專利名稱：配有弱音踏板的自動演奏器鋼琴、自動演奏系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動演奏器鋼琴，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)的自動演奏器鋼琴、在其中合并的自動演奏系統(tǒng)和用于控制自動演奏系統(tǒng) 的方法。
背景技術(shù)：
自動演奏器鋼琴是原聲鋼琴和自動演奏系統(tǒng)之間的組合。大鋼琴和直立鋼琴可以 用于自動演奏器鋼琴，并且，通過自動演奏系統(tǒng)沿著音樂小節(jié)選擇性地按下和釋放黑鍵、白 鍵和踏板，以進行自動彈奏。音樂數(shù)據(jù)被提供給自動演奏系統(tǒng)以進行自動彈奏。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處的鍵速度調(diào)節(jié)為目標值來控制。參考點處的鍵速 度被稱為“參考鍵速度”。參考點是鍵從靜止位置到終點位置的鍵軌跡上的預(yù)定鍵位置，并 且，鍵軌跡是隨著時間變化的一系列鍵位置值。向著終點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)的時間。當(dāng)音樂數(shù)據(jù)表示大值的音調(diào)響度時，沿著陡峭的參考前向鍵軌跡移動該音調(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。另一方面，當(dāng)音樂數(shù)據(jù)表示小值的 音調(diào)響度時，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，以便以相應(yīng)的小值 的參考鍵速度經(jīng)過參考點。由此，自動演奏系統(tǒng)通過將參考鍵速度調(diào)整為目標值，控制音調(diào) 的響度。在日本專利申請?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值表示目標鍵位置， 并且參考前向鍵軌跡上的目標鍵速度可基于多個目標鍵位置值確定。現(xiàn)有技術(shù)的自動演奏 系統(tǒng)包括傳感器，其監(jiān)視電磁控制鍵致動器的活塞，并且基于從傳感器提供的檢測信號確 定實際鍵速度或?qū)嶋H鍵位置。實際鍵位置或?qū)嶋H鍵速度也可基于一系列實際鍵位置值或一 系列實際鍵速度值確定。現(xiàn)有技術(shù)的自動演奏系統(tǒng)還包括伺服控制器，其連接到電磁控制 鍵致動器以提供驅(qū)動信號，并且，實際鍵速度和實際鍵位置被與目標鍵速度和目標鍵位置 進行比較，以查看鍵是否確實在參考前向鍵軌跡上行進。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)動信號的占空比。在現(xiàn)有技術(shù)的伺服控制器中，增益可隨著目標鍵位置或目標鍵速度而變化。然而， 對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)定點上改變增益。踏板系統(tǒng)被合并到標準直立鋼琴中，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制。所述兩種弱音踏板機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，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，弦槌通過脫離頂桿(jack)而飛過原始位置和 琴弦之間的整個距離。另一方面，當(dāng)演奏者壓下弱音踏板時，背檔沿后向方向移動，并向著 琴弦推動弦槌。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，并且按照使得鍵以參考鍵 速度經(jīng)過參考點的方式確定參考前向鍵軌跡。期望弦槌在目標時間以最終弦槌速度目標值 與琴弦碰撞，以產(chǎn)生音調(diào)。然而，遇到如下問題，其中，在自動演奏時，在自動演奏系統(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。比目標時間更早地產(chǎn)生其他音調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的一個重要目的是提供自動演奏器鋼琴，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演奏系統(tǒng)，其形成自動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，弦槌轉(zhuǎn)擊器(hammer butt)與頂桿分開。在此情況下，鍵上的負載減小，直到頂 桿與弦槌轉(zhuǎn)擊器接觸為止。減小的負載下的鍵行程為距離靜止位置3毫米的量級。然而， 伺服控制器被設(shè)計為在鍵上的負載不改變的情形下控制電磁控制鍵致動器。由于驅(qū)動信號 的占空比的循環(huán)改變，這導(dǎo)致鍵的振蕩。電磁控制鍵致動器開始在占空比增加的情形下推 動鍵的后部。頂桿強烈碰擊弦槌轉(zhuǎn)擊器，并且弦槌與琴弦強烈碰撞?；谏鲜霭l(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)明的一個方面，提供了一種自動演奏器樂器，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 演奏器樂器包括鍵盤樂器，其包括多個鍵，被選擇性地移動，以指定要產(chǎn)生的所述音調(diào) 的音名，音調(diào)生成系統(tǒng)，連接到所述多個鍵，用于以所述音名產(chǎn)生所述音調(diào)，并形成多個力 傳送路徑的部分，所述多個力傳送路徑中的每一個具有所述多個鍵中的一個，動作單元， 連接到所述多個鍵中的所述一個，以通過其傳送力，以及弦槌，由所述動作單元驅(qū)動，以在 弦槌行程上飛行，以及踏板系統(tǒng)，其具有至少一個踏板，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，行程改變器，被致 動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?，踏板鏈接件，連接在所述至少一個踏板和所述行程改變器之間，并將所述至少一個踏板的移動傳送到所述行程改變器，以在致動和抑制之間改變所述行程改變器；以及自動演奏系統(tǒng)，其包括多個致動器，被分別提供用于所述多個力傳送路徑，以及 將驅(qū)動信號轉(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，多個傳 感器，分別監(jiān)視所述多個力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實際值的檢測信號，所述物理 量表示所述多個力傳送路徑的所述移動，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踏板，至少一個踏板狀態(tài)檢測器，監(jiān)視所述至少一個踏 板，以便確定表示所述至少一個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)，信號調(diào)節(jié)器，連接到所述多個致動器，以及將所述驅(qū)動信號調(diào)整到幅度的目標值，運動 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 理量的目標值，以及伺服控制器，連接到用于接收所述物理量的所述實際值的所述多個傳 感器、用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個踏板狀態(tài)檢測器、用于接收所述物理量的所 述目標值的所述運動控制器、以及用于提供表示所述幅度的所述目標值的控制數(shù)據(jù)的所述 信號調(diào)節(jié)器，并具有比較器，將所述物理量的所述目標值中的每一個同與所述目標值中的 所述每一個相對應(yīng)的所述物理量的所述實際值中的一個相比較，以便確定所述目標值中的 所述每一個和所述實際值中的所述一個之間的差，以及幅度確定器，連接在所述比較器和 所述信號調(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)所述至少一個踏板處于所述踏板開狀態(tài)時減小所述增益 值。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種自動演奏系統(tǒng)，被提供用于在具有用于產(chǎn)生 音調(diào)的多個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)碼表示的自動彈奏，并且，該自動演奏系統(tǒng)包括多個致動器，被分別提 供用于所述多個力傳送路徑，以及將驅(qū)動信號轉(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，其中所述多個力傳送路徑的每一個具有被移動以便指定所述音 調(diào)之一的鍵、通過其傳送力的動作單元、以及由所述動作單元驅(qū)動以在所述弦槌行程上飛 行的弦槌，多個傳感器，分別監(jiān)視所述多個力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實際值的檢 測信號，所述物理量表示所述多個力傳送路徑的所述移動，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)的至少一個踏板，至少一個踏板狀態(tài)檢測器，監(jiān)視所述至少一個踏板，以便確 定表示所述至少一個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)，信號調(diào) 節(jié)器，連接到所述多個致動器，以及將所述驅(qū)動信號調(diào)整到幅度的目標值，運動控制器，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值，以及伺服控 制器，連接到用于接收所述物理量的所述實際值的所述多個傳感器、用于接收所述踏板狀 態(tài)的所述至少一個踏板狀態(tài)檢測器、用于接收所述物理量的所述目標值的所述運動控制 器、以及用于提供表示所述幅度的所述目標值的控制數(shù)據(jù)的所述信號調(diào)節(jié)器，并具有比較 器，將所述物理量的所述目標值中的每一個同與所述目標值中的所述每一個相對應(yīng)的所述 物理量的所述實際值中的一個相比較，以便確定所述目標值中的所述每一個和所述實際值中的所述一個之間的差，以及幅度確定器，連接在所述比較器和所述信號調(diào)節(jié)器之間，并通 過所述差和用于將所述控制數(shù)據(jù)提供給所述信號調(diào)節(jié)器的增益值的乘法，確定所述幅度的 所述目標值，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) 所述至少一個踏板處于所述踏板開狀態(tài)時減小所述增益值。根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種控制自動演奏器樂器用于自動彈奏的方法， 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移動的物理量的實際值、 表示所述鍵的期望移動的所述物理量的目標值、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際值和所述物 理量的所述目標值之間的差；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)動信號的幅度的目標值；d)將所述驅(qū)動信號調(diào)整為所述幅度的所述目標值；e) 將所述驅(qū)動信號提供給用于所述鍵的致動器，以便引起所述真實移動；以及f)重復(fù)所述步 驟a)至e)，直到所述鍵完成所述真實移動為止。


根據(jù)結(jié)合附圖的以下描述，將更清楚地理解自動演奏器鋼琴、自動演奏系統(tǒng)和方 法的特征和優(yōu)點，附圖中圖1是示出本發(fā)明的自動演奏器鋼琴的外觀的透視圖，圖2是示出在自動演奏器鋼琴的直立鋼琴中合并的機械音調(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 軌跡上的實際鍵位置的圖，圖10是示出在壓下弱音踏板時使用圖8中所示的增益表的情形下、參考前向鍵軌 跡上的實際鍵位置的圖，圖11是示出在壓下弱音踏板時使用圖7中所示的增益表的情形下、參考前向鍵軌 跡上的實際鍵位置的圖，圖12是示出本發(fā)明的另一自動演奏器鋼琴的結(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)明的再一自動演奏器鋼琴的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。
具體實施例方式實施本發(fā)明的自動演奏器樂器主要包括鍵盤樂器和自動演奏系統(tǒng)。自動演奏系統(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)。鍵盤樂器包括多個鍵、音調(diào)生成系統(tǒng)和踏板系統(tǒng)，并且，多個鍵和踏板系統(tǒng)連接到 音調(diào)生成系統(tǒng)。具體地，鍵被選擇性地移動，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，以便以所指定的音名產(chǎn)生音調(diào)。音調(diào)生成系統(tǒng)形成多個力傳送路徑的 部分。每個力傳送路徑具有多個鍵之一、動作單元和弦槌。所述多個鍵被分別連接到動 作單元。每個動作單元向與其關(guān)聯(lián)的弦槌傳送力，使得弦槌被驅(qū)動在弦槌行程上飛行。踏板系統(tǒng)具有至少一個踏板、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。通過踏板鏈接件將踏板的移 動傳送到行程改變器。當(dāng)踏板改變?yōu)樘ぐ彘_狀態(tài)時，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，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/抑制，對音調(diào)賦予音效，或從音調(diào)消除音效。自動演奏系統(tǒng)包括多個致動器、多個傳感器、踏板控制器、踏板狀態(tài)檢測器、信號 調(diào)節(jié)器、運動控制器和伺服控制器，并且在致動器、傳感器、踏板控制器、踏板狀態(tài)檢測器、 信號調(diào)節(jié)器、運動控制器和伺服控制器之間協(xié)作控制多個鍵和踏板系統(tǒng)。多個致動器被分別提供用于多個力傳送路徑，并將驅(qū)動信號轉(zhuǎn)換為施加到力傳送 路徑上的力。當(dāng)致動器正將力施加到與致動器相關(guān)聯(lián)的力傳送路徑上時，使得力傳送路徑 移動。踏板控制器分析表示音效的音樂數(shù)據(jù)碼，并根據(jù)對表示音效的音樂數(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，自動演奏系統(tǒng)引起力傳送路徑的移 動、以及行程改變器的移動，而無需人類演奏者的任何手指動作和任何踏板動作。傳感器分別監(jiān)視多個力傳送路徑，并產(chǎn)生代表物理量的實際值的檢測信號。物理 量的實際值表示多個力傳送路徑的移動。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，鍵的移動和踏板的移動被報告給伺服 控制器。信號調(diào)節(jié)器連接到多個致動器，并將驅(qū)動信號調(diào)整到幅度的目標值。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。運動控制器 和伺服控制器參與致動器上的控制序列?？刂菩蛄性谙挛闹斜辉敿毭枋觥＿\動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 值。伺服控制器連接到用于接收物理量的實際值的多個傳感器、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值的運動控制器，以及還連接到用于提供表示幅度的 目標值的控制數(shù)據(jù)的信號調(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目標值和對應(yīng)于前述每個目標值的物理量的實際值中 一個相比較，以便確定每個目標值和前述實際值中的一個之間的差。幅度確定器連接在比 較器和信號調(diào)節(jié)器之間，并通過所述差和用于將控制信號提供給信號調(diào)節(jié)器的增益值之間的乘法，來確定幅度的目標值。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)時減小增益值。為此，在踏板開狀態(tài)的情形下的驅(qū)動信號的幅度 小于在踏板關(guān)狀態(tài)的情形下的驅(qū)動信號的幅度。
當(dāng)行程改變器使得踏板行程減小時，在動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，致動器上的慣性負載減小。在此情形下，驅(qū)動信號的幅度隨著慣性負載一 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)。通過方法控制自動演奏器樂器進行自動彈奏，并且該方法包括六個步驟。在第一 步驟中，自動演奏系統(tǒng)獲取表示用于產(chǎn)生音調(diào)的鍵盤樂器的鍵的實際移動的物理量的實際 值、表示鍵的期望移動的物理量的目標值、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，并確定物理量的實際值和物理量的目標值之間的差。在第三步驟中，自動 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)動信號的幅度的目 標值。在第四步驟中，自動演奏系統(tǒng)將驅(qū)動信號調(diào)整為幅度的目標值。在第五步驟中，將 驅(qū)動信號提供給用于鍵的致動器，以便引起實際移動。在第六步驟中，自動演奏系統(tǒng)重復(fù)上 述五個步驟，直到鍵完成實際移動為止。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。第一實施例首先參照附圖的圖1，自動演奏器樂器100主要包括直立鋼琴100a、自動演奏系統(tǒng) IOOb和記錄系統(tǒng)100c。如下文詳細描述的，直立鋼琴IOOa類似于標準直立鋼琴的結(jié)構(gòu)，從 而人類演奏者通過手指動作和踏板動作在直立鋼琴IOOa上彈奏音樂小節(jié)。自動演奏系統(tǒng)IOOb是一種計算機體系，并且被擬人化為“自動演奏者”。自動演 奏系統(tǒng)IOOb具有信息處理能力，并且計算機程序在自動演奏系統(tǒng)IOOb的信息處理器上運 行。自動演奏系統(tǒng)IOOb取代人類演奏者的手指動作，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)碼被加載到自動演奏系統(tǒng)中以進行自動 演奏。順序地分析音樂數(shù)據(jù)碼，以便確定要通過手指動作(fingering)產(chǎn)生的音調(diào)和要通 過踏板動作(pedaling)賦予音調(diào)的效果。自動演奏系統(tǒng)IOOb基于分析結(jié)果，在直立鋼琴 IOOa上進行手指動作和踏板動作，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)議準備音樂數(shù)據(jù)碼。記錄系統(tǒng)IOOc也是計算機體系，并且具有信息處理能力。如下面將詳細描述的， 自動演奏系統(tǒng)IOOb的大多數(shù)系統(tǒng)組件與記錄系統(tǒng)IOOc共享。另一計算機程序在信息處理 器上運行，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。多個黑鍵Ie和多個白鍵If被合并到鍵板Ib中，并在靜止位置和終點位置之間獨立移動。在此例子中，終點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。在以 下描述中，相對于鍵架中板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，或當(dāng)自動演奏器向上推鍵Ie和If的后部時，鍵Ie和If開始從靜止位置向終點 位置行進。另一方面，人類演奏者和自動演奏器從鍵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。在以下描述中，術(shù)語“按下的鍵”表示開始向著終點位置行進的黑鍵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演奏器指定要通過 鍵Ie和If產(chǎn)生的音調(diào)。鍵號被分別分配給音名，從而每個黑鍵Ie和白鍵If用表示鍵號 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)提供機械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic和除 了三個踏板IlOaUlOb和IlOc之外的踏板系統(tǒng)110。三個踏板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對音調(diào)賦予人工表現(xiàn)。踏板系統(tǒng)110連接到機械音調(diào)生成系統(tǒng)lc，使得弱音、消音和延音踏板IlOaUlOb 和IlOc的移動被傳送到機械音調(diào)生成系統(tǒng)lc，以向音調(diào)賦予效果。機械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic包括動作單元2、弦槌組件3、琴弦4和制音器組件6。動作 單元2分別連接到鍵Ie和If，使得按下的鍵Ie和If致動相關(guān)聯(lián)的動作單元2。被致動的 動作單元2從其原始位置移動。弦槌組件3分別連接到動作單元2，并且，制音器組件6也 分別連接到動作單元2。被致動的動作單元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準備好振動。被致動的動作單元2還驅(qū)動相關(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。由此，動作單元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 機械音調(diào)生成系統(tǒng)Ic的組成部分的位置。動作單元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分別保持與動作單元2接觸。動作單元2由總檔(center rail) CR可旋轉(zhuǎn)地支撐，總檔 CR又由鍵座Id上的動作托架(action bracket，未示出)支撐。按下的鍵Ie和If使得動 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，由于動作單 元2的自重，允許動作單元2向著原始位置移動，并以與箭頭ARl相反的方向旋轉(zhuǎn)。每個動作單元2具有頂桿(jack) 2a、聯(lián)動器組件(whippen assembly) 2b和調(diào)節(jié)鈕 2c。聯(lián)動器組件2b由總檔CR可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且頂桿2a由聯(lián)動器組件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相對的尖端(toe)。
當(dāng)頂桿2a的尖端與調(diào)節(jié)鈕2c接觸時，頂桿2a在聯(lián)動器組件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)動作單元2停留在原始位置上時，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)動頂桿2a在聯(lián)動器組件2b上旋轉(zhuǎn)時，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作單元2上方布置，并由總檔CR可旋轉(zhuǎn)地支撐。 每個弦槌組件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，動作單元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開始向著終點位置行進時，按下的鍵Ie或If使得動作單元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)的終點處與琴弦4碰撞，并且琴弦4通過其振動生成音調(diào)。弦槌組件3在琴弦4上彈回，并且弦槌組件3的制動木(catcher)被動作單元2 的托木(back check)接收。當(dāng)按下的鍵Ie或If被釋放時，動作單元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。每個制音器組件包括力 傳送機構(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 接到力傳送機構(gòu)6a的上末端?？偸窃谀鏁r針方向上推進力傳送結(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，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。當(dāng)鍵Ie或If正從靜止位置向著終點位置行進時，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準備好振動。當(dāng) 按下的鍵Ie或If被釋放時，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 動衰減。如前所述，踏板系統(tǒng)110具有三個踏板IlOaUlOb和110c、以及三個踏板鏈接件 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類似于標準直立鋼琴中的那些，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，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，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。在此情形下，當(dāng)弦槌頭3c向著 琴弦4飛行時，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也類似于標準直立鋼琴的弱音踏板鏈接件，但詳細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，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，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 動木被動作單元2的托木捕捉。當(dāng)按下的鍵Ie和If被釋放時，允許動作單元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，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，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時，按下的鍵Ie 或If使得動作單元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有效針對漏碰。當(dāng)以高速重復(fù)的方式壓下弱音踏板IlOa時，背檔IlOh 在后向方向上推動弦槌組件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)。自動演春系統(tǒng)的系統(tǒng)配置自動演奏系統(tǒng)IOOb包括鍵傳感器8的陣列、控制器11、電磁控制鍵致動器5的陣 列、電磁控制踏板致動器IlOiUlOj和110k、盤驅(qū)動器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)動器120中，并將盤碟DK變?yōu)榱硪槐P 碟。在此例子中，標準MIDI文件被存儲在盤碟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，檢測器向控制器11報告區(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)。人類演奏者還推動和移動在屏幕上表示開關(guān)和控制桿的視覺圖像，以便向自動演奏系統(tǒng)IOOb給出用戶指令、用戶選項和用戶選擇。由此，操縱面板130充當(dāng)人機界面。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 只讀存儲器件lib、縮寫為“RAM”的隨機存取存儲器件11c、縮寫為“BUS”的共享總線系統(tǒng) lie、內(nèi)部時鐘(未示出)和信號接口(未示出)。中央處理單元11a、外圍處理器、只讀存 儲器件lib、隨機存取存儲器件Ilc和信號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、只讀存儲器件lib、隨機存取存儲器件Ilc 和信號接口通信。中央處理單元Ila是信息處理能力的發(fā)源，并且計算機程序在中央處理單元Ila 上運行，以便實現(xiàn)由計算機程序表示的作業(yè)。中央處理單元Ila由諸如直接存儲器存取處 理器的外圍處理器支持。
只讀存儲器件lib的一部分通過半導(dǎo)體閃存器件實現(xiàn)。各種信息被按非易失性方 式存儲在只讀存儲器件lib中。然而，存儲在半導(dǎo)體閃存中的數(shù)據(jù)是可重寫的。形成計算 機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)計用于自動演奏。多組音樂 碼可被存儲在半導(dǎo)體閃存中。查找表定義了弦槌位置信號和弦槌位置的值、以及鍵位置信 號和鍵位置的值，并被存儲在半導(dǎo)體閃存器件中。多個增益表還被存儲在只讀存儲器件lib 中，并且后面將詳細描述計算機程序和多個增益表。隨機存取存儲器件Ilc充當(dāng)工作存儲器，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在隨機存取存儲器件Ilc中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)表中。在用于鍵的 數(shù)據(jù)表中，存儲位置被分配給鍵Ie和If中的每一個，并且預(yù)定數(shù)目的鍵位置數(shù)據(jù)被按先入 先出的方式存儲在存儲位置中。類似地，在用于弦槌的數(shù)據(jù)表中，存儲位置被分配給每個弦 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在存儲位置中。由音樂數(shù)據(jù) 碼表示的音樂數(shù)據(jù)、表示驅(qū)動信號DR的平均電流量或占空比的驅(qū)動數(shù)據(jù)、以及計算結(jié)果還 被存儲在隨機存取存儲器件Ilc中。對于電磁控制鍵致動器5以及電磁控制踏板致動器 1 IOi、110 j和1 IOk中的每一個存儲平均電流量。在可通過通信網(wǎng)絡(luò)從程序源下載計算機程 序的情況下，計算機程序被臨時存儲在隨機存取存儲器Ilc中。信號接口(未示出)連接到脈寬調(diào)制器25、以及記錄系統(tǒng)IOOc和自動演奏器系 統(tǒng)IOOb的傳感器。被分配給傳感器的信號接口包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(其中之一用圖6中的參 考數(shù)字24標記)和數(shù)據(jù)緩沖器，并且傳感器的模擬輸出信號被轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)信號。數(shù)字 信號被臨時存儲在數(shù)據(jù)緩沖器中，并且中央處理單元Ila周期性地通過計算機程序的另一 子例程程序?qū)?shù)字數(shù)據(jù)信號傳遞到隨機存取存儲器件Ilc中的數(shù)據(jù)表。內(nèi)部時鐘之一測定從開始自動彈奏起經(jīng)過的時間、或從開始記錄起經(jīng)過的時間。 內(nèi)部時鐘可由軟件實現(xiàn)。在采用軟件時鐘的情況下，在隨機存取存儲器Ilc中實現(xiàn)內(nèi)部時 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的信號接口，并且分別被提 供用于鍵Ie和lf，以向控制器11報告相關(guān)聯(lián)的鍵Ie和If的實際鍵位置。如后面將詳細 描述的，在對鍵Ie和If的伺服控制中，使用表示實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?；译A102a 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位 置行進時，光調(diào)制器102在軌跡上與鍵Ie或If 一起移動，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KS。鍵Ie和If的整個軌線 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器5和電磁控制踏板致動器 IlOi至110k。將驅(qū)動信號DR選擇性地從控制器11提供到電磁控制鍵致動器5、以及電磁 控制踏板致動器IlOiUlOj和110k，以便引起鍵Ie和If的移動、以及踏板IlOaUlOb和 IlOc的移動。具體地，信息處理系統(tǒng)111確定驅(qū)動信號DR的電流量，并將表示驅(qū)動信號的 電流量的數(shù)據(jù)碼提供到脈寬調(diào)制器25。驅(qū)動信號DR由脈沖串實現(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)整為目標值。如后面將詳細描述的，平均電流量在 鍵Ie和If的移動中可變，以便迫使鍵Ie和If在參考鍵軌跡上行進。
電磁控制鍵致動器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)的電磁控制鍵致動器5選擇性地移動鍵Ie和If。每個電磁控制鍵致動器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)動信號DR流過螺線管5a以便產(chǎn)生磁場。活塞5b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)動信號DR從螺線管5a移 除時，借助于回復(fù)彈簧(未示出)，活塞5b縮回螺線管5a中。由于動作單元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器 5選擇性地驅(qū)動黑鍵Ie和白鍵If。電磁控制踏板致動器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。控制器11并聯(lián)連接到電磁控制踏板致動器110d、l IOe和110f， 并且驅(qū)動信號DR被選擇性地從控制器11提供到電磁控制踏板致動器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，始終在逆時針方向上推進弱音踏板杠桿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。因為銷釘118b由動作托架(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，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，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。弱音踏板桿114b推動背檔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。電磁控制踏板致動器IlOiUlOj和IlOk在構(gòu)造上彼此類似。為此，描述針對于用 于弱音踏板鏈接件IlOd的電磁控制踏板致動器110i，并且用表示圖2中的電磁控制踏板致 動器IlOi的相應(yīng)組成部分的標記來標記其他電磁控制踏板致動器IlOj和IlOk的組成部 分，而不進行詳細描述。電磁控制踏板致動器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)動信號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，相對于螺線管IlOm在上下方向上移 動。當(dāng)活塞IlOn在磁場中在向上的方向上移動時，踏板鏈接件IlOd使得背檔IlOh在逆時 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的時間段更短的時間 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PS提供到信息處理系統(tǒng)111的信 號接口。如后面將詳細描述的，在對踏板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)動信號DR的平均電流量。電磁控制踏板致動器IlOj和IlOk的行為與電磁控制踏板致動器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器IlOiUlOj和IlOk選擇性地驅(qū) 動弱音踏板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的組合實現(xiàn)每個弦槌傳感器7。光調(diào)制器102被安裝到每個 弦槌柄3b，并且與弦槌組件3—起移動。另一方面，光耦合器101由動作托架(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之間的相對運動，并且，弦槌傳感器7產(chǎn)生代表弦槌軌跡上的行進期間的弦槌位置數(shù) 據(jù)的弦槌位置信號HS，并且，將弦槌位置信號HS從弦槌傳感器7提供到信息處理系統(tǒng)111 的信號接口。整個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。計算機程序的另一子例程程序被設(shè)計為記錄直立鋼琴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，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)碼被存儲在標準MIDI文件中。 通過線纜或公共通信網(wǎng)，標準MIDI文件被存儲在盤驅(qū)動器120和/或被傳送到服務(wù)器計算 機、另一電子鍵盤或另一自動演奏器鋼琴。計算機稈序通過執(zhí)行計算機程序進行自動彈奏和記錄。計算機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接口到隨機 存取存儲器Ilc的數(shù)據(jù)傳遞。當(dāng)用戶打開電源開關(guān)時，中央處理單元Ila啟動主例程程序。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)列表中寫入自動彈奏和記錄。當(dāng)用戶從作業(yè)列表中選擇作業(yè)時，中央處理單元Ila使表示所選作業(yè)的標志 (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 自動彈奏或記錄的標志有效的情況下，主例程程序進一步周期性地分支到用于從信號接口 到隨機存取存儲器Ilc的數(shù)據(jù)傳遞的子例程程序，并且，中央處理單元Ila在隨機存取存儲 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。因為用于數(shù)據(jù)傳 遞的子例程程序具有比用于自動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，所以，中央處理單元Ila針對鍵le/lf和弦槌3，對最新的鍵位置數(shù)據(jù)和最新的弦槌位置 數(shù)據(jù)進行數(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，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中的任一個是否改變鍵位置。當(dāng)人類演奏者按下鍵Ie或If時，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，并在內(nèi)部時鐘上讀取人類演奏 者按下鍵Ie或If的時間，以在被分配給按下的鍵Ie和If的存儲位置中存儲表示該時間 的時間數(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，中央處理單元Ila從按下的鍵 的列表中移除鍵號，并在釋放的鍵的列表中寫入釋放的鍵Ie或If的鍵號。中央處理單元 Ila在內(nèi)部時鐘上讀取人類演奏者釋放按下的鍵Ie或If的時間，并在被分配給釋放的鍵 Ie或If的存儲位置中存儲表示該時間的時間數(shù)據(jù)。當(dāng)鍵號處于按下的鍵的列表中時，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， 中央處理單元Ila讀取弦槌組件3改變移動方向的時間，并確定表示前一鍵事件和碰撞之 間的持續(xù)時間的持續(xù)時間數(shù)據(jù)。中央處理單元Ila還基于弦槌位置數(shù)據(jù)的一系列值來計算最終弦槌速度。最終弦槌速度與通過琴弦4的振動產(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)碼的形式存儲表示鍵號、響度、持續(xù)時間等的彈奏數(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，中央處理單元Ila基于 一系列鍵位置數(shù)據(jù)計算釋放的鍵速度，并估計制音器頭6b與振動的琴弦4接觸的時間，即， 要衰減音調(diào)的時間。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)的時間的持續(xù)時間，并且，以用于音符關(guān)鍵事件的音樂數(shù)據(jù)碼的 形式存儲表示鍵號、持續(xù)時間等的彈奏數(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，中 央處理單元Ila產(chǎn)生對應(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，中央處理單元1 Ia重復(fù)上述 對于按下的鍵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，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的個體性，即，歸一化音樂數(shù)據(jù)碼，并在標準MIDI文 件中存儲該組音樂數(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，對用于直立鋼琴IOOa上的自動彈奏的子例程程序進行描述。用于自動彈奏 的子例程程序的作業(yè)等價于如圖2所示的軟件模塊“鋼琴控制器10”、“運動控制器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)列表中選擇自動彈奏時，中央 處理單元Ila使表示自動演奏的標志有效，并再現(xiàn)表示音樂曲調(diào)的列表的視覺圖像，其標 準MIDI文件已經(jīng)被存儲在盤驅(qū)動器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，他可將另一盤碟DK加載到盤驅(qū)動器中，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，標準MIDI文件被傳遞到隨機存取存儲 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，自動演奏系統(tǒng)IOOb準備好在直立鋼琴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)碼被傳遞到隨機存取存儲器Ilc時，中 央處理單元Ila通過最接近于當(dāng)前時間的持續(xù)時間數(shù)據(jù)碼設(shè)置內(nèi)部時鐘。持續(xù)時間數(shù)據(jù)碼 表示從自動彈奏或目前發(fā)生的鍵事件和/或踏板事件的啟動起到下一鍵事件和/或踏板事 件的持續(xù)時間。內(nèi)部時鐘被周期性地遞減。當(dāng)內(nèi)部時鐘到達零時，中央處理單元Ila將鍵 事件碼和/或踏板事件數(shù)據(jù)碼傳遞到運動控制器12a。鋼琴控制器10重復(fù)內(nèi)部時鐘上的設(shè) 置工作，遞減內(nèi)部時鐘，以及將鍵事件數(shù)據(jù)碼和踏板事件數(shù)據(jù)碼傳遞到運動控制器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PS表示的一系列實際踏板速度 值，通過積分確定實際踏板位置，并比較實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)實際踏板位置超出臨界值時，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)標志PF有效。當(dāng)弱音踏板IlOa正處于開狀態(tài)時，中央處理單元Ila 保持踏板狀態(tài)標志PF有效(raised)。另一方面，如果實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)標志PF的數(shù)據(jù)行 所示。運動控制器12a分析鍵事件數(shù)據(jù)碼和踏板事件數(shù)據(jù)碼，并確定用于每個按下的 鍵、每個釋放的鍵、每個壓下的踏板和每個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、以及參考前向踏板軌跡和參考后 向踏板軌跡中的任一個。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位置的目標鍵位置的一系列 值，并且參考前向鍵軌跡上的目標鍵位置隨時間變化。當(dāng)鍵Ie或If在參考前向鍵軌跡上 行進時，鍵Ie或If以參考鍵速度的目標值經(jīng)過參考點，且參考鍵速度的目標值上的鍵Ie 或If使得相關(guān)聯(lián)的弦槌頭3c在目標時間以最終弦槌速度的目標值與琴弦4碰撞。由此， 通過迫使鍵Ie或If在參考前向鍵軌跡上行進，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鍵位置的一系列值，并且目標 鍵位置隨時間變化。如果迫使釋放的鍵Ie或If在參考后向鍵軌跡上行進，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)的目標時間與振動的琴弦4接觸。黑鍵Ie和白鍵If在靜止位置和終點位置之間行進，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鍵位置的值在大約10毫米內(nèi)變化。目標鍵位置的單位是 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的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標踏板 位置的一系列值，并且，目標踏板位置隨時間變化。在迫使踏板IlOiUlOj或IlOk在參考 前向踏板軌跡上行進的狀態(tài)下，將踏板效果在目標時間賦予一個或多個音調(diào)。參考后向踏板軌跡也是向著向上的方向移動的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標踏 板位置、以及沿向上的方向移動的踏板IlOiUlOj或IlOk的目標踏板位置的系列，并且目 標踏板位置隨時間變化。只要踏板IlOiUlOj或IlOk在參考后向踏板軌跡上移動，則在目 標時間，從一個或多個音調(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，運動控制器12a基于鍵事件數(shù)據(jù)碼指定 鍵Ie或If和目標時間，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。運動控制器12a周期性地將目標鍵 位置值提供到伺服控制器12b。在此例子中，將每個鍵Ie或If的目標鍵位置的值以1毫秒 的間隔從運動控制器12a提供到伺服控制器12b，所述1毫秒等于實際鍵位置的數(shù)據(jù)傳遞的 間隔。類似地，運動控制器12a周期性地將目標踏板位置的值提供到伺服控制器12b，用 于對踏板IlOaUlOb或IlOc的伺服控制。
因為直立鋼琴100a的電磁控制鍵致動器5以及鍵le和If是彼此獨立的不同機 構(gòu)，伺服控制器12b可同時迫使多個鍵le和If以及至少一個踏板110i、110j或110k在參 考鍵軌跡和參考踏板軌跡上行進。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，但后面為了簡明起見，僅僅參照圖6描述一個伺服控制序列。假設(shè)在自動彈奏中鍵le或If從靜止位置向著終點位置移動。將音符開鍵事件數(shù) 據(jù)碼從鋼琴控制器10提供到運動控制器12a，并且，運動控制器12a確定鍵le或If的參考 前向鍵軌跡。運動控制器12a以1毫米的間隔周期性地將目標鍵位置的值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 實際鍵位置的值yxa的模擬鍵位置信號KS。模擬鍵位置信號KS通過在信息處理系統(tǒng)111 中合并的信號接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換器24而被轉(zhuǎn)換為數(shù)字數(shù)據(jù)信號。該數(shù)字數(shù)據(jù)信號表示目標鍵位置的離散值yxd，并且離散值yxd被臨時存儲在信 號接口的數(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，將離散值yxd 從數(shù)據(jù)緩沖器傳遞到隨機存取存儲器11c，并被寫入被分配到鍵le或If的存儲位置中。以 1毫秒的間隔更新最新的離散值yxs。中央處理單元11a從實際鍵位置的離散值yxd中消除鍵位置傳感器7的個體性和 按下的鍵le或If的個體性，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來計算實際鍵速度，以便 確定實際鍵速度的值yv，如功能塊39所示。當(dāng)目標鍵速度的值rx到達伺服控制器12b時，中央處理單元11a基于新提供 的值rx和先前提供的值rx，通過例如多項式適配(polynomial adaptation)的微分 (differentiation)來計算目標鍵速度，并確定目標鍵速度的值rv，如功能塊30所示。例 如，為了確定特定時間的鍵速度，從數(shù)據(jù)表中取出先前的7個值和接下來的7個值，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分別將目標鍵位置的值rx和目標鍵速度的值rv與實際 鍵位置的值yx和實際鍵速度的值yv進行比較，并確定目標鍵位置的值rx和實際鍵位置的 值yX之間的差ex、以及目標鍵速度的值rv和實際鍵速度的值yv之間的差ev，如功能塊31 和32所示。目標鍵位置的值rx被提供給功能塊“增益計算器” 33、以及功能塊31。盡管電磁 控制鍵致動器5的活塞5b和電磁控制踏板致動器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所屬的機械系統(tǒng)不同的機械系統(tǒng)，并且在運動傳遞特性上不同。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和由參考踏板 軌跡表示的踏板移動。為了準確地再現(xiàn)參考鍵軌跡上的鍵移動和參考踏板軌跡上的踏板移 動，通過位置增益kx和速度增益kv對差ex和ev加權(quán)，并且，在通過固定值f來對差ex和 ev與增益kx和ev之間的乘積的和進行加權(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，增益計算器33被提供用于鍵移動的準確再現(xiàn)。如前結(jié)合只讀存儲器lib所述，在只讀存儲器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)標志PF保持取消(down)。目標鍵位置kv 等于從靜止位置起的鍵行程。當(dāng)發(fā)現(xiàn)踏板狀態(tài)標志PF有效時，中央處理單元11a訪問圖7中所示的增益表，并 根據(jù)目標鍵位置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。 這是因為，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。為此，電磁控制鍵致動器5的負載減小，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被過度加速和強烈減速。為了防止電磁控制 鍵致動器5過度加速或強烈減速，對于在弱音踏板110a的開狀態(tài)下的伺服控制準備其他增 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嚴格地在參考前向鍵軌跡上行進的角度來看，多個增益表比單個增益表 更優(yōu)。通過實驗和/或計算機模擬確定位置增益kx的值、速度增益kv的值和固定值f。轉(zhuǎn)回圖6，目標鍵位置rx的值和踏板狀態(tài)標志PF被輸入到增益計算器33。中央處 理單元11a選擇圖7或圖8中所示的增益表，并比較目標鍵速度rx的值與三個區(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，實現(xiàn)增益計算器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)換為對于位置成分的百分比值、以及 對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被進一步加上加法器36b處 的乘積的和U。和(u+f)表示驅(qū)動信號DR的占空比，S卩，驅(qū)動信號DR的平均電流的目標量 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)動信號DR的占空比調(diào)整為與平均電流的目標量ui相對應(yīng)的值。驅(qū)動信號 DR流進對鍵le或If提供的電磁控制鍵致動器5的螺線管5a。驅(qū)動信號DR根據(jù)占空比的 值來保持電磁場的強度不變，或改變該強度。當(dāng)驅(qū)動信號DR的占空比不變時，電磁控制鍵 致動器5保持鍵le或If的下表面上的推力(thrust)不變。然而，如果驅(qū)動信號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改變實際鍵位置yxa，并且鍵位置傳感器7改變模擬鍵位置信號KS的 電勢電平。因此，模數(shù)轉(zhuǎn)換器24改變輸出信號的離散值yxd。當(dāng)下一伺服控制環(huán)開始時，目 標鍵位置的下一值rx被提供給功能塊30，并且，歸一化離散值yxd，以在目標鍵位置和實際 鍵位置之間進行比較。由此，周期性地重復(fù)上述伺服控制環(huán)，直到鍵le或If到達參考前向 鍵軌跡的終點為止。當(dāng)按下的鍵le或If要被釋放時，運動控制器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，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，運動控制器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、運動控制器12a和伺服控制器12b在標準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 黑鍵le、白鍵If和踏板110a、110b和110c，以再現(xiàn)彈奏。繼本發(fā)明人通過實驗確認增益表的選擇性使用的優(yōu)點。本發(fā)明人通過在未壓下弱音 踏板110a的情形下使用圖8所示的增益表對鍵le或If進行伺服控制。通過使用實線繪 出參考前向鍵軌跡，并且，實際鍵位置如圖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。實線和虛線之間的差表示伺服控制環(huán)的標準能力。接著，本發(fā)明人在壓下弱音踏板110a的情形下對鍵le或If進行伺服控制。圖8 中所示的增益表用于對鍵le或If的伺服控制，并且在圖10中繪出實際鍵位置。另一方面， 圖7中所示的增益表用于對鍵le或If的伺服控制，并且在圖11中繪出實際鍵位置。
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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。這是因為，在弱音踏板110a變?yōu)殚_狀態(tài)的情形下，電磁控制鍵致動器5 上的負載由于頂桿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于鍵le和If的振蕩以及因此帶來的二次敲擊。第二實施例轉(zhuǎn)到圖12，實施本發(fā)明的另一自動演奏器鋼琴100A主要包括直立鋼琴lOOAa和自 動演奏系統(tǒng)lOOAb。在自動演奏器鋼琴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)組成部分的標記來標記直立鋼琴lOOAa的組成部分，而不加詳細描述。自動演奏系統(tǒng)lOOAb在系統(tǒng)配置上類似于自動演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動演 奏系統(tǒng)100b的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標記來標記自動演奏系統(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，在自動演奏系統(tǒng)lOOAb的中央處理單元11a上運行的 計算機程序與自動演奏系統(tǒng)100b中的計算機程序相同。為此，參照圖13，描述針對于用于 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中所示功能的標記來標記 圖13中的伺服控制環(huán)中的功能，而不加詳細描述。增益計算器33A與增益計算器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“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，中央處理單元11a根據(jù)目標 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，以類似于增益計算器33的方式，基于速度增益值kv計算固定值f。將所選的位置增 益值kx和固定值f從增益計算器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，踏板狀態(tài)標志PF有效。在對鍵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，增益計算器33A根據(jù)目標鍵位置rx選擇位置 增益值kx之一，并計算固定值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。第三實施例轉(zhuǎn)到圖14，實施本發(fā)明的再一自動演奏器鋼琴100B主要包括直立鋼琴IOOBa和自 動演奏系統(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) 組成部分的標記來標記直立鋼琴IOOBa的組成部分，而不加詳細描述。自動演奏系統(tǒng)IOOBb在系統(tǒng)配置上類似于自動演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動演 奏系統(tǒng)IOOb的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標記來標記自動演奏系統(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，在自動演奏系統(tǒng)IOOBb的中央處理單元Ila上運行的 計算機程序與自動演奏系統(tǒng)IOOb中的計算機程序相同。為此，參照圖14，描述針對于用于 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中所示功能的標記來標記圖14中的伺 服控制環(huán)中的其它功能，而不加詳細描述。增益計算器33B不同于增益計算器33之處在于，基于實際鍵位置yx而非目標鍵 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)也實現(xiàn)圖6中所示的伺服控制環(huán)的優(yōu)點。第四實施例轉(zhuǎn)到圖15，實施本發(fā)明的再一自動演奏器鋼琴100C主要包括直立鋼琴IOOCa和自 動演奏系統(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) 組成部分的標記來標記直立鋼琴IOOCa的組成部分，而不加詳細描述。自動演奏系統(tǒng)IOOCb在系統(tǒng)配置上類似于自動演奏系統(tǒng)100b，因此用指定自動演 奏系統(tǒng)IOOb的相應(yīng)系統(tǒng)組件的標記來標記自動演奏系統(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，在自動演奏系統(tǒng)IOOCb的中央處理單元Ila上運行的 計算機程序與自動演奏系統(tǒng)IOOb中的計算機程序相同。為此，參照圖15，描述針對于用于 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中所示功能的標記來標記圖15中的伺 服控制環(huán)中的其它功能，而不加詳細描述。增益計算器33C不同于增益計算器33之處在于，基于實際鍵位置yx而非目標鍵 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對鍵速度值yv進行積分，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)也實現(xiàn)圖6中所示的伺服控制環(huán)的優(yōu)點。第五實施例轉(zhuǎn)到圖16，再一自動演奏器鋼琴100D主要包括直立鋼琴lOODa、自動演奏系統(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 的標記來標記直立鋼琴IOODa的組成部分和記錄系統(tǒng)IOODc的軟件模塊，而不加詳細描述。自動演奏系統(tǒng)IOODb不同于自動演奏系統(tǒng)IOOb之處在于，實際鍵速度yv被輸入 伺服控制環(huán)。鍵位置信號KS僅僅用于記錄。具體地，對于自動演奏系統(tǒng)lOODb，用電磁控制 鍵致動器5D替換電磁控制鍵致動器5的陣列。每個電磁控制鍵致動器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永磁體實現(xiàn)。永磁體與活塞5b—起在固定線圈內(nèi)移動， 并將活塞速度轉(zhuǎn)換為電流。模擬活塞速度信號PV被提供給形成自動演奏系統(tǒng)IOODb —部分的控制器IlD的 信息處理系統(tǒng)111的信號接口。對模擬活塞速度信號PV進行模數(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 實際活塞速度，其等于實際鍵速度，并且，通過積分，基于一系列實際鍵速度值確定實際鍵 位置。將實際鍵位置和實際鍵速度與目標鍵位置rx和目標鍵速度rv進行比較，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， 類似于第一實施例，通過功能塊36a和36b確定目標占空比(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，從而獲得第一實施例的優(yōu)點。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 小鍵致動器的負載，鍵致動器也輕柔地移動相關(guān)聯(lián)的鍵，直到頂桿與弦槌轉(zhuǎn)擊器接觸為止， 從而在自動彈奏中高保真地再現(xiàn)原始的鍵移動。弦槌不會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)明的特定實施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，可進行 各種改變和修改，而不會脫離本發(fā)明的精神和范圍。直立鋼琴不對本發(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)用戶壓下踏板機構(gòu)的踏板以向音樂小節(jié)賦予人為表達時、弦槌與在原始位置 上停止的動作單元稍微分開即可。一種電子鍵盤配有動作單元和弦槌，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，通過電子音調(diào)生成系統(tǒng)產(chǎn)生電子音調(diào)，并且動作單元、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，位置增益的減小對于自動彈奏中的不穩(wěn)定鍵移動也是有效的。鋼琴控制器10不是本發(fā)明的必要元素?？蓮淖詣友葑嗥麂撉?00、100A、100B、 100C或100D外部的服務(wù)器計算機定時提供音符事件數(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或弦槌的移動的物理量轉(zhuǎn)換為 檢測信號即可。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/或弦槌速度值計算實際鍵位置和/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)明的自動演奏器鋼琴。三個踏板IlOaUlOb和IlOc不對本發(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。在此實例中，簡單地通過電磁控制踏 板致動器壓下和釋放踏板，并且不在電磁控制致動器中提供內(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器。在此實例中，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將當(dāng)前踏板狀態(tài)報告給控制器。否則，可從合 適的傳感器向信息處理系統(tǒng)111報告背檔的位置或弦槌的原始位置。狀態(tài)標志根據(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現(xiàn)。例如，比較器31 和32可由減法器實現(xiàn)，并且放大器34和35可由乘法器實現(xiàn)。MIDI協(xié)議不對本發(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。然而， 作為各種物理量的鍵位置和鍵速度不對本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。鍵Ie和If的移 動可僅僅由一個物理量、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中所示的增益表對于實施例的直立鋼琴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)表不對本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制?？扇缦掠嬎阄恢迷鲆鎘x和速度增 益kv。例如，僅僅圖8中所示的增益表被存儲在只讀存儲器lib中，并且，在用于伺服控制 的子例程程序中準備遞減量(decrement)。如果踏板狀態(tài)標志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。
計算機程序可被存儲在合適的信息存儲介質(zhì)中，如磁帶盒、磁盤、軟盤、光盤和磁 光盤，以便獨立于自動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)器下載計算機程序。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。電磁控制鍵致動器5不對本發(fā)明的技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。首先，聯(lián)動器組件2b 可由合適的電磁控制致動器直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。其次，電磁控制鍵致動器5可用另一類致動器 替換，如氣體致動器、液體致動器、電機、聚合體或致動器。動作單元2 ( S卩，頂桿2a、聯(lián)動器組件2b和調(diào)節(jié)鈕2c的組合)的結(jié)構(gòu)不對本發(fā)明的 技術(shù)范圍設(shè)置任何限制。預(yù)期動作單元將鍵的移動轉(zhuǎn)換為弦槌的旋轉(zhuǎn)，并且，已經(jīng)提出了各 類動作單元。各類動作單元中的任何一個可被合并到本發(fā)明的自動演奏器鋼琴中，只要借 助于該類動作單元將鍵的移動轉(zhuǎn)換為弦槌的旋轉(zhuǎn)即可。動作單元具有板簧(leaf spring), 并且板簧被鍵彈性變形，以在彈性變形的板簧恢復(fù)時引起弦槌的旋轉(zhuǎn)。上述實施例的組成部分如下與權(quán)利要求語言相關(guān)聯(lián)。每個自動演奏器鋼琴100、 100Α、100Β、100C和100D對應(yīng)于“自動演奏器樂器”。直立鋼琴100a、lOOAa、lOOBa、IOOCa或 IOODa充當(dāng)“鍵盤樂器”，并且自動演奏系統(tǒng)100b、IOOAb、IOOBb、IOOCb或IOODb對應(yīng)于“自 動演奏系統(tǒng)”。音樂數(shù)據(jù)碼或MIDI音樂數(shù)據(jù)碼對應(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對應(yīng)于“鍵盤”，并且黑鍵Ie和白鍵If充當(dāng)“多個鍵”。機械音調(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、 動作單元2和弦槌3組合形成多個力傳送路徑。每個動作單元2充當(dāng)“動作單元”，并且每 個弦槌組件3對應(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 “至少一個踏板系統(tǒng)”，并且，弱音踏板IlOa和弱音踏板鏈接件IlOd分別對應(yīng)于“至少一個 踏板”和“踏板鏈接件”。背檔IlOh充當(dāng)“行程改變器”。電磁控制鍵致動器5對應(yīng)于“多個致動器”，并且，驅(qū)動信號DR充當(dāng)“驅(qū)動信號”。 占空比或平均電流量等價于“幅度”。鍵位置傳感器8對應(yīng)于“多個鍵傳感器”，并且，鍵位 置信號KS充當(dāng)“檢測信號”。實際鍵位置是“物理量”，并且，實際鍵位置值是“物理量的實 際值”。用于確定參考踏板軌跡的運動控制器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的信號接口、信息處理系統(tǒng)111和踏板狀態(tài)標志 PF組合形成“至少一個踏板狀態(tài)檢測器”。脈寬調(diào)制器25充當(dāng)“信號調(diào)節(jié)器”，并且，對于鍵Ie和If操作的運動控制器12a 和伺服控制器12b分別對應(yīng)于“運動控制器”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”。電磁控制鍵致動器5引起的每個鍵的移動是“實際移動”，并且，由參考前向鍵軌 跡表示的移動是“預(yù)期移動”。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)目標鍵位置kx落入從0到4毫米的范圍內(nèi)時，從0到4毫米的范圍等價于“多 個力傳送路徑的移動的初始階段”。大于4毫米的范圍等價于“在所述初始階段之后的階 段”。在實施例中，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)，所述自動演奏器樂器包括鍵盤樂器(100a；100Aa；100Ba；100Ca；100Da)，其包括多個鍵(1e，1f)，被選擇性地移動，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)，連接到所述多個鍵(1e，1f)，用于以所述音名產(chǎn)生所述音調(diào)，并形成多個力傳送路徑的部分，所述多個力傳送路徑中的每一個具有所述多個鍵(1e，1f)中的一個，動作單元(2)，連接到所述多個鍵(1e，1f)中的所述一個，以通過其傳送力，以及弦槌(3)，由所述動作單元(2)驅(qū)動，以在弦槌行程上飛行，以及踏板系統(tǒng)(110)，其具有至少一個踏板(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，行程改變器(110h)，被致動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一值變?yōu)樗銮耙恢?，以及踏板鏈接?110d)，連接在所述至少一個踏板(110a)和所述行程改變器(110h)之間，并將所述至少一個踏板(110a)的移動傳送到所述行程改變器(110h)，以在致動和抑制之間改變所述行程改變器(110h)；以及自動演奏系統(tǒng)(100b；100Ab；100Ca；100Da)，其包括多個致動器(5)，被分別提供用于所述多個力傳送路徑，以及將驅(qū)動信號(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，多個傳感器(8)，分別監(jiān)視所述多個力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實際值的檢測信號(KS)，所述物理量表示所述多個力傳送路徑的所述移動，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踏板(110a)，至少一個踏板狀態(tài)檢測器(111，119，PF)，監(jiān)視所述至少一個踏板(110a)，以便確定表示所述至少一個踏板(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)，信號調(diào)節(jié)器(25)，連接到所述多個致動器(5)，以及將所述驅(qū)動信號(DR)調(diào)整到幅度的目標值，運動控制器(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際值的所述多個傳感器(8)、用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個踏板狀態(tài)檢測器(111、119、PF)、用于接收所述物理量的所述目標值的所述運動控制器(12a)、以及用于提供表示所述幅度的所述目標值的控制數(shù)據(jù)的所述信號調(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值中的每一個同與所述目標值中的所述每一個相對應(yīng)的所述物理量的所述實際值中的一個相比較，以便確定所述目標值中的所述每一個和所述實際值中的所述一個之間的差(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)所述至少一個踏板處于所述踏板開狀態(tài)時減小所述增益的值。
2.如權(quán)利要求1所述的自動演奏器樂器，其中，所述增益控制器(33；33B ；33C)在踏板 開狀態(tài)下，在所述多個力傳送路徑的所述移動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所述的自動演奏器樂器，其中，所述多個物理量至少表示相對于所述 多個鍵(le，lf)的靜止位置的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的自動演奏器樂器，其中，所述物理量還表示所述多個鍵(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值。
8.如權(quán)利要求1所述的自動演奏器樂器，其中，所述鍵盤樂器是具有充當(dāng)至少一個踏 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所述的自動演奏器樂器，其中，所述多個致動器(5)被分別提供用于 所述多個鍵(le，If)，以便在所述多個鍵(le，lf)上施加所述力，并且，通過所述動作單元 ⑵的移動，將所述多個鍵(le，lf)的移動轉(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)的終點處碰撞，以通過所述琴弦(4)的振動 產(chǎn)生所述音調(diào)。
10.一種自動演奏系統(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)碼表示的自動彈奏，該自動演奏 系統(tǒng)包括多個致動器(5)，被分別提供用于所述多個力傳送路徑，以及將驅(qū)動信號(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，其中所述多個力傳送路徑 的每一個具有被移動以便指定所述音調(diào)之一的鍵(le，If)、通過其傳送力的動作單元(2)、以及由所述動作單元(2)驅(qū)動以在所述弦槌行程上飛行的弦槌(3)，多個傳感器(8)，分別監(jiān)視所述多個力傳送路徑，以及產(chǎn)生代表物理量的實際值的檢測 信號(KS)，所述物理量表示所述多個力傳送路徑的所述移動，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)的至少一個踏板 (110a)，至少一個踏板狀態(tài)檢測器(111，119 ；PF)，監(jiān)視所述至少一個踏板(110a)，以便確定表 示所述至少一個踏板(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)，信號調(diào)節(jié)器(25)，連接到所述多個致動器(5)，以及將所述驅(qū)動信號(DR)調(diào)整到幅度 的目標值，運動控制器(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際值的所述多個傳感器(8)、 用于接收所述踏板狀態(tài)的所述至少一個踏板狀態(tài)檢測器(111、119、PF)、用于接收所述物理 量的所述目標值的所述運動控制器(12a)、以及用于提供表示所述幅度的所述目標值的控 制數(shù)據(jù)的所述信號調(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值中的每一個同與所述目標值中 的所述每一個相對應(yīng)的所述物理量的所述實際值中的一個相比較，以便確定所述目標值中 的所述每一個和所述實際值中的所述一個之間的差(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 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) 所述至少一個踏板(110a)處于所述踏板開狀態(tài)時減小所述增益的值。
11.如權(quán)利要求10所述的自動演奏系統(tǒng)，其中，所述增益控制器(33；33B ；33C)在踏板 開狀態(tài)下，在所述多個力傳送路徑的所述移動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所述的自動演奏系統(tǒng)，其中，所述物理量至少表示相對于所述鍵 (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 標值。
17.如權(quán)利要求10所述的自動演奏系統(tǒng)，其中，所述鍵盤樂器是具有充當(dāng)至少一個踏 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所述的自動演奏系統(tǒng)，其中，所述多個致動器(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，通過所述動作單元(2)的移 動，將所述鍵(le，lf)的移動轉(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)的終點處碰撞，以通過所述琴弦(4)的振動產(chǎn)生所述音 調(diào)。
19.一種控制自動演奏器樂器(100 ； 100A ； 100B ； 100C ； 100D)用于自動彈奏的方法，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)的真實移動的物理量的實際值、表示所述鍵(le，lf)的期望移動的所述物理量的目標 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際值和所述物理量的所述目標值之間的差(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)動信號 (DR)的幅度的目標值；d)將所述驅(qū)動信號(DR)調(diào)整為所述幅度的所述目標值；e)將所述驅(qū)動信號(DR)提供給用于所述鍵(le，If)的致動器(5)，以便引起所述真實 移動；以及f)重復(fù)所述步驟a)至e)，直到所述鍵(le，lf)完成所述真實移動為止。
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值。
全文摘要
提供了配有弱音踏板的自動演奏器鋼琴、自動演奏系統(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)制造的自動演奏器鋼琴(100)再現(xiàn)音樂曲調(diào)時，基于目標值(rx)和實際值(yx)之間的鍵(1e，1f)的位置差(ex)以及鍵速度差(ev)，對鍵(1e，1f)進行伺服控制，并且，被提供給鍵(1e，1f)的電磁控制鍵致動器(5)的驅(qū)動信號(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G10C3/00GK101833946SQ201010131760
公開日2010年9月15日 申請日期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 申請人:雅馬哈株式會社