專利名稱：電子鍵盤樂器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有被振動以產生樂音的音板的電子鍵盤樂器。
背景技術：
為了能夠忠實地再現(xiàn)由聲學樂器產生的具有擴散感的自然樂音，已經對電子鍵盤樂器進行了改進。然而，電子鍵盤樂器和聲學樂器聽起來仍然存在一些不同。
具體來說，當驅動操作器例如鍵時，聲學樂器不但產生由例如琴弦的振動構件的振動而發(fā)出的樂音，而且還產生由彼此接觸的樂器組件產生的聲音。音板和其它樂器組件的共鳴也產生聲音。而且，前述各種聲音彼此復雜地相互作用又進一步產生聲音。另一方面，現(xiàn)有電子鍵盤樂器不能完全地表達這樣復雜的聲音。
例如，已知一種電子鍵盤樂器，根據(jù)該樂器的演奏操作產生樂音，并且所生成的樂音聽起來好像是來自揚聲器的演奏音。然而，樂音有時是聲學樂器在樂器的鍵盤和踏板的工作狀態(tài)和操作定時影響樂音的復雜環(huán)境里發(fā)出的，然而已知的電子鍵盤樂器在再現(xiàn)像這樣復雜環(huán)境下發(fā)出的樂音時受到限制。這導致不充分的表現(xiàn)。
此外，在另外一種已知的電子鍵盤樂器中，在該樂器的音板上裝配了變換器(transducer)(振動裝置)以引起音板振動從而輸出復雜的共鳴音(日本2917609號專利公報，及日本特開平05-80748號公報)。
然而，在上述日本專利公報中公開的使用變換器的電子鍵盤樂器還在開發(fā)中，在需要的變換器的數(shù)量以及變換器的特性和安裝設置方面需要進一步的改進，以允許以足夠的音量發(fā)出樂音并自由地進行音質控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子鍵盤樂器，其能夠基于按振動裝置產生的輸出進行精細的音板振動控制，從而實現(xiàn)具有足夠音量的自然音的產生和容易的音質調節(jié)。
為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種電子鍵盤樂器，在該電子鍵盤樂器中使由板狀構件制成的音板振動以產生樂音。該電子鍵盤樂器包括多個演奏操作器；多個振動裝置，各自由驅動信號驅動以引起該音板振動，該振動裝置被安裝在該音板上且彼此間隔開，并且具有彼此不同的特性；以及信號產生和輸出裝置，其響應于至少任一個該演奏操作器的被操作，對各該振動裝置分別產生驅動信號，并輸出所產生的驅動信號。
根據(jù)本發(fā)明，可基于信號產生和輸出裝置按振動裝置產生的輸出進行精細的音板振動控制，從而實現(xiàn)具有足夠音量的自然音的產生和簡單的音質調節(jié)。
優(yōu)選地，該振動裝置安裝到該音板上根據(jù)該振動裝置的特性確定的位置，以及該信號產生和輸出裝置依據(jù)該振動裝置的特性和安裝位置產生該驅動信號，并輸出所產生的驅動信號。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選形式，適當進行驅動信號的輸出分配，這使得可以實現(xiàn)具有充足音量的自然音的產生。
優(yōu)選地，該多個演奏操作器包括具有多個鍵的鍵盤和至少一個制音踏板，以及該信號產生和輸出裝置包括第一演奏信號發(fā)生器，用于響應該鍵盤的鍵操作產生第一演奏信號；以及第二演奏信號發(fā)生器，用于響應該制音踏板的操作產生第二演奏信號。
更優(yōu)選地，該信號產生和輸出裝置包括第一處理部，在其中對該第一演奏信號進行第一處理；第二處理部，在其中對該第二演奏信號進行第二處理；以及輸出分配部，用于基于進行了該第一處理的該第一演奏信號和進行了該第二處理的該第二演奏信號的混合信號，將輸出分配到該振動裝置。
更優(yōu)選地，在該第一處理部中對該第一演奏信號進行效果處理，在該第二處理部中對該第二演奏信號進行延遲處理，該輸出分配部基于進行了該效果處理的該第一演奏信號和進行了該延遲處理的該第二演奏信號的相加信號將輸出分配到該振動裝置。
優(yōu)選地，該信號產生和輸出裝置包括第一演奏數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲表示當不按下鋼琴制音踏板操作鋼琴鍵時由聲學鋼琴發(fā)出的樂音的第一演奏數(shù)據(jù)；以及第二演奏數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲表示當按下鋼琴制音踏板操作鋼琴鍵時由聲學鋼琴發(fā)出的樂音的第二演奏數(shù)據(jù)；該第一演奏信號發(fā)生器利用該第一演奏數(shù)據(jù)產生該第一演奏信號；以及該第二演奏信號發(fā)生器利用該第二演奏數(shù)據(jù)產生該第二演奏信號。
優(yōu)選地，該電子鍵盤樂器包括至少一個腿構件和安裝在該腿構件上的框，該制音踏板安裝在該腿構件上，該音板和該鍵盤由該框支撐，以及該音板被形成為鋼琴音板的形狀。
更優(yōu)選地，該框的尺寸小于該音板的尺寸，形狀與該音板的形狀類似。
優(yōu)選地，使用多個固定物將該音板固定到該框上。
優(yōu)選地，該電子鍵盤樂器包括至少一個腿構件和固定到該腿構件上的框，以及使用多個固定物將該音板固定到該框上。
優(yōu)選地，該振動裝置包括安裝在該音板低音側用于產生低音的第一振動裝置，以及安裝在該音板高音側用于產生高音的第二振動裝置。
優(yōu)選地，該振動裝置安裝在該音板上當使該音板以其固有頻率振動時產生的波節(jié)線的密度低的位置。
優(yōu)選地，該振動裝置安裝在該音板上避開該固定物和該框的位置。
更優(yōu)選地，該振動裝置安裝在該音板上避開如下特定位置的位置，所述特定位置位于每一對所述固定物間將該對固定物之間的距離除以整數(shù)所得到的位置處。
通過下面結合附圖的詳細說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征、及優(yōu)點將更加明顯。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電子鍵盤樂器的整體配置的框圖；圖2是該電子鍵盤樂器的平面圖；圖3A是該電子鍵盤樂器的主視圖；圖3B是示出該電子鍵盤樂器中將音板安裝到框的安裝部分的局部圖；圖4是示出該電子鍵盤樂器的功能的框圖；圖5A是主處理流程圖的一部分；圖5B是主處理流程圖的剩余部分；圖6A是示出當使音板以其50Hz的固有頻率振動時產生的波節(jié)線(node line)的圖；圖6B是示出當使音板以其140Hz的固有頻率振動時產生的波節(jié)線的圖；圖6C是示出當使音板以其260Hz的固有頻率振動時產生的波節(jié)線的圖；圖6D是示出當使音板以其360Hz的固有頻率振動時產生的波節(jié)線的圖；
圖7是示出在監(jiān)視屏上重疊顯示通過使音板在多種固有頻率振動而產生的波節(jié)線的圖；圖8A是示出螺釘裝配位置和波節(jié)線通過的點的圖；以及圖8B是示出框上的位置和波節(jié)線通過的點的圖。
具體實施例方式
下面，參考示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖詳細描述本發(fā)明。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的電子鍵盤樂器的整體配置的框圖。圖2是該電子鍵盤樂器的平面圖。圖3A是該電子鍵盤樂器的主視圖。圖3B是示出將音板裝配到框的安裝部分的局部圖。
如圖1所示，該電子鍵盤樂器包括第一檢測電路3，第二檢測電路4，ROM 6，RAM 7，計時器8，顯示裝置9，存儲裝置10，外部接口(外部I/F)11，聲源電路13，及效果電路14。上述裝置通過總線16與CPU 5連接。
演奏操作器15與檢測電路3連接，演奏操作器15包括帶有用來輸入音高(pitch)信息的多個鍵的鍵盤17。制音踏板(damperpedal，下文中稱為“踏板”)用腳來操作以進行演奏。面板操作器2與檢測電路4連接，面板操作器2包括多個用于輸入各種信息的開關。顯示裝置9包括液晶顯示器(LCD)等，用來顯示各種信息，如樂譜和樂符。計時器8與CPU 5相連。外部演奏裝置與外部I/F 11相連。此外，聲音產生部件20通過包括DAC(數(shù)模轉換器)、放大器等的聲音系統(tǒng)19與效果電路14相連。
第一檢測電路3檢測演奏操作器15的操作狀態(tài)，而第二檢測電路4檢測面板操作器2的操作狀態(tài)。CPU 5控制整個電子鍵盤樂器。ROM 6存儲由CPU 5執(zhí)行的控制程序、各種表格數(shù)據(jù)等。RAM 7臨時存儲各種輸入信息，如演奏數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、標志、緩沖數(shù)據(jù)、和計算結果。計時器8測量計時器中斷處理中的中斷時間及各種時間。存儲裝置10存儲包括控制程序、各種音樂組成數(shù)據(jù)和各種其它數(shù)據(jù)的應用程序。
外部I/F 11包括MIDI I/F和通信I/F，從外部裝置例如外部演奏裝置100輸入MIDI(Musical Instrument Digital Interface，樂器數(shù)字接口)信號，并且將MIDI信號輸出到例如外部裝置。聲源電路13將從演奏操作器15輸入的演奏數(shù)據(jù)和預設的演奏數(shù)據(jù)轉換為樂音信號。效果電路14對從聲源電路13輸入的樂音信號施加各種效果。
存儲裝置10包括例如硬盤驅動器(HDD)。存儲裝置10可以從外部存儲介質12讀取數(shù)據(jù)或者向外部存儲介質12寫入數(shù)據(jù)，存儲介質12例如為軟盤驅動器(FDD)、CD-ROM驅動器、以及磁光盤(MO)驅動器。
聲音產生部件20包括多個(例如三個)變換器21(變換器21A、21B、21C)。聲音產生部件20根據(jù)演奏數(shù)據(jù)和演奏操作器15的操作引起圖2所示的音板振動。換句話說，該電子鍵盤樂器沒有揚聲器，因此只通過使音板33振動來產生聲音。
如圖3A所示，踏板18安裝在上部固定到框31上的腿構件30前部較低處。如圖2所示，與在三角鋼琴(grand piano)上一樣，鍵盤17設置在該電子鍵盤樂器靠近演奏者的一側(前側)。音板33設置在鍵盤17后面。如圖2所示，音板33被做成與三角鋼琴的音板類似的形狀。音板33由厚約1cm的木板制成，且厚度均勻。音板33的深度在高音側(圖2右側)的長度小于低音側(圖2左側)的長度。制作音板33的材料沒有限制，只要適合聲音產生即可，其厚度也可以根據(jù)需要自由確定。
如平面圖所示，框被形成為大體沿音板33外圍的框形。具體來說，框31的外尺寸比音板33的外尺寸略小且與音板33形狀類似。如圖2和圖3B所示，音板33用多個彼此隔開的螺釘34(更一般地，固定物)通過橡膠片構件32固定在框31上并由框31上表面支撐。
變換器21A、21B、和21C放置在音板33的上表面且彼此隔開。變換器21A被放置在音板33的低音側，而變換器21B放置在音板33的中音范圍。變換器21C放置在音板33深度尺寸小的高音側。至于深度方向上的位置關系，變換器21C被放置在該電子鍵盤樂器的最前邊，而變換器21B被放置在其最后邊。確定變換器21A、21B、21C的放置位置，使得音板33可以有效地振動，下面對此進行詳細說明。
變換器21直接安裝在音板33上。安裝變換器的方式沒有限制。例如可以采用螺紋連接、粘接或者任何其它方法。變換器21具有已知的結構，如1971年三月在日本出版的“Radio Technology”第226頁中圖1或2所示。具體來說，在施加電信號(演奏信號或驅動信號)時變換器振動，由于變換器自身重量產生的反作用力引起音板33振動。變換器21的結構不限于此，只要能引起音板33振動以產生聲音，變換器可以是任何結構。
本發(fā)明中采用的變換器21A和21B具有相同的結構。變換器21A和21B尺寸大，以便能夠響應較低的頻率。它們有極好的振動效率，尤其在頻率250Hz左右，而且可以產生強烈的振動。因此，它們主要用于在低音范圍產生聲音。在高于大約250Hz的頻率上，產生的振動強度小。
變換器21C的特性與變換器21A和21B不同。更具體地說，在關于對變換器提供的輸入信號的振動效率上，變換器21C與21A和21B不同。變換器21C比變換器21A和21B的尺寸小，且響應比變換器21A和21B響應的頻率更高的頻率。變換器21C可以有效地在1000Hz或更高的頻率上實施振動。變換器21C可以產生的振動沒有變換器21A和21B產生的振動強烈。變換器21C主要用于在高音范圍產生聲音。
圖4是示出該電子鍵盤樂器功能的框圖。圖4所示信號處理單元40包括各種功能組件，即第一和第二演奏信號發(fā)生器22、23；第一和第二演奏數(shù)據(jù)存儲器24、25；效果處理部件26；延遲處理部件27；加法器28；輸出分配部件29。信號處理單元40的這些功能組件的功能是通過圖1所示的組件，如CPU 5、ROM 6、RAM 7、計時器8、存儲裝置10、外部接口11、聲源電路13、效果電路14以及聲音系統(tǒng)19的協(xié)作實現(xiàn)的。
第一演奏數(shù)據(jù)存儲器24存儲作為第一演奏數(shù)據(jù)的波數(shù)據(jù)(第一演奏數(shù)據(jù))，該波數(shù)據(jù)是通過對每個都是在不按下鋼琴制音踏板的情況下操作聲學三角鋼琴的相應鋼琴鍵而產生的各樂音按音高進行采樣得到的。另一方面，第二演奏數(shù)據(jù)存儲器25存儲作為第二演奏數(shù)據(jù)的波數(shù)據(jù)，該波數(shù)據(jù)是通過從對每個都是在按下鋼琴制音踏板的情況下操作相應鋼琴鍵而產生的各樂音按音高進行采樣而得到的波數(shù)據(jù)中，減去與第一演奏數(shù)據(jù)相同的數(shù)據(jù)得到的。換句話說，第一演奏數(shù)據(jù)是要用于再現(xiàn)聲學鋼琴演奏中產生的普通音。第二演奏數(shù)據(jù)是要用于再現(xiàn)在按下鋼琴制音踏板的情況下聲學鋼琴演奏中由被敲擊的弦以外的弦的共鳴而呈現(xiàn)的具有擴散感的制音器音(damper tone)。第一和第二演奏數(shù)據(jù)存儲在例如用作第一和第二演奏數(shù)據(jù)存儲器24和25的ROM 6中。
響應鍵盤17任意鍵的按下/釋放操作，第一演奏信號發(fā)生器22利用相關的第一演奏數(shù)據(jù)產生第一演奏信號，然后將產生的第一演奏信號交付給效果處理器26。另一方面，響應踏板18和鍵盤17的操作，第二演奏信號發(fā)生器23利用相關的第二演奏數(shù)據(jù)產生第二演奏信號，并將產生的信號送到延遲處理器27。送到效果處理器26的第一演奏信號在其中進行預設的效果處理，而送到延遲處理器27的第二演奏信號在延遲處理器27中進行預定的延遲處理。經這樣處理的第一和第二演奏信號在加法器28中被相加混合在一起，然后送到輸出分配部件29。
響應混合信號的供給，輸出分配部件29分配對變換器21的輸出。具體說來，輸出分配部件29產生變換器21A、21B、21C的模擬驅動信號，放大所產生的信號，并將得到的結果信號輸出到變換器。更具體地，輸出分配部件29產生并輸出使音板33在對應于由混合信號表示的音高(tone pitch)的頻率、以對應于同樣由混合信號表示的速率的強度振動的模擬驅動信號。同時，為了調整三個變換器21之間的輸出平衡，使變換器21C對于高音高的混合信號的輸出水平高，而使變換器21A和21B對于低和中音高的混合信號的輸出水平高，使得音域的定位盡可能近地符合被操作的鍵。
根據(jù)操作任意鍵時產生的第一和第二演奏信號而產生的驅動信號的輸出平衡在變換器21之間是相同的?？蛇x地，驅動信號輸出平衡在變換器21之間可以不同。
圖5A和5B是從接通電源開始的主處理的流程圖。
首先執(zhí)行初始化。具體說來，開始執(zhí)行預定的程序以將RAM 7等的寄存器設置為它們的初始值，從而完成初始設置(步驟S101)。接下來，判斷是否有來自任意面板操作器2的輸入(步驟S102)，并且響應該輸入，執(zhí)行相關的裝置設置，例如音量設置、音色設置、以及效果設置(步驟S103)。隨后，判斷是否有來自任意演奏操作器15的輸入(步驟S104)。如果判定沒有輸入，則流程進入步驟S105。另一方面，如果有輸入，則判斷該輸入是否表示鍵按下指令(按下鍵盤17的任意鍵)(步驟S106)。
如果判斷結果表示該指令不代表鍵按下指令，則判斷該輸入是否代表鍵釋放指令(步驟S110)。如果判定出該輸入不代表鍵釋放指令，則進一步判斷該輸入是否表示踏板18的ON操作(步驟S113)。如果該輸入不表示踏板18的ON操作，則流程進入步驟S115，判定該輸入表示踏板18的OFF操作。
這樣，當來自任意演奏操作器15的輸入代表鍵按下指令時，執(zhí)行步驟S107到S109。當該指令代表鍵釋放指令時，執(zhí)行步驟S111和S112。如果該輸入表示踏板18的ON操作，則執(zhí)行步驟S114，而另一方面，如果該輸入表示踏板18的OFF操作，則執(zhí)行步驟S115。在每種情況下，流程然后都進入步驟S105。
在步驟S107中，判斷踏板18當前是否處于ON狀態(tài)。如果踏板18不處于ON狀態(tài)，則流程進入步驟S109，在步驟S109中從ROM 6中讀出在音高上對應于按下的鍵的第一演奏數(shù)據(jù)。然后，基于第一演奏數(shù)據(jù)24，產生帶有根據(jù)按下的鍵的速率而變化的包絡(envelope)的第一演奏信號。另一方面，如果踏板18處于ON狀態(tài)，則流程進入步驟S108，在步驟S108中依照對應于按下的鍵的音高讀出第二演奏數(shù)據(jù)，并且產生帶有依照按下的鍵的速率而變化的包絡的第二演奏信號。然后，執(zhí)行步驟S109。
在步驟S111中，判斷踏板18當前是否處于ON狀態(tài)。如果踏板18不處于ON狀態(tài)，則流程進入步驟S112，在步驟S112中，停止與釋放的鍵相關的演奏信號。具體說來，為了對當前發(fā)聲的音進行制音處理，產生制音信號。在制音處理中，產生帶有根據(jù)鍵釋放操作而變化的包絡的第一演奏數(shù)據(jù)。另一方面，如果踏板18處于ON狀態(tài)，流程進入步驟S105，而演奏信號不停止。
在步驟S114中，當任意鍵處于按下狀態(tài)，使得存在當前發(fā)聲的音時，依據(jù)踏板18的ON操作產生對應于按下的鍵的第二演奏信號。具體來說，對應于處于按下狀態(tài)的鍵的音高的第二演奏數(shù)據(jù)被讀出，然后產生第二演奏信號，其包絡與被進行發(fā)聲處理的聲音的衰減狀態(tài)一致。
在步驟S115中，當存在當前以對應于處于按下狀態(tài)的鍵以外的鍵的音高發(fā)聲的任何音時，對應于該音的演奏信號被停止。具體來說，為了對當前發(fā)聲的樂音進行制音處理，產生用于制音的信號。在制音處理中，與不對應于處于按下狀態(tài)的鍵的當前發(fā)聲的音的音高相關聯(lián)的第一和第二演奏數(shù)據(jù)被讀出，并且產生帶有對應于踏板18的OFF操作而變化的包絡的用于制音的第一和第二演奏信號。
在步驟S105中，基于如上所述產生的第一和第二演奏信號，分別產生驅動信號，以便在考慮變換器21的特性和位置的同時提供對應于音高的發(fā)音定位。輸出所產生的驅動信號。結果，使音板33在對應于音高的頻率振動，從而產生演奏音或產生演奏音和制音器音兩者。然后，流程回到步驟S102。
與揚聲器產生的樂音相比，基于上述鍵盤17和踏板18的操作狀態(tài)和操作定時通過音板33的振動產生的樂音可以更加忠實地再現(xiàn)在樂音受鋼琴鍵盤和鋼琴踏板的操作狀態(tài)和操作定時影響的復雜作用的環(huán)境下發(fā)出的樂音。這樣，作為結果得到的樂音音質令人滿意，并提供自然的聲音。尤其是，因為音板33的形狀與三角鋼琴音板的形狀類似，所以音板33的振動產生的聲音與現(xiàn)場鋼琴演奏的聲音類似。而且，如平面圖所示，以沿音板33外輪廓的框狀形成框31，因此，音板33可以大振幅振動(在相當?shù)偷念l率)，這樣在較低音范圍良好地再現(xiàn)發(fā)聲的音和制音器音。另外，變換器21放置在變換器21能夠有效地引起音板33振動的位置，從而可以得到足夠大音量的發(fā)聲。
至于音質控制，即使對于以相同音高和相同音量發(fā)聲的樂音，也可以通過改變供應到變換器21的驅動信號在一定程度上改變音質?？梢栽谌鐖D5所示的步驟S102中通過面板操作器2輸入音質的設置。
接下來，描述確定變換器21放置的位置的方法。
圖6A到6D是示出監(jiān)視屏的圖，當使音板33以不同的固有頻率振動時所觀察到的波節(jié)線與對應于音板33外輪廓的外輪廓線33x一起顯示在該監(jiān)視屏上。
根據(jù)下列步驟(i)到(v)確定放置變換器21的位置。
(i)在將例如沙子的細粒狀材料分散在音板33上之后，使音板33自由地振動，同時逐漸改變提供給它的頻率。
(ii)基于音板33上粒狀材料的聚集狀態(tài)確定各個固有頻率的波節(jié)線的位置，當變化的頻率變得與音板33的固有頻率之一相等時，粒狀材料在波節(jié)線上聚集到一起。
(iii)在對應于音板33的平面上，一個在另一個之上地重疊在各個固有頻率確定的波節(jié)線。
(iv)確定平面上重疊的波節(jié)線的密度較小的位置。
(v)將波節(jié)線密度較小的位置確定為放置變換器21的位置。
在步驟(i)中，在例如從大約50Hz到400Hz的范圍內階梯式逐漸改變提供給音板33的頻率，從而引起音板33振動。在這個時候，音板33的結構和固定狀態(tài)保持不變，以使除了提供給音板的頻率之外的條件不改變。在步驟(i)到(iii)，如上所述，在實際使音板33振動的同時，通過視覺觀察或其它檢測方法確定波節(jié)線。然而，在本實例中，通過計算機分析而不是通過實際振動音板33來實現(xiàn)步驟(i)到(iii)。
對于由計算機分析執(zhí)行的步驟(i)，預先輸入音板33的尺寸、形狀、厚度、材料種類、材料密度、楊氏模量、泊松比以及螺釘34的安裝位置。接下來，在步驟(ii)中，外輪廓線33x和由計算機分析而確定的在給出的各固有頻率的波節(jié)線被顯示在作為前面提到的對應于音板33的平面的計算機監(jiān)視屏上。在圖6A到6D，通過例子的方式部分示出所顯示的屏幕，振動的固有頻率例如為50Hz、140Hz、260Hz、及360Hz。
在步驟(iii)中，在計算機監(jiān)視屏上顯示一個在另一個之上重疊的各固有頻率的波節(jié)線，如圖7所示。在步驟(iv)中，從視覺上檢查圖7所示的重疊的波節(jié)線，以找到波節(jié)線密度較低的低密集部分和波節(jié)線密集的密集部分，然后標識低密集部分(如圖7中白色雙環(huán)所示)。在下一個步驟(v)中，在音板33上標出與監(jiān)視屏上低密集部分的位置相對應的位置，在音板33上標出的低密集部分被確定作為放置變換器21的候選位置。這里認為所確定的變換器候選安裝位置在數(shù)量上遠大于三個。這樣，其后，利用放置在從候選變換器安裝位置中暫時選中的位置上的變換器21，使音板33實際振動。這樣邊更改暫時的變換器安裝位置邊重復，以找到最優(yōu)的變換器安裝位置的組合。
在確定變換器21安裝位置的過程中，有幾點需要考慮。必需將每個變換器21放置在匹配其特性的位置。具體來說，像用于低音的變換器21A這樣的大尺寸變換器優(yōu)選放在音板33左半邊的位置上，而像用于高音的變換器21C這樣的小尺寸變換器優(yōu)選放在音板33右半邊的位置上。為了適當?shù)乜刂坡曈虻亩ㄎ?，必需將變換器21中的至少兩個在音板33的左右方向上互相分開。
至于變換器在音板33的深度方向的安裝位置，用于中/低音的變換器不應該被放置在靠近音板33前側的位置上。具體來說，用于中/低音的變換器以大振幅振動，而這樣大振幅的振動可產生癢的感覺，當它被傳遞給用戶例如演奏者時，對用戶是一種不舒服的感覺。另一方面，從用于高音的變換器的振動發(fā)生這種不舒服的可能性較小。從得到清楚的聲音定位的觀點看，優(yōu)選將用于高音的變換器放置得靠近演奏者。簡而言之，在多個變換器21之中，最前面一個優(yōu)選放置在音板33的最高音側(右側)。
根據(jù)上述各點確定如圖2所示的變換器21的排列方式。如平面圖所示，確定變換器21的安裝位置以避開框31和螺釘34。為了使音板33以其固有頻率中任何一個的頻率或該頻率附近的頻率振動，在當以任何一個固有頻率使音板33振動時出現(xiàn)的波節(jié)線的位置或其附近激勵音板33的振動是低效率的。通過在多個頻率使音板33振動而確定的波節(jié)線密度低的低密集位置代表與施加到音板的頻率無關的能夠引起相對高效振動的位置。在這個例子中，選擇這樣的位置安裝變換器21。
可以利用幾何確定技術代替計算機分析，在該技術中，為了簡化確定音板33上波節(jié)線出現(xiàn)密度低的低密集部分，主要考慮螺釘34和框31的安裝位置。
圖8A是示出螺釘34的安裝位置和波節(jié)線穿過的特殊點的示意圖，而圖8B是示出框31的安裝位置和波節(jié)線穿過的特殊點的示意圖。
在圖8A所示例子中，首先確定特殊點Q1、Q2和Q3。點Q1是第一螺釘34-1和第二螺釘34-2的中點。點Q2位于距螺釘34-1的距離為螺釘34-1和34-2之間距離的三分之一處。點Q3位于距螺釘34-1的距離為上述距離的三分之二處。這些點Q1、Q2和Q3位于用整數(shù)2或3除螺釘34-1和34-2之間的距離得到的各個位置上。
類似地，在第一螺釘34-1和第三螺釘34-3之間確定點Q4、Q5、Q6。注意還確定在其它各對螺釘間與點Q1、Q2、Q3類似的點?？梢酝ㄟ^計算機處理執(zhí)行點的確定處理。
在音板33上沿著音板的振動激勵時出現(xiàn)波節(jié)線的位置，音板33在垂直方向上幾乎不振動。換句話說，即使試圖通過向音板這樣的位置提供激勵輸入以引起音板33振動，也不可能有效地振動音板33。不考慮在音板33上用于振動激勵的激勵輸入所提供到的位置和激勵輸入的頻率，各得到的作為結果的波節(jié)線至少經過螺釘34的安裝位置中對應的一個。而且，認為在給定頻率的振動激勵上出現(xiàn)的波節(jié)線可能穿過位于等于每一對螺釘34之間的距離除以整數(shù)的商的距離的點Q。這樣，認為在音板33上避開點Q和螺釘34的特殊位置處波節(jié)線密度低，這樣的特殊位置被確定為安裝變換器21的候選位置。注意波節(jié)線可能穿過框31的各種位置，因為許多螺釘34被擰在框31中以將音板33固定到框31上，因此在相鄰的螺釘34之間有大量的特殊點Q。
圖8B示出框31的整個上端面與音板33緊密接觸的例子，即，橡膠構件32(參考圖3B)被設置在框31的整個上端面上。在這樣的情況下，在圖8A所示的例子中，框31上的特殊點Q(例如Q7、Q8、Q9)確定如下它們被定位在與任意兩點P(例如P1、P2)之間的距離除以整數(shù)的商相等的距離的位置上，其中，點P1是框31上的任意點，而點P2是在框31上與P1相對的點。點P1和P2選定如下例如，連接它們的線將定義在框31內的整個區(qū)域分為兩半。類似地，在另外的任意點P3和與P3相對的點P4之間確定點Q(Q10、Q11、Q12)。以這種方式，在框上的數(shù)量盡可能多的任意點和各面對對應的任意點的點之間確定特殊點Q。然后，將避開這些點Q的位置確定為變換器21的候選安裝位置。
在圖8A和圖8B所示的例子中，特殊點Q被確定在位于距離等于框上任意兩個點P之間距離的二分之一、三分之一、和三分之二處。為了提高候選位置選擇的精確性，可以確定附加特殊點Q的位置如下它們位于兩任意點P之間的距離被四等分或更多等分之處(例如，在兩點之間的距離的四分之一、四分之三等位置處)。
在低音范圍，在音板33上發(fā)生類似于活塞振動的振動。當振動激勵被輸入到對應于在振動激勵時出現(xiàn)在音板33上的任何波節(jié)線的音板部分時，在音板33中僅發(fā)生弱振動。另一方面，在高音范圍，以點加重的方式發(fā)生復雜振動。即使當振動激勵輸入提供到的位置與變換器的候選安裝位置稍微有點偏移，振動效率也不會發(fā)生實質的減少。以上表明，尤其對于用于低音的變換器，優(yōu)選地將每個變換器安裝位置嚴格地設置為與安裝候選位置中的任何一個相符。
為了允許在寬頻帶上發(fā)出樂音，一個或更多的變換器21必需避開或繞開螺釘34的安裝位置和音板33及框31上的螺釘之間的特殊位置來放置。更優(yōu)選地，在波節(jié)線的密度低的位置放置多個變換器21是重要的。
根據(jù)本實例，變換器21放置在螺釘安裝位置和螺釘之間的特殊點之外的位置上，如音板33的平面圖所示。尤其是，變換器21被放置在當音板33以各固有頻率自由振動時產生的波節(jié)線低密集的位置上，由此能夠實現(xiàn)音板33的有效振動，因此在寬頻帶上得到具有令人滿意的音質的自然音。
此外，變換器21A、21B以及與前二者特性不同的變換器21C被放置在根據(jù)它們的特性確定的位置上。另外，根據(jù)變換器21的特性和安裝位置并響應于被操作的演奏操作器15，獨立地產生變換器21的驅動信號，并且輸出所產生的驅動信號。使用各個變換器的這些輸出可以實現(xiàn)對音板振動的精細控制，從而可以在寬頻帶上產生自然音并且可以容易地進行音質控制。
此外，音板33被做成與三角鋼琴音板相似的形狀。因此，在這個方面來說，音板33可以實現(xiàn)產生接近于三角鋼琴發(fā)出的自然音。尤其當通過使例如音板33這樣的板狀構件振動來發(fā)出低音時，與產生高音時相比需要更大的振動區(qū)域，出于這個原因，音板33的形狀在再現(xiàn)鋼琴音上是理想的。
在本實例中，音板33的形狀類似于鋼琴音板的形狀，以便執(zhí)行更適當?shù)匿撉僖粼佻F(xiàn)。從簡單地允許樂音發(fā)聲的觀點看，音板33可以做成任何形狀，但是優(yōu)選做成適合要發(fā)出的聲音種類的形狀。例如，為了再現(xiàn)小提琴音，優(yōu)選將音板33做成小提琴的形狀。在這種情況下，可以預期產生理想的樂音。
根據(jù)本發(fā)明的驅動信號的產生中，首先產生第一和第二演奏信號(圖5中的步驟S109、S112、S114、及S115)，然后在效果處理部件26和延遲處理部件27中處理所產生的演奏信號。隨后，在輸出分配部件中產生要輸出到變換器21A、21B、和21C的三個驅動信號(圖5中步驟S105)。這不是必需的要求?？梢栽谛Ч幚聿考?6和延遲處理部件27之前的階段實現(xiàn)輸出分配功能，并且可以對變換器21A、21B和21C分別產生響應鍵盤17的鍵操作的驅動信號和響應踏板18的操作的驅動信號。
注意在本實例中，變換器21安裝在音板33的上表面，但也可以安裝在其下表面。另外，變換器21A、21B可以具有不同的特性。變換器21的數(shù)量最小可以是一個，使得僅允許發(fā)音而不執(zhí)行音域定位控制。然而，從獲得令人滿意的音質的觀點看，優(yōu)選使用兩個或更多的變換器，當然，在適當?shù)那闆r下可以使用四個或更多的變換器。
權利要求
1.一種電子鍵盤樂器，在該電子鍵盤樂器中使由板狀構件制成的音板振動以產生樂音，該電子鍵盤樂器包括多個演奏操作器；多個振動裝置，各自由驅動信號驅動以引起所述音板振動，所述振動裝置被安裝在所述音板上且彼此間隔開，并且具有彼此不同的特性；以及信號產生和輸出裝置，其響應于至少任一個所述演奏操作器的被操作，對各所述振動裝置分別產生驅動信號，并輸出所產生的驅動信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述振動裝置安裝到所述音板上根據(jù)所述振動裝置的特性確定的位置，以及所述信號產生和輸出裝置依據(jù)所述振動裝置的特性和安裝位置產生所述驅動信號，并輸出所產生的驅動信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述多個演奏操作器包括具有多個鍵的鍵盤和至少一個制音踏板，以及所述信號產生和輸出裝置包括第一演奏信號發(fā)生器，用于響應所述鍵盤的鍵操作產生第一演奏信號；以及第二演奏信號發(fā)生器，用于響應所述制音踏板的操作產生第二演奏信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述信號產生和輸出裝置包括第一處理部，在其中對所述第一演奏信號進行第一處理；第二處理部，在其中對所述第二演奏信號進行第二處理；以及輸出分配部，用于基于進行了所述第一處理的所述第一演奏信號和進行了所述第二處理的所述第二演奏信號的混合信號，將輸出分配到所述振動裝置。
5.根據(jù)權利要求4所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，在所述第一處理部中對所述第一演奏信號進行效果處理，在所述第二處理部中對所述第二演奏信號進行延遲處理，所述輸出分配部基于進行了所述效果處理的所述第一演奏信號和進行了所述延遲處理的所述第二演奏信號的相加信號將輸出分配到所述振動裝置。
6.根據(jù)權利要求3所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述信號產生和輸出裝置包括第一演奏數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲表示當不按下鋼琴制音踏板操作鋼琴鍵時由聲學鋼琴發(fā)出的樂音的第一演奏數(shù)據(jù)；以及第二演奏數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲表示當按下鋼琴制音踏板操作鋼琴鍵時由聲學鋼琴發(fā)出的樂音的第二演奏數(shù)據(jù)；所述第一演奏信號發(fā)生器利用所述第一演奏數(shù)據(jù)產生所述第一演奏信號；以及所述第二演奏信號發(fā)生器利用所述第二演奏數(shù)據(jù)產生所述第二演奏信號。
7.根據(jù)權利要求3所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述電子鍵盤樂器包括至少一個腿構件和安裝在該腿構件上的框，所述制音踏板安裝在該腿構件上，所述音板和所述鍵盤由該框支撐，以及所述音板被形成為鋼琴音板的形狀。
8.根據(jù)權利要求7所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述框的尺寸小于所述音板的尺寸，形狀與所述音板的形狀類似。
9.根據(jù)權利要求7所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，使用多個固定物將所述音板固定到所述框上。
10.根據(jù)權利要求1所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述電子鍵盤樂器包括至少一個腿構件和固定到該腿構件上的框，以及使用多個固定物將所述音板固定到該框上。
11.根據(jù)權利要求1所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述振動裝置包括安裝在所述音板低音側用于產生低音的第一振動裝置，以及安裝在所述音板高音側用于產生高音的第二振動裝置。
12.根據(jù)權利要求1所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述振動裝置安裝在所述音板上當使所述音板以其固有頻率振動時產生的波節(jié)線的密度低的位置。
13.根據(jù)權利要求10所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述振動裝置安裝在所述音板上避開所述固定物和所述框的位置。
14.根據(jù)權利要求13所述的電子鍵盤樂器，其特征在于，所述振動裝置安裝在所述音板上避開如下特定位置的位置，所述特定位置位于每一對所述固定物間將該對固定物之間的距離除以整數(shù)所得到的位置處。
全文摘要
一種電子鍵盤樂器，其能夠基于分別為各個變換器產生的輸出來執(zhí)行精細的音板振動控制，從而實現(xiàn)具有足夠音量的自然音的再現(xiàn)和容易的音質調節(jié)。音板固定在框上，變換器彼此隔開地裝在音板上。根據(jù)響應于鍵盤的鍵操作和制音踏板操作而產生的第一和第二演奏信號，考慮到變換器的特性和安裝位置來分別生成變換器的驅動信號，并且將該驅動信號提供給變換器。從而引起音板以根據(jù)音高而變化的頻率振動，由此產生樂音和/或制音器音。
文檔編號G10H1/32GK1901032SQ20061009939
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權日2005年7月19日
發(fā)明者國貞慶, 加藤崇士, 富士田隆志 申請人:雅馬哈株式會社