図に
は示されていない。本発明を充分に理解する上で
必要な程度に、これらの信号が第３図に概略的に
示されている。同期ワード（ビツト１２１―１２
８）並びにその他の制御ビツトがマイクロプロセ
ツサによつて各フレームに追加されてもよい。

表現アルゴリズム 各キー３０の個々の速度情報はマイクロプロセ
ツサ１６により外部のハードウエアカウンタから
得られるが、第２図に示されたデータフオーマツ
トに一致させるためには更にデータを圧縮しなけ
ればならない。図示された様に、このフオーマツ
トはデータフレーム当たり２つの表現値即ちワー
ドを必要とし、これらの値即ちワードは低音及び
高音キー区分に対して各々１つづつの５ビツト２
進コード（32レベル）である。これら２つの値即
ちワードは同じやり方で導出されるので、その１
つについてのみ詳細に説明する。

表現値即ちワードは高音及び低音キーの両方に
対しデータフレームごとに挿入されるが、２つの
条件に対してのみ新たな値が計算即ち導出され
る。新たな表現値を決定する第１の条件は或る所
与のフレーム時間内に１つ或いはそれ以上の新た
なキーが押された時である。マイクロプロセツサ
１６の内部で、この新たなキーはキー操作データ
の“０”―“１”遷移で定められる。この条件に
合致する時は、そのフレーム中に各々の新たなキ
ー３０に対する速度カウンタ７５の内容が収集さ
れ、そしてこれらの速度は、キー速度を０から31
までの表現値に相関するマイクロプロセツサ１６
内の予め定められた調査表に対してポインタとし
て用いられる。各々の新たな値ごとに表現レベル
が決定され、この様にして決定された各表現レベ
ルはメモリの表に順次記憶される。この様にして
高音及び低音の両方の表に対する新たなキー即ち
新たな表現の個数がマイクロプロセツサメモリの
作用区分に記憶される。

新たなキーの個数が“１”の時は、表に保持さ
れたその表現値がキー速度に基づく表現値として
送られる。さもなくば、マイクロプロセツサは表
現アルゴリズムにより２つ或いはそれ以上の値を
１つの合成値へ合成する様に試みなければならな
い。いずれの場合にも、この値は必ずしも最終的
な値ではなく、キー速度のみに基づく値である。
この値は、マイクロプロセツサインターフエイス
回路１７を経て接続された制御パネル２０上のブ
ースト及び加算スイツチ並びに“トリル”と示さ
れた或る形式のキー操作データによつて更に修正
され、これについては以下で詳細に述べる。第６
Ｂ図は新たなキー１つを操作した場合の表現アル
ゴリズムを示している。

或る所与のフレーム内に２つ以上のキーが検出
された場合には、中間値の解決法を用いて合成表
現値が決定される。中間値を決定するために、表
にのせられた即ちリストされたキーの表現値が番
号順に最小から最大までランク付けされる。これ
が終われば、中間値が容易に決定される。然し乍
ら、或る群のキーが穏かにたたかれそして別の群
のキーが大きな音でたたかれる様な状態を考慮す
るためには、中間値ルーチンが更に複雑なものに
なる。アルゴリズムナンバーと称する制御パネル
２０上の外部プリセツト式スイイツチを使用し
て、この様な群分けを次の様に決定することがで
きる。

１ 新たなキー操作があり、それ故手前のフレー
ムに新たな表現値がある場合、或いはランク付
けされた表の２つの隣接した値が個々のレベル
即ちアルゴリズムナンバー以上に異なる場合に
は、１つの中間値が決定される 中間値＝ランク付けされた表の全ての値の中間
値 ２ それ以外の場合には、２つの中間値が決定さ
れる。

(a) 高い中間表現値＝１つの個別レベル即ちア
ルゴリズムナンバーより大きく異なる２つの
隣接した値の高い方を含むそれ以上の全ての
値の中間値 (b) 低い中間表現値＝上記した全ての値の中間
値 これは第６Ｃ図、６Ｄ図及び６Ｅ図に例示的に
示された音楽データバツフアに関して概略的に示
されている。

２つの中間値が決定された場合には、大きい方
の値が手前のフレームのデータに対する表現値と
して使用されることに注意されたい。それに加え
て、大きい方の群にある新たなキーは、あたかも
１フレーム早く弾かれたかの様に手前のフレーム
にもつて来られる。これは実際上は大きい方の表
現レベルでこれらのキーを早目に弾くことによつ
てこれらのキーを強調する。小さい方の群にある
キーの小さい中間表現値はその時のデータとして
用いられる。１つの中間値だけが決定される場合
には、それがその時のフレームの表現値として用
いられる。いずれの場合にも、この表現値は、テ
ープに記録する目的でその時のフレームに対して
出力される実際の表現値を決定するため、後述の
パラメータに関連して用いられる。

ブースト作用 １つ或いはそれ以上の新たなキーの第１フレー
ムを大きい方の表現値で演奏できる様にするため
にブーストパラメータが用いられる。というの
は、この様にすれば、特に穏かにたたかれるキー
に対してソレノイドの慣性運動を良好にできるか
らである。どの値にブースト作用を与えるべきか
を決定するため制御パネルの４ビツトスイツチ
（０―１５）が使用される。スイツチの値に等し
いか又はそれ以下の値はブースト作用を受け、そ
してスイツチの値より大きな値はそのまゝにされ
る。或る値にブースト作用を与えるべき場合に
は、第１フレームの表現値として用いられる値が
別の４ビツトスイツチ（０―１５）から読み取ら
れる。元の表現値はその後のフレームに用いるた
め保持即ち記憶される。

加算（トリル） トリルは或る特定の音符の短くて速い繰り返し
であり（簡単化のため、トリルは短かい“オン”
又は“オフ”として定める）、自動ピアノ又はそ
の付属装置のソレノイドがこのデータに正確に応
答するのは困難であり、この表現は特に重要であ
る。その性能を改善する１つのやり方はトリル音
楽中に表現値を高めることである。本発明によれ
ば、データの流れを分析しそしてトリルが演奏さ
れるかどうか、即ち、短い“オン”又は“オフ”
があるかどうかを決定するために各フレーム時間
中に特殊なルーチンが実行される。第６Ｅ図を参
照されたい。トリル５がある場合には、このルー
チンによつてフラグがセツトされ（即ちトリル信
号が発生され）、これがマイクロプロセツサによ
つてチエツクされる。加算プロセスを実行するた
めにはトリルのフラグがセツトされそして初期表
現値が16より小さくなければならない。これらの
両条件が合致した場合に４ビツト加算スイツチの
値が表現値に加算される。マイクロプロセツサが
自動的にトリル検出を行なえる様にするため、内
部の音楽バツフアが用いられる。フレームを拡張
し、最大速度をカウントしそしてトリルを検出で
きる様にするため、フレームバツフア（第６Ａ図
ないし第６Ｋ図に示す）が用いられる。それ故、
特定の時間に出力されるデータは実際の入力デー
タより16フレーム遅れる。トリル検出ルーチンで
は、出力バツフアより手前の５個のフレームを用
いてトリル検出が実行される。

各キー及びそのデータは他の79個のキーには拘
りなく解析される（ピアノのキーを全部用いた場
合にはキーが87個になる）マイクロプロセツサが
検出を行なう様にプログラムされる周期は４フレ
ーム以下である。４個のフレームに対して６フレ
ーム時間周期を調べると、これら６個のフレーム
内にはオン又はオン―オフ―オン遷移がある。こ
れら条件のいずれかに合致する時は、トリルフラ
グ（トリル信号）が発生され、そして表現値が増
加される様にセツトされる。このフラグ即ちトリ
ル信号は新たなトリルが検出された後の７個のフ
レーム中セツトされたまゝとなる（第６Ｇ図参
照）。第１のトリルの７個のフレームが完了する
前に第２のトリルが検出された場合には、トリル
フラグは第１トリルの開始から第２トリルの開始
後７フレームまでオンに留まる。

フレーム拡張 実際のキー操作時間以上に音を延ばすと、なめ
らかで音質の良い音にすることができる
（Cambell氏の特許出願第828069号参照）。然し乍
ら、トリルが演奏される時に音を延ばそうとする
と、現実的な問題が生じる。キー操作データはト
リルと共に非常に重要であるから、トリル状にさ
れる音符のデータを修正すると、その音が相当に
影響を受け、そして拡張を行なう場合には、演奏
時にトリルの音が消えた時にトリルのオフ時間が
完全になくなつてしまう。それ故、オフ時間の短
いキー操作データに特殊な処理が与えられる。
１，２又は３フレームの拡張を選択するため制御
パネルに外部スイツチが与えられる。別のスイツ
チを用いることによつて、選択可能なレンジを容
易に広げられることが明らかであろう。このルー
チンの基本的な考え方は、オフ時間の短い音符以
外は予め選択されたスイツチにより指示されたフ
レームの数だけを全ての音符を拡張することであ
る。

オフ時間の短い音符を処理するため、マイクロ
プロセツサは拡張を行なう前にデータを先に調べ
る様にせしめられる。ソレノイドが正しく応答す
るに充分なオフ時間を確保するため、“０”デー
タのフレームが少なくとも２つ必要とされる。キ
ー操作データ及び拡張スイツチによつて音符を拡
張し然も“オフ”時間のフレームを２つだけデー
タに保持すべきである場合には、マイクロプロセ
ツサは拡張を行なわない。この考え方によつて容
易に追加される重要な特徴を“逆転拡張”と称す
る。オフが検出された時に“０”データのフレー
ムが少なくとも２つある様にするこの考え方は、
拡張を考慮する前に“オフ”時間のフレームが１
つしかない実際のデータにも適用される。この場
合、最後の“オン”フレームがゼロにされて２つ
の“オフ”時間フレームを形成する。ソレノイド
のオフ時間は“オン”時間よりも重要であるか
ら、トリル音楽の音質はこのブロセスによつて高
められる。

本発明の特定の実施例を示して説明したが、本
発明の基本的な原理から逸脱せずにその形式及び
構造に多数の変更及び修正がなされ得ることが当
業者に明らかであろう。それ故、当業者に容易に
明らかな変更及び適用は全て本発明の範囲内に包
含されるものとする。

【図面の簡単な説明】

本発明の上記及び他の目的、効果並びに特徴は
以下の説明及び添付図面から明らかとなろう。 第１図は本発明によるマスター表現記録ピアノ
のブロツク図、第２図は音楽データセル即ちビツ
トのフレームのフオーマツトを示す図であり、
種々のピアノキー、表現同期、予備ビツト等のビ
ツト割り当てを示す図、第３Ａ図はキー操作信号
及びキー速度信号を電気信号に変換する回路の細
部を示した部分回路図、第３Ｂ図は第３Ａ図に示
された回路の波形及びタイミング関係を示した
図、第４図は１つのキー及びそれに関連したキー
感知板構造体並びにホトセルセンサ装着構成体の
側面図、第５図はキー感知板構造体及びホトセン
サ装着構造体を示す図、そして第６Ａ図ないし第
６Ｋ図はマイクロプロセツサの作動を明確に理解
するために16フレームの音楽データのバツフアを
示した図である。