JP2004094285A - Inner force sense controller for keyboard and memory medium - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reproduce the inner force sense possessed by keys of an acoustic piano. <P>SOLUTION: When keys 2 are operated, the reaction forces meeting their positions, velocities and accelerations are outputted from inner force sense impartation tables 30 to 33 and are synthesized to be made into a synthesized signal Sum. The inner force sense impartation tables are changed over according to the on/off of damper pedals. The synthesized signal Sum and the PWM (Pulse Width Modulation) command values meeting signals Sp indicating positions are outputted from a PWM command value generating circuit 40 and the driving currents meeting the same are outputted through a current feedback circuit 51. As a result, drive actuators 4 are driven to impart the reaction forces meeting the on and off of the damper pedals to fingers 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

　本発明は、たとえば、電子音源を用いたピアノにおいて、良好なタッチ感を鍵に付与することができる鍵盤用力覚制御装置、および鍵盤用力覚制御をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した記憶媒体に関する。 The present invention relates to, for example, a keyboard force sense control device capable of giving a good touch feeling to a key in a piano using an electronic sound source, and a storage medium storing a program for causing a computer to execute the keyboard force sense control.

　電子音源を用いた電子ピアノにおいては、鍵はバネ等によって一方向に付勢されおり、所定の反力（タッチ感）を発生するようになっている。しかしながら、バネ等による単純な反力では、アコースティックピアノのような鍵タッチを得ることはできず、演奏感触が機械的になり、微妙な演奏がし難いという問題があった。そこで、ソレノイド等を用いて鍵に反力を与える装置が種々開発されている。この種の従来装置においては、鍵に変動する反力を与え、これによって、アコースティックピアノのような演奏感覚を生じさせるようにしている（例えば、特公平７−１１１６３１号公報、特開平５−１１７６５号公報など）。 (4) In an electronic piano using an electronic sound source, a key is urged in one direction by a spring or the like to generate a predetermined reaction force (touch feeling). However, a simple reaction force by a spring or the like cannot provide a key touch like an acoustic piano, and has a problem that the playing feel is mechanical and delicate playing is difficult. Accordingly, various devices for applying a reaction force to a key using a solenoid or the like have been developed. In this type of conventional device, a fluctuating reaction force is applied to a key, thereby generating a performance feeling like an acoustic piano (for example, Japanese Patent Publication No. 7-111631, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-111765). No.).

　ところで、従来装置においては、単純な物理方程式を用いて鍵の押下位置に対応した反力を求めているので、実際のアコースティックピアノのような力覚を付与することはできなかった。なぜなら、実際のピアノアクションでは、不連続な負荷変動反力を持ち、かつ、ハンマーアクションのたわみや、ハンマーアクションとハンマーとの間の衝突、かみこみ（ハンマーバックチェック等）などの複雑な現象が生じているため、単運な運動方程式では鍵の反力は再現できないからである。 In the conventional apparatus, since a reaction force corresponding to the position where the key is pressed is obtained using a simple physical equation, it is impossible to provide a force sense similar to that of an actual acoustic piano. Because, in the actual piano action, there are discontinuous load fluctuation reaction forces, and complicated phenomena such as deflection of the hammer action, collision between the hammer action and the hammer, and biting (hammer back check etc.) This is because the reaction force of the key cannot be reproduced with a simple equation of motion.

　この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、アコースティックピアノの鍵がもつ複雑な力覚をも再現することができる鍵盤用力覚制御装置、および鍵盤用力覚制御をコンピュータに実行させるプログラムを記憶した記憶媒体を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a keyboard force sense control device capable of reproducing even a complex force sense of an acoustic piano key, and a program for causing a computer to execute keyboard force sense control. It is intended to provide a storage medium in which the information is stored.

　上記課題を解決するために、請求項１に記載の鍵盤用力覚制御装置においては、鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段と、ダンパーペダルのオンオフを検出するペダル検出手段と、前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に応じた力覚制御値を、前記ペダル検出手段の検出結果にしたがって出力する力覚特性付与手段と、前記力覚制御値に基づいた力を前記鍵に付与する力覚付与手段とを備えることを特徴とする。
　また、請求項２に記載の記憶媒体においては、コンピュータを、鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段、ダンパーペダルのオンオフを検出するペダル検出手段、前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に応じた力覚制御値を、前記ペダル検出手段の検出結果にしたがって出力する力覚特性付与手段、および、前記力覚制御値に基づいた力を前記鍵に付与する力覚付与手段として機能させるためのプログラムをコンピュータ読取可能で記憶する。 In order to solve the above-mentioned problem, in the force sense control device for a keyboard according to claim 1, key behavior detecting means for detecting a physical quantity relating to movement of the key, pedal detecting means for detecting on / off of a damper pedal, Force sense characteristic imparting means for outputting a force sense control value corresponding to the physical quantity detected by the behavior sensing means in accordance with the detection result of the pedal sensing means, and force for imparting a force based on the force sense control value to the key Sensation providing means.
Further, in the storage medium according to the second aspect, the computer is provided with a key behavior detecting means for detecting a physical quantity related to a key motion, a pedal detecting means for detecting on / off of a damper pedal, and a physical quantity detected by the key behavior detecting means. A force sense characteristic providing unit that outputs a corresponding force sense control value in accordance with a detection result of the pedal detecting unit, and a force sense imparting unit that gives a force based on the force sense control value to the key. Is stored in a computer-readable manner.

　この発明によれば、アコースティックピアノの鍵がもつ反力をより正確に再現することができる。 According to the present invention, the reaction force of the key of the acoustic piano can be reproduced more accurately.

＜１：全体構成＞
　以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の構成を示すブロック図である。
　この図において、符号１はＣＰＵであり、装置各部を制御する。なお、ＣＰＵ１において用いられる基本プログラムを記憶するＲＯＭや、ワーキングエリアとなるＲＡＭについては、簡略化のため図示省略した。 <1: Overall configuration>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present embodiment.
In this figure, reference numeral 1 denotes a CPU, which controls each unit of the apparatus. Note that a ROM for storing a basic program used in the CPU 1 and a RAM serving as a working area are not shown for simplicity.

　符号２は回動自在に支持された鍵であり、演奏者の指３によって、押鍵および離鍵される。５は各鍵毎に設けられるポジションセンサであり、鍵２の位置を検出して信号Ｓｐとして出力する。このポジションセンサ５は、例えば、鍵２の下部に取り付けられるシャッタと、このシャッタにより光路が遮蔽されるフォトセンサによって構成される。この場合、鍵２の位置に対応して遮光量が連続的に変化するようにシャッタの形状が設定され、これにより、フォトセンサの出力信号から鍵２の位置が一義的に特定されるようになっている。なお、ポジションセンサ５は、光学式に限らず、他の方式によるセンサを用いても良い。要は、鍵２の位置が連続的に検出できるセンサであればよい。 Reference numeral 2 denotes a rotatably supported key, which is depressed and released by the player's finger 3. Reference numeral 5 denotes a position sensor provided for each key, which detects the position of the key 2 and outputs it as a signal Sp. The position sensor 5 includes, for example, a shutter attached to a lower part of the key 2 and a photosensor whose optical path is blocked by the shutter. In this case, the shape of the shutter is set so that the amount of light shielding changes continuously in accordance with the position of the key 2, whereby the position of the key 2 is uniquely identified from the output signal of the photosensor. Has become. In addition, the position sensor 5 is not limited to the optical type, and a sensor of another type may be used. In short, any sensor that can continuously detect the position of the key 2 may be used.

　また、４は鍵２を駆動するドライブアクチェータであり、鍵２と連動するプランジャーを有したソレノイドを具備している。本実施形態におけるドライブアクチェータ４は、後述する制御に基づいて鍵２に反力を与え、これにより、あたかもアコースティックピアノを演奏するのと同等の感触を演奏者に与えるものである。
　また、ドライブアクチェータ４は、ソレノイドに限らず、鍵２に反力を付与できるものであればよい。例えば、モータ（リニアモータ、ロータリーモータ）、ブレーキ装置、あるいは油圧、空圧装置等の付勢手段等を用いてもよい。 Reference numeral 4 denotes a drive actuator for driving the key 2, and includes a solenoid having a plunger interlocked with the key 2. The drive actuator 4 in the present embodiment applies a reaction force to the key 2 based on control described later, thereby giving the player the same feeling as playing an acoustic piano.
The drive actuator 4 is not limited to a solenoid, but may be any as long as it can apply a reaction force to the key 2. For example, a biasing means such as a motor (linear motor, rotary motor), a brake device, or a hydraulic or pneumatic device may be used.

　次に、上述したポジションセンサ５の出力信号Ｓｐは、マルチプレクサ６に入力される。マルチプレクサ６は、複数設けられており、また、各々が１２音分（１オクターブ分）の入力端子を持っている。そして、これらの入力端子に同一オクターブ範囲内の各鍵に対応する信号Ｓｐが各々入力される。すなわち、マルチプレクサ６は、ピアノの音域に沿って各オクターブ毎に設けられており、本実施形態においては、標準的なピアノの８８鍵に対応して８個設けられている。 Next, the output signal Sp of the position sensor 5 described above is input to the multiplexer 6. A plurality of multiplexers 6 are provided, each of which has an input terminal for twelve sounds (one octave). Then, signals Sp corresponding to the respective keys within the same octave range are input to these input terminals. That is, the multiplexer 6 is provided for each octave along the range of the piano, and in the present embodiment, eight multiplexers 6 are provided corresponding to 88 keys of a standard piano.

　また、各マルチプレクサ６の各入力端子が順次スキャンされ、ピアノの各鍵の位置情報が順次（例えば、低音側から高音側に向かって）検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ６を介して出力される信号Ｓｐは、ＡＤ変換器７によってデジタル信号に変換される。 {Circle around (4)} Each input terminal of each multiplexer 6 is sequentially scanned, and the position information of each key of the piano is sequentially detected (for example, from the low tone side to the high tone side). Then, the signal Sp output via the multiplexer 6 is converted into a digital signal by the AD converter 7.

　一方、ポジションセンサ５から出力される各鍵についての信号Ｓｐは、各鍵毎に設けられた微分器９によって速度を示す信号Ｓｖに変換され、マルチプレクサ１０に入力される。マルチプレクサ１０は、マルチプレクサ６と同様に、ピアノの各音域に対応して複数設けられており、各々が１２音分（１オクターブ分）の入力端子を持っている。各マルチプレクサ１０の入力端子は、マルチプレクサ６の入力端子と同期してスキャンされ、ピアノの各鍵の速度情報が順次検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ１０を介して出力される信号Ｓｖは、ＡＤ変換器１１によってデジタル信号に変換される。 On the other hand, the signal Sp for each key output from the position sensor 5 is converted into a signal Sv indicating speed by a differentiator 9 provided for each key, and is input to the multiplexer 10. A plurality of multiplexers 10 are provided corresponding to each range of the piano, similarly to the multiplexer 6, and each of the multiplexers 10 has an input terminal for 12 tones (one octave). The input terminal of each multiplexer 10 is scanned in synchronization with the input terminal of the multiplexer 6, and speed information of each key of the piano is sequentially detected. The signal Sv output via the multiplexer 10 is converted into a digital signal by the AD converter 11.

　また、微分器９から出力される各鍵についての信号Ｓｖは、各鍵毎に設けられた微分器２０によって加速度を示す信号Ｓａに変換され、マルチプレクサ２１に入力される。マルチプレクサ２１は、マルチプレクサ６、１０と同様に、ピアノの各音域に対応して複数設けられており、各々が１２音分（１オクターブ分）の入力端子を持っている。各マルチプレクサ２０の入力端子は、マルチプレクサ６、１０の入力端子と同期してスキャンされ、ピアノの各鍵の加速度情報が順次検出されるようになっている。そして、マルチプレクサ２０を介して出力される信号Ｓａは、ＡＤ変換器２２によってデジタル信号に変換される。 The signal Sv for each key output from the differentiator 9 is converted into a signal Sa indicating acceleration by a differentiator 20 provided for each key, and is input to the multiplexer 21. A plurality of multiplexers 21 are provided corresponding to each range of the piano, similarly to the multiplexers 6 and 10, and each has an input terminal for 12 sounds (for one octave). The input terminals of the multiplexers 20 are scanned in synchronization with the input terminals of the multiplexers 6 and 10, and acceleration information of each key of the piano is sequentially detected. The signal Sa output via the multiplexer 20 is converted into a digital signal by the AD converter 22.

　以上のように、ピアノの各鍵の位置、速度、加速度を各々示す信号Ｓｐ、Ｓｖ、Ｓａが同期して出力され、かつ、これらが、ＡＤ変換器７、１１、２２によってデジタル信号に変換されるようになっている。そして、信号ＳｐはＣＰＵ１、力覚付与テーブル３２、３３、ＰＷＭ指令値発生回路４０に供給されるとともに、ヒステリシス切換回路２５を介して力覚付与テーブル３０または３１に供給される。信号ＳｖはＣＰＵ１、ヒステリシス切換回路２５および力覚付与テーブル３２に供給され、信号ＳａはＣＰＵ１および力覚付与テーブル３３に供給される。力覚特性付与テーブル３０〜３３は、ドライブアクチェータ４が発生すべき反力、すなわち、力覚の特性を記憶しているテーブルである。 As described above, the signals Sp, Sv, and Sa indicating the position, velocity, and acceleration of each key of the piano are output in synchronization with each other, and are converted into digital signals by the AD converters 7, 11, and 22. It has become so. The signal Sp is supplied to the CPU 1, the haptic imparting tables 32 and 33, and the PWM command value generating circuit 40, and is also supplied to the haptic imparting table 30 or 31 via the hysteresis switching circuit 25. The signal Sv is supplied to the CPU 1, the hysteresis switching circuit 25, and the force sense application table 32, and the signal Sa is supplied to the CPU 1 and the force sense application table 33. The haptic characteristic imparting tables 30 to 33 are tables storing reaction forces to be generated by the drive actuator 4, that is, haptic characteristics.

　次に、鍵の反力について説明するが、それに先立ち、鍵に反力を生じさせる主な要因となるピアノアクションの動作について簡単に説明する。図３は、ピアノアクションの外観図であり、鍵２が押鍵されていくと、まず、キャプスタタンＵがアクションＡを持ち上げ始める。続いて鍵盤の後端がダンパーＤを押し上げてゆくことになる。アクションＡが持ち上げられると、ジャックＪがハンマーローラーＨＲを突き上げ、これにより、ハンマーＨが弦Ｓに向けて回動し始める。さらに、鍵２を押下して行くと、ジャックＪがハンマーローラＨＲをさらに突き上げてから脱進し（ハンマーローラＨＲから外れ）、これにより、ハンマーＨは弦Ｓを打弦する。打弦を終えたハンマーＳは、弦Ｓの反力および自重で落下する。次に、鍵２を戻して離鍵行程に入ると、鍵２の先端がダンパーＤを徐々に下げてから離れ、次いで、鍵２がレスト位置に戻り、一連の鍵操作が終了する。 Next, the reaction force of the key will be described, but prior to that, the operation of the piano action, which is the main factor causing the reaction force of the key, will be briefly described. FIG. 3 is an external view of the piano action. When the key 2 is depressed, the capstan U first starts to lift the action A. Subsequently, the rear end of the keyboard pushes up the damper D. When the action A is lifted, the jack J pushes up the hammer roller HR, whereby the hammer H starts rotating toward the string S. When the key 2 is further depressed, the jack J further pushes up the hammer roller HR and then escapes (disengages from the hammer roller HR), whereby the hammer H strikes the string S. The hammer S that has finished striking the string falls due to the reaction force of the string S and its own weight. Next, when the key 2 is returned and the key release process is started, the tip of the key 2 gradually lowers the damper D and then leaves, and then the key 2 returns to the rest position, and a series of key operations ends.

　ここで、図４は、鍵を静かに押下し、押し切った後に静かに元の位置（レスト位置）に戻した場合の反力（静的反力）の特性を示す図であり、横軸が鍵のレスト位置からの距離、縦軸が反力である。図示の点ａは鍵を押し始めた後にハンマーアクションの反力が加わった状態を示し、点ｂはダンパーの反力が加わった状態を示している。また、ｂ’はジャックが抜け始めた状態であり、点ｃはジャックが抜けた（脱進した）状態である。そして、ハンマーが打弦に向かうと反力が急激に小さくなり（点ｄ）、次いで、鍵がエンド位置に達すると棚板に行き当たるために大きな反力が生じる（点ｄ）。次に、離鍵行程に移ると、反力は、矢印ｅで示す経路を通って０に戻る。以上のように、鍵はハンマーアクションの動きや自重に応じた反力を演奏者の指に与える。また、押鍵と離鍵において発生する反力の特性は異なり、ヒステリシス特性を有していることが判る。なお、図４に示す破線はダンパーペダルを踏んで、ダンパーを上げた状態（ダンパーの反力が鍵にかからないようにした状態）にして静的反力を測定した場合の特性である。 Here, FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the reaction force (static reaction force) when the key is gently pressed down, and after the key is completely released, the key is gently returned to the original position (rest position). The distance from the key rest position and the vertical axis is the reaction force. A point a in the drawing indicates a state in which a reaction force of the hammer action is applied after the key is started to be pressed, and a point b indicates a state in which the reaction force of the damper is applied. In addition, b 'is a state in which the jack has begun to be removed, and point c is a state in which the jack has been removed (escaped). Then, when the hammer moves toward the string, the reaction force decreases sharply (point d), and when the key reaches the end position, a large reaction force is generated because the key hits the shelf (point d). Next, when the process moves to the key release process, the reaction force returns to 0 through the path indicated by the arrow e. As described above, the key exerts a reaction force corresponding to the movement of the hammer action or its own weight on the player's finger. Also, it can be seen that the characteristics of the reaction force generated when the key is depressed and the key are released are different, and that it has a hysteresis characteristic. Note that the broken line shown in FIG. 4 is a characteristic when the static reaction force is measured when the damper pedal is depressed and the damper is raised (the reaction force of the damper is not applied to the key).

　次に、図５は、打鍵速度を変えた場合の押鍵行程における鍵の反力の特性を示す図である。図において、曲線Ｃ１〜Ｃ５は、各々打鍵強度を変えた場合の鍵の位置と反力との関係を示している。なお、図５に示す特性は、打鍵装置（自動ピアノの鍵駆動ソレノイド機構）によって鍵を自動的に駆動した場合の特性であり、曲線の符号の横の括弧内の数値は打鍵装置の駆動力を示している（単位はニュートン）。図５から判るように鍵の反力特性は、鍵の駆動力（駆動速度）によって変化する。 Next, FIG. 5 is a diagram showing characteristics of the key reaction force in the key pressing stroke when the keying speed is changed. In the figure, curves C1 to C5 show the relationship between the key position and the reaction force when the keying strength is changed. The characteristic shown in FIG. 5 is a characteristic when a key is automatically driven by a keying device (a key driving solenoid mechanism of an automatic piano), and the numerical value in parentheses next to the sign of the curve indicates the driving force of the keying device. (Unit is Newton). As can be seen from FIG. 5, the reaction force characteristic of the key changes depending on the driving force (driving speed) of the key.

　以上のことから判るように、鍵の反力を再現するには、単純な運動方程式では不十分であり、鍵の位置、鍵の速度、鍵の加速度等の種々のパラメータを使用し、これらに適合する反力を求めることが必要である。
　図１に示す力覚付与テーブル３０〜３３は、このような観点から各種パラメータに応じた反力を出力するようになっており、各力覚付与テーブル３０〜３３から出力された反力は加算器３５、３６、３７によって合成され、これにより、アコースティックピアノの鍵から得られる反力と同等の反力を再現する。 As can be seen from the above, a simple equation of motion is not enough to reproduce the key reaction force, and various parameters such as the key position, key speed, and key acceleration are used. It is necessary to find a suitable reaction force.
The haptic imparting tables 30 to 33 shown in FIG. 1 output reaction forces corresponding to various parameters from such a viewpoint, and the reactive forces output from the haptic imparting tables 30 to 33 are added. By the instruments 35, 36, and 37, thereby reproducing a reaction force equivalent to the reaction force obtained from the keys of the acoustic piano.

　ここで、力覚付与テーブル３０、３１は、鍵の位置と速度から得られる反力を発生する。この場合、力覚付与テーブル３０は、押鍵行程における反力を発生し、力覚付与テーブル３１は離鍵行程における反力を発生する。より詳細に言えば、力覚付与テーブル３０、３１においては、位置を示す信号Ｓｐと速度を示す信号Ｓｖとをパラメータとして反力（出力データＹ１）が決定される。すなわち、力覚付与テーブル３０、３１は、図２に示すようにＸ軸が信号ＳＰの値、Ｙ軸が出力値となっているテーブル３０−１〜３０−ｎをＺ軸方向に複数配列して構成されている。そして、Ｚ軸に信号Ｓｖの値をとり、この信号Ｓｖによっていずれかのテーブル３０−１〜３０−ｎが選択され、この選択されたテーブルを用いて信号ＳＰに対応する出力値が決定される。ここで、信号Ｓｖの値が各テーブルの間にある場合は、その両側にある２つのテーブルが選択され、各テーブルから出力される出力値に対して補間処理を行うことによって出力データＹ１が決定される。また、力覚付与テーブル３１も上記と同様の構成となっている。 Here, the force sense applying tables 30 and 31 generate a reaction force obtained from the position and speed of the key. In this case, the force sensation imparting table 30 generates a reaction force in a key pressing stroke, and the force sensation imparting table 31 generates a reaction force in a key releasing stroke. More specifically, in the force sense applying tables 30 and 31, the reaction force (output data Y1) is determined using the signal Sp indicating the position and the signal Sv indicating the speed as parameters. That is, as shown in FIG. 2, the force sensation imparting tables 30 and 31 include a plurality of tables 30-1 to 30-n in which the X axis represents the value of the signal SP and the Y axis represents the output value, and are arranged in the Z axis direction. It is configured. Then, the value of the signal Sv is taken on the Z-axis, and one of the tables 30-1 to 30-n is selected based on the signal Sv, and the output value corresponding to the signal SP is determined using the selected table. . Here, when the value of the signal Sv is between the tables, two tables on both sides are selected, and the output data Y1 is determined by performing an interpolation process on the output values output from the tables. Is done. The force sense applying table 31 has the same configuration as described above.

　そして、力覚付与テーブル３０、３１は、ヒステリシス切換回路２５の出力信号によって、そのいずれか一方が選択されるようになっている。ヒステリシス切換回路２５は、信号Ｓｖの符号を判断し、正である場合に力覚付与テーブル３０を、負である場合に力覚付与テーブル３１を各々選択する。このヒステリシス切換回路２５においては、鍵２が押されて押鍵過程にあるときは速度が正になり、逆に鍵２が離されて離鍵過程にあるときは速度が負になることを検出原理としている。なお、ヒステリシス切換回路２５は、実際には、速度の正負の変化に対してある程度の不感帯（時間的不感帯）を設け、より適切な制御を行うようにしているが、この点については後述する。 (4) One of the force sense applying tables 30 and 31 is selected by the output signal of the hysteresis switching circuit 25. The hysteresis switching circuit 25 determines the sign of the signal Sv, and selects the haptic imparting table 30 when the signal is positive, and selects the haptic imparting table 31 when the signal Sv is negative. The hysteresis switching circuit 25 detects that the speed is positive when the key 2 is pressed and the key is being depressed, and that the speed is negative when the key 2 is released and the key is released. The principle. It should be noted that the hysteresis switching circuit 25 actually provides a certain dead zone (temporal dead zone) for positive / negative changes in speed and performs more appropriate control. This will be described later.

　次に、力覚付与テーブル３２、３３は、図２に示す力覚付与テーブル３０と同様の構成になっているが、力覚付与テーブル３２のＸ軸には速度信号である信号Ｓｖの値がとられ、Ｚ軸には位置信号である信号Ｓｐの値がとられる。また、力覚付与テーブル３３のＸ軸には加速度信号である信号Ｓａの値がとられ、Ｚ軸には位置信号である信号Ｓｐの値が取られる。すなわち、力覚付与テーブル３２は、鍵の速度と位置に応じた反力を出力する。これは、ピアノの鍵盤、アクションなどの特に、位置によって大きく変化する粘性負荷を表現するためにとられる手段である。力覚付与テーブル３３は鍵の加速度と位置に応じた反力を出力する。これは、ピアノの鍵盤、アクションなどの特に、位置によって大きく変化する慣性負荷を表現するためにとられる手段である。 Next, the haptic tables 32 and 33 have the same configuration as the haptic table 30 shown in FIG. 2, but the value of the signal Sv as the speed signal is displayed on the X axis of the haptic table 32. The value of the signal Sp, which is a position signal, is taken on the Z axis. The value of the signal Sa, which is an acceleration signal, is taken on the X axis of the force sense application table 33, and the value of the signal Sp, which is a position signal, is taken on the Z axis. That is, the force sensation imparting table 32 outputs a reaction force according to the speed and position of the key. This is a means taken to express a viscous load, such as the keyboard and action of a piano, which varies greatly depending on the position. The force sense providing table 33 outputs a reaction force corresponding to the acceleration and the position of the key. This is a means taken to express an inertial load, such as a piano keyboard and an action, which greatly changes depending on the position.

　次に、ＰＷＭ指令値発生回路４０は、力覚付与テーブル３０〜３３の合成出力Ｓｕｍと信号Ｓｐとに基づいて、ドライブアクチェータ４を駆動するためのパルス幅変調の指令値（以下、ＰＷＭ指令値という）を発生する回路である。具体的には、合成出力Ｓｕｍの値をＸ軸、ＰＷＭ指令値をＹ軸にとったテーブルをＺ軸方向に複数設けて構成されている。そして、Ｚ軸には信号Ｓｐの値を取り、この信号Ｓｐによっていずれかのテーブルが選択され、この選択されたテーブルを用いて合成出力Ｓｕｍに対応するＰＷＭ指令値が決定される。ここで、信号Ｓｐの値が各テーブルの間にある場合は、その両側にある２つのテーブルが選択され、各テーブルから出力される出力値に対して補間処理を行うことによってＰＷＭ指令値が決定される。ＰＷＭ指令値発生回路４０の目的は、ストローク位置により推力に差が生じるという、ソレノイド特有の非線形な推力発生特性を、このテーブルによって補正しようとするものである。ＰＷＭ指令値発生回路４０内のテーブルにより、任意の推力特性が得られ、ソレノイドの設計が容易になるばかりでなく、効率の最適化、コストの低減など多くの利点が得られる。 Next, the PWM command value generation circuit 40 generates a command value of pulse width modulation (hereinafter, referred to as a PWM command value) for driving the drive actuator 4 based on the combined output Sum of the force sense applying tables 30 to 33 and the signal Sp. ). Specifically, a plurality of tables in which the value of the combined output Sum is set on the X axis and the PWM command value is set on the Y axis are provided in the Z axis direction. Then, the value of the signal Sp is taken on the Z axis, and one of the tables is selected by the signal Sp, and the PWM command value corresponding to the composite output Sum is determined using the selected table. Here, when the value of the signal Sp is between the tables, two tables on both sides thereof are selected, and the PWM command value is determined by performing an interpolation process on the output value output from each table. Is done. The purpose of the PWM command value generation circuit 40 is to correct the nonlinear thrust generation characteristic peculiar to the solenoid, in which the thrust differs depending on the stroke position, using this table. The table in the PWM command value generation circuit 40 provides an arbitrary thrust characteristic, not only facilitates the design of the solenoid, but also provides many advantages such as optimization of efficiency and reduction of cost.

　ＰＷＭ指令値発生回路４０から出力されるＰＷＭ指令値は、ＰＷＭドライバ５０に供給され、ＰＷＭ波形に変換される。ＰＷＭドライバ５０から出力されるＰＷＭ波形は、電流フィードバック回路５１を介してドライブアクチェータ４に供給される。電流フィードバック回路５１は、ドライブアクチェータ４に供給される駆動電流がＰＷＭ指令値に一致するようにフィードバック制御を行う。この電流フィードバック制御により、アクチェータの温度上昇に伴う推力変化が補正され、常に、目標とする反力を再現することができる訳である。 The PWM command value output from the PWM command value generation circuit 40 is supplied to a PWM driver 50 and converted into a PWM waveform. The PWM waveform output from the PWM driver 50 is supplied to the drive actuator 4 via the current feedback circuit 51. The current feedback circuit 51 performs feedback control so that the drive current supplied to the drive actuator 4 matches the PWM command value. By this current feedback control, a change in thrust caused by a rise in the temperature of the actuator is corrected, and a target reaction force can always be reproduced.

　一方、合成信号Ｓｕｍは、Ｄ／Ａ変換器４５によってアナログ信号に変換され、モニタ４６に供給される。これにより、モニタ４６には、時事刻々変化する合成信号Ｓｕｍの波形、すなわち、鍵の反力の波形が写し出される。 On the other hand, the composite signal Sum is converted into an analog signal by the D / A converter 45 and supplied to the monitor 46. As a result, the waveform of the composite signal Sum that changes every moment, that is, the waveform of the key reaction force is displayed on the monitor 46.

＜２：実施形態の動作＞
（１）力覚特性付与動作
　上述した構成によれば、鍵２が操作されると、その位置、速度、加速度に応じた反力が力覚付与テーブル３０〜３３から出力され、これらが合成されて合成信号Ｓｕｍとなる。そして、合成信号Ｓｕｍと位置を示す信号Ｓｐに応じたＰＷＭ指令値がＰＷＭ指令値発生手段５０から出力され、これに応じた駆動電流が電流フィードバック回路５１を介して出力される。この結果、ドライブアクチェータ４が駆動され、指３に対して反力を与える。 <2: Operation of Embodiment>
(1) Force sense characteristic providing operation According to the above-described configuration, when the key 2 is operated, the reaction force corresponding to the position, speed, and acceleration is output from the force sense imparting tables 30 to 33, and these are combined. Thus, a combined signal Sum is obtained. Then, a PWM command value corresponding to the combined signal Sum and the signal Sp indicating the position is output from the PWM command value generating means 50, and a driving current corresponding thereto is output via the current feedback circuit 51. As a result, the drive actuator 4 is driven and gives a reaction force to the finger 3.

　この場合、各力覚付与テーブル３０〜３３は、２つのパラメータを用いて反力を決めているため、単純に一変数だけに基づいて反力を決めるテーブルに比べて、複雑な反力特性にも対応でき、実際のピアノに極めて近いものとなる。しかも、力覚付与テーブル３０〜３３は、各々異なるパラメータの組を用いているため、反力が発生する要因毎に個別に反力を再現することができ、これらを総合的に用いることにより、極めて高い忠実度をもって反力再現を行うことができる。 In this case, since each of the force sense tables 30 to 33 determines the reaction force using two parameters, the reaction force characteristics are more complicated than a table that simply determines the reaction force based on only one variable. Can be used, which is very close to an actual piano. Moreover, since the force sense applying tables 30 to 33 use different sets of parameters, the reaction force can be individually reproduced for each factor in which the reaction force occurs, and by using these comprehensively, The reaction force can be reproduced with extremely high fidelity.

（２）ヒステリシス特性付与動作
　前述したように、ヒステリシス切換回路２５は、力覚付与テーブル３０、３１を選択的に切り替えることにより、押鍵行程の反力と離鍵行程の反力とを切り換えているが、鍵速度の正負だけに基づいて、この切り換えを行うと妥当でない場合がある。この点について説明する。
　図６（イ）は、一般的な鍵の軌跡を示す図であり、横軸が時間、縦軸が鍵の位置を示している。また、同図（ロ）は、同図（イ）の軌跡に対応する鍵速度を示している。さて、図６（イ）に示す軌跡は、鍵が押鍵された後、時刻ｔ１からｔ２にかけて僅かに戻り、時刻ｔ２からｔ３に向かってエンド位置まで押下されている。そして、時刻ｔ３からｔ４に至る間は、エンド位置で押下され続け、時刻ｔ４から時刻ｔ５に至る間で離鍵が行われている。この鍵軌跡における時刻ｔ１からｔ２までの部分Ｐ１においては、僅かに鍵が戻されているがこれを離鍵行程として判断すると、時刻ｔ２以降から再び押鍵行程としなければならず、テーブルの切換が頻繁になる。テーブルの切換があまりに頻繁に行われると、付与する反力の値がテーブル切換の前後において不連続になることがあり、滑らかな反力、すなわち、タッチ感が損なわれてしまう。また、演奏者も部分Ｐ１の部分は、離鍵というよりも、押鍵行程において僅かに間をおく程度のつもりで演奏している場合が殆どあり、離鍵行程に移ったと判断すべきものではない。 (2) Hysteresis Characteristics Giving Operation As described above, the hysteresis switching circuit 25 switches between the reaction force of the key-stroke process and the reaction force of the key-release process by selectively switching the force sense tables 30 and 31. However, it may not be appropriate to perform this switching based on only the sign of the key speed. This will be described.
FIG. 6A is a diagram showing a general key locus, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the position of the key. FIG. 2B shows the key velocity corresponding to the locus of FIG. By the way, the locus shown in FIG. 6A is slightly returned from the time t1 to t2 after the key is pressed, and is pressed down to the end position from the time t2 to t3. The key is kept depressed at the end position from time t3 to t4, and the key is released from time t4 to time t5. In the portion P1 from time t1 to time t2 in this key locus, the key is slightly returned, but if this is determined as a key release process, the key depression process must be performed again from time t2 onward, and the table is switched. Become frequent. If the table switching is performed too frequently, the value of the applied reaction force may be discontinuous before and after the table switching, and the smooth reaction force, that is, the touch feeling is impaired. In addition, the performer often plays the part P1 with the intention of making a slight interval in the key-pressing process rather than releasing the key, and it should not be judged that the process has shifted to the key-release process. .

　そこで、この実施形態においては、ヒステリシス切換回路２５において、速度反転期間ΔＴが基準期間Ｔｆを超えるまでは、テーブル切換を行わないようにしている。この結果、ｔ１〜ｔ２の期間においては、テーブル切換は行われず、押鍵行程用の力覚付与テーブル３０が継続して使用され、滑らかな力覚付与が行われる。
　同様にして、図６（イ）の部分Ｐ２に示すようなノイズの重畳があっても、テーブル切換が行われることがなく、安定した力覚付与が行われる。 Therefore, in this embodiment, in the hysteresis switching circuit 25, table switching is not performed until the speed inversion period ΔT exceeds the reference period Tf. As a result, during the period from t1 to t2, the table switching is not performed, the force-applying table 30 for the key pressing process is continuously used, and the smooth force-applying is performed.
Similarly, even if noise is superimposed as shown in a portion P2 in FIG. 6A, the table is not switched, and a stable force sense is applied.

　一方、図６（イ）の時刻ｔ４から速度が負に反転して、速度反転期間ΔＴが基準時間Ｔｆを上回ると、ヒステリシス切換回路２５が離鍵行程用の力覚付与テーブル３１を選択し、離鍵に適した力覚特性の付与が開始される。 On the other hand, when the speed is inverted to negative from time t4 in FIG. 6A and the speed inversion period ΔT exceeds the reference time Tf, the hysteresis switching circuit 25 selects the force sense application table 31 for the key release process, The application of force sense characteristics suitable for key release is started.

＜３：変形例＞
（１）バックチェック振動再生
　ピアノには、打弦後のハンマーがハンマーアクション機構に戻ったときのハンマーの暴れを防止するために、バックチェックが設けられている。この場合、強い打弦があると、ハンマーがバックチェックにあたった後に振動する。この振動の感触はピアニストにとっては重要な感覚であり、また、生ピアノとエレキピアノの大きな差でもある。
　ここで、バックチェック振動について図７を参照して説明する。まず、図７（イ）に示すように、弦Ｓを打弦したハンマーＨは、バックチェックＢに衝突し、これにより、同図（ロ）に示すように振動する。そして、ハンマーＨの振動は、ハンマーアクション機構を介して鍵２に伝達され、さらに指３に伝わる。この指３に伝わる振動は、ハンマーＨの動きを伝えるものであり、たとえば、早い連打などを演奏する場合にはピアニストにとっては重要な感覚である。したがって、バックチェック振動を再現することは、生ピアノの感触を高精度に再現する上で重要である。 <3: Modification>
(1) Backcheck Vibration Reproduction The piano is provided with a backcheck in order to prevent the hammer from rampaging when the hammer returns to the hammer action mechanism after striking. In this case, if there is a strong string, the hammer vibrates after hitting the back check. The feel of this vibration is an important sensation for a pianist, and is also a major difference between a live piano and an electric piano.
Here, the back check vibration will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 7A, the hammer H striking the string S collides with the back check B, and vibrates as shown in FIG. Then, the vibration of the hammer H is transmitted to the key 2 via the hammer action mechanism, and further transmitted to the finger 3. The vibration transmitted to the finger 3 transmits the movement of the hammer H, and is an important sensation for the pianist when performing, for example, a rapid continuous hit. Therefore, reproducing the back check vibration is important in reproducing the feel of a live piano with high accuracy.

　次に、バックチェック振動の再現について説明する。図８（イ）はバックチェック振動（部分Ｐ５参照）がある場合の鍵の軌跡と、指が感じる力とを示している。また、同図（ロ）はバックチェック振動がない場合の鍵の軌跡を示している。同図（イ）、（ロ）を比較すると判るように、急激な打鍵のときだけにバックチェック振動が発生する。なお、通常の打鍵であっても、ジャックが戻るときに若干の揺れは生じるが、無視できる程度である。 Next, the reproduction of the back check vibration will be described. FIG. 8A shows the locus of the key and the force felt by the finger when there is a back-check vibration (see part P5). FIG. 2B shows the locus of the key when there is no back-check vibration. As can be seen by comparing FIGS. 7A and 7B, the back-check vibration occurs only when the key is suddenly pressed. Note that even with normal tapping, slight shaking occurs when the jack returns, but it is negligible.

　以上のように、バックチェック振動の発生の有無は、打鍵が急峻か否かを検出することにより判別することができる。そこで、例えば、以下のようにしてバックチェック振動の発生を判断する。まず、鍵の直下に所定処理隔てて測定点Ｋ１〜Ｋ４を設定し、各測定点において、鍵の速度を測定する。なお、これらの測定点Ｋ１〜Ｋ４は、押鍵速度を測定するために、通常の電子ピアノには設定されているものである。 As described above, the presence or absence of the occurrence of the backcheck vibration can be determined by detecting whether or not the key is steep. Therefore, for example, the occurrence of the back check vibration is determined as follows. First, measurement points K1 to K4 are set immediately below the key at predetermined processing intervals, and the key speed is measured at each measurement point. These measurement points K1 to K4 are set on a normal electronic piano in order to measure the key pressing speed.

　そして、測定点Ｋ１における鍵速度をＶｅｌ1、測定点Ｋ４における鍵速度をＶｅｌ2ととし、その比α=Ｖｅｌ2／Ｖｅｌ1を求める。そして、このαの値といずれかの測定点における速度Ｖｅｌkの値に基づいて、バックチェック振動の有無を検出する。
　例えば、
　　０．２（ｍ／ｓ）＜Ｖｅｌkかつ１．２＜α
　であればバックチェック振動ありと判定し、
　　Ｖｅｌk≦０．２（ｍ／ｓ）かつα≦１．２で
　あれば、バックチェックなしと判定する。 Then, the key velocity at the measurement point K1 is Vel1, and the key velocity at the measurement point K4 is Vel2, and a ratio α = Vel2 / Vel1 is determined. Then, based on the value of α and the value of the velocity Velk at any one of the measurement points, the presence or absence of the back check vibration is detected.
For example,
0.2 (m / s) <Velk and 1.2 <α
If so, judge that there is back check vibration,
If Velk ≦ 0.2 (m / s) and α ≦ 1.2, it is determined that there is no backcheck.

　この判定は、例えば、図１に示すＣＰＵ１が、鍵位置を示す信号Ｓｐから測定点を認識し、その点の速度を信号Ｓｖに基づいて検出すればよい。そして、この検出結果からαを求め、上記の判定を行うようにすればよい。そして、バックチェック振動ありと判定された場合は、バックチェック振動が発生するタイミングにおいて、ＣＰＵ１は加算器３８を介してバックチェック振動の力覚信号を出力する。この結果、各力覚付与テーブル３０〜３３の合成出力Ｓｕｍに、バックチェック振動成分が重畳され、バックチェック信号が再現される。
　この場合、ＣＰＵ１は所定のメモリ（図示略）にバックチェック振動のデータを記憶しておき、これを離鍵行程の所定タイミングにおいて出力する。また、バックチェック振動のデータは、打鍵の強さに応じて複数記憶しておき、測定点Ｋ１〜Ｋ４のいずれかで得られた鍵速度に応じたものを選択すればよい。さらに、バックチェック振動データの出力タイミングも、上記と同様に測定点Ｋ１〜Ｋ４のいずれかで得られた鍵速度に応じて可変してもよい。 This determination may be made, for example, by the CPU 1 shown in FIG. 1 recognizing a measurement point from the signal Sp indicating the key position, and detecting the speed at that point based on the signal Sv. Then, α may be obtained from the detection result, and the above determination may be made. When it is determined that the back-check vibration is present, the CPU 1 outputs a force signal of the back-check vibration via the adder 38 at the timing when the back-check vibration occurs. As a result, the backcheck vibration component is superimposed on the composite output Sum of each of the force sense applying tables 30 to 33, and the backcheck signal is reproduced.
In this case, the CPU 1 stores back check vibration data in a predetermined memory (not shown) and outputs the data at a predetermined timing of the key release process. Also, a plurality of data of the back check vibration may be stored in accordance with the strength of the keystroke, and data corresponding to the key speed obtained at any of the measurement points K1 to K4 may be selected. Further, the output timing of the back check vibration data may be varied according to the key speed obtained at any of the measurement points K1 to K4 in the same manner as described above.

（２）ダンパーペダル制御
　図４において説明したように、ダンパーペダルをオンした場合とオフした場合とで、反力が異なる。そこで、ダンパーペダルのオン／オフを検出するとともに、このオン／オフに従って使用する力覚付与テーブルを切り換えるようにしてもよい。 (2) Damper Pedal Control As described with reference to FIG. 4, the reaction force differs depending on whether the damper pedal is turned on or off. Therefore, the on / off state of the damper pedal may be detected, and the force sense application table to be used may be switched according to the on / off state.

（３）その他の要素を加える処理
　力覚付与テーブルは、上記実施形態で説明したもの以外を増設することもできる。すなわち、何らかの感触を演奏者に与える要素があれば、それを再現する力覚データを記憶した力覚付与テーブルを設定し、パラメータとしては、鍵位置、鍵速度、鍵加速度など任意のものを２つ以上選択して読み出すように構成すればよい。この場合の構成例を、図１に増設部６０として示す。なお、増設する力覚付与テーブルのパラメータとしては実施形態で用いたもの以外を用いてもよい。なお、力覚付与テーブルは、３次元（パラメータが２つ）に限らず、より多くのパラメータを用いて多次元構成としてもよい。 (3) Processing for Adding Other Elements The force sense application table can be added to one other than that described in the above embodiment. That is, if there is an element that gives the player a certain feeling, a force sense application table storing force sense data for reproducing the element is set, and parameters such as a key position, a key speed, and a key acceleration are set to two. What is necessary is just to comprise so that one or more may be selected and read. An example of the configuration in this case is shown as an additional unit 60 in FIG. Note that parameters other than those used in the embodiment may be used as parameters of the additional force sense providing table. Note that the force sense imparting table is not limited to three dimensions (two parameters), and may be a multidimensional configuration using more parameters.

（４）その他のパラメータ
　パラメータとして、加速度の変化分、すなわち、加加速度を用いてもよい。この加加速度は、自動車などの乗り心地などの指標として用いられることもあり、人間の感覚に重要な要素として知られている。したがって、加加速度を検出し、これを用いて力覚制御をしてもよい。
（５）上述の実施形態においては、押鍵行程と離鍵行程のヒステリシス特性を模倣するために、鍵位置に関する力覚付与テーブル３０、３１を鍵速度の符号に応じて選択するようにしているが、鍵加速度の符号などの他の選択情報により選択するようにしてもよい。また、鍵速度あるいは鍵加速度のヒステリシス特性をも模倣するようにしてもよく、その場合には、鍵速度あるいは鍵加速度に関する力覚付与テーブルを複数設け、鍵速度や鍵加速度の符号などの選択情報に応じて選択するようにしてもよい。このとき、鍵速度あるいは鍵加速度に関する力覚付与テーブルの切り換えは、鍵位置の場合と同様に、選択情報の変化が基準期間を越えた場合にのみ行うことは勿論である。さらに、基準期間を鍵位置、鍵速度、鍵加速度で各々独立に設定可能にすれば、よりきめ細かい制御が可能となる。
（６）上述した実施形態においては、鍵の位置に関する時間に関する情報を、ヒステリシス特性を模倣するための力覚付与テーブルの切り換えに利用するようにしていたが、これに限らず、所定タイミング（例えば、押鍵が開始された瞬間、あるいは、鍵位置／鍵速度／鍵加速度が０を含む所定値になった瞬間など）から時間経過に応じて力覚を制御するようにしてもよい。これにより、例えば、所定タイミングからの時間が長くなるほど反力を大きくするか、あるいは小さくするといった制御が可能になる。
（７）上述の実施形態においては、離鍵過程においても力覚制御をしているが、離鍵時の感触があまり問題ない場合は、押鍵過程のみの力覚を制御してもよい。
（８）上述の実施形態においては、アコースティックピアノの力覚の再現を行う例を示したが、他の鍵盤楽器の力覚を再現するように、力覚付与テーブル内のデータを設定してもよく、さらに、任意の力覚を付与するように構成してもよい。この場合、少なくとも鍵位置に基づき鍵のオン／オフを検出する回路と、楽音信号を電子的に発生する楽音信号発生回路と、この楽音信号発生回路で発生される楽音信号の音色を選択する回路とを設け、操作された鍵に応じた音高であって、選択された音色の楽音信号を発生するとともに、選択された音色に対応する力覚を付与するようにしてもよい。これにより、選択された音色がピアノであれば、ピアノの音色の楽音信号を力覚がピアノの鍵盤で発生させたり、選択された音色がオルガンであればオルガンの音色の楽音信号を力覚がオルガンの鍵盤で発生させたりすることができ、聴覚と触覚から、あたかも、選択した音色の楽器を弾いているような感覚が得られる。 (4) Other Parameters A change in acceleration, that is, jerk may be used as a parameter. This jerk is sometimes used as an index of the riding comfort of an automobile or the like, and is known as an important factor for human senses. Therefore, the jerk may be detected and force sense control may be performed using the jerk.
(5) In the above-described embodiment, in order to imitate the hysteresis characteristics of the key pressing stroke and the key releasing stroke, the force sense applying tables 30 and 31 relating to the key position are selected according to the sign of the key speed. May be selected by other selection information such as a key acceleration sign. In addition, a hysteresis characteristic of the key speed or the key acceleration may be imitated. In this case, a plurality of force sense applying tables related to the key speed or the key acceleration are provided, and selection information such as the sign of the key speed or the key acceleration is provided. May be selected according to At this time, the switching of the force sensation imparting table relating to the key speed or the key acceleration is, of course, performed only when the change of the selection information exceeds the reference period as in the case of the key position. Further, if the reference period can be independently set by the key position, the key speed, and the key acceleration, finer control becomes possible.
(6) In the above-described embodiment, the information on the time related to the position of the key is used for switching the force sense application table for imitating the hysteresis characteristic. However, the present invention is not limited to this. The force sense may be controlled in accordance with the lapse of time from the moment when the key is started or the moment the key position / key speed / key acceleration becomes a predetermined value including 0. Thus, for example, it is possible to perform control such that the reaction force increases or decreases as the time from the predetermined timing becomes longer.
(7) In the above-described embodiment, the force sense control is performed also in the key release process. However, if the feeling at the time of key release is not so problematic, the force sense only in the key press process may be controlled.
(8) In the above-described embodiment, an example in which the force sense of an acoustic piano is reproduced has been described. However, even if the data in the force sense imparting table is set so as to reproduce the force force of another keyboard instrument. It may be configured such that an arbitrary force sense is applied. In this case, a circuit for detecting on / off of a key based on at least a key position, a tone signal generating circuit for electronically generating a tone signal, and a circuit for selecting a tone color of a tone signal generated by the tone signal generating circuit May be provided to generate a tone signal having a pitch corresponding to an operated key and a selected tone color, and to apply a force sense corresponding to the selected tone color. Thus, if the selected tone is a piano, a haptic tone signal of the tone of the piano is generated on the piano keyboard, or if the selected tone is an organ, the tone signal of the organ tone is sensed. It can be generated on the keyboard of an organ, and the sense of hearing and touch gives the sensation of playing a musical instrument of the selected tone.

　なお、上述の実施形態における力覚特性付与、ヒステリシス特性付与、バックチェック振動再生などの動作をコンピュータに実行させるプログラムおよび各テーブルのデータを記憶媒体に記憶させた状態でユーザーに提供することもできる。これについて図９を用いて説明する。なお、図１と共通する構成要素には、同一の符号を付けて、その説明を省略する。図９に示すようなコンピュータを内蔵する電子楽器は、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスク−リード・オンリ・メモリ）ドライブ９０により記憶媒体であるＣＤ−ＲＯＭ９０ａに記憶されているプログラムおよびデータを読み取り、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）９１内のハードディスク９１ａにストアすることができる。このようにして、ハードディスク９１ａに前述の動作プログラムおよびデータを記憶させておき、このプログラムに基づいてＣＰＵ９３が動作する。これによりＣＰＵ９３は、ＡＤ変換器９４を介して入力される信号Ｓｐ，Ｓｖ，Ｓａに基づいて、上述の実施形態と同様にドライブアクチェータ４を駆動するためのＰＷＭ指令値を出力することができる。このＰＷＭ指令値がＰＷＭドライバ５０を介してドライブアクチェータ４に供給され、鍵２に反力が付与される。なお、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０以外にも、フロッピー（登録商標）ディスク装置、光磁気ディスク（ＭＯ）装置等、様々な形態のメディアを利用するための装置を設けるようにしてもよい。 Note that a program that causes a computer to perform operations such as the provision of a haptic characteristic, the provision of a hysteresis characteristic, and the reproduction of a back-check vibration in the above-described embodiment and the data of each table may be provided to a user in a state where the data is stored in a storage medium. . This will be described with reference to FIG. Components common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. An electronic musical instrument incorporating a computer as shown in FIG. 9 reads a program and data stored in a CD-ROM 90a as a storage medium by a CD-ROM (compact disk-read only memory) drive 90, (A hard disk drive) 91 in the hard disk 91a. In this way, the above-described operation program and data are stored in the hard disk 91a, and the CPU 93 operates based on this program. As a result, the CPU 93 can output a PWM command value for driving the drive actuator 4 based on the signals Sp, Sv, and Sa input via the AD converter 94, as in the above-described embodiment. The PWM command value is supplied to the drive actuator 4 via the PWM driver 50, and a reaction force is applied to the key 2. Note that, in addition to the CD-ROM drive 90, devices for using various types of media, such as a floppy (registered trademark) disk device and a magneto-optical disk (MO) device, may be provided.

　また、この電子楽器は、通信インターフェース９５を有している。通信インターフェース９５は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、インターネット、電話回線等の通信ネットワークに接続されており、その通信ネットワークを介して、サーバコンピュータ９６と接続されている。この場合、電子楽器は、前述した動作プログラムやデータのダウンロードを要求するコマンドを、通信インターフェース９５および通信ネットワークを介してサーバコンピュータ９６へ送信する。サーバコンピュータ９６は、このコマンドを受け、要求された動作プログラムやデータを、通信ネットワークを介して電子楽器に配信する。そして、電子楽器が通信インターフェース９５を介して、これらのプログラムやデータを受信し、ハードディスク９１ａにダウンロードする。ＣＰＵ９３は、このプログラムに基づいて制御される。従って、上述の実施形態と同様の力覚特性付与、ヒステリシス特性付与、バックチェック振動再生などの動作を行うことができる。 This electronic musical instrument has a communication interface 95. The communication interface 95 is connected to a communication network such as a LAN (local area network), the Internet, and a telephone line, and is connected to the server computer 96 via the communication network. In this case, the electronic musical instrument transmits the above-mentioned operation program and a command for requesting data download to the server computer 96 via the communication interface 95 and the communication network. The server computer 96 receives this command and distributes the requested operation program and data to the electronic musical instrument via the communication network. Then, the electronic musical instrument receives these programs and data via the communication interface 95 and downloads them to the hard disk 91a. The CPU 93 is controlled based on this program. Therefore, the same operations as in the above-described embodiment, such as the application of force sense characteristics, the application of hysteresis characteristics, and the back-check vibration reproduction can be performed.

　なお、本発明においては、次のような鍵盤用力覚制御装置としても良い。
　すなわち、第１の鍵盤用力覚制御装置として、鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段と、前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に基づいて押鍵行程か離鍵行程かを判定し、この判定結果と当該物理量に応じて力覚制御値を出力する力覚特性付与手段と、前記鍵に力を付与する力覚付与手段と、前記力覚特性付与手段が出力した力覚制御値に基づいて前記力覚付与手段の付与力を制御する制御手段とを具備する構成でも良い。
　また、第２の鍵盤用力覚制御装置として、鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段と、前記鍵挙動検出手段が検出した物理量および当該物理量の変化時間に基づいて力覚制御値を出力する力覚特性付与手段と、前記鍵に力を付与する力覚付与手段と、前記力覚特性付与手段が出力した力覚制御値に基づいて前記力覚付与手段の付与力を制御する制御手段とを具備する構成でも良い。
　さらに、第３の鍵盤用力覚制御装置として、鍵の運動に関し、少なくとも鍵速度を含む２以上の物理量を検出しする鍵挙動検出手段と、前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に基づいて力覚制御値を出力する力覚特性付与手段と、前記鍵に力を付与する力覚付与手段と、前記力覚特性付与手段が出力した力覚制御値に基づいて前記力覚付与手段の付与力を制御する制御手段と、前記鍵挙動検出手段が検出した鍵速度からバックチェック振動の有無を判定するバックチェック判定手段と、前記バックチェック判定手段がバックチェック振動ありと判定した場合には、所定のバックチェック振動に対応した力覚制御値を前記制御手段に出力するバックチェック制御手段とを具備する構成でも良い。 In the present invention, the following force sense control device for a keyboard may be used.
That is, as a first keyboard force sense control device, a key behavior detecting means for detecting a physical quantity related to the movement of a key, and determining whether a key pressing stroke or a key releasing stroke based on the physical quantity detected by the key behavior detecting means, A force sense characteristic providing unit that outputs a force sense control value according to the determination result and the physical quantity, a force sense applying unit that applies a force to the key, and a force sense control value output by the force sense characteristic providing unit. Control means for controlling the force applied by the force sense applying means based on the force sense applying means.
Further, as a second keyboard force sense control device, a key behavior detecting means for detecting a physical quantity related to the movement of a key, and a force sense control value is output based on the physical quantity detected by the key behavior detecting means and a change time of the physical quantity. Force-applying means, a force-applying means for applying a force to the key, and a control means for controlling the force applied by the force-applying means based on the force-control value output by the force-applying means. May be provided.
Further, as a third keyboard force sense control device, a key movement detecting means for detecting at least two physical quantities including at least a key speed related to a key movement, and a force sense based on the physical quantities detected by the key behavior detecting means. A force sense characteristic applying unit that outputs a control value, a force sense applying unit that applies a force to the key, and a force applied by the force sense applying unit based on the force sense control value output by the force sense characteristic applying unit. Control means for controlling, a back check determining means for determining the presence or absence of a back check vibration from the key speed detected by the key behavior detecting means, and a predetermined value when the back check determining means determines that there is a back check vibration. A back check control unit that outputs a force sense control value corresponding to the back check vibration to the control unit may be provided.

　また、本発明においては、次のような鍵盤用力覚制御方法としても良い。
　すなわち、第１の鍵盤用力覚制御方法として、鍵の運動に関する物理量を検出する第１の過程と、前記第１の過程で検出した物理量に基づいて押鍵行程か離鍵行程かを判定し、この判定結果と当該物理量に応じて力覚制御値を出力する第２の過程と、前記第２の過程で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に力を付与する第３の過程とを有しても良い。
　また、第２の鍵盤用力覚制御方法として、鍵の運動に関する物理量を検出する第１の過程と、前記第１の過程で検出した物理量および当該物理量の変化時間に基づいて力覚制御値を出力する第２の過程と、前記第２の過程で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に力を付与する第３の過程とを有しても良い。
　さらに、第３の鍵盤用力覚制御方法として、鍵の運動に関し、少なくとも鍵速度を含む２以上の物理量を検出する第１の過程と、前記第１の過程で検出した物理量に基づいて力覚制御値を出力する第２の過程と、前記第１の過程で検出した鍵速度からバックチェック振動の有無を判定する第３の過程と、前記第３の過程でバックチェック振動ありと判定した場合には、所定のバックチェック振動に対応した力覚制御値を出力する第４の過程と、前記第２の過程で出力した力覚制御値および前記第４の過程で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に力を付与する第５の過程とを有しても良い。 Further, in the present invention, the following force sense control method for a keyboard may be adopted.
That is, as a first keyboard force sense control method, a first step of detecting a physical quantity related to the movement of a key, and determining whether a key pressing stroke or a key releasing stroke based on the physical quantity detected in the first step, A second step of outputting a haptic control value according to the determination result and the physical quantity, and a third step of applying a force to the key based on the haptic control value output in the second step. You may have.
As a second keyboard force sense control method, a first step of detecting a physical quantity related to the movement of a key and outputting a force sense control value based on the physical quantity detected in the first step and a change time of the physical quantity. And a third step of applying a force to the key based on the force control value output in the second step.
Further, as a third keyboard force sense control method, a first step of detecting at least two physical quantities including at least a key speed relating to a key motion, and a force sense control based on the physical quantities detected in the first step. A second step of outputting a value, a third step of determining the presence / absence of backcheck vibration from the key speed detected in the first step, and a step of determining whether there is backcheck vibration in the third step. Is based on a fourth step of outputting a haptic control value corresponding to a predetermined back-check vibration, and a haptic control value output in the second step and a haptic control value output in the fourth step. And applying a force to the key.

　さらに、本発明においては、次のような記憶媒体としても良い。
　すなわち、第１の記憶媒体として、鍵の運動に関する物理量に基づいて押鍵行程か離鍵行程かを判定し、この判定結果と当該物理量に応じて力覚制御値を出力する第１の処理と、前記第１の処理で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に付与する力を制御する第２の処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶しても良い。
　また、第２の記憶媒体として、鍵の運動に関する物理量および当該物理量の変化時間に基づいて力覚制御値を出力する第１の処理と、前記第１の処理で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に付与する力を制御する第２の処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶しても良い。
　さらに、第３の記憶媒体として、鍵の運動に関し、少なくとも鍵速度を含む２以上の物理量に基づいて力覚制御値を出力する第１の処理と、前記鍵速度からバックチェック振動の有無を判定する第２の処理と、前記第２の処理でバックチェック振動ありと判定した場合には、所定のバックチェック振動に対応した力覚制御値を出力する第３の処理と、前記第１の処理で出力した力覚制御値および前記第３の処理で出力した力覚制御値に基づいて前記鍵に付与する力を制御する第４の処理とをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶しても良い。 Further, in the present invention, the following storage medium may be used.
That is, as a first storage medium, it is determined whether a key pressing process or a key releasing process is based on a physical quantity related to a key motion, and a first process of outputting a force sense control value according to the determination result and the physical quantity. A program for causing a computer to execute a second process of controlling the force applied to the key based on the force sense control value output in the first process may be stored.
Further, as a second storage medium, a first process of outputting a force control value based on a physical quantity related to a key movement and a change time of the physical quantity, and a force control value output in the first process. In addition, a program for causing a computer to execute the second process of controlling the force applied to the key may be stored.
Further, as a third storage medium, a first process of outputting a haptic control value based on two or more physical quantities including at least a key speed with respect to a key motion, and determining the presence or absence of a back check vibration from the key speed A second process to perform, a third process of outputting a haptic control value corresponding to a predetermined back-check vibration when it is determined in the second process that back-check vibration is present, and a first process of And a fourth process for controlling a force applied to the key based on the haptic control value output in step (a) and the haptic control value output in the third process. good.

本発明の一実施形態の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole composition of one embodiment of the present invention. 同実施形態において用いられる力覚付与テーブルの構成を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a force sense imparting table used in the embodiment. 一般的なピアノのハンマーアクション機構を示す側面図である。It is a side view which shows the hammer action mechanism of a general piano. ハンマーアクション機構の静的な反力特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a static reaction force characteristic of the hammer action mechanism. ハンマーアクション機能の動的な反力特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a dynamic reaction force characteristic of a hammer action function. 鍵の軌跡と反力の関係を示す図である。It is a figure showing the relation between the locus of the key and the reaction force. バックチェック振動の発生を説明するための説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining occurrence of back check vibration. バックチェック振動がある場合とない場合の鍵の軌跡を示す図である。It is a figure which shows the locus | trajectory of the key in the case with and without back check vibration. 前記実施形態に係る鍵盤用力覚制御の動作プログラムを記憶した記憶媒体を実行させるコンピュータを内蔵する電子楽器の概略構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic musical instrument including a computer that executes a storage medium storing an operation program for keyboard force sense control according to the embodiment.

符号の説明Explanation of reference numerals

１……ＣＰＵ（制御手段、バックチェック判定手段、バックチェック制御手段）、４……ドライブアクチェータ（力覚付与手段）、５……ポジションセンサ（鍵挙動検出手段）、９、２０……微分器（鍵挙動検出手段）、２５……ヒステリシス切換回路（力覚特性付与手段）、３０〜３３……力覚特性付与テーブル（力覚特性付与手段）、４０……ＰＷＭ指令値発生回路（制御手段）、５０……ＰＷＭドライバ（制御手段）、５１……電流フィードバック回路（制御手段）。 1 ... CPU (control means, back check determination means, back check control means), 4 ... drive actuator (force sense applying means), 5 ... position sensor (key behavior detection means), 9, 20 ... differentiator (Key behavior detecting means), 25: hysteresis switching circuit (force sense characteristic imparting means), 30 to 33: force sense characteristic imparting table (force sense characteristic imparting means), 40: PWM command value generating circuit (control means) ), 50: PWM driver (control means), 51: current feedback circuit (control means).

Claims (2)

　鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段と、
　ダンパーペダルのオンオフを検出するペダル検出手段と、
　前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に応じた力覚制御値を、前記ペダル検出手段の検出結果にしたがって出力する力覚特性付与手段と、
　前記力覚制御値に基づいた力を前記鍵に付与する力覚付与手段と
　を備えることを特徴とする鍵盤用力覚制御装置。 Key behavior detecting means for detecting a physical quantity related to the movement of the key;
Pedal detection means for detecting on / off of a damper pedal;
A force sense characteristic providing unit that outputs a force sense control value corresponding to a physical quantity detected by the key behavior detecting unit according to a detection result of the pedal detecting unit;
And a force sense applying means for applying a force based on the force sense control value to the key. 　コンピュータを、
　鍵の運動に関する物理量を検出する鍵挙動検出手段、
　ダンパーペダルのオンオフを検出するペダル検出手段、
　前記鍵挙動検出手段が検出した物理量に応じた力覚制御値を、前記ペダル検出手段の検出結果にしたがって出力する力覚特性付与手段、および、
　前記力覚制御値に基づいた力を前記鍵に付与する力覚付与手段
　として機能させるためのプログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体。 Computer
Key behavior detecting means for detecting a physical quantity related to the movement of the key,
Pedal detecting means for detecting on / off of a damper pedal,
Force sense characteristic imparting means for outputting a force sense control value corresponding to a physical quantity detected by the key behavior detecting means according to a detection result of the pedal detecting means, and
A computer-readable storage medium storing a program for causing the key to apply a force based on the force sense control value to the key.

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