專利名稱：配有弱音踏板的自動(dòng)演奏器鋼琴、自動(dòng)演奏系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)演奏器鋼琴，以及更具體地，涉及配有用于改變弦槌的原始位置 的弱音踏板系統(tǒng)的自動(dòng)演奏器鋼琴、在其中合并的自動(dòng)演奏系統(tǒng)和用于控制自動(dòng)演奏系統(tǒng) 的方法。
背景技術(shù)：
自動(dòng)演奏器鋼琴是原聲鋼琴和自動(dòng)演奏系統(tǒng)之間的組合。大鋼琴和直立鋼琴可以 用于自動(dòng)演奏器鋼琴，并且，通過自動(dòng)演奏系統(tǒng)沿著音樂小節(jié)選擇性地按下和釋放黑鍵、白 鍵和踏板，以進(jìn)行自動(dòng)彈奏。音樂數(shù)據(jù)被提供給自動(dòng)演奏系統(tǒng)以進(jìn)行自動(dòng)彈奏。音樂系統(tǒng) 不僅表示要產(chǎn)生的音調(diào)的音高，還表示音調(diào)的響度。音調(diào)的響度與弦槌就要與琴弦碰撞之 前的速度(即，最終弦槌速度)成比例。自動(dòng)演奏系統(tǒng)分析音樂數(shù)據(jù)，并確定要按下和釋放 的黑鍵和白鍵、以及最終弦槌速度。最終弦槌速度可通過將參考點(diǎn)處的鍵速度調(diào)節(jié)為目標(biāo)值來控制。參考點(diǎn)處的鍵速 度被稱為“參考鍵速度”。參考點(diǎn)是鍵從靜止位置到終點(diǎn)位置的鍵軌跡上的預(yù)定鍵位置，并 且，鍵軌跡是隨著時(shí)間變化的一系列鍵位置值。向著終點(diǎn)位置的一系列鍵位置值被稱為“參 考前向鍵軌跡”，而術(shù)語“參考后向鍵軌跡”表示向著靜止位置的一系列鍵位置值。確定參 考后向鍵軌跡，以控制衰減音調(diào)的時(shí)間。當(dāng)音樂數(shù)據(jù)表示大值的音調(diào)響度時(shí)，沿著陡峭的參考前向鍵軌跡移動(dòng)該音調(diào)的黑 鍵或白鍵，以便以相應(yīng)的大值的參考鍵速度經(jīng)過參考點(diǎn)。另一方面，當(dāng)音樂數(shù)據(jù)表示小值的 音調(diào)響度時(shí)，使該音調(diào)的黑鍵或白鍵沿著平緩的參考前向鍵軌跡行進(jìn)，以便以相應(yīng)的小值 的參考鍵速度經(jīng)過參考點(diǎn)。由此，自動(dòng)演奏系統(tǒng)通過將參考鍵速度調(diào)整為目標(biāo)值，控制音調(diào) 的響度。在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_2005-292769中公開了鍵上的控制序列的典型例子。如前文 所述，一系列鍵位置值形成參考前向鍵軌跡。參考前向鍵軌跡上的每個(gè)值表示目標(biāo)鍵位置， 并且參考前向鍵軌跡上的目標(biāo)鍵速度可基于多個(gè)目標(biāo)鍵位置值確定?，F(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)演奏 系統(tǒng)包括傳感器，其監(jiān)視電磁控制鍵致動(dòng)器的活塞，并且基于從傳感器提供的檢測信號(hào)確 定實(shí)際鍵速度或?qū)嶋H鍵位置。實(shí)際鍵位置或?qū)嶋H鍵速度也可基于一系列實(shí)際鍵位置值或一 系列實(shí)際鍵速度值確定?，F(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)演奏系統(tǒng)還包括伺服控制器，其連接到電磁控制 鍵致動(dòng)器以提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且，實(shí)際鍵速度和實(shí)際鍵位置被與目標(biāo)鍵速度和目標(biāo)鍵位置 進(jìn)行比較，以查看鍵是否確實(shí)在參考前向鍵軌跡上行進(jìn)。如果產(chǎn)生差異，則現(xiàn)有技術(shù)的伺服 控制器將該差異乘以增益，并通過該乘法確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比。在現(xiàn)有技術(shù)的伺服控制器中，增益可隨著目標(biāo)鍵位置或目標(biāo)鍵速度而變化。然而， 對(duì)于所有按下的鍵改變增益，而不考慮踏板上的踩踏(step)。換言之，始終在參考前向鍵軌 跡上的預(yù)定點(diǎn)上改變增益。踏板系統(tǒng)被合并到標(biāo)準(zhǔn)直立鋼琴中，并且，踏板已知為“弱音踏板”和“延音踏板”。 鋼琴師壓下延音踏板以延長音調(diào)。另一方面，鋼琴師壓下弱音踏板以減小音調(diào)的響度。已知兩種弱音踏板機(jī)制。所述兩種弱音踏板機(jī)制之一使得鍵板橫向移位(shift)。通過橫向 移位減少琴弦的絲數(shù)，從而減小響度。另一種弱音踏板機(jī)制使得弦槌的原始位置和琴弦之 間的距離減小，并使得最終弦槌速度減小。例如，另一種弱音踏板機(jī)制配有背檔，其在弦槌陣列的前方橫向延伸，并且，弱音 踏板與背檔鏈接。當(dāng)演奏者正在彈奏音樂小節(jié)而不壓下弱音踏板時(shí)，背檔與原始位置處的 弦槌隔開。在此情況下，當(dāng)演奏者按下鍵時(shí)，弦槌通過脫離頂桿(jack)而飛過原始位置和 琴弦之間的整個(gè)距離。另一方面，當(dāng)演奏者壓下弱音踏板時(shí)，背檔沿后向方向移動(dòng)，并向著 琴弦推動(dòng)弦槌。結(jié)果，減小了到琴弦的距離，并且弦槌飛過減小后的距離。弦槌輕緩地與琴 弦碰撞，從而減小音調(diào)的響度。如前所述，迫使黑鍵和白鍵在參考前向鍵軌跡上行進(jìn)，并且按照使得鍵以參考鍵 速度經(jīng)過參考點(diǎn)的方式確定參考前向鍵軌跡。期望弦槌在目標(biāo)時(shí)間以最終弦槌速度目標(biāo)值 與琴弦碰撞，以產(chǎn)生音調(diào)。然而，遇到如下問題，其中，在自動(dòng)演奏時(shí)，在自動(dòng)演奏系統(tǒng)壓下 弱音踏板的情況下，弦槌不穩(wěn)定。例如，產(chǎn)生音調(diào)兩次。比目標(biāo)時(shí)間更早地產(chǎn)生其他音調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個(gè)重要目的是提供自動(dòng)演奏器鋼琴，其以高保真度重演彈奏，而 與弱音踏板的操縱無關(guān)。本發(fā)明的另一重要目的是提供自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其形成自動(dòng)演奏器鋼琴的一部分。本發(fā)明的另一重要目的是提供在自動(dòng)演奏系統(tǒng)中使用的方法。本發(fā)明人考慮現(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)演奏器鋼琴中固有的問題，并且注意到，由于背檔 的后向移動(dòng)，弦槌轉(zhuǎn)擊器(hammer butt)與頂桿分開。在此情況下，鍵上的負(fù)載減小，直到頂 桿與弦槌轉(zhuǎn)擊器接觸為止。減小的負(fù)載下的鍵行程為距離靜止位置3毫米的量級(jí)。然而， 伺服控制器被設(shè)計(jì)為在鍵上的負(fù)載不改變的情形下控制電磁控制鍵致動(dòng)器。由于驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的占空比的循環(huán)改變，這導(dǎo)致鍵的振蕩。電磁控制鍵致動(dòng)器開始在占空比增加的情形下推 動(dòng)鍵的后部。頂桿強(qiáng)烈碰擊弦槌轉(zhuǎn)擊器，并且弦槌與琴弦強(qiáng)烈碰撞。基于上述發(fā)現(xiàn)提出本發(fā)明。本發(fā)明人總結(jié)出鍵的伺服控制在弱音踏板的開狀態(tài) 和關(guān)狀態(tài)之間是不同的。為實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提出在壓下弱音踏板的情形下，減小伺服控制中的增
■、Λ
frff. ο根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自動(dòng)演奏器樂器，用于基于表示要產(chǎn)生的音 調(diào)和要向所述音調(diào)賦予的音效的音樂數(shù)據(jù)碼，沿著音樂小節(jié)再現(xiàn)所述音調(diào)，并且，所述自動(dòng) 演奏器樂器包括鍵盤樂器，其包括多個(gè)鍵，被選擇性地移動(dòng)，以指定要產(chǎn)生的所述音調(diào) 的音名，音調(diào)生成系統(tǒng)，連接到所述多個(gè)鍵，用于以所述音名產(chǎn)生所述音調(diào)，并形成多個(gè)力 傳送路徑的部分，所述多個(gè)力傳送路徑中的每一個(gè)具有所述多個(gè)鍵中的一個(gè)，動(dòng)作單元， 連接到所述多個(gè)鍵中的所述一個(gè)，以通過其傳送力，以及弦槌，由所述動(dòng)作單元驅(qū)動(dòng)，以在 弦槌行程上飛行，以及踏板系統(tǒng)，其具有至少一個(gè)踏板，在用于向所述音調(diào)賦予所述音效 的踏板開狀態(tài)和用于從所述音調(diào)消除所述音效的踏板關(guān)狀態(tài)之間移動(dòng)，行程改變器，被致 動(dòng)以便將所述弦槌行程從前一值改變?yōu)榱硪恢?，并被抑制以便將所述弦槌行程從所述另?值變?yōu)樗銮耙恢担ぐ彐溄蛹?，連接在所述至少一個(gè)踏板和所述行程改變器之間，并將所述至少一個(gè)踏板的移動(dòng)傳送到所述行程改變器，以在致動(dòng)和抑制之間改變所述行程改變器；以及自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其包括多個(gè)致動(dòng)器，被分別提供用于所述多個(gè)力傳送路徑，以及 將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為在所述力傳送路徑上施加的力，以便使得所述力傳送路徑移動(dòng)，多個(gè)傳 感器，分別監(jiān)視所述多個(gè)力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實(shí)際值的檢測信號(hào)，所述物理 量表示所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)，踏板控制器，分析表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù) 碼，以及根據(jù)對(duì)表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼的分析的結(jié)果，在所述踏板開狀態(tài)和所述 踏板關(guān)狀態(tài)之間改變所述至少一個(gè)踏板，至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器，監(jiān)視所述至少一個(gè)踏 板，以便確定表示所述至少一個(gè)踏板是處于所述踏板開狀態(tài)還是所述踏板關(guān)狀態(tài)的踏板狀 態(tài)，信號(hào)調(diào)節(jié)器，連接到所述多個(gè)致動(dòng)器，以及將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整到幅度的目標(biāo)值，運(yùn)動(dòng) 控制器，被按順序地提供表示所述音調(diào)的所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及確定用于所述鍵的所述物 理量的目標(biāo)值，以及伺服控制器，連接到用于接收所述物理量的所述實(shí)際值的所述多個(gè)傳 感器、用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器、用于接收所述物理量的所 述目標(biāo)值的所述運(yùn)動(dòng)控制器、以及用于提供表示所述幅度的所述目標(biāo)值的控制數(shù)據(jù)的所述 信號(hào)調(diào)節(jié)器，并具有比較器，將所述物理量的所述目標(biāo)值中的每一個(gè)同與所述目標(biāo)值中的 所述每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述物理量的所述實(shí)際值中的一個(gè)相比較，以便確定所述目標(biāo)值中的 所述每一個(gè)和所述實(shí)際值中的所述一個(gè)之間的差，以及幅度確定器，連接在所述比較器和 所述信號(hào)調(diào)節(jié)器之間，并通過所述差和用于將所述控制數(shù)據(jù)提供給所述信號(hào)調(diào)節(jié)器的增益 值之間的乘法，確定所述幅度的所述目標(biāo)值，以及增益控制器，其連接在所述踏板狀態(tài)檢測 器和所述幅度確定器之間，以及當(dāng)所述至少一個(gè)踏板處于所述踏板開狀態(tài)時(shí)減小所述增益 值。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種自動(dòng)演奏系統(tǒng)，被提供用于在具有用于產(chǎn)生 音調(diào)的多個(gè)力傳送路徑和用于通過改變弦槌行程向所述音調(diào)給予音效的踏板系統(tǒng)的鍵盤 樂器上由音樂數(shù)據(jù)碼表示的自動(dòng)彈奏，并且，該自動(dòng)演奏系統(tǒng)包括多個(gè)致動(dòng)器，被分別提 供用于所述多個(gè)力傳送路徑，以及將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為在所述力傳送路徑上施加的力，以便 使得所述力傳送路徑移動(dòng)，其中所述多個(gè)力傳送路徑的每一個(gè)具有被移動(dòng)以便指定所述音 調(diào)之一的鍵、通過其傳送力的動(dòng)作單元、以及由所述動(dòng)作單元驅(qū)動(dòng)以在所述弦槌行程上飛 行的弦槌，多個(gè)傳感器，分別監(jiān)視所述多個(gè)力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實(shí)際值的檢 測信號(hào)，所述物理量表示所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)，踏板控制器，分析表示所述音效 的所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及根據(jù)對(duì)表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼的分析的結(jié)果，在用于向 所述音調(diào)給予音效的踏板開狀態(tài)和用于從所述音調(diào)移除所述音效的踏板關(guān)狀態(tài)之間改變 所述踏板系統(tǒng)的至少一個(gè)踏板，至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器，監(jiān)視所述至少一個(gè)踏板，以便確 定表示所述至少一個(gè)踏板是處于所述踏板開狀態(tài)還是所述踏板關(guān)狀態(tài)的踏板狀態(tài)，信號(hào)調(diào) 節(jié)器，連接到所述多個(gè)致動(dòng)器，以及將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整到幅度的目標(biāo)值，運(yùn)動(dòng)控制器，被 按順序地提供所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及確定用于所述鍵的所述物理量的目標(biāo)值，以及伺服控 制器，連接到用于接收所述物理量的所述實(shí)際值的所述多個(gè)傳感器、用于接收所述踏板狀 態(tài)的所述至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器、用于接收所述物理量的所述目標(biāo)值的所述運(yùn)動(dòng)控制 器、以及用于提供表示所述幅度的所述目標(biāo)值的控制數(shù)據(jù)的所述信號(hào)調(diào)節(jié)器，并具有比較 器，將所述物理量的所述目標(biāo)值中的每一個(gè)同與所述目標(biāo)值中的所述每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述 物理量的所述實(shí)際值中的一個(gè)相比較，以便確定所述目標(biāo)值中的所述每一個(gè)和所述實(shí)際值中的所述一個(gè)之間的差，以及幅度確定器，連接在所述比較器和所述信號(hào)調(diào)節(jié)器之間，并通 過所述差和用于將所述控制數(shù)據(jù)提供給所述信號(hào)調(diào)節(jié)器的增益值的乘法，確定所述幅度的 所述目標(biāo)值，以及增益控制器，其連接在所述踏板狀態(tài)檢測器和所述幅度確定器之間，并當(dāng) 所述至少一個(gè)踏板處于所述踏板開狀態(tài)時(shí)減小所述增益值。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種控制自動(dòng)演奏器樂器用于自動(dòng)彈奏的方法， 包括如下步驟a)獲取表示用于產(chǎn)生音調(diào)的鍵盤樂器的鍵的真實(shí)移動(dòng)的物理量的實(shí)際值、 表示所述鍵的期望移動(dòng)的所述物理量的目標(biāo)值、以及表示用于向所述音調(diào)賦予音效的踏板 是否在踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間改變的狀態(tài)數(shù)據(jù)；b)基于所述狀態(tài)數(shù)據(jù)和所述物理 量而確定增益將具有減小的值還是不減小的值，并確定所述物理量的所述實(shí)際值和所述物 理量的所述目標(biāo)值之間的差；c)通過所述差和所述減小的值和不減小的值之一之間的乘 法，確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度的目標(biāo)值；d)將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整為所述幅度的所述目標(biāo)值；e) 將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給用于所述鍵的致動(dòng)器，以便引起所述真實(shí)移動(dòng)；以及f)重復(fù)所述步 驟a)至e)，直到所述鍵完成所述真實(shí)移動(dòng)為止。


根據(jù)結(jié)合附圖的以下描述，將更清楚地理解自動(dòng)演奏器鋼琴、自動(dòng)演奏系統(tǒng)和方 法的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是示出本發(fā)明的自動(dòng)演奏器鋼琴的外觀的透視圖，圖2是示出在自動(dòng)演奏器鋼琴的直立鋼琴中合并的機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的 截面?zhèn)纫晥D，圖3是示出信息處理系統(tǒng)的系統(tǒng)配置、以及信息處理系統(tǒng)和其他系統(tǒng)組件之間的 電連接的框圖，圖4A是示出鍵傳感器的組件元件的透視圖，圖4B是示出在鍵傳感器的光調(diào)制器上打印(print)的灰階的截面?zhèn)纫晥D，圖4C是示出光調(diào)制器和光耦合器之間的相對(duì)位置的前視圖，圖5是示出弱音踏板、弱音踏板鏈接件和弦槌的示意側(cè)視圖，圖6是示出伺服控制器的控制序列的框圖，圖7是在壓下弱音踏板的情形下、在伺服控制中使用的增益表的視圖，圖8是示出在未壓下弱音踏板的情形下、在伺服控制中使用的另一增益表的視 圖，圖9是示出在未壓下弱音踏板時(shí)使用圖8中所示的增益表的情形下、參考前向鍵 軌跡上的實(shí)際鍵位置的圖，圖10是示出在壓下弱音踏板時(shí)使用圖8中所示的增益表的情形下、參考前向鍵軌 跡上的實(shí)際鍵位置的圖，圖11是示出在壓下弱音踏板時(shí)使用圖7中所示的增益表的情形下、參考前向鍵軌 跡上的實(shí)際鍵位置的圖，圖12是示出本發(fā)明的另一自動(dòng)演奏器鋼琴的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D，圖13是示出在本發(fā)明的另一自動(dòng)演奏器鋼琴中創(chuàng)建的伺服控制環(huán)的框圖，圖14是示出在本發(fā)明的再一自動(dòng)演奏器鋼琴中創(chuàng)建的伺服控制環(huán)的框圖，
圖15是示出在本發(fā)明的再一自動(dòng)演奏器鋼琴中創(chuàng)建的伺服控制環(huán)的框圖，圖16是示出本發(fā)明的再一自動(dòng)演奏器鋼琴的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式實(shí)施本發(fā)明的自動(dòng)演奏器樂器主要包括鍵盤樂器和自動(dòng)演奏系統(tǒng)。自動(dòng)演奏系統(tǒng) 基于表示要產(chǎn)生的音調(diào)和向音調(diào)賦予的音效的音樂數(shù)據(jù)碼，在鍵盤樂器上彈奏音樂小節(jié)。鍵盤樂器包括多個(gè)鍵、音調(diào)生成系統(tǒng)和踏板系統(tǒng)，并且，多個(gè)鍵和踏板系統(tǒng)連接到 音調(diào)生成系統(tǒng)。具體地，鍵被選擇性地移動(dòng)，以指定要產(chǎn)生的音調(diào)的音名，并且音調(diào)生成系 統(tǒng)響應(yīng)于鍵的移動(dòng)，以便以所指定的音名產(chǎn)生音調(diào)。音調(diào)生成系統(tǒng)形成多個(gè)力傳送路徑的 部分。每個(gè)力傳送路徑具有多個(gè)鍵之一、動(dòng)作單元和弦槌。所述多個(gè)鍵被分別連接到動(dòng) 作單元。每個(gè)動(dòng)作單元向與其關(guān)聯(lián)的弦槌傳送力，使得弦槌被驅(qū)動(dòng)在弦槌行程上飛行。踏板系統(tǒng)具有至少一個(gè)踏板、踏板鏈接件和行程改變器。踏板通過踏板鏈接件連 接到行程改變器，并且在踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間移動(dòng)。通過踏板鏈接件將踏板的移 動(dòng)傳送到行程改變器。當(dāng)踏板改變?yōu)樘ぐ彘_狀態(tài)時(shí)，弦槌行程從前一值減小為另一值，并且 將音效賦予音調(diào)。另一方面，當(dāng)踏板改變?yōu)樘ぐ尻P(guān)狀態(tài)時(shí)，踏板行程恢復(fù)為前一值，并從音 調(diào)消除音效。由此，根據(jù)行程改變器的致動(dòng)/抑制，對(duì)音調(diào)賦予音效，或從音調(diào)消除音效。自動(dòng)演奏系統(tǒng)包括多個(gè)致動(dòng)器、多個(gè)傳感器、踏板控制器、踏板狀態(tài)檢測器、信號(hào) 調(diào)節(jié)器、運(yùn)動(dòng)控制器和伺服控制器，并且在致動(dòng)器、傳感器、踏板控制器、踏板狀態(tài)檢測器、 信號(hào)調(diào)節(jié)器、運(yùn)動(dòng)控制器和伺服控制器之間協(xié)作控制多個(gè)鍵和踏板系統(tǒng)。多個(gè)致動(dòng)器被分別提供用于多個(gè)力傳送路徑，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為施加到力傳送 路徑上的力。當(dāng)致動(dòng)器正將力施加到與致動(dòng)器相關(guān)聯(lián)的力傳送路徑上時(shí)，使得力傳送路徑 移動(dòng)。踏板控制器分析表示音效的音樂數(shù)據(jù)碼，并根據(jù)對(duì)表示音效的音樂數(shù)據(jù)碼的分析的 結(jié)果，在踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間改變踏板。由此，自動(dòng)演奏系統(tǒng)引起力傳送路徑的移 動(dòng)、以及行程改變器的移動(dòng)，而無需人類演奏者的任何手指動(dòng)作和任何踏板動(dòng)作。傳感器分別監(jiān)視多個(gè)力傳送路徑，并產(chǎn)生代表物理量的實(shí)際值的檢測信號(hào)。物理 量的實(shí)際值表示多個(gè)力傳送路徑的移動(dòng)。踏板狀態(tài)檢測器監(jiān)視踏板，以便確定表示踏板是 處于踏板開狀態(tài)還是踏板關(guān)狀態(tài)的踏板狀態(tài)。由此，鍵的移動(dòng)和踏板的移動(dòng)被報(bào)告給伺服 控制器。信號(hào)調(diào)節(jié)器連接到多個(gè)致動(dòng)器，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整到幅度的目標(biāo)值。力傳送路徑 上的力隨著幅度成比例地變化。為此，被施加到力傳送路徑上的力是可控的。運(yùn)動(dòng)控制器 和伺服控制器參與致動(dòng)器上的控制序列?？刂菩蛄性谙挛闹斜辉敿?xì)描述。運(yùn)動(dòng)控制器被順序地提供表示音調(diào)的音樂數(shù)據(jù)碼，并確定用于鍵的物理量的目標(biāo) 值。伺服控制器連接到用于接收物理量的實(shí)際值的多個(gè)傳感器、用于接收踏板狀態(tài)的踏板 狀態(tài)檢測器、用于接收物理量的目標(biāo)值的運(yùn)動(dòng)控制器，以及還連接到用于提供表示幅度的 目標(biāo)值的控制數(shù)據(jù)的信號(hào)調(diào)節(jié)器。伺服控制器具有比較器、幅度確定器和增益控制器。比較器將物理量的每個(gè)目標(biāo)值和對(duì)應(yīng)于前述每個(gè)目標(biāo)值的物理量的實(shí)際值中 一個(gè)相比較，以便確定每個(gè)目標(biāo)值和前述實(shí)際值中的一個(gè)之間的差。幅度確定器連接在比 較器和信號(hào)調(diào)節(jié)器之間，并通過所述差和用于將控制信號(hào)提供給信號(hào)調(diào)節(jié)器的增益值之間的乘法，來確定幅度的目標(biāo)值。增益控制器連接在踏板狀態(tài)檢測器和幅度確定器之間，并 且，當(dāng)踏板處于踏板開狀態(tài)時(shí)減小增益值。為此，在踏板開狀態(tài)的情形下的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度 小于在踏板關(guān)狀態(tài)的情形下的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度。
當(dāng)行程改變器使得踏板行程減小時(shí)，在動(dòng)作單元和弦槌之間產(chǎn)生空隙，并且與踏 板關(guān)狀態(tài)中不同，致動(dòng)器上的慣性負(fù)載減小。在此情形下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度隨著慣性負(fù)載一 起減小。由此，正確地控制力傳送路徑上的力。結(jié)果，以最佳響度產(chǎn)生音調(diào)。通過方法控制自動(dòng)演奏器樂器進(jìn)行自動(dòng)彈奏，并且該方法包括六個(gè)步驟。在第一 步驟中，自動(dòng)演奏系統(tǒng)獲取表示用于產(chǎn)生音調(diào)的鍵盤樂器的鍵的實(shí)際移動(dòng)的物理量的實(shí)際 值、表示鍵的期望移動(dòng)的物理量的目標(biāo)值、以及表示用于向音調(diào)賦予音效的踏板是否在踏 板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間改變的狀態(tài)數(shù)據(jù)。在第二步驟中，自動(dòng)演奏系統(tǒng)基于狀態(tài)數(shù)據(jù)和物理量來確定增益將具有減小的值 還是不減小的值，并確定物理量的實(shí)際值和物理量的目標(biāo)值之間的差。在第三步驟中，自動(dòng) 演奏系統(tǒng)通過所述差和減小的值和不減小的值之一之間的乘法，確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度的目 標(biāo)值。在第四步驟中，自動(dòng)演奏系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)整為幅度的目標(biāo)值。在第五步驟中，將 驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給用于鍵的致動(dòng)器，以便引起實(shí)際移動(dòng)。在第六步驟中，自動(dòng)演奏系統(tǒng)重復(fù)上 述五個(gè)步驟，直到鍵完成實(shí)際移動(dòng)為止。在以下描述中，術(shù)語“前部”表示與術(shù)語“后部”所修飾的位置相比，更接近于坐在 凳子上用手指彈奏的演奏者的位置。在前部位置和相應(yīng)的后部位置之間所繪的線在“縱長 方向”上延伸，并且橫向方向以直角與縱長方向相交。第一實(shí)施例首先參照附圖的圖1，自動(dòng)演奏器樂器100主要包括直立鋼琴100a、自動(dòng)演奏系統(tǒng) IOOb和記錄系統(tǒng)100c。如下文詳細(xì)描述的，直立鋼琴IOOa類似于標(biāo)準(zhǔn)直立鋼琴的結(jié)構(gòu)，從 而人類演奏者通過手指動(dòng)作和踏板動(dòng)作在直立鋼琴IOOa上彈奏音樂小節(jié)。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb是一種計(jì)算機(jī)體系，并且被擬人化為“自動(dòng)演奏者”。自動(dòng)演 奏系統(tǒng)IOOb具有信息處理能力，并且計(jì)算機(jī)程序在自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb的信息處理器上運(yùn) 行。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb取代人類演奏者的手指動(dòng)作，在直立鋼琴IOOa上彈奏音樂小節(jié)。音 樂小節(jié)由多組音樂數(shù)據(jù)碼表示，并且一組音樂數(shù)據(jù)碼被加載到自動(dòng)演奏系統(tǒng)中以進(jìn)行自動(dòng) 演奏。順序地分析音樂數(shù)據(jù)碼，以便確定要通過手指動(dòng)作(fingering)產(chǎn)生的音調(diào)和要通 過踏板動(dòng)作(pedaling)賦予音調(diào)的效果。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb基于分析結(jié)果，在直立鋼琴 IOOa上進(jìn)行手指動(dòng)作和踏板動(dòng)作，以便通過直立鋼琴IOOa彈奏音樂小節(jié)。在此例子中，假 設(shè)根據(jù)MIDI (樂器數(shù)字接口)協(xié)議準(zhǔn)備音樂數(shù)據(jù)碼。記錄系統(tǒng)IOOc也是計(jì)算機(jī)體系，并且具有信息處理能力。如下面將詳細(xì)描述的， 自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb的大多數(shù)系統(tǒng)組件與記錄系統(tǒng)IOOc共享。另一計(jì)算機(jī)程序在信息處理 器上運(yùn)行，以在直立鋼琴IOOa上記錄彈奏，并產(chǎn)生表示該彈奏的多組音樂數(shù)據(jù)碼。肓立鋼琴的結(jié)構(gòu)和行為直立鋼琴IOOa包括鋼琴箱體la、鍵板lb、機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic (見圖2)和踏板 系統(tǒng)110。鋼琴箱體Ia具有鍵座(key bed) ld，其水平伸出，并且鍵板Ib被安裝在鍵座Id 上。多個(gè)黑鍵Ie和多個(gè)白鍵If被合并到鍵板Ib中，并在靜止位置和終點(diǎn)位置之間獨(dú)立移動(dòng)。在此例子中，終點(diǎn)位置與靜止位置隔開大約10毫米。黑鍵Ie和白鍵If按公知方式鋪設(shè)。對(duì)于音符開鍵事件(即，音調(diào)的生成)和音符關(guān)鍵事件(即，音調(diào)的衰減)，按下和釋放黑鍵Ie和白鍵If。鍵架中板(balance rail) BR在橫向方向上在鍵座Id上延伸，并且黑鍵Ie和白鍵If在它們的中間位置處與鍵架中板 BR接觸。平衡銷釘P間隔地從鍵架中板BR向上伸出，并分別向鍵Ie和If提供支點(diǎn)。在以 下描述中，相對(duì)于鍵架中板BR確定術(shù)語“前部”和“后部”。當(dāng)人類演奏者按下鍵Ie和If 的前部時(shí)，或當(dāng)自動(dòng)演奏器向上推鍵Ie和If的后部時(shí)，鍵Ie和If開始從靜止位置向終點(diǎn) 位置行進(jìn)。另一方面，人類演奏者和自動(dòng)演奏器從鍵Ie和If的前部以及鍵Ie和If的后 部移除力，鍵Ie和If開始向著靜止位置行進(jìn)。在以下描述中，術(shù)語“按下的鍵”表示開始向著終點(diǎn)位置行進(jìn)的黑鍵Ie或白鍵lf， 并且術(shù)語“釋放的鍵”表示開始向著靜止位置行進(jìn)的黑鍵Ie或白鍵If。音階的音名被分別分配給鍵Ie和If，從而人類演奏者和自動(dòng)演奏器指定要通過 鍵Ie和If產(chǎn)生的音調(diào)。鍵號(hào)被分別分配給音名，從而每個(gè)黑鍵Ie和白鍵If用表示鍵號(hào) 的鍵碼指定?？ㄡ斨?capstan button) CB從鍵Ie和If的后部伸出，并且將鍵Ie和If的 移動(dòng)從卡釘柱CB傳送到音調(diào)生成系統(tǒng)lc，以指定音調(diào)的音高。在箱體Ia中限定了內(nèi)部空間，并且，在箱體Ia內(nèi)提供機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic和除 了三個(gè)踏板IlOaUlOb和IlOc之外的踏板系統(tǒng)110。三個(gè)踏板110a、IlOb和IlOc從鋼琴 箱體Ia的下部伸出，并且分別被命名為“弱音踏板”、“消音踏板”和“延音踏板”。弱音踏板 110a、消音踏板IlOb和延音踏板IlOc由人類演奏者或自動(dòng)演奏器選擇性地壓下，以便通過 弱音踏板鏈接件110d、消音踏板鏈接件IlOe和延音踏板鏈接件IlOf對(duì)音調(diào)賦予人工表現(xiàn)。踏板系統(tǒng)110連接到機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)lc，使得弱音、消音和延音踏板IlOaUlOb 和IlOc的移動(dòng)被傳送到機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)lc，以向音調(diào)賦予效果。機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic包括動(dòng)作單元2、弦槌組件3、琴弦4和制音器組件6。動(dòng)作 單元2分別連接到鍵Ie和If，使得按下的鍵Ie和If致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作單元2。被致動(dòng)的 動(dòng)作單元2從其原始位置移動(dòng)。弦槌組件3分別連接到動(dòng)作單元2，并且，制音器組件6也 分別連接到動(dòng)作單元2。被致動(dòng)的動(dòng)作單元2使得相關(guān)聯(lián)的制音器組件6與相關(guān)聯(lián)的琴弦 4分開，使得琴弦4準(zhǔn)備好振動(dòng)。被致動(dòng)的動(dòng)作單元2還驅(qū)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3旋轉(zhuǎn)，并 且弦槌組件3與琴弦4碰撞，以便使得琴弦4振動(dòng)。由此，動(dòng)作單元2、弦槌組件3、制音器 組件6和琴弦4彼此協(xié)作產(chǎn)生音調(diào)，并充當(dāng)機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)lc。在以下描述中，術(shù)語“原始位置”表示當(dāng)相關(guān)聯(lián)的鍵Ie和If停留在靜止位置上時(shí) 機(jī)械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic的組成部分的位置。動(dòng)作單元2沿橫向方向在鍵Ie和If的后部上方布置，并且鍵Ie和If的卡釘柱 CB分別保持與動(dòng)作單元2接觸。動(dòng)作單元2由總檔(center rail) CR可旋轉(zhuǎn)地支撐，總檔 CR又由鍵座Id上的動(dòng)作托架(action bracket，未示出)支撐。按下的鍵Ie和If使得動(dòng) 作單元2以由箭頭ARl指示的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)從按下的鍵Ie和If上移除力時(shí)，由于動(dòng)作單 元2的自重，允許動(dòng)作單元2向著原始位置移動(dòng)，并以與箭頭ARl相反的方向旋轉(zhuǎn)。每個(gè)動(dòng)作單元2具有頂桿(jack) 2a、聯(lián)動(dòng)器組件(whippen assembly) 2b和調(diào)節(jié)鈕 2c。聯(lián)動(dòng)器組件2b由總檔CR可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且頂桿2a由聯(lián)動(dòng)器組件2b可旋轉(zhuǎn)地支撐。 調(diào)節(jié)鈕2c由總檔CR支撐，并且頂桿2a具有與調(diào)節(jié)鈕2c相對(duì)的尖端(toe)。
當(dāng)頂桿2a的尖端與調(diào)節(jié)鈕2c接觸時(shí)，頂桿2a在聯(lián)動(dòng)器組件2b上旋轉(zhuǎn)，并且，以 由箭頭AR2指示的方向，通過從相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3脫離而驅(qū)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3旋轉(zhuǎn)。 頂桿2a還具有腿部(leg portion)，其從頂桿2a的旋轉(zhuǎn)軸向上伸出。當(dāng)動(dòng)作單元2停留在原始位置上時(shí)，頂桿2a的上表面保持與相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3 接觸。當(dāng)通過與調(diào)節(jié)鈕2c的接觸而驅(qū)動(dòng)頂桿2a在聯(lián)動(dòng)器組件2b上旋轉(zhuǎn)時(shí)，頂桿2a的腿 部碰擊相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3，以便引起向著琴弦4的旋轉(zhuǎn)。琴弦4被設(shè)計(jì)為分別以音階的音名生成音調(diào)，并且音名與分別被分配給鍵Ie和If 的音名一致。為此，借助于鍵Ie和If指定要產(chǎn)生的音調(diào)的音名。琴弦4在鋼琴箱體Ia的 框架上方伸展。弦槌組件3也在橫向方向上在動(dòng)作單元2上方布置，并由總檔CR可旋轉(zhuǎn)地支撐。 每個(gè)弦槌組件3被分為弦槌轉(zhuǎn)擊器(hammer butt) 3a、弦槌柄(hammershank) 3b和弦槌頭 3c。弦槌轉(zhuǎn)擊器3a可旋轉(zhuǎn)地連接到總檔CR，并且弦槌柄3b從弦槌轉(zhuǎn)擊器3a向上向前伸 出。弦槌頭3c連接到弦槌柄3b的上末端，并向著琴弦4伸出。當(dāng)黑鍵Ie和白鍵If停留在靜止位置上時(shí)，動(dòng)作單元2和弦槌組件 3在其原始位置 上，并且，弦槌柄3b在形成弱音踏板鏈接件IlOd的一部分的背檔(hammer rail) IlOh上靜 止。當(dāng)黑鍵Ie或白鍵If開始向著終點(diǎn)位置行進(jìn)時(shí)，按下的鍵Ie或If使得動(dòng)作單元2以 由箭頭ARl指示的方向旋轉(zhuǎn)，并且，頂桿2a開始推動(dòng)弦槌轉(zhuǎn)擊器3a，以便迫使在由箭頭AR2 指示的方向上旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的弦槌組件3。頂桿2a的尖端越來越接近調(diào)節(jié)鈕2c。尖端與調(diào) 節(jié)鈕2c接觸，并且頂桿2a從弦槌轉(zhuǎn)擊器3a脫離。然后，弦槌組件3開始向著琴弦4的自 由旋轉(zhuǎn)。弦槌頭3c在自由旋轉(zhuǎn)的終點(diǎn)處與琴弦4碰撞，并且琴弦4通過其振動(dòng)生成音調(diào)。弦槌組件3在琴弦4上彈回，并且弦槌組件3的制動(dòng)木(catcher)被動(dòng)作單元2 的托木(back check)接收。當(dāng)按下的鍵Ie或If被釋放時(shí)，動(dòng)作單元3返回原始位置，并 且弦槌柄3b與背檔IlOh的后表面接觸。制音器組件6在弦槌組件3的背面上在橫向方向上布置。每個(gè)制音器組件包括力 傳送機(jī)構(gòu)6a和制音器頭6b。力傳送結(jié)構(gòu)6a由總檔CR可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且，制音器頭6b連 接到力傳送機(jī)構(gòu)6a的上末端?？偸窃谀鏁r(shí)針方向上推進(jìn)力傳送結(jié)構(gòu)6a。為此，當(dāng)黑鍵Ie 或白鍵If停留在靜止位置上且未按下延音踏板IlOc時(shí)，制音器頭6b保持與琴弦4接觸， 并防止琴弦4通過共振而振動(dòng)。當(dāng)鍵Ie或If正從靜止位置向著終點(diǎn)位置行進(jìn)時(shí)，力傳送結(jié)構(gòu)6a將力從按下的鍵 Ie或If傳遞到制音器頭6b，并且制音器頭6b從琴弦4分開。然后，琴弦4準(zhǔn)備好振動(dòng)。當(dāng) 按下的鍵Ie或If被釋放時(shí)，制音器頭6b在向著靜止位置的途中與琴弦4接觸，并使得振 動(dòng)衰減。如前所述，踏板系統(tǒng)110具有三個(gè)踏板IlOaUlOb和110c、以及三個(gè)踏板鏈接件 IlOdUlOe和110f，并且背檔IlOh形成弱音踏板鏈接件IlOd的一部分。延音踏板鏈接件 IlOe和消音踏板鏈接件IlOf類似于標(biāo)準(zhǔn)直立鋼琴中的那些，并且是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知 的。當(dāng)壓下延音踏板IOOc時(shí)，延音踏板鏈接件IlOf在釋放鍵Ie和If之后保持制音器頭 6b與琴弦4分開，從而延長音調(diào)。當(dāng)壓下消音踏板IlOb時(shí)，消音踏板鏈接件IlOe使得氈片 (sheet of felt，未示出)在弦槌組件3和琴弦4之間移動(dòng)。在此情形下，當(dāng)弦槌頭3c向著 琴弦4飛行時(shí)，弦槌頭3c通過氈片與琴弦4碰撞，以便微弱地生成音調(diào)。盡管弱音踏板鏈接件IlOd也類似于標(biāo)準(zhǔn)直立鋼琴的弱音踏板鏈接件，但詳細(xì)地描述弱音踏板鏈接件110d，以更好地理解本發(fā)明。背檔IlOh在弦槌組件3的陣列前方橫向延伸，并且弱音踏板IlOa通過弱音踏板 鏈接件IlOd的其余鏈接件連接到背檔110h。背檔IlOh由動(dòng)作托架(未示出)可旋轉(zhuǎn)地支 撐，并且以由箭頭AR3指示的方向和箭頭AR3的相反方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)弱音踏板IlOa在原始位置靜止時(shí)，發(fā)現(xiàn)背檔IlOh位于圖2中所示的原始位置， 并且所有弦槌組件3的弦槌柄3b保持與背檔IlOh接觸。在此情形下，當(dāng)按下黑鍵Ie和白 鍵If時(shí)，按下的鍵Ie和If使得相關(guān)聯(lián)的頂桿2a從弦槌組件3脫離。弦槌組件3從原始 位置處的背檔IlOh向琴弦4飛過整個(gè)弦槌軌跡或完整的弦槌行程，并且弦槌頭3c與琴弦4 碰撞。弦槌組件3在琴弦4上彈回，并在與箭頭AR2相反的方向上旋轉(zhuǎn)。弦槌組件3的制 動(dòng)木被動(dòng)作單元2的托木捕捉。當(dāng)按下的鍵Ie和If被釋放時(shí)，允許動(dòng)作單元2和弦槌組 件以與箭頭ARl相反的方向、以及與箭頭AR2相反的方向旋轉(zhuǎn)，并且弦槌柄3b再次與背檔 IlOh接觸。當(dāng)壓下弱音踏板IlOa時(shí)，弱音踏板IlOa通過弱音踏板鏈接件IlOd的鏈接，使得 背檔IlOh在由箭頭AR3指示的方向上旋轉(zhuǎn)，從而減小背檔IlOh和琴弦4之間的距離。在 此情形下，弦槌組件3被迫使移動(dòng)到向著琴弦4的途中的預(yù)定位置。當(dāng)按下的鍵Ie和If 使得頂桿2a從弦槌組件3脫離時(shí)，弦槌組件3飛過部分弦槌軌跡，并且，弦槌頭3c輕柔地 與琴弦4碰撞。結(jié)果，音調(diào)的響度減小。由此，響度減小是通過弱音踏板IlOa和弱音踏板 鏈接件IlOd賦予音調(diào)的效果。當(dāng)鍵Ie或If正在未壓下弱音踏板IlOa的情形下從靜止位置行進(jìn)時(shí)，按下的鍵Ie 或If使得動(dòng)作單元2從弦槌組件3斷開，即，在與琴弦4分開2到3毫米的弦槌位置處放 開(let off)，之后，弦槌3在自由旋轉(zhuǎn)的終點(diǎn)處與琴弦4碰撞。在以小響度高速重復(fù)生成 音調(diào)的情況下，該行為是漏音的原因，這被稱為“漏碰”(miss-touch)。為了防止演奏者漏 碰，弱音踏板IlOa有效針對(duì)漏碰。當(dāng)以高速重復(fù)的方式壓下弱音踏板IlOa時(shí)，背檔IlOh 在后向方向上推動(dòng)弦槌組件3。結(jié)果，弦槌行程減小。減小的弦槌行程使得弦槌組件3敏捷 地響應(yīng)于高速重復(fù)。自動(dòng)演春系統(tǒng)的系統(tǒng)配置自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb包括鍵傳感器8的陣列、控制器11、電磁控制鍵致動(dòng)器5的陣 列、電磁控制踏板致動(dòng)器IlOiUlOj和110k、盤驅(qū)動(dòng)器120 (見圖1)和操縱面板130 (見圖 1)。如圖1所示，控制器11從鍵座Id懸掛。盤驅(qū)動(dòng)器120和操縱面板130被容納在控制 器11的外殼Ild中，并且被暴露于外殼Ild的前面板。人類演奏者將諸如例如DVD (數(shù)字 多用盤)或⑶(Compact Disk)的盤碟DK加載到盤驅(qū)動(dòng)器120中，并將盤碟DK變?yōu)榱硪槐P 碟。在此例子中，標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件被存儲(chǔ)在盤碟DK中。操縱面板130包括觸摸屏。觸摸屏是諸如例如液晶顯示器面板的視覺圖像再現(xiàn)裝 置和與視覺圖像再現(xiàn)裝置的屏幕重疊的檢測器之間的組合。液晶顯示面板在控制器11的 輔助下在屏幕上顯示各種視覺圖像，如消息、列表、開關(guān)和控制桿。當(dāng)用戶使得手指與屏幕 的區(qū)域接觸時(shí)，檢測器向控制器11報(bào)告區(qū)域的位置，并且控制器11確定在該區(qū)域中產(chǎn)生的 視覺圖像。如果視覺圖像表示屏幕上的數(shù)個(gè)區(qū)域中的作業(yè)，則控制器11指定由用戶指示的 作業(yè)。人類演奏者還推動(dòng)和移動(dòng)在屏幕上表示開關(guān)和控制桿的視覺圖像，以便向自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb給出用戶指令、用戶選項(xiàng)和用戶選擇。由此，操縱面板130充當(dāng)人機(jī)界面。轉(zhuǎn)到附圖的圖3，控制器11包括信息處理系統(tǒng)111和縮寫為“PWM”的脈寬調(diào)制器 25，并且信息處理系統(tǒng)111和脈寬調(diào)制器25被容納在外殼Ild中。信息處理系統(tǒng)111包括中央處理單元11a、外圍處理器(未示出)、縮寫為“ROM”的 只讀存儲(chǔ)器件lib、縮寫為“RAM”的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件11c、縮寫為“BUS”的共享總線系統(tǒng) lie、內(nèi)部時(shí)鐘(未示出)和信號(hào)接口(未示出)。中央處理單元11a、外圍處理器、只讀存 儲(chǔ)器件lib、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc和信號(hào)接口連接到共享總線系統(tǒng)lie，從而，中央處理單 元Ila可通過共享總線系統(tǒng)lie與外圍處理器、只讀存儲(chǔ)器件lib、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc 和信號(hào)接口通信。中央處理單元Ila是信息處理能力的發(fā)源，并且計(jì)算機(jī)程序在中央處理單元Ila 上運(yùn)行，以便實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)程序表示的作業(yè)。中央處理單元Ila由諸如直接存儲(chǔ)器存取處 理器的外圍處理器支持。
只讀存儲(chǔ)器件lib的一部分通過半導(dǎo)體閃存器件實(shí)現(xiàn)。各種信息被按非易失性方 式存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器件lib中。然而，存儲(chǔ)在半導(dǎo)體閃存中的數(shù)據(jù)是可重寫的。形成計(jì)算 機(jī)程序的一組指令代碼是各種信息之一，并且子例程程序被設(shè)計(jì)用于自動(dòng)演奏。多組音樂 碼可被存儲(chǔ)在半導(dǎo)體閃存中。查找表定義了弦槌位置信號(hào)和弦槌位置的值、以及鍵位置信 號(hào)和鍵位置的值，并被存儲(chǔ)在半導(dǎo)體閃存器件中。多個(gè)增益表還被存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器件lib 中，并且后面將詳細(xì)描述計(jì)算機(jī)程序和多個(gè)增益表。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc充當(dāng)工作存儲(chǔ)器，并且，鍵位置數(shù)據(jù)、弦槌位置數(shù)據(jù)和活塞 速度數(shù)據(jù)被按可重寫的方式存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)表中。在用于鍵的 數(shù)據(jù)表中，存儲(chǔ)位置被分配給鍵Ie和If中的每一個(gè)，并且預(yù)定數(shù)目的鍵位置數(shù)據(jù)被按先入 先出的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)位置中。類似地，在用于弦槌的數(shù)據(jù)表中，存儲(chǔ)位置被分配給每個(gè)弦 槌3，并且，預(yù)定數(shù)目的弦槌位置數(shù)據(jù)被按先入先出的方式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)位置中。由音樂數(shù)據(jù) 碼表示的音樂數(shù)據(jù)、表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的平均電流量或占空比的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)、以及計(jì)算結(jié)果還 被存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc中。對(duì)于電磁控制鍵致動(dòng)器5以及電磁控制踏板致動(dòng)器 1 IOi、110 j和1 IOk中的每一個(gè)存儲(chǔ)平均電流量。在可通過通信網(wǎng)絡(luò)從程序源下載計(jì)算機(jī)程 序的情況下，計(jì)算機(jī)程序被臨時(shí)存儲(chǔ)在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ilc中。信號(hào)接口(未示出)連接到脈寬調(diào)制器25、以及記錄系統(tǒng)IOOc和自動(dòng)演奏器系 統(tǒng)IOOb的傳感器。被分配給傳感器的信號(hào)接口包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(其中之一用圖6中的參 考數(shù)字24標(biāo)記)和數(shù)據(jù)緩沖器，并且傳感器的模擬輸出信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)字 信號(hào)被臨時(shí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)緩沖器中，并且中央處理單元Ila周期性地通過計(jì)算機(jī)程序的另一 子例程程序?qū)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)傳遞到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件Ilc中的數(shù)據(jù)表。內(nèi)部時(shí)鐘之一測定從開始自動(dòng)彈奏起經(jīng)過的時(shí)間、或從開始記錄起經(jīng)過的時(shí)間。 內(nèi)部時(shí)鐘可由軟件實(shí)現(xiàn)。在采用軟件時(shí)鐘的情況下，在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ilc中實(shí)現(xiàn)內(nèi)部時(shí) 鐘。 回到附圖的圖2，鍵傳感器8并聯(lián)到信息處理系統(tǒng)111的信號(hào)接口，并且分別被提 供用于鍵Ie和lf，以向控制器11報(bào)告相關(guān)聯(lián)的鍵Ie和If的實(shí)際鍵位置。如后面將詳細(xì) 描述的，在對(duì)鍵Ie和If的伺服控制中，使用表示實(shí)際鍵位置的鍵位置數(shù)據(jù)。
圖4A至圖4C示出了鍵傳感器8之一。光耦合器101和光調(diào)制器102組合形成鍵傳感器8。光耦合器101被提供在鍵座Id上，并且光調(diào)制器102從相關(guān)聯(lián)的鍵Ie或If的 前部的下表面垂下。光耦合器101充當(dāng)光遮斷器，其具有例如半導(dǎo)體發(fā)光二極管的發(fā)光元 件104和例如半導(dǎo)體光晶體管的光檢測103。發(fā)光元件104從電流產(chǎn)生光，并且光檢測元件 104將入射光轉(zhuǎn)換為電流。發(fā)光元件104和光檢測單元103在殼體IOla中彼此分開，并且 在發(fā)光元件104和光檢測單元103之間產(chǎn)生橫跨光調(diào)制器102的軌跡的光束。灰階102a 被打印在光調(diào)制器102的主表面上，并使得光調(diào)制器102的透射率(transmittance)在光 調(diào)制器102的軌跡延伸的方向上逐漸變化。為此，當(dāng)鍵Ie或If正在從靜止位置向終點(diǎn)位 置行進(jìn)時(shí)，光調(diào)制器102在軌跡上與鍵Ie或If 一起移動(dòng)，并且使得光檢測元件103上的光 量隨著當(dāng)前鍵位置而變化。光檢測元件將入射光轉(zhuǎn)換為電流，該電流的量取決于入射光量。 由此，當(dāng)前鍵位置被轉(zhuǎn)換為電流量，并且從電流產(chǎn)生鍵位置信號(hào)KS。鍵Ie和If的整個(gè)軌線 落入光束的橫截面中，從而信息處理系統(tǒng)111可基于由鍵位置信號(hào)KS代表的鍵位置數(shù)據(jù)確 定當(dāng)前鍵位置。轉(zhuǎn)回圖2，控制器11還并聯(lián)鏈接到電磁控制鍵致動(dòng)器5和電磁控制踏板致動(dòng)器 IlOi至110k。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR選擇性地從控制器11提供到電磁控制鍵致動(dòng)器5、以及電磁 控制踏板致動(dòng)器IlOiUlOj和110k，以便引起鍵Ie和If的移動(dòng)、以及踏板IlOaUlOb和 IlOc的移動(dòng)。具體地，信息處理系統(tǒng)111確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的電流量，并將表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 電流量的數(shù)據(jù)碼提供到脈寬調(diào)制器25。驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR由脈沖串實(shí)現(xiàn)，從而脈寬調(diào)制器25通 過優(yōu)化脈沖串的占空比，將平均電流量調(diào)整為目標(biāo)值。如后面將詳細(xì)描述的，平均電流量在 鍵Ie和If的移動(dòng)中可變，以便迫使鍵Ie和If在參考鍵軌跡上行進(jìn)。
電磁控制鍵致動(dòng)器5的陣列從箱體Ia的鍵座Id垂下，并被布置在黑鍵Ie的后部 和白鍵If的后部下面的橫向方向上。電磁控制鍵致動(dòng)器5被分別提供用于鍵Ie和If，從 而控制器11借助于相關(guān)聯(lián)的電磁控制鍵致動(dòng)器5選擇性地移動(dòng)鍵Ie和If。每個(gè)電磁控制鍵致動(dòng)器5包括螺線管5a和活塞5b?？刂破?1連接到螺線管5a， 并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR流過螺線管5a以便產(chǎn)生磁場?；钊?b被提供于螺線管5a內(nèi)部，并且磁 力被施加到活塞5b，以便使得活塞5b從螺線管5a向上伸出。伸出的活塞5b向上推動(dòng)相關(guān) 聯(lián)的鍵Ie或If的后部，而無需人類演奏者的任何手指力。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR從螺線管5a移 除時(shí)，借助于回復(fù)彈簧(未示出)，活塞5b縮回螺線管5a中。由于動(dòng)作單元2的自重，縮回 的活塞5b允許相關(guān)聯(lián)的鍵Ie或If的后部下降。由此，控制器11通過電磁控制鍵致動(dòng)器 5選擇性地驅(qū)動(dòng)黑鍵Ie和白鍵If。電磁控制踏板致動(dòng)器110i、lIOj和1 IOk被提供于踏板鏈接件110d、1 IOe和1 IOf 中，并被容納在箱體Ia中?？刂破?1并聯(lián)連接到電磁控制踏板致動(dòng)器110d、l IOe和110f， 并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR被選擇性地從控制器11提供到電磁控制踏板致動(dòng)器IlOiUlOj和110k。轉(zhuǎn)到圖5，弱音踏板IlOa從底框梁(bottom sill) Ih伸出，并由托架在底板Ii上 可旋轉(zhuǎn)地支撐。底框梁Ih和底板Ii形成部分箱體la。弱音踏板鏈接件IlOd包括弱音踏 板杠桿113a、弱音踏板桿114a和114b、臂118a和背檔110h。弱音踏板杠桿113a、弱音踏 板桿114a和114b以及臂118a充當(dāng)弱音踏板鏈接件IlOd的鏈接。弱音踏板IlOa借助于螺栓(bolt) 112b連接到弱音踏板杠桿113a，并且弱音踏板 杠桿113a在底板Ii上由托架113b可旋轉(zhuǎn)地支撐?；貜?fù)彈簧113c被提供于弱音踏板杠桿 113a的前部和托架113b之間。為此，始終在逆時(shí)針方向上推進(jìn)弱音踏板杠桿113a的前部。弱音踏板桿114b連接到背檔110h，并推拉背檔110h。臂118a在其一端連接到背檔110h， 并在另一端連接到銷釘(pin) 118b。因?yàn)殇N釘118b由動(dòng)作托架(未示出)可旋轉(zhuǎn)地支撐， 所以，弱音踏板桿114b使得臂118a和背檔IlOh圍繞銷釘118b旋轉(zhuǎn)。當(dāng)未在弱音踏板IlOa上施加任何力時(shí)，回復(fù)彈簧113c通過弱音踏板杠桿113a使 得弱音踏板IlOa停留在原始位置，并且弱音踏板鏈接件IlOd將背檔IlOh保持在圖5中由 虛線繪出的原始位置處。當(dāng)在弱音踏板IlOa上施力時(shí)，弱音踏板IlOa被壓下，并且弱音踏 板IlOa下拉弱音踏板杠桿113a的前部。弱音踏板杠桿113a的后部上升，并且弱音踏板桿 114a和114b在向上的方向上移動(dòng)。弱音踏板桿114b推動(dòng)背檔110h，并引起由箭頭AR3指 示的方向上的旋轉(zhuǎn)。背檔IlOh向著琴弦4推動(dòng)弦槌柄3b。結(jié)果，弦槌頭3c和琴弦4之間 的距離減小。電磁控制踏板致動(dòng)器IlOiUlOj和IlOk在構(gòu)造上彼此類似。為此，描述針對(duì)于用 于弱音踏板鏈接件IlOd的電磁控制踏板致動(dòng)器110i，并且用表示圖2中的電磁控制踏板致 動(dòng)器IlOi的相應(yīng)組成部分的標(biāo)記來標(biāo)記其他電磁控制踏板致動(dòng)器IlOj和IlOk的組成部 分，而不進(jìn)行詳細(xì)描述。電磁控制踏板致動(dòng)器IlOi具有螺線管110m、活塞IlOn和內(nèi)置活塞傳感器119。螺 線管IlOm由箱體Ia支撐，并且驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR流過螺線管IlOm以便產(chǎn)生磁場?；钊鸌lOn被 插入弱音踏板鏈接114a和弱音踏板114b之間，并且，相對(duì)于螺線管IlOm在上下方向上移 動(dòng)。當(dāng)活塞IlOn在磁場中在向上的方向上移動(dòng)時(shí)，踏板鏈接件IlOd使得背檔IlOh在逆時(shí) 針方向上(即，由箭頭AR3指 示的方向上)圍繞銷釘118b旋轉(zhuǎn)，并使得弦槌頭3c和琴弦4 之間的距離減小，而在弱音踏板IlOa上無任何力。距離的減小導(dǎo)致在比背檔IlOh的原始 位置處的弦槌行程的初始階段更短的弦槌行程的初始階段期間，頂桿2a在弦槌轉(zhuǎn)擊器3a 上施力。為此，弦槌組件3在比背檔IlOh的原始位置處的弦槌組件3的時(shí)間段更短的時(shí)間 段內(nèi)加速，并且弦槌頭3c輕柔地與琴弦4碰撞。內(nèi)置活塞傳感器119監(jiān)視活塞110η，并將實(shí)際踏板速度轉(zhuǎn)換為踏板速度數(shù)據(jù)。內(nèi) 置活塞傳感器119將代表踏板速度數(shù)據(jù)的踏板速度信號(hào)PS提供到信息處理系統(tǒng)111的信 號(hào)接口。如后面將詳細(xì)描述的，在對(duì)踏板IlOa的伺服控制中使用踏板速度數(shù)據(jù)，并且通過 伺服控制改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的平均電流量。電磁控制踏板致動(dòng)器IlOj和IlOk的行為與電磁控制踏板致動(dòng)器IlOi相似。由 此，由控制器11取代人類演奏者，通過電磁控制踏板致動(dòng)器IlOiUlOj和IlOk選擇性地驅(qū) 動(dòng)弱音踏板110a、消音踏板IlOb和延音踏板110c。記錄系統(tǒng)的系統(tǒng)配置轉(zhuǎn)到附圖的圖2，記錄系統(tǒng)100c包括弦槌傳感器7、信息處理系統(tǒng)111和鍵傳感器 8。在自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b和記錄系統(tǒng)100c之間共享信息處理系統(tǒng)111和鍵傳感器8。通過 光耦合器101和光調(diào)制器102的組合實(shí)現(xiàn)每個(gè)弦槌傳感器7。光調(diào)制器102被安裝到每個(gè) 弦槌柄3b，并且與弦槌組件3—起移動(dòng)。另一方面，光耦合器101由動(dòng)作托架(未示出)借 助于合適的框架(未示出)支撐，并且是靜態(tài)的。弦槌組件3引起光耦合器101和光調(diào)制 器102之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且，弦槌傳感器7產(chǎn)生代表弦槌軌跡上的行進(jìn)期間的弦槌位置數(shù) 據(jù)的弦槌位置信號(hào)HS，并且，將弦槌位置信號(hào)HS從弦槌傳感器7提供到信息處理系統(tǒng)111 的信號(hào)接口。整個(gè)弦槌軌跡落入弦槌傳感器7的可檢測范圍內(nèi)。弦槌位置數(shù)據(jù)表示弦槌位置。計(jì)算機(jī)程序的另一子例程程序被設(shè)計(jì)為記錄直立鋼琴IOOa上的演奏。當(dāng)中央處 理單元Ila正在重復(fù)用于記錄的子例程程序時(shí)，基于鍵位置數(shù)據(jù)和弦槌位置數(shù)據(jù)產(chǎn)生音樂 數(shù)據(jù)碼，并且，表示直立鋼琴IOOa上的彈奏的該組音樂數(shù)據(jù)碼被存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件中。 通過線纜或公共通信網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件被存儲(chǔ)在盤驅(qū)動(dòng)器120和/或被傳送到服務(wù)器計(jì)算 機(jī)、另一電子鍵盤或另一自動(dòng)演奏器鋼琴。計(jì)算機(jī)稈序通過執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自動(dòng)彈奏和記錄。計(jì)算機(jī)程序被分為主例程程序和子例 程程序，并且主例程程序有條件地分支到子例程程序。如前所述，子例程程序之一被分配給 自動(dòng)彈奏，而另一子例程程序被分配給記錄。再一子例程程序被分配給從信號(hào)接口到隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器Ilc的數(shù)據(jù)傳遞。當(dāng)用戶打開電源開關(guān)時(shí)，中央處理單元Ila啟動(dòng)主例程程序。中央處理單元Ila 首先初始化信息處理系統(tǒng)111，并校準(zhǔn)用于弦槌傳感器7和鍵傳感器8的查找表。在初始化 和校準(zhǔn)之后，中央處理單元Ila開始與用戶通信。中央 處理單元Ila在操縱面板130的觸 摸屏上產(chǎn)生表示作業(yè)列表的視覺圖像，并等待用戶的指令。換言之，中央處理單元Ila重復(fù) 用于與用戶通信的主例程程序的循環(huán)。在作業(yè)列表中寫入自動(dòng)彈奏和記錄。當(dāng)用戶從作業(yè)列表中選擇作業(yè)時(shí)，中央處理單元Ila使表示所選作業(yè)的標(biāo)志 (flag)有效，并且，主例程程序周期性地分支到用于所選作業(yè)的子例程程序。在已經(jīng)使表示 自動(dòng)彈奏或記錄的標(biāo)志有效的情況下，主例程程序進(jìn)一步周期性地分支到用于從信號(hào)接口 到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ilc的數(shù)據(jù)傳遞的子例程程序，并且，中央處理單元Ila在隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器Ilc的相應(yīng)數(shù)據(jù)表中寫入當(dāng)前鍵位置、或當(dāng)前鍵位置和當(dāng)前弦槌位置。因?yàn)橛糜跀?shù)據(jù)傳 遞的子例程程序具有比用于自動(dòng)彈奏的子例程程序和用于記錄的子例程程序更高的優(yōu)先 級(jí)，所以，中央處理單元Ila針對(duì)鍵le/lf和弦槌3，對(duì)最新的鍵位置數(shù)據(jù)和最新的弦槌位置 數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。假設(shè)用戶從作業(yè)列表中選擇了記錄。主例程程序周期性地分支到子例程程序。當(dāng) 主例程程序分支到用于記錄的子例程程序時(shí)，中央處理單元Ila檢查用于鍵Ie和If的數(shù) 據(jù)表，以查看鍵Ie和If中的任一個(gè)是否改變鍵位置。當(dāng)人類演奏者按下鍵Ie或If時(shí)，中 央處理單元Ila在按下的鍵的列表中寫入按下的鍵的鍵號(hào)，并在內(nèi)部時(shí)鐘上讀取人類演奏 者按下鍵Ie或If的時(shí)間，以在被分配給按下的鍵Ie和If的存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)表示該時(shí)間 的時(shí)間數(shù)據(jù)。然后，中央處理單元Ila與鍵位置數(shù)據(jù)一起分析弦槌位置數(shù)據(jù)。有可能基于 一系列鍵位置數(shù)據(jù)值確定按下的鍵Ie或If的鍵速度。另一方面，當(dāng)人類演奏者釋放按下的鍵Ie或If時(shí)，中央處理單元Ila從按下的鍵 的列表中移除鍵號(hào)，并在釋放的鍵的列表中寫入釋放的鍵Ie或If的鍵號(hào)。中央處理單元 Ila在內(nèi)部時(shí)鐘上讀取人類演奏者釋放按下的鍵Ie或If的時(shí)間，并在被分配給釋放的鍵 Ie或If的存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)表示該時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)。當(dāng)鍵號(hào)處于按下的鍵的列表中時(shí)，中央處理單元Ila檢查弦槌位置數(shù)據(jù)，以查看 弦槌組件3是否改變移動(dòng)方向，即，弦槌組件3是否與琴弦4碰撞。當(dāng)給出肯定的答案時(shí)， 中央處理單元Ila讀取弦槌組件3改變移動(dòng)方向的時(shí)間，并確定表示前一鍵事件和碰撞之 間的持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)。中央處理單元Ila還基于弦槌位置數(shù)據(jù)的一系列值來計(jì)算最終弦槌速度。最終弦槌速度與通過琴弦4的振動(dòng)產(chǎn)生的音調(diào)的響度成比例。以用于音符開鍵事件的音樂數(shù)據(jù)碼的形式存儲(chǔ)表示鍵號(hào)、響度、持續(xù)時(shí)間等的彈奏數(shù)據(jù)。另一方面，當(dāng)釋放的鍵Ie或If處于釋放的鍵的列表中時(shí)，中央處理單元Ila基于 一系列鍵位置數(shù)據(jù)計(jì)算釋放的鍵速度，并估計(jì)制音器頭6b與振動(dòng)的琴弦4接觸的時(shí)間，即， 要衰減音調(diào)的時(shí)間。中央處理單元Ila確定從前一鍵事件(即，前一音符開事件或前一音 符關(guān)事件)到要衰減音調(diào)的時(shí)間的持續(xù)時(shí)間，并且，以用于音符關(guān)鍵事件的音樂數(shù)據(jù)碼的 形式存儲(chǔ)表示鍵號(hào)、持續(xù)時(shí)間等的彈奏數(shù)據(jù)。當(dāng)人類演奏者選擇性地壓下弱音踏板110i、消音踏板IlOj和延音踏板IlOk時(shí)，中 央處理單元Ila產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于壓下的踏板IlOiUlOj和IlOk的效果的控制改變消息，并在踏 板開事件數(shù)據(jù)碼中存儲(chǔ)控制改變消息。另一方面，當(dāng)人類演奏者從按下的狀態(tài)釋放弱音踏 板110i、消音踏板IlOj和延音踏板110k，中央處理單元Ila在踏板關(guān)事件數(shù)據(jù)碼中存儲(chǔ)控 制改變消息。當(dāng)人類演奏者正在直立鋼琴IOOa上彈奏音樂曲調(diào)時(shí)，中央處理單元1 Ia重復(fù)上述 對(duì)于按下的鍵Ie和If以及釋放的鍵Ie和If的上述作業(yè)序列，以便產(chǎn)生表示彈奏的音樂 數(shù)據(jù)碼。當(dāng)人類演奏者完成直立鋼琴上的彈奏時(shí)，他或她推壓停止開關(guān)的視覺圖像。然后， 中央處理單元Ila從音符開鍵事件數(shù)據(jù)碼、音符關(guān)鍵事件數(shù)據(jù)碼、踏板開事件數(shù)據(jù)碼和踏 板關(guān)事件數(shù)據(jù)碼中刪除直立鋼琴IOOa的個(gè)體性，即，歸一化音樂數(shù)據(jù)碼，并在標(biāo)準(zhǔn)MIDI文 件中存儲(chǔ)該組音樂數(shù)據(jù)碼，作為多種音樂數(shù)據(jù)碼。軟件模塊“音樂數(shù)據(jù)產(chǎn)生器”表示在圖2中的記錄期間的上述作業(yè)序列。接著，對(duì)用于直立鋼琴IOOa上的自動(dòng)彈奏的子例程程序進(jìn)行描述。用于自動(dòng)彈奏 的子例程程序的作業(yè)等價(jià)于如圖2所示的軟件模塊“鋼琴控制器10”、“運(yùn)動(dòng)控制器12a”和 “伺服控制器12b”。當(dāng)用戶從操縱面板130的觸摸屏上的作業(yè)列表中選擇自動(dòng)彈奏時(shí)，中央 處理單元Ila使表示自動(dòng)演奏的標(biāo)志有效，并再現(xiàn)表示音樂曲調(diào)的列表的視覺圖像，其標(biāo) 準(zhǔn)MIDI文件已經(jīng)被存儲(chǔ)在盤驅(qū)動(dòng)器120中。在用戶在音樂曲調(diào)的列表中不能發(fā)現(xiàn)他或她 喜歡的音樂曲調(diào)時(shí)，他可將另一盤碟DK加載到盤驅(qū)動(dòng)器中，或通過通信網(wǎng)絡(luò)從合適的數(shù)據(jù) 庫下載。當(dāng)用戶從列表中選擇喜歡的音樂曲調(diào)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件被傳遞到隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器11c，并且，在操縱面板130的觸摸屏上產(chǎn)生表示開始開關(guān)、停止開關(guān)和中斷開關(guān)等的視 覺圖像。由此，自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb準(zhǔn)備好在直立鋼琴IOOa上彈奏喜歡的音樂曲調(diào)。假設(shè)用戶使得他或她的手指與開始開關(guān)的視覺圖像接觸。主例程程序開始周期性 地分支到用于自動(dòng)彈奏的子例程程序和用于數(shù)據(jù)傳遞的子例程程序。鋼琴控制器10如下工作。當(dāng)該組音樂數(shù)據(jù)碼被傳遞到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器Ilc時(shí)，中 央處理單元Ila通過最接近于當(dāng)前時(shí)間的持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)碼設(shè)置內(nèi)部時(shí)鐘。持續(xù)時(shí)間數(shù)據(jù)碼 表示從自動(dòng)彈奏或目前發(fā)生的鍵事件和/或踏板事件的啟動(dòng)起到下一鍵事件和/或踏板事 件的持續(xù)時(shí)間。內(nèi)部時(shí)鐘被周期性地遞減。當(dāng)內(nèi)部時(shí)鐘到達(dá)零時(shí)，中央處理單元Ila將鍵 事件碼和/或踏板事件數(shù)據(jù)碼傳遞到運(yùn)動(dòng)控制器12a。鋼琴控制器10重復(fù)內(nèi)部時(shí)鐘上的設(shè) 置工作，遞減內(nèi)部時(shí)鐘，以及將鍵事件數(shù)據(jù)碼和踏板事件數(shù)據(jù)碼傳遞到運(yùn)動(dòng)控制器12a，直 到喜歡的音樂曲調(diào)結(jié)束為止。鋼琴控制器10還檢查弱音踏板IlOa的當(dāng)前踏板位置，以查看弱音踏板IlOa是在開狀態(tài)還是關(guān)狀態(tài)。鋼琴控制器10基于由踏板速度信號(hào)PS表示的一系列實(shí)際踏板速度 值，通過積分確定實(shí)際踏板位置，并比較實(shí)際踏板位置值與弱音踏板IlOa的效果被賦予到 音調(diào)的臨界值。當(dāng)實(shí)際踏板位置超出臨界值時(shí)，中央處理單元Ila確定弱音踏板IlOa處于 開狀態(tài)，并使踏板狀態(tài)標(biāo)志PF有效。當(dāng)弱音踏板IlOa正處于開狀態(tài)時(shí)，中央處理單元Ila 保持踏板狀態(tài)標(biāo)志PF有效(raised)。另一方面，如果實(shí)際踏板位置小于臨界值，則弱音踏 板IlOa的效果不被賦予但音調(diào)。然后，中央處理單元Ila取消(take down)踏板狀態(tài)標(biāo)志 PF0鋼琴控制器10向伺服控制器12b通知踏板狀態(tài)，如圖2中踏板狀態(tài)標(biāo)志PF的數(shù)據(jù)行 所示。運(yùn)動(dòng)控制器12a分析鍵事件數(shù)據(jù)碼和踏板事件數(shù)據(jù)碼，并確定用于每個(gè)按下的 鍵、每個(gè)釋放的鍵、每個(gè)壓下的踏板和每個(gè)釋放的踏板的參考前向鍵軌跡、參考后向鍵軌 跡、參考前向踏板軌跡和參考后向踏板軌跡。在以下描述中，“參考鍵軌跡”和“參考踏板軌 跡”表示參考前向鍵軌跡和參考后向鍵軌跡中的任一個(gè)、以及參考前向踏板軌跡和參考后 向踏板軌跡中的任一個(gè)。如結(jié)合相關(guān)技術(shù)描述的，參考前向鍵軌跡是向著終點(diǎn)位置的目標(biāo)鍵位置的一系列 值，并且參考前向鍵軌跡上的目標(biāo)鍵位置隨時(shí)間變化。當(dāng)鍵Ie或If在參考前向鍵軌跡上 行進(jìn)時(shí)，鍵Ie或If以參考鍵速度的目標(biāo)值經(jīng)過參考點(diǎn)，且參考鍵速度的目標(biāo)值上的鍵Ie 或If使得相關(guān)聯(lián)的弦槌頭3c在目標(biāo)時(shí)間以最終弦槌速度的目標(biāo)值與琴弦4碰撞。由此， 通過迫使鍵Ie或If在參考前向鍵軌跡上行進(jìn)，可控制音調(diào)的響度。類似地，參考后向鍵軌跡也是向著靜止位置的目標(biāo)鍵位置的一系列值，并且目標(biāo) 鍵位置隨時(shí)間變化。如果迫使釋放的鍵Ie或If在參考后向鍵軌跡上行進(jìn)，則釋放的鍵Ie 或If使得相關(guān)聯(lián)的制音器頭6b在要衰減音調(diào)的目標(biāo)時(shí)間與振動(dòng)的琴弦4接觸。黑鍵Ie和白鍵If在靜止位置和終點(diǎn)位置之間行進(jìn)，從而最大鍵行程等于大約10 毫米。因此，參考鍵軌跡上的目標(biāo)鍵位置的值在大約10毫米內(nèi)變化。目標(biāo)鍵位置的單位是 毫米，并且，值落入0毫米到10毫米的范圍內(nèi)，即，從靜止位置到終點(diǎn)位置的全鍵行程內(nèi)。參考前向踏板軌跡是在向下的方向上移動(dòng)的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標(biāo)踏板 位置的一系列值，并且，目標(biāo)踏板位置隨時(shí)間變化。在迫使踏板IlOiUlOj或IlOk在參考 前向踏板軌跡上行進(jìn)的狀態(tài)下，將踏板效果在目標(biāo)時(shí)間賦予一個(gè)或多個(gè)音調(diào)。參考后向踏板軌跡也是向著向上的方向移動(dòng)的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標(biāo)踏 板位置、以及沿向上的方向移動(dòng)的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標(biāo)踏板位置的系列，并且目 標(biāo)踏板位置隨時(shí)間變化。只要踏板IlOiUlOj或IlOk在參考后向踏板軌跡上移動(dòng)，則在目 標(biāo)時(shí)間，從一個(gè)或多個(gè)音調(diào)移除音效。當(dāng)從鋼琴控制器10提供鍵事件數(shù)據(jù)碼時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器12a基于鍵事件數(shù)據(jù)碼指定 鍵Ie或If和目標(biāo)時(shí)間，并確定參考鍵軌跡。本領(lǐng)域技術(shù)人員已經(jīng)知道如何確定參考鍵軌 跡和參考踏板軌跡。為此，為簡明起見，省略具體描述。運(yùn)動(dòng)控制器12a周期性地將目標(biāo)鍵 位置值提供到伺服控制器12b。在此例子中，將每個(gè)鍵Ie或If的目標(biāo)鍵位置的值以1毫秒 的間隔從運(yùn)動(dòng)控制器12a提供到伺服控制器12b，所述1毫秒等于實(shí)際鍵位置的數(shù)據(jù)傳遞的 間隔。類似地，運(yùn)動(dòng)控制器12a周期性地將目標(biāo)踏板位置的值提供到伺服控制器12b，用 于對(duì)踏板IlOaUlOb或IlOc的伺服控制。
因?yàn)橹绷撉?00a的電磁控制鍵致動(dòng)器5以及鍵le和If是彼此獨(dú)立的不同機(jī) 構(gòu)，伺服控制器12b可同時(shí)迫使多個(gè)鍵le和If以及至少一個(gè)踏板110i、110j或110k在參 考鍵軌跡和參考踏板軌跡上行進(jìn)。在圖6中例示了伺服控制序列。 盡管伺服控制器12b通 過多個(gè)伺服控制序列迫使鍵le和If以及踏板110i、110j或110k在參考鍵軌跡和參考踏 板軌跡上并行地行進(jìn)，但后面為了簡明起見，僅僅參照?qǐng)D6描述一個(gè)伺服控制序列。假設(shè)在自動(dòng)彈奏中鍵le或If從靜止位置向著終點(diǎn)位置移動(dòng)。將音符開鍵事件數(shù) 據(jù)碼從鋼琴控制器10提供到運(yùn)動(dòng)控制器12a，并且，運(yùn)動(dòng)控制器12a確定鍵le或If的參考 前向鍵軌跡。運(yùn)動(dòng)控制器12a以1毫米的間隔周期性地將目標(biāo)鍵位置的值rx提供到伺服 控制器12b，并且，伺服控制器12b通過圖6所示的環(huán)(loop)開始伺服控制。在伺服控制環(huán) 中，按1毫秒的間隔執(zhí)行以下功能。在開始伺服控制時(shí)發(fā)現(xiàn)鍵le或If 位于靜止位置，并且，鍵位置傳感器7提供代表 實(shí)際鍵位置的值yxa的模擬鍵位置信號(hào)KS。模擬鍵位置信號(hào)KS通過在信息處理系統(tǒng)111 中合并的信號(hào)接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器24而被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)表示目標(biāo)鍵位置的離散值yxd，并且離散值yxd被臨時(shí)存儲(chǔ)在信 號(hào)接口的數(shù)據(jù)緩沖器中。當(dāng)主例程程序分支到用于數(shù)據(jù)傳遞的子例程程序時(shí)，將離散值yxd 從數(shù)據(jù)緩沖器傳遞到隨機(jī)存取存儲(chǔ)器11c，并被寫入被分配到鍵le或If的存儲(chǔ)位置中。以 1毫秒的間隔更新最新的離散值yxs。中央處理單元11a從實(shí)際鍵位置的離散值yxd中消除鍵位置傳感器7的個(gè)體性和 按下的鍵le或If的個(gè)體性，如功能塊38所示，并確定歸一化的離散值yx。此后，中央處理 單元11a基于歸一化的離散值yx以及先前的歸一化的離散值yx來計(jì)算實(shí)際鍵速度，以便 確定實(shí)際鍵速度的值yv，如功能塊39所示。當(dāng)目標(biāo)鍵速度的值rx到達(dá)伺服控制器12b時(shí)，中央處理單元11a基于新提供 的值rx和先前提供的值rx，通過例如多項(xiàng)式適配(polynomial adaptation)的微分 (differentiation)來計(jì)算目標(biāo)鍵速度，并確定目標(biāo)鍵速度的值rv，如功能塊30所示。例 如，為了確定特定時(shí)間的鍵速度，從數(shù)據(jù)表中取出先前的7個(gè)值和接下來的7個(gè)值，并通過 將這些值適配到二次曲線來確定鍵速度的值。目標(biāo)鍵速度的單位為毫米每秒，即毫米/秒， 并且在從0到500毫米的范圍中找到值rv。隨后，中央處理單元11a分別將目標(biāo)鍵位置的值rx和目標(biāo)鍵速度的值rv與實(shí)際 鍵位置的值yx和實(shí)際鍵速度的值yv進(jìn)行比較，并確定目標(biāo)鍵位置的值rx和實(shí)際鍵位置的 值yX之間的差ex、以及目標(biāo)鍵速度的值rv和實(shí)際鍵速度的值yv之間的差ev，如功能塊31 和32所示。目標(biāo)鍵位置的值rx被提供給功能塊“增益計(jì)算器” 33、以及功能塊31。盡管電磁 控制鍵致動(dòng)器5的活塞5b和電磁控制踏板致動(dòng)器110i、110j和110k的活塞110n與相關(guān) 聯(lián)的鍵le和If、以及相關(guān)聯(lián)的踏板110a、110b和110c接觸，但鍵le和If以及踏板屬于 與活塞5b和110n所屬的機(jī)械系統(tǒng)不同的機(jī)械系統(tǒng)，并且在運(yùn)動(dòng)傳遞特性上不同。為此，難 以通過簡單地基于差ex和ev的伺服控制來再現(xiàn)由參考鍵軌跡表示的鍵移動(dòng)和由參考踏板 軌跡表示的踏板移動(dòng)。為了準(zhǔn)確地再現(xiàn)參考鍵軌跡上的鍵移動(dòng)和參考踏板軌跡上的踏板移 動(dòng)，通過位置增益kx和速度增益kv對(duì)差ex和ev加權(quán)，并且，在通過固定值f來對(duì)差ex和 ev與增益kx和ev之間的乘積的和進(jìn)行加權(quán)。
如前所述，頂桿2a和弦槌組件3根據(jù)弱音踏板110a的當(dāng)前狀態(tài)而不同地工作。本 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過改變參考前向鍵軌跡上的位置增益kx、速度增益kv和固定值f，吸收了工 作中的差異。為此，增益計(jì)算器33被提供用于鍵移動(dòng)的準(zhǔn)確再現(xiàn)。如前結(jié)合只讀存儲(chǔ)器lib所述，在只讀存儲(chǔ)器lib中定義了增益表，如圖7和圖8 所示。圖7示出了在弱音踏板110a已經(jīng)超出臨界值的情形下(即，踏板開狀態(tài))的目標(biāo)鍵 位置rx和位置增益kx、速度增益kv和固定值f之間的關(guān)系。在此情形下，踏板狀態(tài)標(biāo)志 PF已經(jīng)有效。另一方面，圖8示出了在弱音踏板110a的踏板位置在原始位置和臨界值之間 的情形下(即，踏板關(guān)狀態(tài))的目標(biāo)鍵位置rx和位置增益kx、速度增益kv和固定值f 之間 的關(guān)系。在此情形下，鋼琴控制器10將踏板狀態(tài)標(biāo)志PF保持取消(down)。目標(biāo)鍵位置kv 等于從靜止位置起的鍵行程。當(dāng)發(fā)現(xiàn)踏板狀態(tài)標(biāo)志PF有效時(shí)，中央處理單元11a訪問圖7中所示的增益表，并 根據(jù)目標(biāo)鍵位置rx的值rx，讀取位置增益kx、速度增益kv和固定值f。如果發(fā)現(xiàn)值rx在 0和4毫米之間，則從增益表中讀出0. 3,0. 3和目標(biāo)鍵速度的值rv的10%，作為位置增益 kx、速度增益和固定值f，并將它們分別提供到放大器34、放大器35和加法器36b。如果值 rx大于4毫米且小于8毫米，則位置增益kx為0. 3不變，而速度增益kv和固定值f變?yōu)?0.5和{9%+(rv-100)/100% }。如果值rx等于或大于8毫米，則位置增益kx和速度增益 kv分別變?yōu)?. 15和0.6，而固定值f保持為{9%+(rv-100)/100% }。在第一數(shù)值范圍和 第二數(shù)值范圍之間的邊界上的值(即，4毫米)大于在踏板開狀態(tài)的情形下的頂桿2a和弦 槌轉(zhuǎn)擊器3a之間的空隙(即，3毫米)，并小于該空隙的值的兩倍。如果踏板狀態(tài)標(biāo)志PF已經(jīng)被取消，則中央處理單元11a訪問圖8中所示的增益 表，而非圖7中所示的增益表，并根據(jù)目標(biāo)鍵位置rx的值rx，讀取位置增益kx、速度增益 kv和固定值f。如果發(fā)現(xiàn)值rx在0和4毫米之間，則從增益表中讀出0. 5、0.4和{9% + (rV-100)/100% }，作為位置增益kx、速度增益和固定值f，并將它們分別提供到放大器 34、放大器35和加法器36b。如果值rx大于4毫米且小于8毫米，則位置增益kx和速度增 益kv變?yōu)?. 3和0. 5，而固定值f不變。如果值rx等于或大于8毫米，則位置增益kx和速 度增益kv分別變?yōu)?. 15和0.6，而固定值f保持為{9% +(rv-100)/100% } 比較圖7所示的增益表和圖8所示的增益表，在弱音踏板110a的效果被賦予音調(diào) 的情形下，在目標(biāo)鍵位置rx從0到4毫米的區(qū)域中，至少位置增益kx和速度增益kv減小。 這是因?yàn)?，弦槌轉(zhuǎn)擊器3a在按下鍵le和If之前已經(jīng)與頂桿2a的頭分開。分開的間隔是 3毫米的量級(jí)。為此，電磁控制鍵致動(dòng)器5的負(fù)載減小，直到頂桿2a與弦槌轉(zhuǎn)擊器3a接觸 為止。如果圖8中所示的增益表應(yīng)用于伺服控制，而不考慮弱音踏板110a的狀態(tài)，則由于 大的位置增益kx和大的速度增益kv，活塞5b被過度加速和強(qiáng)烈減速。為了防止電磁控制 鍵致動(dòng)器5過度加速或強(qiáng)烈減速，對(duì)于在弱音踏板110a的開狀態(tài)下的伺服控制準(zhǔn)備其他增 益表。位置增益kx和速度增益kv的減小導(dǎo)致振蕩(oscillation)的限制。從伺服控制器 12b迫使鍵le或If嚴(yán)格地在參考前向鍵軌跡上行進(jìn)的角度來看，多個(gè)增益表比單個(gè)增益表 更優(yōu)。通過實(shí)驗(yàn)和/或計(jì)算機(jī)模擬確定位置增益kx的值、速度增益kv的值和固定值f。轉(zhuǎn)回圖6，目標(biāo)鍵位置rx的值和踏板狀態(tài)標(biāo)志PF被輸入到增益計(jì)算器33。中央處 理單元11a選擇圖7或圖8中所示的增益表，并比較目標(biāo)鍵速度rx的值與三個(gè)區(qū)域的邊界處的臨界值(即，4毫米和8毫米)，以便在所選增益表中選擇所述三個(gè)區(qū)域之一。中央處 理單元11a從所選增益表中讀出位置增益kx的值、速度增益kv的值和固定值f的值。如 前所述，以1毫秒的間隔更新目標(biāo)鍵位置rx的值，并且也以1毫秒的間隔改變位置增益kx 的值和速度增益kv的值以及固定值f。由此，實(shí)現(xiàn)增益計(jì)算器33的功能。位置增益kx的值、速度增益kv的值和固定值f被分別提供給放大器34、放大器 35和加法器36b。差ex和ev分別乘以位置增益kx的值和速度增益kv的值。以毫米為單 位的位置差ex和以毫米/秒為單位的速度差ev被轉(zhuǎn)換為對(duì)于位置成分的百分比值、以及 對(duì)于速度成分的另一百分比值。由此，通過放大，單位(即，毫米和毫米/秒)被轉(zhuǎn)換為另 一單位，g卩，百分比。在加法器36a，乘積ux和uv彼此相加，并且，固定值f被進(jìn)一步加上加法器36b處 的乘積的和U。和(u+f)表示驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的占空比，S卩，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的平均電流的目標(biāo)量 ui0表示和(u+f)的控制數(shù)據(jù)從信息處理系統(tǒng)111被提供到脈寬調(diào)制器25，并且，脈寬 調(diào)制器25將驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的占空比調(diào)整為與平均電流的目標(biāo)量ui相對(duì)應(yīng)的值。驅(qū)動(dòng)信號(hào) DR流進(jìn)對(duì)鍵le或If提供的電磁控制鍵致動(dòng)器5的螺線管5a。驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR根據(jù)占空比的 值來保持電磁場的強(qiáng)度不變，或改變該強(qiáng)度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的占空比不變時(shí)，電磁控制鍵 致動(dòng)器5保持鍵le或If的下表面上的推力(thrust)不變。然而，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR的占 空比增加或減小，則鍵le或If 被加速或減速。鍵le或If改變實(shí)際鍵位置yxa，并且鍵位置傳感器7改變模擬鍵位置信號(hào)KS的 電勢電平。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器24改變輸出信號(hào)的離散值yxd。當(dāng)下一伺服控制環(huán)開始時(shí)，目 標(biāo)鍵位置的下一值rx被提供給功能塊30，并且，歸一化離散值yxd，以在目標(biāo)鍵位置和實(shí)際 鍵位置之間進(jìn)行比較。由此，周期性地重復(fù)上述伺服控制環(huán)，直到鍵le或If到達(dá)參考前向 鍵軌跡的終點(diǎn)為止。當(dāng)按下的鍵le或If要被釋放時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器12a確定釋放的鍵le或If的參考 后向鍵軌跡，并且，伺服控制器12b迫使釋放的鍵le或If在參考后向鍵軌跡上行進(jìn)，類似 于在參考前向鍵軌跡上那樣。當(dāng)踏板110a、110b或110c之一要被壓下和釋放時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制器12a和伺服控制器 12b的工作與按下的鍵和釋放的鍵le或If類似。鋼琴控制器10、運(yùn)動(dòng)控制器12a和伺服控制器12b在標(biāo)準(zhǔn)MIDI文件的音符開鍵事 件、音符關(guān)鍵事件、踏板開鍵事件和踏板關(guān)鍵事件的全部中重復(fù)上述作業(yè)，并選擇性地驅(qū)動(dòng) 黑鍵le、白鍵If和踏板110a、110b和110c，以再現(xiàn)彈奏。繼本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)增益表的選擇性使用的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明人通過在未壓下弱音 踏板110a的情形下使用圖8所示的增益表對(duì)鍵le或If進(jìn)行伺服控制。通過使用實(shí)線繪 出參考前向鍵軌跡，并且，實(shí)際鍵位置如圖9中的虛線所示那樣變化。虛線與參考前向鍵軌 跡幾乎平行地變化。實(shí)線和虛線之間的差表示伺服控制環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)能力。接著，本發(fā)明人在壓下弱音踏板110a的情形下對(duì)鍵le或If進(jìn)行伺服控制。圖8 中所示的增益表用于對(duì)鍵le或If的伺服控制，并且在圖10中繪出實(shí)際鍵位置。另一方面， 圖7中所示的增益表用于對(duì)鍵le或If的伺服控制，并且在圖11中繪出實(shí)際鍵位置。
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比較圖11中的圖和圖9中的圖，圖11中所示的圖呈現(xiàn)出與圖9中所示的圖的趨 勢接近的趨勢。鍵le或If不振蕩。然而，圖10中所示的圖呈現(xiàn)出與圖9中所示的趨勢相 當(dāng)不同的趨勢。圖10中所示的圖兩次穿過參考前向鍵軌跡，并變得接近和離開參考前向鍵 軌跡。換言之，鍵le或If振蕩。鍵le或If在使用圖8中所示的增益表的情形下表現(xiàn)得 不穩(wěn)定。由此，與簡單地使用圖8中所示的增益表相比，選擇性地使用圖7和圖8中所示的 增益表有利于對(duì)鍵le和If的穩(wěn)定的伺服控制。如將從前述說明理解的，有利的是，在壓下弱音踏板110a的情形下減小位置增益 kx和速度增益kv。這是因?yàn)?，在弱音踏?10a變?yōu)殚_狀態(tài)的情形下，電磁控制鍵致動(dòng)器5 上的負(fù)載由于頂桿2a和弦槌轉(zhuǎn)擊器3a之間的空隙而減小。本發(fā)明有利于對(duì)鍵le和If的 伺服控制的良好再現(xiàn)性。鍵le和If的振蕩有時(shí)導(dǎo)致弦槌組件3非期望地與琴弦4碰撞兩次，即，在琴弦4 上二次敲擊。增益的減小有效地針對(duì)于鍵le和If的振蕩以及因此帶來的二次敲擊。第二實(shí)施例轉(zhuǎn)到圖12，實(shí)施本發(fā)明的另一自動(dòng)演奏器鋼琴100A主要包括直立鋼琴lOOAa和自 動(dòng)演奏系統(tǒng)lOOAb。在自動(dòng)演奏器鋼琴100A中未合并任何記錄系統(tǒng)。直立鋼琴lOOAa在結(jié)構(gòu)上類似于直立鋼琴100a，因此，用指定直立鋼琴100a的相 應(yīng)組成部分的標(biāo)記來標(biāo)記直立鋼琴lOOAa的組成部分，而不加詳細(xì)描述。自動(dòng)演奏系統(tǒng)lOOAb在系統(tǒng)配置上類似于自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動(dòng)演 奏系統(tǒng)100b的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標(biāo)記來標(biāo)記自動(dòng)演奏系統(tǒng)lOOAb的系統(tǒng)組件。除了用于伺 服控制的子例程程序的一部分之外，在自動(dòng)演奏系統(tǒng)lOOAb的中央處理單元11a上運(yùn)行的 計(jì)算機(jī)程序與自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b中的計(jì)算機(jī)程序相同。為此，參照?qǐng)D13，描述針對(duì)于用于 伺服控制的子例程程序的該部分。圖13示出了通過執(zhí)行用于伺服控制的子例程程序?qū)崿F(xiàn)的伺服控制環(huán)。除了增益 計(jì)算器33A和放大器35A之外，圖13所示的伺服控制環(huán)的功能與圖6中所示的伺服控制環(huán) 的功能30、31、32、34、36a、36b、38和39相同。為此，用指定圖6中所示功能的標(biāo)記來標(biāo)記 圖13中的伺服控制環(huán)中的功能，而不加詳細(xì)描述。增益計(jì)算器33A與增益計(jì)算器33的不同之處在于，根據(jù)弱音踏板110a的當(dāng)前踏 板狀態(tài)，在弱音踏板110a的踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間，速度增益值kv和固定值f不 變。在弱音踏板110a的踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之間，僅位置增益值kx改變。在用于伺 服控制的子例程程序中定義了速度增益值kv，且為此，在增益控制器33A和放大器35A之間 沒有繪出任何數(shù)據(jù)線路，并且，符號(hào)“kv”被放置在表示放大器35A的框中。在此例子中，在 伺服控制中對(duì)速度控制加權(quán)，且速度增益值kv大于位置增益值kx。具體地，當(dāng)弱音踏板110a被維持在踏板關(guān)狀態(tài)下時(shí)，中央處理單元11a根據(jù)目標(biāo) 鍵位置rx落入的數(shù)值范圍，從用于踏板關(guān)狀態(tài)的增益表中選擇特定的位置增益值kx之一， 并且，以類似于增益計(jì)算器33的方式，基于速度增益值kv計(jì)算固定值f。將所選的位置增 益值kx和固定值f從增益計(jì)算器33A提供到放大器34和加法器36b。當(dāng)演奏者壓下弱音踏板110a時(shí)，踏板狀態(tài)標(biāo)志PF有效。在對(duì)鍵le和If的伺服 控制中，訪問用于踏板開狀態(tài)的增益表，并且，增益計(jì)算器33A根據(jù)目標(biāo)鍵位置rx選擇位置 增益值kx之一，并計(jì)算固定值f。最接近靜止位置的數(shù)值范圍的位置增益值kx小于踏板
24關(guān)狀態(tài)的增益表中相同數(shù)值范圍的位置增益值kx。將所選位置增益值kx和恒定的固定值 f從增益計(jì)算器33A提供到放大器34和加法器36b。結(jié)果，鍵Ie和If不易于振蕩，并且防 止琴弦4被二次敲擊。第三實(shí)施例轉(zhuǎn)到圖14，實(shí)施本發(fā)明的再一自動(dòng)演奏器鋼琴100B主要包括直立鋼琴IOOBa和自 動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOBb。直立鋼琴IOOBa在結(jié)構(gòu)上類似于直立鋼琴100a，因此用指定直立鋼琴IOOa的相應(yīng) 組成部分的標(biāo)記來標(biāo)記直立鋼琴IOOBa的組成部分，而不加詳細(xì)描述。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOBb在系統(tǒng)配置上類似于自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動(dòng)演 奏系統(tǒng)IOOb的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標(biāo)記來標(biāo)記自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOBb的系統(tǒng)組件。除了用于伺 服控制的子例程程序的一部分之外，在自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOBb的中央處理單元Ila上運(yùn)行的 計(jì)算機(jī)程序與自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb中的計(jì)算機(jī)程序相同。為此，參照?qǐng)D14，描述針對(duì)于用于 伺服控制的子例程程序的該部分。圖14示出了通過執(zhí)行用于伺服控制的子例程程序?qū)崿F(xiàn)的伺服控制環(huán)。除了增益 計(jì)算器33B之外，圖14所示的伺服控制環(huán)的功能與圖6中所示的伺服控制環(huán)的功能30、31、 32、34、35、36a、36b、38和39相同。為此，用指定圖6中所示功能的標(biāo)記來標(biāo)記圖14中的伺 服控制環(huán)中的其它功能，而不加詳細(xì)描述。增益計(jì)算器33B不同于增益計(jì)算器33之處在于，基于實(shí)際鍵位置yx而非目標(biāo)鍵 位置rx來從增益表中選擇數(shù)值范圍。為此，數(shù)據(jù)線路從用于歸一化的功能塊38延伸到用 于鍵速度計(jì)算的功能塊39和增益控制器33B兩者。通過根據(jù)弱音踏板IlOa的踏板狀態(tài)選擇性地訪問增益表，圖14中所示的伺服控 制環(huán)也實(shí)現(xiàn)圖6中所示的伺服控制環(huán)的優(yōu)點(diǎn)。第四實(shí)施例轉(zhuǎn)到圖15，實(shí)施本發(fā)明的再一自動(dòng)演奏器鋼琴100C主要包括直立鋼琴IOOCa和自 動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOCb。直立鋼琴IOOCa在結(jié)構(gòu)上類似于直立鋼琴100a，因此用指定直立鋼琴IOOa的相應(yīng) 組成部分的標(biāo)記來標(biāo)記直立鋼琴IOOCa的組成部分，而不加詳細(xì)描述。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOCb在系統(tǒng)配置上類似于自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動(dòng)演 奏系統(tǒng)IOOb的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標(biāo)記來標(biāo)記自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOCb的系統(tǒng)組件。除了用于伺 服控制的子例程程序的一部分之外，在自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOCb的中央處理單元Ila上運(yùn)行的 計(jì)算機(jī)程序與自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb中的計(jì)算機(jī)程序相同。為此，參照?qǐng)D15，描述針對(duì)于用于 伺服控制的子例程程序的該部分。圖15示出了通過執(zhí)行用于伺服控制的子例程程序?qū)崿F(xiàn)的伺服控制環(huán)。除了增益 計(jì)算器33C之外，圖15所示的伺服控制環(huán)的功能與圖6中所示的伺服控制環(huán)的功能30、31、 32、34、35、36a、36b、38和39相同。為此，用指定圖6中所示功能的標(biāo)記來標(biāo)記圖15中的伺 服控制環(huán)中的其它功能，而不加詳細(xì)描述。增益計(jì)算器33C不同于增益計(jì)算器33之處在于，基于實(shí)際鍵位置yx而非目標(biāo)鍵 位置rx來從增益表中選擇數(shù)值范圍。為此，數(shù)據(jù)線路從用于鍵速度的功能塊39延伸到用 于加法的功能塊32和增益控制器33C兩者。增益控制器33C對(duì)鍵速度值yv進(jìn)行積分，并在所選增益表中選擇數(shù)值范圍之一。可通過微分，基于鍵位置值yx確定鍵速度yv。通過根據(jù)弱音踏板IlOa的踏板狀態(tài)選擇性地訪問增益表，圖15中所示的伺服控 制環(huán)也實(shí)現(xiàn)圖6中所示的伺服控制環(huán)的優(yōu)點(diǎn)。第五實(shí)施例轉(zhuǎn)到圖16，再一自動(dòng)演奏器鋼琴100D主要包括直立鋼琴lOODa、自動(dòng)演奏系統(tǒng) IOODb和記錄系統(tǒng)IOODc。直立鋼琴IOODa和記錄系統(tǒng)IOODc在結(jié)構(gòu)上類似于直立鋼琴IOOa 和記錄系統(tǒng)100c，因此用指定直立鋼琴IOOa的相應(yīng)組成部分和記錄系統(tǒng)IOOc的軟件模塊 的標(biāo)記來標(biāo)記直立鋼琴IOODa的組成部分和記錄系統(tǒng)IOODc的軟件模塊，而不加詳細(xì)描述。自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOODb不同于自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOOb之處在于，實(shí)際鍵速度yv被輸入 伺服控制環(huán)。鍵位置信號(hào)KS僅僅用于記錄。具體地，對(duì)于自動(dòng)演奏系統(tǒng)lOODb，用電磁控制 鍵致動(dòng)器5D替換電磁控制鍵致動(dòng)器5的陣列。每個(gè)電磁控制鍵致動(dòng)器5D包括螺線管5a、 活塞5b和內(nèi)置活塞傳感器5c。螺線管和活塞與電磁控制鍵致動(dòng)器5的那些相同。內(nèi)置活 塞傳感器5c監(jiān)視活塞5b，并產(chǎn)生代表活塞速度的活塞速度信號(hào)PV。在此例子中，內(nèi)置活塞 速度傳感器5c由固定線圈和可移動(dòng)永磁體實(shí)現(xiàn)。永磁體與活塞5b—起在固定線圈內(nèi)移動(dòng)， 并將活塞速度轉(zhuǎn)換為電流。模擬活塞速度信號(hào)PV被提供給形成自動(dòng)演奏系統(tǒng)IOODb —部分的控制器IlD的 信息處理系統(tǒng)111的信號(hào)接口。對(duì)模擬活塞速度信號(hào)PV進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且，在數(shù)據(jù)表中周 期性地積累數(shù)字活塞速度信號(hào)的離散值。所述離散值被歸一化，并且，歸一化的離散值表示 實(shí)際活塞速度，其等于實(shí)際鍵速度，并且，通過積分，基于一系列實(shí)際鍵速度值確定實(shí)際鍵 位置。將實(shí)際鍵位置和實(shí)際鍵速度與目標(biāo)鍵位置rx和目標(biāo)鍵速度rv進(jìn)行比較，以便確定 位置差ex和速度差ev。將位置差ex和速度差ev乘以位置增益kx和速度增益kv，并且， 類似于第一實(shí)施例，通過功能塊36a和36b確定目標(biāo)占空比(u+f)。將位置增益kx、速度增 益kv和固定值f從增益計(jì)算器33提供到放大器34和35、以及加法器36b。選擇性地使用 圖7和圖8中所示的增益表，從而獲得第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)。如從前面描述中將理解的，根據(jù)本發(fā)明，踏板開狀態(tài)下的增益值相對(duì)于踏板關(guān)狀 態(tài)下的增益值而減小。即使在踏板開狀態(tài)下由于在頂桿和弦槌轉(zhuǎn)擊器之間產(chǎn)生的空隙而減 小鍵致動(dòng)器的負(fù)載，鍵致動(dòng)器也輕柔地移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的鍵，直到頂桿與弦槌轉(zhuǎn)擊器接觸為止， 從而在自動(dòng)彈奏中高保真地再現(xiàn)原始的鍵移動(dòng)。弦槌不會(huì)以非期望的大值的最終弦槌速度碰撞。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可進(jìn)行 各種改變和修改，而不會(huì)脫離本發(fā)明的精神和范圍。直立鋼琴不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。本發(fā)明可應(yīng)用于任何類型的原聲 鋼琴，只要當(dāng)用戶壓下踏板機(jī)構(gòu)的踏板以向音樂小節(jié)賦予人為表達(dá)時(shí)、弦槌與在原始位置 上停止的動(dòng)作單元稍微分開即可。一種電子鍵盤配有動(dòng)作單元和弦槌，并且弦槌行程隨踏 板變化。本發(fā)明可應(yīng)用于電子鍵盤。本發(fā)明的自動(dòng)演奏器鋼琴還可包括靜音系統(tǒng)和電子音調(diào)生成系統(tǒng)。靜音系統(tǒng)具有 位于弦槌組件和琴弦之間的弦槌停止器，并且弦槌停止器在琴弦與弦槌撞擊的自由位置和 弦槌在到達(dá)琴弦之前從弦槌停止器上彈回的阻擋位置之間變化。當(dāng)弦槌停止器正停留在阻 擋位置上時(shí)，通過電子音調(diào)生成系統(tǒng)產(chǎn)生電子音調(diào)，并且動(dòng)作單元、制音器和弦槌向人類演奏者給出唯一的鋼琴鍵觸碰。在此實(shí)例、即靜音鋼琴中，在弦槌停止器停留在阻擋位置上的 情形下，位置增益的減小對(duì)于自動(dòng)彈奏中的不穩(wěn)定鍵移動(dòng)也是有效的。鋼琴控制器10不是本發(fā)明的必要元素?？蓮淖詣?dòng)演奏器鋼琴100、100A、100B、 100C或100D外部的服務(wù)器計(jì)算機(jī)定時(shí)提供音符事件數(shù)據(jù)碼和踏板事件數(shù)據(jù)碼。鍵位置傳感器8和/或弦槌位置傳感器7可用另一類傳感器替換，如鍵速度傳感 器和/或弦槌速度傳感器，只要該類傳感器將表示鍵的移動(dòng)或弦槌的移動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換為 檢測信號(hào)即可。在鍵位置傳感器8和弦槌位置傳感器7用鍵速度傳感器和/或弦槌速度傳 感器替換的情況下，基于鍵速度值和/或弦槌速度值計(jì)算實(shí)際鍵位置和/或弦槌位置。鍵 加速度傳感器和/或弦槌加速度傳感器可用于本發(fā)明的自動(dòng)演奏器鋼琴。三個(gè)踏板IlOaUlOb和IlOc不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。踏板系統(tǒng)可 僅僅具有延音踏板和弱音踏板。踏板IlOaUlOb和IlOc可以不被伺服控制。在此實(shí)例中，簡單地通過電磁控制踏 板致動(dòng)器壓下和釋放踏板，并且不在電磁控制致動(dòng)器中提供內(nèi)置活塞傳感器ΙΙΟρ?？刂破?簡單地在關(guān)狀態(tài)和開狀態(tài)之間改變電磁控制踏板致動(dòng)器。在此實(shí)例中，用踏板傳感器監(jiān)視 弱音踏板110a，并且踏板傳感器通過檢測信號(hào)將當(dāng)前踏板狀態(tài)報(bào)告給控制器。否則，可從合 適的傳感器向信息處理系統(tǒng)111報(bào)告背檔的位置或弦槌的原始位置。狀態(tài)標(biāo)志根據(jù)當(dāng)前踏 板狀態(tài)而有效和取消，并且中央處理單元Ila根據(jù)當(dāng)前踏板狀態(tài)選擇最優(yōu)增益表。監(jiān)視弱 音踏板IlOa的踏板傳感器可通過反射型光耦合器或壓感片實(shí)現(xiàn)。軟件模塊10、12a、12b和13的一部分可通過有線邏輯電路實(shí)現(xiàn)。例如，比較器31 和32可由減法器實(shí)現(xiàn)，并且放大器34和35可由乘法器實(shí)現(xiàn)。MIDI協(xié)議不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。在MIDI協(xié)議之前以及在MIDI協(xié) 議之后提出了各種音樂數(shù)據(jù)協(xié)議。在上述實(shí)施例中，由鍵位置數(shù)據(jù)值和鍵速度數(shù)據(jù)值表示鍵Ie和If的移動(dòng)。然而， 作為各種物理量的鍵位置和鍵速度不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。鍵Ie和If的移 動(dòng)可僅僅由一個(gè)物理量、或這兩類或超過兩類的物理量的另一組合表示，例如鍵位置和鍵 的加速度，或鍵位置、鍵速度和鍵Ie和If上的力。物理量的單位和值的數(shù)值范圍不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。合適的單位 和數(shù)值范圍取決于鋼琴的組成部分的大小和傳感器的位置。目標(biāo)鍵位置可用厘米表示，并 且，值rx的范圍可比10毫米更長或更短。圖7和圖8中所示的增益表的值不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。圖7和圖 8中所示的增益表對(duì)于實(shí)施例的直立鋼琴IOOa是最優(yōu)的。如果直立鋼琴具有重量不同的弦 槌、性能不同的電磁控制鍵致動(dòng)器和行程不同的鍵，則應(yīng)為直立鋼琴定制增益表。伺服控制的時(shí)間間隔可不同于1毫秒，即，短于或長于1毫秒。伺服控制的時(shí)間間 隔取決于控制器11的系統(tǒng)配置和能力。數(shù)據(jù)表不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制?？扇缦掠?jì)算位置增益kx和速度增 益kv。例如，僅僅圖8中所示的增益表被存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器lib中，并且，在用于伺服控制 的子例程程序中準(zhǔn)備遞減量(decrement)。如果踏板狀態(tài)標(biāo)志PF有效，則中央處理單元Ila 從圖8中所示的增益表中的值減去該遞減量?？稍谟糜谒欧刂频淖永坛绦蛑卸x位置 增益kx、速度增益kv和固定值f。
計(jì)算機(jī)程序可被存儲(chǔ)在合適的信息存儲(chǔ)介質(zhì)中，如磁帶盒、磁盤、軟盤、光盤和磁 光盤，以便獨(dú)立于自動(dòng)演奏器鋼琴提供給用戶。否則，可通過諸如因特網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)從合適 的程序服務(wù)器下載計(jì)算機(jī)程序。背檔IlOh是用于減小弦槌行程的部件的典型例子。然而，背檔IlOh不對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。琴弦可變得接近位于原始位置處的弦槌組件，以減小弦槌行程。電磁控制鍵致動(dòng)器5不對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。首先，聯(lián)動(dòng)器組件2b 可由合適的電磁控制致動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。其次，電磁控制鍵致動(dòng)器5可用另一類致動(dòng)器 替換，如氣體致動(dòng)器、液體致動(dòng)器、電機(jī)、聚合體或致動(dòng)器。動(dòng)作單元2 ( S卩，頂桿2a、聯(lián)動(dòng)器組件2b和調(diào)節(jié)鈕2c的組合)的結(jié)構(gòu)不對(duì)本發(fā)明的 技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。預(yù)期動(dòng)作單元將鍵的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為弦槌的旋轉(zhuǎn)，并且，已經(jīng)提出了各 類動(dòng)作單元。各類動(dòng)作單元中的任何一個(gè)可被合并到本發(fā)明的自動(dòng)演奏器鋼琴中，只要借 助于該類動(dòng)作單元將鍵的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為弦槌的旋轉(zhuǎn)即可。動(dòng)作單元具有板簧(leaf spring), 并且板簧被鍵彈性變形，以在彈性變形的板簧恢復(fù)時(shí)引起弦槌的旋轉(zhuǎn)。上述實(shí)施例的組成部分如下與權(quán)利要求語言相關(guān)聯(lián)。每個(gè)自動(dòng)演奏器鋼琴100、 100Α、100Β、100C和100D對(duì)應(yīng)于“自動(dòng)演奏器樂器”。直立鋼琴100a、lOOAa、lOOBa、IOOCa或 IOODa充當(dāng)“鍵盤樂器”，并且自動(dòng)演奏系統(tǒng)100b、IOOAb、IOOBb、IOOCb或IOODb對(duì)應(yīng)于“自 動(dòng)演奏系統(tǒng)”。音樂數(shù)據(jù)碼或MIDI音樂數(shù)據(jù)碼對(duì)應(yīng)于“音樂數(shù)據(jù)碼”，并且音調(diào)響度的減少 是“音效”。鍵盤Ia對(duì)應(yīng)于“鍵盤”，并且黑鍵Ie和白鍵If充當(dāng)“多個(gè)鍵”。機(jī)械音調(diào)生成系 統(tǒng)Ic或靜音鋼琴/電子鍵盤的電子音調(diào)生成系統(tǒng)充當(dāng)“音調(diào)生成系統(tǒng)”，并且，鍵Ie和If、 動(dòng)作單元2和弦槌3組合形成多個(gè)力傳送路徑。每個(gè)動(dòng)作單元2充當(dāng)“動(dòng)作單元”，并且每 個(gè)弦槌組件3對(duì)應(yīng)于“弦槌”。弱音踏板110a、從其去除背檔IlOh的弱音踏板系統(tǒng)IlOd以及背檔IlOh組合形成 “至少一個(gè)踏板系統(tǒng)”，并且，弱音踏板IlOa和弱音踏板鏈接件IlOd分別對(duì)應(yīng)于“至少一個(gè) 踏板”和“踏板鏈接件”。背檔IlOh充當(dāng)“行程改變器”。電磁控制鍵致動(dòng)器5對(duì)應(yīng)于“多個(gè)致動(dòng)器”，并且，驅(qū)動(dòng)信號(hào)DR充當(dāng)“驅(qū)動(dòng)信號(hào)”。 占空比或平均電流量等價(jià)于“幅度”。鍵位置傳感器8對(duì)應(yīng)于“多個(gè)鍵傳感器”，并且，鍵位 置信號(hào)KS充當(dāng)“檢測信號(hào)”。實(shí)際鍵位置是“物理量”，并且，實(shí)際鍵位置值是“物理量的實(shí) 際值”。用于確定參考踏板軌跡的運(yùn)動(dòng)控制器12、伺服控制器12b、脈寬調(diào)制器25和具有 內(nèi)置活塞傳感器119的電磁控制踏板致動(dòng)器IlOi作為整體構(gòu)成“踏板控制器”，并且，內(nèi)置 活塞傳感器119、用于內(nèi)置活塞傳感器119的信號(hào)接口、信息處理系統(tǒng)111和踏板狀態(tài)標(biāo)志 PF組合形成“至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器”。脈寬調(diào)制器25充當(dāng)“信號(hào)調(diào)節(jié)器”，并且，對(duì)于鍵Ie和If操作的運(yùn)動(dòng)控制器12a 和伺服控制器12b分別對(duì)應(yīng)于“運(yùn)動(dòng)控制器”和“伺服控制器”。功能塊30、31、32、38和39 組合形成“比較器”，并且，功能塊34、35A、36a和36b組合形成“幅度確定器”。功能塊33A 充當(dāng)“增益控制器”。電磁控制鍵致動(dòng)器5引起的每個(gè)鍵的移動(dòng)是“實(shí)際移動(dòng)”，并且，由參考前向鍵軌 跡表示的移動(dòng)是“預(yù)期移動(dòng)”。圖8中所示的值是“不減小的值”，并且圖7中所示的值是“減小的值”。 當(dāng)目標(biāo)鍵位置kx落入從0到4毫米的范圍內(nèi)時(shí)，從0到4毫米的范圍等價(jià)于“多 個(gè)力傳送路徑的移動(dòng)的初始階段”。大于4毫米的范圍等價(jià)于“在所述初始階段之后的階 段”。在實(shí)施例中，鍵行程的“預(yù)定值”是4毫米，并且“空隙的值”是3毫米。
權(quán)利要求
一種自動(dòng)演奏器樂器(100；100A；100B；100C；100D)，用于基于表示要產(chǎn)生的音調(diào)和要向所述音調(diào)賦予的音效的音樂數(shù)據(jù)碼，沿著音樂小節(jié)再現(xiàn)所述音調(diào)，所述自動(dòng)演奏器樂器包括鍵盤樂器(100a；100Aa；100Ba；100Ca；100Da)，其包括多個(gè)鍵(1e，1f)，被選擇性地移動(dòng)，以指定要產(chǎn)生的所述音調(diào)的音名，音調(diào)生成系統(tǒng)(1c)，連接到所述多個(gè)鍵(1e，1f)，用于以所述音名產(chǎn)生所述音調(diào)，并形成多個(gè)力傳送路徑的部分，所述多個(gè)力傳送路徑中的每一個(gè)具有所述多個(gè)鍵(1e，1f)中的一個(gè)，動(dòng)作單元(2)，連接到所述多個(gè)鍵(1e，1f)中的所述一個(gè)，以通過其傳送力，以及弦槌(3)，由所述動(dòng)作單元(2)驅(qū)動(dòng)，以在弦槌行程上飛行，以及踏板系統(tǒng)(110)，其具有至少一個(gè)踏板(110a)，在用于向所述音調(diào)賦予所述音效的踏板開狀態(tài)和用于從所述音調(diào)消除所述音效的踏板關(guān)狀態(tài)之間移動(dòng)，行程改變器(110h)，被致動(dòng)以便將所述弦槌行程從前一值改變?yōu)榱硪恢担⒈灰种埔员銓⑺鱿议承谐虖乃隽硪恢底優(yōu)樗銮耙恢?，以及踏板鏈接?110d)，連接在所述至少一個(gè)踏板(110a)和所述行程改變器(110h)之間，并將所述至少一個(gè)踏板(110a)的移動(dòng)傳送到所述行程改變器(110h)，以在致動(dòng)和抑制之間改變所述行程改變器(110h)；以及自動(dòng)演奏系統(tǒng)(100b；100Ab；100Ca；100Da)，其包括多個(gè)致動(dòng)器(5)，被分別提供用于所述多個(gè)力傳送路徑，以及將驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)轉(zhuǎn)換為在所述力傳送路徑上施加的力，以便使得所述力傳送路徑移動(dòng)，多個(gè)傳感器(8)，分別監(jiān)視所述多個(gè)力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實(shí)際值的檢測信號(hào)(KS)，所述物理量表示所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)，踏板控制器(12a，12b，25，110i)，分析表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及根據(jù)對(duì)表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼的分析的結(jié)果，在所述踏板開狀態(tài)和所述踏板關(guān)狀態(tài)之間改變所述至少一個(gè)踏板(110a)，至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器(111，119，PF)，監(jiān)視所述至少一個(gè)踏板(110a)，以便確定表示所述至少一個(gè)踏板(110a)是處于所述踏板開狀態(tài)還是所述踏板關(guān)狀態(tài)的踏板狀態(tài)，信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)，連接到所述多個(gè)致動(dòng)器(5)，以及將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)調(diào)整到幅度的目標(biāo)值，運(yùn)動(dòng)控制器(12a)，被按順序地提供表示所述音調(diào)的所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及確定用于所述鍵(1e，1f)的所述物理量的目標(biāo)值，以及伺服控制器(12b)，連接到用于接收所述物理量的所述實(shí)際值的所述多個(gè)傳感器(8)、用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器(111、119、PF)、用于接收所述物理量的所述目標(biāo)值的所述運(yùn)動(dòng)控制器(12a)、以及用于提供表示所述幅度的所述目標(biāo)值的控制數(shù)據(jù)的所述信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)，并具有比較器(30，31，32，38，39)，將所述物理量的所述目標(biāo)值中的每一個(gè)同與所述目標(biāo)值中的所述每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述物理量的所述實(shí)際值中的一個(gè)相比較，以便確定所述目標(biāo)值中的所述每一個(gè)和所述實(shí)際值中的所述一個(gè)之間的差(ex，ev)，以及幅度確定器(34，35，36a，36b；34，35A，36a，36b)，連接在所述比較器(30，31，32，38，39)和所述信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)之間，并通過所述差(ex，ev)和用于將所述控制數(shù)據(jù)提供給所述信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)的增益(kx，kv)的值的乘法，確定所述幅度的所述目標(biāo)值，其特征在于，所述伺服控制器(12b)還包括增益控制器(33；33A；33B；33C)，其連接在所述踏板狀態(tài)檢測器(111，119，PF)和所述幅度確定器(34，35，36a，36b)之間，以及當(dāng)所述至少一個(gè)踏板處于所述踏板開狀態(tài)時(shí)減小所述增益的值。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述增益控制器(33；33B ；33C)在踏板 開狀態(tài)下，在所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)的初始階段中減小所述增益(kx)的值，并在 所述初始階段之后的所述移動(dòng)的階段中，將所述增益恢復(fù)為在減小所述增益的所述值之前 的值。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述初始階段被定義為從零到預(yù)定值 的鍵行程。
4.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述預(yù)定值大于在所述踏板開狀態(tài)下 的所述動(dòng)作單元(2)和所述弦槌(3)之間的空隙的值，并小于所述空隙的所述值的兩倍。
5.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述多個(gè)物理量至少表示相對(duì)于所述 多個(gè)鍵(le，lf)的靜止位置的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述物理量還表示所述多個(gè)鍵(le，lf) 的速度，使得所述差表示位置差(ex)和速度差(ev)。
7.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中所述增益包括位置增益(kx)和速度增益 (kv)，從而所述位置差(ex)和所述速度差(ev)被分別乘以所述位置增益(kx)和所述速度 增益(kv)，并且通過所述位置差(ex)和所述位置增益(kx)之間的乘積、所述速度差(ev) 和所述速度增益(kv)之間的乘積、以及固定值(f)的加法，來確定所述幅度的所述目標(biāo)值。
8.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述鍵盤樂器是具有充當(dāng)至少一個(gè)踏 板的弱音踏板(110a)的直立鋼琴(100a;100Aa;100Ba;100Ca;100Da)，并且，所述行程改 變器是背檔(110h)，其從原始位置向著要與所述弦槌(3)撞擊的琴弦(4)移動(dòng)特定距離，并 返回到所述原始位置。
9.如權(quán)利要求8所述的自動(dòng)演奏器樂器，其中，所述多個(gè)致動(dòng)器(5)被分別提供用于 所述多個(gè)鍵(le，If)，以便在所述多個(gè)鍵(le，lf)上施加所述力，并且，通過所述動(dòng)作單元 ⑵的移動(dòng)，將所述多個(gè)鍵(le，lf)的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為所述弦槌(3)向著所述琴弦⑷的旋轉(zhuǎn)， 由此，所述弦槌(3)與所述琴弦(4)在所述旋轉(zhuǎn)的終點(diǎn)處碰撞，以通過所述琴弦(4)的振動(dòng) 產(chǎn)生所述音調(diào)。
10.一種自動(dòng)演奏系統(tǒng)(100b ； lOOAb ； lOOCa ； lOODa)，被提供用于在具有用于產(chǎn)生音調(diào) 的多個(gè)力傳送路徑和用于通過改變弦槌行程向所述音調(diào)給予音效的踏板系統(tǒng)(110)的鍵 盤樂器(100a ； 100Aa ； 100Ba ；lOOCa ； lOODa)上由音樂數(shù)據(jù)碼表示的自動(dòng)彈奏，該自動(dòng)演奏 系統(tǒng)包括多個(gè)致動(dòng)器(5)，被分別提供用于所述多個(gè)力傳送路徑，以及將驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)轉(zhuǎn)換為 在所述力傳送路徑上施加的力，以便使得所述力傳送路徑移動(dòng)，其中所述多個(gè)力傳送路徑 的每一個(gè)具有被移動(dòng)以便指定所述音調(diào)之一的鍵(le，If)、通過其傳送力的動(dòng)作單元(2)、以及由所述動(dòng)作單元(2)驅(qū)動(dòng)以在所述弦槌行程上飛行的弦槌(3)，多個(gè)傳感器(8)，分別監(jiān)視所述多個(gè)力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實(shí)際值的檢測 信號(hào)(KS)，所述物理量表示所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)，踏板控制器(12a，12b，25)，分析表示所述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及根據(jù)對(duì)表示所 述音效的所述音樂數(shù)據(jù)碼的分析的結(jié)果，在用于向所述音調(diào)給予音效的踏板開狀態(tài)和用 于從所述音調(diào)移除所述音效的踏板關(guān)狀態(tài)之間改變所述踏板系統(tǒng)(110)的至少一個(gè)踏板 (110a)，至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器(111，119 ；PF)，監(jiān)視所述至少一個(gè)踏板(110a)，以便確定表 示所述至少一個(gè)踏板(110a)是處于所述踏板開狀態(tài)還是所述踏板關(guān)狀態(tài)的踏板狀態(tài)，信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)，連接到所述多個(gè)致動(dòng)器(5)，以及將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)調(diào)整到幅度 的目標(biāo)值，運(yùn)動(dòng)控制器(12a)，被按順序地提供所述音樂數(shù)據(jù)碼，以及確定用于所述鍵(le，lf)的 所述物理量的目標(biāo)值，以及伺服控制器(12b)，連接到用于接收所述物理量的所述實(shí)際值的所述多個(gè)傳感器(8)、 用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個(gè)踏板狀態(tài)檢測器(111、119、PF)、用于接收所述物理 量的所述目標(biāo)值的所述運(yùn)動(dòng)控制器(12a)、以及用于提供表示所述幅度的所述目標(biāo)值的控 制數(shù)據(jù)的所述信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)，并具有比較器(30，31，32，38，39)，將所述物理量的所述目標(biāo)值中的每一個(gè)同與所述目標(biāo)值中 的所述每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的所述物理量的所述實(shí)際值中的一個(gè)相比較，以便確定所述目標(biāo)值中 的所述每一個(gè)和所述實(shí)際值中的所述一個(gè)之間的差(ex，ev)，以及幅度確定器(34，35，36&，3613;34，35六，363，3613)，連接在所述比較器(31，32，38，39)和 所述信號(hào)調(diào)節(jié)器(25)之間，并通過所述差(eX，ev)和用于將所述控制數(shù)據(jù)提供給所述信號(hào) 調(diào)節(jié)器(25)的增益(kx，kv)的值的乘法，確定所述幅度的所述目標(biāo)值， 其特征在于，所述伺服控制器(12b)還包括增益控制器(33 ；33A ；33B ；33C)，其連接在所述踏板狀 態(tài)檢測器(111,119, PF)和所述幅度確定器(34, 35, 36a, 36b ；34, 35A, 36a, 36b)之間，并當(dāng) 所述至少一個(gè)踏板(110a)處于所述踏板開狀態(tài)時(shí)減小所述增益的值。
11.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述增益控制器(33；33B ；33C)在踏板 開狀態(tài)下，在所述多個(gè)力傳送路徑的所述移動(dòng)的初始階段中減小所述增益(kx)的值，并在 所述初始階段之后的所述移動(dòng)的階段中，將所述增益(kx)恢復(fù)為在減小所述增益(kx)的 所述值之前的值。
12.如權(quán)利要求11所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述初始階段被定義為從零到預(yù)定值 的鍵的鍵行程。
13.如權(quán)利要求12所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述預(yù)定值大于在所述踏板開狀態(tài)下 的所述動(dòng)作單元(2)和所述弦槌(3)之間的空隙的值，并小于所述空隙的所述值的兩倍。
14.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述物理量至少表示相對(duì)于所述鍵 (le，lf)的靜止位置的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述物理量還表示所述鍵的速度，使得 所述差表示位置差和速度差。
16.如權(quán)利要求15所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述增益包括位置增益(kx)和速度增 益(kv)，從而所述位置差(ex)和所述速度差(ev)被分別乘以所述位置增益(kx)和所述 速度增益(kv)，并且，通過所述位置差(ex)和所述位置增益(kx)之間的乘積、所述速度差 (ev)和所述速度增益(kv)之間的乘積、以及固定值(f)的加法，來確定所述幅度的所述目 標(biāo)值。
17.如權(quán)利要求10所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述鍵盤樂器是具有充當(dāng)至少一個(gè)踏 板的弱音踏板(110a)的直立鋼琴(100a ；lOOAa ； lOOBa ； lOOCa ； 100Da)，并且，所述行程改 變器是背檔(110h)，其從原始位置向著要與所述弦槌(3)撞擊的琴弦(4)移動(dòng)特定距離，并 返回到所述原始位置。
18.如權(quán)利要求17所述的自動(dòng)演奏系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)致動(dòng)器(5)被分別提供用于 所述鍵(le，lf)，以便在所述鍵(le，lf)上施加所述力，并且，通過所述動(dòng)作單元(2)的移 動(dòng)，將所述鍵(le，lf)的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為所述弦槌(3)向著所述琴弦⑷的旋轉(zhuǎn)，由此，所述弦 槌(3)與所述琴弦(4)在所述旋轉(zhuǎn)的終點(diǎn)處碰撞，以通過所述琴弦(4)的振動(dòng)產(chǎn)生所述音 調(diào)。
19.一種控制自動(dòng)演奏器樂器(100 ； 100A ； 100B ； 100C ； 100D)用于自動(dòng)彈奏的方法，包 括如下步驟a)獲取表示用于產(chǎn)生音調(diào)的鍵盤樂器(100a；lOOAa ；lOOBa ；lOOCa ； 100Da)的鍵(le， If)的真實(shí)移動(dòng)的物理量的實(shí)際值、表示所述鍵(le，lf)的期望移動(dòng)的所述物理量的目標(biāo) 值、以及表示用于向所述音調(diào)賦予音效的踏板(110a)是否在踏板開狀態(tài)和踏板關(guān)狀態(tài)之 間改變的狀態(tài)數(shù)據(jù)(PF)；b)基于所述狀態(tài)數(shù)據(jù)(PF)和所述物理量而確定增益(kx，kv；kx)將具有減小的值還 是不減小的值，并確定所述物理量的所述實(shí)際值和所述物理量的所述目標(biāo)值之間的差(ex， ev)；c)通過所述差(eX，ev)和所述減小的值和不減小的值之一之間的乘法，確定驅(qū)動(dòng)信號(hào) (DR)的幅度的目標(biāo)值；d)將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)調(diào)整為所述幅度的所述目標(biāo)值；e)將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)提供給用于所述鍵(le，If)的致動(dòng)器(5)，以便引起所述真實(shí) 移動(dòng)；以及f)重復(fù)所述步驟a)至e)，直到所述鍵(le，lf)完成所述真實(shí)移動(dòng)為止。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述步驟c)包括如下子步驟c-1)將充當(dāng)?shù)谝活愃霾畹奈恢貌?ex)和充當(dāng)?shù)诙愃霾畹乃俣炔?ev)分別乘以 充當(dāng)?shù)谝活愃鲈鲆娴奈恢迷鲆?kx)和充當(dāng)?shù)诙愃鲈鲆娴乃俣仍鲆?kv)，c-2)將所述位置差(ex)和所述位置增益(kx)之間的乘積、所述速度差(ev)和所述速 度增益(kv)之間的乘積、以及固定值(f)相加，以便確定所述乘積與所述固定值的和，以及c-3)將所述和確定為所述幅度的所述目標(biāo)值。
全文摘要
提供了配有弱音踏板的自動(dòng)演奏器鋼琴、自動(dòng)演奏系統(tǒng)和方法。直立鋼琴(100a)配有弱音踏板(110a)，并且演奏者通過壓下弱音踏板(110a)使得弦槌行程更短；當(dāng)用戶正在借助于基于直立鋼琴(100)制造的自動(dòng)演奏器鋼琴(100)再現(xiàn)音樂曲調(diào)時(shí)，基于目標(biāo)值(rx)和實(shí)際值(yx)之間的鍵(1e，1f)的位置差(ex)以及鍵速度差(ev)，對(duì)鍵(1e，1f)進(jìn)行伺服控制，并且，被提供給鍵(1e，1f)的電磁控制鍵致動(dòng)器(5)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(DR)的占空比(ui)基于位置差/鍵速度差和位置增益(kx)和速度增益(kv)之間的乘法確定；在壓下弱音踏板的情形下減少位置增益的值，以防止不想要的響亮音調(diào)的重放。
文檔編號(hào)G10C3/00GK101833946SQ201010131760
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者佐佐木智也 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社