JP2006099005A - 鍵盤楽器のベロシティ決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、比較的単純な処理により、ベロシティを適切に決定することができる鍵盤楽器のベロシティ決定装置を提供する。
【解決手段】 回動自在の鍵４の押鍵強さに応じて音量を制御するためにベロシティを決定する鍵盤楽器２のベロシティ決定装置１であって、鍵４の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間において、鍵４の回動速度を表す鍵速度データとしてそれぞれ検出する鍵速度データ検出手段１６と、検出された複数の鍵速度データから、その最大値データおよび最小値データを除外する鍵速度データ除外手段２３と、最大値データおよび最小値データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、ベロシティＶを決定するベロシティ決定手段２３と、を備えている。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば、電子ピアノなどの電子鍵盤楽器や、消音ピアノあるいは自動演奏ピアノなどの複合型ピアノに適用され、検出された押鍵情報に応じて打弦強さを表すパラメータとしてのベロシティを決定する鍵盤楽器のベロシティ決定装置に関する。

上記のような電子ピアノの演奏時や消音ピアノの消音演奏時などには一般に、押鍵に伴って回動する鍵の鍵速度を検出し、検出した鍵速度に応じてベロシティを決定し、決定されたベロシティに基づいて、発生させる音量が決定される。これは、アコースティックピアノなどの音量は、弦を打弦する際のハンマーの打弦速度で決まり、この打弦速度は、基本的に鍵速度に応じて定まるからである。また、鍵速度に直接、基づかずに、ベロシティを決定するのは、演奏方法などが異なると、鍵速度が同じであっても、最終的な打弦速度が異なり、それに応じて発生させるべき音量も異なるためである。

このようなベロシティを決定する従来の装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。このベロシティ決定装置は、自動演奏ピアノに適用されたものである。この自動演奏ピアノは、演奏者による演奏時の演奏データを記録する記録モードと、記録した演奏データを再生する再生モードに、切り換え可能に構成され、複数の鍵と、弦を打弦するハンマーと、鍵盤の後部に設けられ、鍵の回動に伴って作動し、ハンマーを回動させるアクションなどを備えている。また、各鍵の前端部の下面には、シャッタが一体に設けられ、シャッタの移動経路に沿って４つのフォトカプラが測定点として配置されている。このような構成により、鍵が押鍵されると、鍵の回動に伴って、シャッタが４つのフォトカプラを順次、遮光し、それに応じた検出信号が各フォトカプラから出力される。

このベロシティ決定装置では、演奏者が鍵を押鍵したとき、鍵操作の種類（押鍵強さ、連打時、非常に浅いタッチ時や浅いタッチ時などのタッチ深さ）にかかわらず、押鍵の開始から終了までの間に鍵速度が等速になる区間（以下「等速区間」という）が存在すること、そのような等速区間が現れるタイミングが鍵操作の種類間で異なること、および鍵操作の種類にかかわらず、等速区間で得られた鍵速度と打弦速度の間に一定の関係があること、という観点から、ベロシティが決定される。具体的には、４つのフォトカプラがそれぞれ遮光されたタイミングに基づいて、隣り合う各２つのフォトカプラによって定義される３つの測定区間における鍵の移動時間を算出し、これらの３つの移動時間に応じて鍵操作の種類を特定する。次に、特定された鍵操作の種類に応じて３つの測定区間の中から１つの等速区間を選択し、特徴区間として特定する。次いで、この特徴区間で得られた鍵速度に応じ、あらかじめ設定した鍵速度と打弦速度との関係に基づいて打弦速度（ベロシティ）を決定する。

上記のように、このベロシティ決定装置では、３つの測定区間で得られた鍵の移動時間から鍵操作の種類を特定し、この鍵操作の種類に応じて特徴区間を選択する。しかし、実際の鍵操作は非常に複雑であり、それに応じて等速区間の現れ方も様々であるため、上記のような手法では、鍵操作の種類やそれに応じた特徴区間の特定を適切に行えず、その結果、ベロシティを適切に決定できないおそれがある。例えば、押鍵の途中で、押鍵深さがほとんど変化しない段（以下「緩徐段」という）が発生した場合において、その緩徐段の発生のタイミングが、押鍵の開始付近で生じたときと終了付近で生じたときとでは、鍵速度の推移が大きく異なるため、鍵操作の種類の特定を誤るおそれがある。そのような場合には、実際の演奏時における押鍵強さと決定されたベロシティの大小関係が逆転する逆転現象が生じ、鍵を強く押鍵しているにもかかわらず、小さな音量の楽音が発せられたり、逆に、鍵を弱く押鍵しているにもかかわらず、大きな音量の楽音が発せられたりしてしまう。また、鍵の移動時間に応じた鍵操作の種類の特定、および鍵操作の種類に応じた特徴区間の特定などの処理が必要になるとともに、これらの特定を行うための鍵の移動時間と鍵操作の種類との関係、および鍵操作の種類と特徴区間との関係をあらかじめ定めておかなければならず、全体の演算処理が複雑になるという問題もある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、比較的単純な演算処理により、ベロシティを適切に決定することができる鍵盤楽器のベロシティ決定装置を提供することを目的とする。

特公平７−１１３８２５号公報

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、回動自在の鍵の押鍵強さに応じて音量を制御するためにベロシティを決定する鍵盤楽器のベロシティ決定装置であって、鍵の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間において、鍵の回動速度を表す鍵速度データとしてそれぞれ検出する鍵速度データ検出手段と、検出された複数の鍵速度データから、その最大値データおよび最小値データを除外する鍵速度データ除外手段と、最大値データおよび最小値データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、ベロシティを決定するベロシティ決定手段と、を備えていることを特徴とする。

この鍵盤楽器のベロシティ決定装置によれば、鍵速度データ検出手段によって、鍵の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間の鍵速度データをそれぞれ検出するとともに、鍵速度データ除外手段は、検出した鍵速度データから、その最大値データおよび最小値データを除外する。そして、ベロシティ決定手段は、最大値データおよび最小値データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、ベロシティを決定する。以上のように、本発明によれば、ベロシティを決定する際に、鍵速度データから最大値データおよび最小値データを除外する。例えば、鍵の押鍵時に、前述したような緩徐段が発生した場合には、鍵速度が一時的に低下し、その後、急激に増加する傾向があるので、最小値データおよび最大値データを除外することによって、そのような緩徐段による影響を除去でき、それにより、逆転現象などの不具合を防止することができる。したがって、演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切に決定することができる。また、ベロシティの決定に用いる鍵速度データを、最大値データおよび最小値データを単純に除外するだけで抽出できるので、前述した従来のベロシティ決定装置のような鍵操作の種類や特徴区間の特定などの処理を行う場合と比較して、非常に単純な演算処理でベロシティを決定することができる。

請求項２に係る発明は、回動自在の鍵の押鍵強さに応じて音量を制御するためにベロシティを決定する鍵盤楽器のベロシティ決定装置であって、鍵の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間において、鍵の回動速度を表す鍵速度データとしてそれぞれ検出する鍵速度データ検出手段と、検出された複数の鍵速度データに基づき、鍵速度データのばらつき度合を表すばらつきパラメータを算出するばらつきパラメータ算出手段と、算出されたばらつきパラメータに応じて、検出された複数の鍵速度データから除外する鍵速度データの数を除外データ数として決定する除外データ数決定手段と、決定された除外データ数の鍵速度データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、ベロシティを決定するベロシティ決定手段と、を備えていることを特徴とする。

この鍵盤楽器のベロシティ決定装置によれば、ばらつきパラメータ算出手段は、検出した複数の鍵速度データに基づいて、鍵速度データのばらつき度合を表すばらつきパラメータを算出する。また、除外データ数決定手段は、算出したばらつきパラメータに応じて、検出した複数の鍵速度データから除外する鍵速度データの数を除外データ数として決定する。このため、鍵の押鍵時に緩徐段が発生した場合のように、押鍵時の鍵速度にばらつきが生じたときには、そのばらつき度合に応じた数の鍵速度データが除外されるため、鍵速度のばらつきによる影響を除去することができる。そして、ベロシティ決定手段は、決定した除外データ数の鍵速度データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、ベロシティを決定する。以上のように、ベロシティを決定する際に、鍵速度データのばらつき度合に応じた除外データ数の鍵速度データを除外するので、緩徐段による影響などを除去でき、逆転現象などの不具合を防止できる。したがって、演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切に決定することができる。また、ベロシティの決定に用いる鍵速度データを、ばらつき度合に応じた除外データ数の鍵速度データを除外するだけで抽出できるので、前述した従来のベロシティ決定装置と比較して、単純な演算処理でベロシティを決定することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置において、除外データ数決定手段は、ばらつきパラメータによって表される複数の鍵速度データのばらつき度合が大きいほど、除外データ数をより大きな値に決定することを特徴とする。

この構成によれば、押鍵時の鍵速度データのばらつき度合が大きいほど、より多くの鍵速度データを除外するので、鍵速度データのばらつき度合が大きい場合でも、ベロシティを良好に表す鍵速度データのみを用いながら、ベロシティを適切に決定することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置において、除外データ数決定手段によって決定される除外データ数は偶数であり、決定された除外データ数に応じ、検出された鍵速度データのうちの最大値データおよび最小値データを優先し、除外すべき鍵速度データとして決定する除外データ決定手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、除外データ数が偶数に決定されるとともに、決定された除外データ数に応じ、検出された鍵速度データのうちの最大値データおよび最小値データを優先して除外する。すなわち、除外データ数が、例えば２の場合には最大値データおよび最小値データを除外し、４の場合には最大値データおよび２番目に大きい鍵速度データと、最小値データおよび２番目に小さい鍵速度データを除外する。これにより、過大または過小な鍵速度データを確実に除外することができる。さらに、偶数個の鍵速度データを除外するので、鍵速度データの最大側および最小側のものをバランス良く除外でき、偏りのない鍵速度データを用いてベロシティを適切に決定することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置において、ばらつきパラメータが複数の鍵速度データの標準偏差であることを特徴とする。

この構成によれば、複数の鍵速度データの標準偏差をばらつきパラメータとして用いるので、鍵速度データのばらつき度合を適切に評価でき、したがって、それに基づいて除外データ数を適切に決定することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置において、ばらつきパラメータが複数の鍵速度データの標準偏差の自乗であることを特徴とする。

一般に、標準偏差の演算には、平方根の演算が必要であるが、この構成によれば、複数の鍵速度データの標準偏差の自乗をばらつきパラメータとして用いるので、平方根の演算が不要になり、演算の負荷を軽減し、処理時間を短縮することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を、詳細に説明する。図１および図２は、本発明の実施形態によるベロシティ決定装置１を適用したアップライト型の消音ピアノ２（鍵盤楽器）を示している。なお、以下の説明では、消音ピアノ２を演奏者からみた場合の手前側（図１の右側）を「前」、奥側（図１の左側）を「後」とし、さらに左側および右側をそれぞれ「左」および「右」として、説明を行うものとする。図１に示すように、この消音ピアノ２は、棚板３と、棚板３に載置され、白鍵４ａおよび黒鍵４ｂ（ともに１つのみ図示）から成る複数の鍵４と、鍵４ごとに設けられ、弦１５を打弦するハンマー５と、鍵４の後部上方に設けられたアクション６と、鍵４の押鍵情報を検出するための鍵位置センサ１６（鍵速度データ検出手段）と、演奏音を電子的に発生させるための楽音発生装置１９（図３参照）などを備えている。この消音ピアノ２では、演奏モードが、ハンマー５による打弦によってアコースティックな演奏音を発生させる通常演奏モードと、ハンマー５による打弦を阻止するとともに、鍵位置センサ１６で検出された押鍵情報に応じて楽音発生装置１９によって演奏音を発生させる消音演奏モードに、切り換えられる。

鍵４は、その中央に形成されたバランスピン孔（図示せず）を介して、棚板３上に設けられたバランスレール３ａから立設するバランスピン１４に、回動自在に支持されている。

アクション６は、鍵４の押鍵に伴ってハンマー５を回動させるためのものであり、前後方向に延び、各鍵４の後部にキャプスタンスクリュー１０を介して載置されたウイッペン８と、ウイッペン８に回動自在に取り付けられたジャック９などを備えている。各ウイッペン８は、その後端部においてセンターレール１１に回動自在に支持されている。ジャック９は、上下方向に延びる突き上げ部９ａと、その下端部から前方にほぼ直角に延びる係合部９ｂとから、Ｌ字状に形成されており、その角部においてウイッペン８に回動自在に取り付けられている。センターレール１１の後端部には、ダンパー１２が回動自在に取り付けられている。

一方、ハンマー５は、バット５ａと、バット５ａから上方に延びるハンマーシャンク５ｂと、ハンマーシャンク５ｂの上端部に取り付けられたハンマーヘッド５ｃなどで構成されており、バット５ａの下端部において、センターレール１１に回動自在に取り付けられている。図１に示す離鍵状態では、バット５ａにジャック９の突き上げ部９ａの先端が係合しているとともに、ハンマーシャンク５ｂがハンマーレール１３に斜めに当接し、ハンマーヘッド５ｃが弦１５に対向している。

ハンマー５と弦１５の間には、ストッパ７が設けられている。このストッパ７は、消音演奏モード時に、ハンマー５による弦１５の打弦を阻止するためのものであり、本体部７ａと、その先端に取り付けられたクッション（図示せず）などで構成されている。ストッパ７は、本体部７ａの一端部において支点７ｂに回動自在に支持されており、モータ（図示せず）によって駆動される。ストッパ７は、通常演奏モード時には、上下方向に延び、ハンマー５のハンマーシャンク５ｂの回動範囲内から退避した退避位置（図１の実線位置）に駆動され、一方、消音演奏モード時には、前後方向に延び、ハンマーシャンク５ｂの回動範囲内に進入した進入位置（図１の点線位置）に駆動される。なお、このモータは、後述するＣＰＵ２３からの駆動信号によって駆動される。

以上の構成により、通常演奏モード時には、ストッパ７が退避位置に駆動されるとともに、この状態で、鍵４が押鍵されると、鍵４はバランスピン１４を中心として図１の時計方向に回動し、この回動に伴ってウイッペン８が反時計方向に回動する。このウイッペン８の回動に伴い、ジャック９がウイッペン８と一緒に上方に移動し、その突き上げ部９ａがバット５ａを突き上げることによって、ハンマー５が反時計方向に回動し、ハンマーヘッド５ｃが弦１５を打弦する。一方、消音演奏モード時には、ストッパ７が進入位置に駆動される。そして、鍵４が押鍵されると、通常演奏モード時と同様にしてハンマー５が反時計方向に回動する。この回動の途中、ハンマーヘッド５ｃが弦１５を打弦する直前で、ハンマーシャンク５ｂが、進入位置に位置するストッパ７に当接することによって、ハンマー５のそれ以上の回動が阻止され、弦１５の打弦が阻止される。また、このとき、鍵４の押鍵情報が鍵位置センサ１６によって検出され、検出された押鍵情報に応じ、楽音発生装置１９によって楽音が生成される。

図２に示すように、鍵位置センサ１６は、シャッタ１７と第１および第２のセンサ素子２１，２２で構成されている。シャッタ１７は、鍵４の下面のバランスピン１４よりも前側に、下方に突出するように設けられている。シャッタ１７は、ほぼ矩形の平板で構成されており、その左半部１７Ｌおよび右半部１７Ｒには、左右方向に延びる５つのスリット１８Ｌ１〜１８Ｌ５，１８Ｒ１〜１８Ｒ５が、下側から順に、上下方向に互いに等間隔に並んだ状態で、それぞれ形成されている。各スリット１８の高さＨは、各スリット１８，１８間の間隔Ｇ、すなわち下側のスリット１８の上端とその上側のスリット１８の下端との間の距離と等しい。また、左半部１７Ｌのスリット１８Ｌ１〜１８Ｌ５と、右半部１７Ｒのスリット１８Ｒ１〜１８Ｒ５は、互いに千鳥状に配置されており、具体的には、左半部１７Ｌの各スリット１８Ｌの高さの中心と右半部１７Ｒの対応する各スリット１８Ｒの下端が一致するように配置されている。また、シャッタ１７の左半部１７Ｌの下端部は、右半部１７Ｒの下端よりも、スリット１８の高さの１／２の長さだけ、下方に突出しており、すなわち左半部１７Ｌおよび右半部１７Ｒの下端部の高さもスリット１８，１８間の間隔Ｇと等しくなっている。

前記第１および第２のセンサ素子２１，２２は、シャッタ１７の左半部１７Ｌおよび右半部１７Ｒのそれぞれ下方の鍵４の回動範囲内に、互いに同じ高さで配置されており、例えば一対の発光素子と受光素子（ともに図示せず）でそれぞれ構成されている。これらの発光素子および受光素子は、シャッタ１７の移動経路の両側に、互いに同じ高さでかつ所定の間隔を隔てて配置されている。発光素子は、その発光面（図示せず）から受光素子に向かって光を出射する。一方、受光素子は、この光をその受光面（図示せず）で受光し、この受光した光を電気信号に変換する。これらの電気信号は、鍵４の回動位置に応じた第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２として、図３に示すように、鍵盤スキャン回路２０を介してＣＰＵ２３に出力される。具体的には、鍵４の押鍵または離鍵に応じてシャッタ１７が下降または上昇するのに伴い、発光素子の発光面と受光素子の受光面とを結ぶ光路上にシャッタ１７のスリット１８以外の部位が位置することによって、受光面への光が遮断されたときに、受光素子は、Ｈレベルの信号を出力する。一方、光路上にシャッタ１７のスリット１８が位置することによって、受光面に光が到達したときに、受光素子は、Ｌレベルの信号を出力する。

図４は、鍵４をその回動範囲の全体にわたって等速度で押鍵したときの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２のタイミングチャートを示している。まず、図２に示す離鍵状態では、両センサ素子２１，２２の受光面にそれぞれ光が到達することによって、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、ともにＬレベルになっている。次に、鍵４の押鍵に伴ってシャッタ１７が下降し、その左半部１７Ｌの下端に相当する左側の第１測定点（図２参照）が第１センサ素子２１の光路上に達したときに、その受光素子への光が遮断されることによって、第１検出信号Ｓ１がＬレベルからＨレベルに立ち上がる（タイミングｔ１）。次いで、シャッタ１７の右半部１７Ｒの下端に相当する右側の第１’測定点が第２センサ素子２２の光路上に達したときに、その受光素子への光が遮断されることによって、第２検出信号Ｓ２がＬレベルからＨレベルに立ち上がる（ｔ１'）。

シャッタ１７がさらに下降すると、左半部１７Ｌの最も下側のスリット１８Ｌ１の下端に相当する第２測定点が第１センサ素子２１の光路上に達したときに、その受光素子に光が到達し、第１検出信号Ｓ１がＨレベルからＬレベルに立ち下がる（ｔ２）。次いで、右半部１７Ｒの最も下側のスリット１８Ｒ１の下端に相当する第２’測定点が第２センサ素子２２の光路上に達したとき、その受光素子に光が到達し、第２検出信号Ｓ２がＨレベルからＬレベルに立ち下がる（ｔ２'）。その後、鍵４が回動範囲の下限位置に達するまで（図２の第１および第２のセンサ素子２１，２２の点線位置相当）上記のような第１および第２のセンサ素子２１，２２の光路の遮断と非遮断が同様に繰り返され、それにより、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、ＨレベルまたはＬレベルを交互に繰り返すパルス信号になる。

本実施形態では、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２間の立ち上がりまたは立ち下がりの時間差Δｔ１〜Δｔ１０を、第１〜第１０測定区間の通過時間として求め、さらにそれらに基づいて、各測定区間の鍵速度を算出する。これらの第１〜第１０測定区間は、第１測定点と第１’測定点の間、第２測定点と第２’測定点の間、・・・・、および第１０測定点と第１０’測定点の間にそれぞれ相当する。また、前述したシャッタ１７の構成により、第１〜第１０測定区間の長さは互いに等しく、スリット１８の高さＨの１／２である。

なお、図１０に示すように、離鍵時には、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２は、上記とは逆の順序でＨレベルまたはＬレベルを交互に繰り返すパルス信号になる。このため、図４と図１０の比較からも明らかなように、鍵４の下降時には、第１検出信号Ｓ１の立ち上がりに引き続いて第２検出信号Ｓ２が立ち上がり、また、第１検出信号Ｓ１の立ち下がりに引き続いて第２検出信号Ｓ２が立ち下がる。これに対し、鍵４の上昇時には、これらの関係が逆になり、第２検出信号Ｓ２の立ち上がりに引き続いて第１検出信号Ｓ１が立ち上がり、また、第２検出信号Ｓ２の立ち下がりに引き続いて第１検出信号Ｓ１が立ち下がる。したがって、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２間の立ち上がりの順序または立ち下がりの順序を監視することによって、鍵４が下降または上昇のいずれの状態にあるかを容易に識別することができる。

楽音発生装置１９は、前述したように、消音演奏モード時に楽音を生成するものであり、図３に示すように、鍵盤スキャン回路２０、ＣＰＵ２３、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２５、音源回路２６、波形メモリ２７、ＤＳＰ２８、Ｄ／Ａ変換器２９およびスピーカ３０で構成されている。鍵盤スキャン回路２０は、鍵位置センサ１６の第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づく鍵４のオン／オフ情報、およびオンまたはオフされた鍵４を特定するキーナンバ情報を、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２とともに、鍵４の押鍵情報データとしてＣＰＵ２３に出力する。ＲＯＭ２４は、ＣＰＵ２３で実行される制御プログラムの他、音量などを制御するための制御用の固定データなどを記憶している。また、ＲＡＭ２５は、消音演奏モード時の動作状態を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、ＣＰＵ２３の作業領域としても使用される。

音源回路２６は、ＣＰＵ２３からの制御信号に従って、楽音波形データおよびエンベロープデータを波形メモリ２７から読み出し、この読み出した楽音波形データにエンベロープデータを付加することによって、原音となる楽音信号ＭＳを生成する。ＤＳＰ２８は、音源回路２６によって生成された楽音信号ＭＳに所定の音響効果を付加する。Ｄ／Ａ変換器２９は、ＤＳＰ２８によって音響効果が付加された楽音信号ＭＳを、デジタル信号からアナログ信号に変換した後、このアナログ信号は、パワーアンプ（図示せず）を介して、スピーカ３０で再生され、楽音として放射される。

ＣＰＵ２３（鍵速度データ除外手段、ばらつきパラメータ算出手段、除外データ数決定手段、除外データ決定手段およびベロシティ決定手段）は、消音演奏モード時の各部の動作を統括的に制御するためのものである。ＣＰＵ２３は、鍵位置センサ１６からの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２などに応じ、ＲＯＭ２４に記憶された制御プログラムなどに従って、鍵速度に応じて音量を制御するためのベロシティを決定する。

図５は、ＣＰＵ２３で実行される上記のベロシティ決定処理を示すフローチャートである。本処理では、鍵４が押鍵されるとまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、鍵位置センサ１６からの第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、第１〜第１０測定区間の通過時間Δｔ１〜Δｔ１０を算出する。

次いで、第１〜第１０測定区間の長さ（Ｈ／２）を通過時間Δｔ１〜Δｔ１０で除算することによって、各測定区間の鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０（鍵速度データ）を算出する（ステップ２）。次に、算出した鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を比較し、それらのうちの最大値Ｖｍａｘ（最大値データ）および最小値Ｖｍｉｎ（最小値データ）を特定する（ステップ３）。次いで、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０から最大値Ｖｍａｘおよび最小値Ｖｍｉｎを除外するとともに、残りの鍵速度の平均値Ｖａｖｒを算出し（ステップ４）、この平均値ＶａｖｒをベロシティＶとして設定し（ステップ５）、本処理を終了する。

図６は、鍵４の押鍵中に、緩徐段が発生したときの、押鍵の開始時からの時間ｔと、鍵４の移動距離ｘとの関係の一例を示している。同図に示すように、この例では、まず、第１〜第５測定区間では、鍵速度がほぼ一定になっており、このため、通過時間Δｔ１〜Δｔ５および鍵速度Ｖ１〜Ｖ５もほぼ一定の値になる。また、第６測定区間の付近で、緩徐段が発生しており、それに伴って鍵速度が低下する結果、この第６測定区間を通過するのに時間を要し、通過時間Δｔ６が大きくなり、それに基づいて算出される鍵速度Ｖ６は最小になる。その後、緩徐段が終了するのに伴い、第７測定区間付近で鍵速度が急激に増加しており、このため、第７測定区間の通過時間Δｔ７が非常に小さくなり、鍵速度Ｖ７は最大になる。さらに、鍵速度は、第８測定区間付近で低下し、その後はほぼ一定になっており、第８〜第１０測定区間の通過時間Δｔ８〜Δｔ１０および鍵速度Ｖ８〜Ｖ１０は、第１〜第５測定区間とほぼ同じ一定の値になる。

これに対し、前述したベロシティ決定処理では、ベロシティＶを決定する際に、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０から、第６測定区間の鍵速度Ｖ６を最小値Ｖｍｉｎとして特定し、第７測定区間の鍵速度Ｖ７を最大値Ｖｍａｘとして特定し、それらをベロシティの算出から除外するので、緩徐段による影響を除去でき、それにより、逆転現象などの不具合を防止することができる。したがって、演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、ベロシティＶを適切に決定することができる。また、ベロシティＶの決定に用いる鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を、最大値Ｖｍａｘおよび最小値Ｖｍｉｎを除外するだけで抽出できるので、前述した従来のベロシティ決定装置のような鍵操作の種類や特徴区間の特定などの処理を行う場合と比較して、非常に単純な演算処理でベロシティＶを決定することができる。

次に、図７を参照しながら、本発明の第２実施形態によるベロシティ決定処理について説明する。本処理では、図５に示した第１実施形態による処理と同様、まず、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて通過時間Δｔ１〜Δｔ１０を算出する（ステップ１１）とともに、通過時間Δｔ１〜Δ１０に応じて、各測定区間の鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を算出する（ステップ１２）。次いで、算出した鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０の標準偏差Ｓ（ばらつきパラメータ）を、次式（１）によって算出する（ステップ１３）。

次いで、算出した標準偏差Ｓに応じ、図８に示すテーブルを検索することによって、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０から除外すべき鍵速度のデータ数（以下「除外データ数」という）Ｎを決定する（ステップ１４）。図８のテーブルでは、除外データ数Ｎは、標準偏差Ｓが第１所定値Ｓｒｅｆ１未満のときに値０に、標準偏差Ｓが第１所定値Ｓｒｅｆ１以上かつ第２所定値Ｓｒｅｆ２（＞Ｓｒｅｆ１）未満のときに値２に、標準偏差Ｓが第２所定値Ｓｒｅｆ２以上のときに値４に、それぞれ設定されている。このように、標準偏差Ｓが大きいほど、すなわち鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０のばらつき度合が大きいほど、除外データ数Ｎがより大きな値に決定される。

次いで、算出した除外データ数Ｎが値０であるか否かを判別し（ステップ１５）、この判別結果がＮＯのときには、除外データ数Ｎに応じて、鍵速度データから除外する除外データを決定する（ステップ１６）。この場合、除外データ数Ｎが２のときには、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０のうち、最大値Ｖｍａｘおよび最小値Ｖｍｉｎを除外し、除外数Ｎが４の場合には、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０のうち、最大値Ｖｍａｘおよび２番目に大きい鍵速度と、最小値Ｖｍｉｎおよび２番目に小さい鍵速度を除外する。これにより、過大または過小な鍵速度を確実に除外することができる。

次に、残りの鍵速度データの平均値Ｖａｖｒを算出し（ステップ１７）、この平均値ＶａｖｒをベロシティＶとして設定し（ステップ１８）、本処理を終了する。一方、前記ステップ１５の判別結果がＹＥＳで、除外データ数Ｎ＝０のときには、ステップ１７に進み、すべての鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を用いて平均値Ｖａｖｒを算出する。

以上のように、本実施形態によれば、ベロシティＶを決定する際に、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０の標準偏差Ｓを算出し、標準偏差Ｓが大きいほど、すなわち鍵速度のばらつき度合が大きいほど、より多くの鍵速度データを除外するので、鍵速度のばらつき度合が大きい場合でも、ベロシティを良好に表す鍵速度データのみを用いながら、ベロシティＶを適切に決定することができる。したがって、第１実施形態と同様、緩徐段による影響などを除去し、逆転現象などの不具合を防止でき、それにより、演奏時の演奏方法や押鍵強さなどにかかわらず、ベロシティＶを適切に決定することができる。また、ベロシティＶの決定に用いる鍵速度データを、ばらつき度合に応じた除外データ数Ｎの鍵速データを除外するだけで抽出できるので、前述した従来のベロシティ決定装置と比較して、単純な演算処理でベロシティＶを決定することができる。また、標準偏差Ｓが大きいほど、より多くの鍵速度データを除外するので、鍵速度データのばらつき度合が大きい場合でも、ベロシティを良好に表す鍵速度データのみを用いながら、ベロシティＶを適切に決定することができる。また、標準偏差Ｓを用いるので、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０のばらつき度合を適切に評価でき、したがって、それに基づいて除外データ数Ｎを適切に決定することができる。さらに、偶数個の鍵速度データを除外するので、鍵速度データの最大側と最小側をバランス良く除外でき、偏りのない鍵速度データを用いてベロシティＶを適切に決定することができる。

次に、図９を参照しながら、本発明の第３実施形態によるベロシティ決定処理について説明する。本処理は、上述した第２実施形態と比較し、鍵速度のばらつき度合を表すパラメータとして、標準偏差Ｓに代えて、その自乗Ｓ²を用いた点が異なるものである。すなわち、本処理では、図７に示した第２の実施形態による処理と同様、まず、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて通過時間Δｔ１〜Δｔ１０を算出し（ステップ２１）、通過時間Δｔ１〜Δｔ１０に応じて、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を算出する（ステップ２２）。次いで、算出した鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０の標準偏差の自乗Ｓ²を、次式（２）によって算出する（ステップ２３）。

次いで、算出した標準偏差の自乗Ｓ²に応じ、テーブル（図示せず）を検索することによって、除外データ数Ｎを決定する（ステップ２４）。このテーブルでは、第２実施形態と同様、標準偏差の自乗Ｓ²が大きいほど、除外データ数Ｎは大きな値に設定されている。

次いで、第２実施形態と同様、算出した除外データ数Ｎが値０であるか否かを判別する（ステップ２５）。この判別結果がＮＯのときには、除外データ数Ｎに応じて鍵速度データの除外データを決定し（ステップ２６）、残りの鍵速度データの平均値Ｖａｖｒを算出し（ステップ２７）、この平均値ＶａｖｒをベロシティＶとして設定し（ステップ２８）、本処理を終了する。一方、前記ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、除外データ数Ｎ＝０のときには、ステップ２７に進み、すべての鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を用いて平均値Ｖａｖｒを算出する。

以上のように、本実施形態によれば、標準偏差の自乗Ｓ²をばらつきパラメータとして用いるので、第２実施形態で用いた標準偏差Ｓと比較し、平方根の演算が不要になり、演算の負荷を軽減し、演算処理時間を短縮することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、鍵４の回動速度を表す鍵速度データとして、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を用いているが、これに限らず、例えば通過時間Δｔ１〜Δｔ１０を直接、用いてもよい。これは、前述したように、第１〜第１０測定区間が互いに等しい長さに設定されているため、通過時間Δｔ１〜Δｔ１０が鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０に反比例しているためである。さらに、実施形態では、鍵速度Ｖ１〜Ｖ１０を検出するセンサとして、シャッタ１７と第１および第２のセンサ素子２１，２２を組み合わせたものを用いているが、他の適当なタイプのセンサを用いてもよく、例えば鍵４の変位量に応じて静電容量や抵抗値が変化するタイプのセンサを用いてもよい。また、実施形態では、鍵速度を第１〜第１０測定区間、すなわち１０個の区間において検出しているが、鍵速度を検出する区間の数はこれに限らず、互いに異なる３つ以上であれば、任意に設定することが可能である。さらに、第２および第３実施形態では、鍵速度データのばらつき度合を表すばらつきパラメータとして、標準偏差Ｓおよび標準偏差の自乗Ｓ²をそれぞれ用いているが、これに限らず、他の適当なパラメータを用いてもよい。

また、実施形態は、本発明を消音ピアノに適用した例であるが、これに限らず、ハンマーを有する自動演奏ピアノや電子ピアノはもとより、ハンマーを有しない電子ピアノなどの他のタイプの鍵盤楽器にも適用することも可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部を適宜変更することが可能である。

本発明のベロシティ決定装置およびこれを適用した消音ピアノの概略構成を示す図である。 図１の部分拡大図である。 図１のベロシティ決定装置のブロック図である。 鍵の押鍵時における第１および第２の検出信号のタイミングチャートを示している。 図３のＣＰＵで実行される制御処理を示すフローチャートである。 押鍵の開始時からの時間と鍵の移動距離との関係の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態による制御処理を示すフローチャートである。 図７の処理で用いられる除外データ数のテーブルの一例を示す図である。 本発明の第３実施形態による制御処理を示すフローチャートである。 鍵の離鍵時における第１および第２検出信号のタイミングチャートを示している。

符号の説明

１ ベロシティ決定装置
２ 消音ピアノ（鍵盤楽器）
４ 鍵
１６ 鍵位置センサ（鍵速度データ検出手段）
２０ 鍵盤スキャン回路
２３ ＣＰＵ（鍵速度データ除外手段、ばらつきパラメータ算出手段、
除外データ数決定手段、除外データ決定手段およびベロ
シティ決定手段）
２４ ＲＯＭ
Ｖ１〜Ｖ１０ 鍵速度（鍵速度データ）
Ｖｍａｘ 最大値（最大値データ）
Ｖｍｉｎ 最小値（最小値データ）
Ｓ 標準偏差（ばらつきパラメータ）
Ｓ² 標準偏差の自乗（ばらつきパラメータ）
Ｎ 除外データ数
Ｖ ベロシティ

Claims (6)

1. 回動自在の鍵の押鍵強さに応じて音量を制御するためにベロシティを決定する鍵盤楽器のベロシティ決定装置であって、
   前記鍵の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間において、前記鍵の回動速度を表す鍵速度データとしてそれぞれ検出する鍵速度データ検出手段と、
   当該検出された複数の鍵速度データから、その最大値データおよび最小値データを除外する鍵速度データ除外手段と、
   前記最大値データおよび前記最小値データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、前記ベロシティを決定するベロシティ決定手段と、
   を備えていることを特徴とする鍵盤楽器のベロシティ決定装置。
2. 回動自在の鍵の押鍵強さに応じて音量を制御するためにベロシティを決定する鍵盤楽器のベロシティ決定装置であって、
   前記鍵の回動範囲内の互いに異なる所定の３つ以上の区間において、前記鍵の回動速度を表す鍵速度データとしてそれぞれ検出する鍵速度データ検出手段と、
   当該検出された複数の鍵速度データに基づき、当該鍵速度データのばらつき度合を表すばらつきパラメータを算出するばらつきパラメータ算出手段と、
   当該算出されたばらつきパラメータに応じて、前記検出された複数の鍵速度データから除外する鍵速度データの数を除外データ数として決定する除外データ数決定手段と、
   当該決定された除外データ数の鍵速度データを除外した残りの鍵速度データに基づいて、前記ベロシティを決定するベロシティ決定手段と、
   を備えていることを特徴とする鍵盤楽器のベロシティ決定装置。
3. 前記除外データ数決定手段は、前記ばらつきパラメータによって表される複数の鍵速度データのばらつき度合が大きいほど、前記除外データ数をより大きな値に決定することを特徴とする、請求項２に記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置。
4. 前記除外データ数決定手段によって決定される前記除外データ数は偶数であり、
   当該決定された除外データ数に応じ、前記検出された鍵速度データのうちの最大値データおよび最小値データを優先し、除外すべき鍵速度データとして決定する除外データ決定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項３に記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置。
5. 前記ばらつきパラメータが前記複数の鍵速度データの標準偏差であることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置。
6. 前記ばらつきパラメータが前記複数の鍵速度データの標準偏差の自乗であることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の鍵盤楽器のベロシティ決定装置。

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