JP2007292921A - 鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフペダル領域中のハーフポイントを正確且つ容易に特定する。
【解決手段】ペダルをエンドポジションまで駆動して、同定用打鍵鍵を押鍵し、ペダルのエンドポジションからの変位が始まったら経過時間ｔの計時を開始する。経過時間ｔに対する響板センサの検出信号ｙｓを記憶させ、その検出信号ｙｓの並びから、原波形である響板の振動波形を完成させ、振動波形の正側のピーク値を結ぶことで、エンベロープ曲線ＣＡが得られる。エンベロープ曲線ＣＡの直線近似により交点ｐＥを求めると共にｙｓ値が０になる点をｐＳとする。点ｐＳ、ｐＥに基づき特定されるハーフ域開始点ｓｔＳとハーフ域終了点ｓｔＥとを所定の内分比で分ける点が、ハーフポイントとして、位置ｓｔＨに決定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、ハーフペダル駆動を行うことができる自動ピアノ等の鍵盤楽器に適用される、鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法及び装置に関する。

従来、自動ピアノ等の鍵盤楽器には、演奏データに従って、ソレノイドコイルに駆動電流を供給してペダルを駆動することで、ペダル動作を含む自動演奏を行わせることができるものが知られている。また、例えば、ラウドペダルの踏み込み行程においては、一般に、踏み込みの影響がダンパに伝達されない「遊び領域（乃至レスト領域）」と、弦に対するダンパの押接力の減少が開始される状態からダンパが弦に対して非接触状態となるまでの「ハーフペダル領域」と、その後ダンパが弦から完全に離間状態となる「弦開放領域」という３つの領域が存在する。

自動演奏においては、演奏の再現性をより高めるために、ラウドペダル等において上記ハーフペダル領域に合致した適切なペダル動作の制御を行う、いわゆるハーフペダルを適切に再生することが望まれる。例えば、演奏データに基づくペダル動作のフィードバック制御等を行う際、上記ハーフペダル領域を的確に捉えて上記制御に反映させることが重要となる。しかし、ペダル系の静特性、動特性は、各鍵盤楽器の固有の特性であり、ハーフペダル領域乃至該ハーフペダル領域中のハーフポイントの特定が容易でない。

そこで、下記特許文献１では、ラウドペダルを駆動するソレノイドコイルに与えるＰＷＭ信号の値を、ラウドペダルの非操作位置から徐々に大きくしていき、それに応じたラウドペダルの変位量を検出し、ＰＷＭ信号の値の上昇に対してソレノイドコイルのプランジャの上昇率が低い位置（水平部）をハーフペダル領域と判断している。また、測定した変位量からハーフポイント及び遊び領域を特定するようにしている。
特許２６０６６１６号公報

しかしながら、実際の鍵盤楽器においては、上記特許文献１で示されるような、ＰＷＭ値の上昇に対するプランジャの上昇率が低い位置（水平部）が必ずしも明確に現れず、ハーフポイントの特定が困難であった。

また、生ピアノにおいては、通常、ラウドペダルの踏み込み操作により、１本のリフタバーを中音域に位置する支点の１点で押し上げる構造となっているため、支点からの距離によって、ダンパの上下方向の位置が微妙に異なる。しかも、ダンパは、低音側のものほど重く、しなりの程度も大きい。

従って、厳密には、ラウドペダルの踏み込み行程においては、ダンパの弦からの離間が低音域のダンパほど遅くなってしまい、ラウドペダルをエンドポジションから戻す行程においては、低音域のダンパほど先に弦に当接するという、いわゆる「ダンパ総上げばらつき」の問題が生じる。そのため、例えば、ある一部のダンパにのみ着目して特定したハーフポイントは、人間の聴覚で確かめながら定めるハーフポイントとは必ずしも合致せず、ハーフポイントを正確且つ容易に特定する上で、改善の余地があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ハーフペダル領域中のハーフポイントを正確且つ容易に特定することができる鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法は、弦とペダルとを有する鍵盤楽器の前記ペダルのハーフペダル領域中のハーフポイントを特定する、鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法であって、前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記弦を打撃した後に、前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位するように前記ペダルを駆動し、前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位する際の前記弦の振動を直接または間接的に検出し、前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかと前記検出した前記弦の振動との関係に基づいて、前記ハーフポイントを特定することを特徴とする。

好ましくは、前記ペダルは、エンドポジションからレストポジションまで等速で駆動される（請求項２）。

好ましくは、前記ハーフポイントの特定は、前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかに対する前記振動センサの出力の関係を示す曲線（ＣＡ、ＣＣ）を求め、該曲線の傾きが急激に小さくなる点（ｐＥ、ｐＥ２）に基づいてなされる（請求項３）。さらに好ましくは、前記ハーフポイントの特定は、前記曲線の傾きが急激に小さくなる点及び前記振動センサの出力が０になる点（ｐＳ、ｐＳ２）に基づいてなされる（請求項４）。

好ましくは、前記弦の振動は、響板（５１）の振動を検出することを介して検出される（請求項５）。

上記目的を達成するために本発明の請求項６の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定装置は、弦とペダルとを有する鍵盤楽器の前記ペダルのハーフペダル領域中のハーフポイントを特定する、鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定装置であって、前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記弦を打撃することが可能な打弦手段（２０）と、前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位するように前記ペダルを駆動するペダル駆動手段（２６）と、前記弦の振動を直接または間接的に検出する振動センサ（５１）と、前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記打弦手段により前記ペダルが打撃された後に、前記ペダル駆動手段による駆動によって前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位する際の、前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかと前記振動センサの出力との関係に基づいて、前記ハーフポイントを特定するハーフポイント特定手段（１１）とを有することを特徴とする。

なお、上記括弧内の符号は例示である。

本発明の請求項１、６によれば、ハーフペダル領域中のハーフポイントを正確且つ容易に特定することができる。

請求項５によれば、人間の聴覚的感覚で特定されるものに近いハーフポイントを特定することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。本鍵盤装置３０は、自動演奏ピアノとして構成される。鍵盤装置３０は、通常のアコーステックピアノと同様、鍵３１の運動をハンマ３２に伝達するアクションメカニズム３３と、ハンマ３２により打撃される弦３４と、弦３４の振動を止めるためのダンパ３６とを備えている。以降、鍵３１の奏者側を「前方」と称する。なお、ハーフポイント特定装置は、鍵盤装置３０に一体に組み込まれているが、鍵盤装置３０と通信可能に且つ鍵盤装置３０とは別体に構成してもよい。

鍵盤装置３０において、不図示のソレノイドコイルを有するキードライブユニット２０が、鍵３１ごとに設けられ、鍵３１の後端部側の下方に配置されている。また、キーセンサユニット３７が各鍵３１に対応して設けられる。キーセンサユニット３７は、各鍵３１の前部下方に配置され、鍵３１が押下された状態になると、その鍵３１の押下位置を示す信号を出力する。

演奏データ中の発音イベントデータで規定される音高に対応するキードライブユニット２０に駆動信号が供給されると、そのプランジャが上昇して対応する鍵３１の後端部を突き上げる。これにより鍵３１が押下され、弦３４がハンマ３２により叩かれることによりピアノ音が発音されるようになっている。

鍵盤装置３０にはまた、ダンパ３６を駆動するためのラウドペダルであるペダルＰＤが設けられる。また、ペダルＰＤを駆動するためのペダルアクチュエータ２６と、ペダルＰＤの位置を検出する位置センサ２７とが設けられている。ペダルアクチュエータ２６は、ソレノイドコイルと、ペダルＰＤに連結されたプランジャとを有し（いずれも図示せず）、駆動信号が供給されると、上記プランジャが移動してペダルＰＤが駆動されるようになっている。鍵盤装置３０にはまた、響板センサ５１が設けられる。

鍵盤装置３０はまた、ピアノコントローラ４０、モーションコントローラ４１及びサーボコントローラ４２を備える。ピアノコントローラ４０は、モーションコントローラ４１に演奏データを供給する。この演奏データは、例えば、ＭＩＤＩ（Musical Instrument Digital Interface）コードで構成され、鍵３１及びペダルＰＤの動作を規定する。モーションコントローラ４１は、供給された演奏データに基づいて、各時刻ｔにおけるペダルＰＤ及び鍵３１の各位置に対応した位置制御データｒｐ、ｒｋをそれぞれ生成し、サーボコントローラ４２に供給する。一方、位置センサ２７の検出信号が、フィードバック信号ｙｐとしてサーボコントローラ４２に供給され、また、キードライブユニット２０のソレノイドコイルからも、同様にフィードバック信号ｙｋがサーボコントローラ４２に供給される。

サーボコントローラ４２は、位置制御データｒｐ、ｒｋに応じた励磁電流として電流指示値ｕｐ（ｔ）、ｕｋ（ｔ）を生成し、それぞれペダルアクチュエータ２６、キードライブユニット２０に供給する。これら電流指示値ｕｐ（ｔ）、ｕｋ（ｔ）は、実際には、ペダルアクチュエータ２６、キードライブユニット２０のそれぞれのソレノイドコイルに流すべき平均電流の目標値に応じたデューティ比となるようにパルス幅変調を施したＰＷＭ信号である。

演奏データに基づく自動演奏においては、サーボコントローラ４２は、位置制御データｒｐ、ｒｋとフィードバック信号ｙｐ、ｙｋとをそれぞれ比較し、両者がそれぞれ一致するように電流指示値ｕｐ（ｔ）、ｕｋ（ｔ）を随時更新して出力することでサーボ制御を行う。これにより、演奏データに従って、ペダルＰＤ及び鍵３１が駆動されて、自動演奏がなされる。

図２（ａ）、（ｂ）は、弦３４の振動を検出する各種振動センサの配置を示す模式図である。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、鍵盤装置３０には、各種振動センサとして、響板センサ５１、マイク５２及び電磁ピックアップ５３が設けられる。

響板センサ５１は、例えば、鍵盤装置３０の響板２８の上面に配設される。響板センサ５１は、ピエゾセンサ等で構成され、響板２８の振動に応じた信号を出力する。マイク５２は、響板２８の上方に配設され、響板２８全体から発した音を集音して、それに応じた信号を出力する。電磁ピックアップ５３は、代表の弦３４に近接配置され、当該弦３４の振動を直接検出し、振動に応じた信号を出力する。これら振動センサの出力信号は、Ａ／Ｄ変換されてサーボコントローラ４２に供給される。

なお、いずれのタイプの振動センサについても、複数設けてもよい。特に、複数設ける場合は、互いに離間した位置に配置する。例えば、響板センサ５１、マイク５２は、それぞれ、主に左右方向に離間した位置に配置する。電磁ピックアップ５３は、低音域、中音域、高音域における代表の弦３４に配置する。

振動センサは、弦３４の振動を直接または間接的に検出できるものであればよく、例示したセンサ種類やセンサ構造に限られるものではない。また、これらのうち少なくとも１つを備えるかあるいは利用すればよく、本実施の形態では、一例として響板センサ５１を利用するようにしている。響板センサ５１の出力は、Ａ／Ｄ変換された検出信号ｙｓとして、サーボコントローラ４２に供給される（図１参照）。

図３は、鍵盤装置３０の制御機構の構成を示すブロック図である。

鍵盤装置３０の制御機構は、ＣＰＵ１１に、バス１５を通じて、上記キードライブユニット２０、ペダルアクチュエータ２６、位置センサ２７、響板センサ５１、キーセンサユニット３７のほか、鍵盤部ＫＢ、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ＭＩＤＩインターフェイス（ＭＩＤＩ−Ｉ／Ｆ）１４、タイマ１６、表示部１７、外部記憶装置１８、操作部１９、音源回路２１、効果回路２２及び記憶部２５が接続されて構成される。音源回路２１には効果回路２２を介してサウンドシステム２３が接続されている。

ＣＰＵ１１は、本装置３０全体の制御を司る。ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行する制御プログラムやテーブルデータ等の各種データを記憶する。ＲＡＭ１３は、演奏データ、テキストデータ等の各種入力情報、各種フラグやバッファデータ及び演算結果等を一時的に記憶する。ＭＩＤＩ−Ｉ／Ｆ１４は、不図示のＭＩＤＩ機器等からの演奏データをＭＩＤＩ信号として入力する。タイマ１６は、タイマ割り込み処理における割り込み時間や各種時間を計時する。表示部１７は、例えばＬＣＤを含んで構成され、楽譜等の各種情報を表示する。外部記憶装置１８は、フレキシブルディスク等の不図示の可搬記憶媒体に対してアクセス可能に構成され、これら可搬記憶媒体に対して演奏データ等のデータを読み書きすることができる。操作部１９は、不図示の各種操作子を有し、自動演奏のスタート／ストップの指示、曲選択等の指示、各種設定等を行う。記憶部２５は、フラッシュメモリ等の不揮発メモリで構成され、演奏データ等の各種データを記憶することができる。鍵盤部ＫＢには、上記鍵３１が含まれる。

音源回路２１は、演奏データを楽音信号に変換する。効果回路２２は、音源回路２１から入力される楽音信号に各種効果を付与し、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）やアンプ、スピーカ等のサウンドシステム２３が、効果回路２２から入力される楽音信号等を音響に変換する。

なお、上記モーションコントローラ４１及びサーボコントローラ４２の機能は、実際には、ＣＰＵ１１、タイマ１６、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３等の協働作用によって実現される。

ペダルＰＤのハーフペダル領域、及び該ハーフペダル領域中のハーフポイントＨＰは、鍵盤装置毎に微妙に異なるため、ハーフペダルを適切に再生する等のために、事前に当該鍵盤装置のペダルＰＤのハーフポイントＨＰを同定しておく必要がある。ここで、ハーフポイントＨＰは、ペダルＰＤのレストポジション（非操作位置）からの操作方向（往方向）の距離（ｍｍ）で表現される。ハーフポイントＨＰの同定は次のようにして行うことができる。

図４は、本実施の形態におけるハーフポイント同定処理の手順を示すフローチャートである。まず、後述する図７のエンベロープ曲線算出処理を実行して、ペダルＰＤをエンドポジションから等速駆動した際の経過時間に対する響板センサ５１の検出信号ｙｓの変化から得られるエンベロープ曲線を求める（ステップＳ１０１）。

図５（ａ）は、エンベロープ曲線とその近似直線を示す図である。図５（ｂ）は、時刻−位置曲線を示す図である。同図（ａ）は、ペダルＰＤがエンドポジション（踏み込み位置）にあるときに打鍵し、その後にペダルＰＤをエンドポジションからレストポジションまで等速で復方向に戻した場合における、エンドポジションから変位を開始した後の経過時間ｔに対する響板センサ５１の検出信号ｙｓの変化を示すものである。従って、横軸に経過時間ｔ、縦軸に検出信号ｙｓをとる。ただし、同図（ａ）のエンベロープ曲線ＣＡは、後述する図７のエンベロープ曲線算出処理により、サンプリング時間（４ｍｓｅｃ毎）の間隔で取得される検出信号ｙｓを構成点とする原波形を求め、該原波形のピーク値を結んでなるエンベロープとして表現されたものである。

また、図５（ｂ）に示す時刻−位置曲線ＣＢは、上記と同様にペダルＰＤをエンドポジションからレストポジションまで等速で戻した場合における、経過時間ｔに対するペダルＰＤの位置ｓｔの変化を示すものである。従って、横軸に経過時間ｔ、縦軸にペダルＰＤのストローク、すなわち、踏み込み量０（レストポジション）からの踏み込み方向（往方向）の位置ｓｔをとる。

図６は、エンベロープ曲線算出処理のためのサーボ駆動の流れを示すブロック図である。図７は、図４のステップＳ１０１で実行されるエンベロープ曲線算出処理のフローチャートである。

本実施の形態においては、ペダルＰＤを一旦エンドポジションまで駆動し、さらにエンドポジションからレストポジションまで等速で駆動するための「ハーフポイント同定用駆動データ」を予め用意し、該同定用駆動データを上記演奏データと同様にピアノコントローラ４０からモーションコントローラ４１に供給し、上記同定用駆動データに応じた位置制御データがサーボコントローラ４２に供給されるようにする。そして、サーボコントローラ４２では、フィードバック制御によって、上記同定用駆動データに応じた位置制御データに基づく電流指示値ｕｐ（ｔ）（以下、これを特に「電流指示値ｕｐ（ｓｔ）」と称する）をペダルアクチュエータ２６に供給する。すると、ペダルＰＤは、ペダルアクチュエータ２６により駆動されて、ほぼ等速で踏み込み解除方向（復方向）に動作する。

すなわち、図６及び図７を参照して説明すると、まず、モーションコントローラ４１が、上記同定用駆動データに基づく軌道リファレンスを獲得し（ステップＳ２０１）、ペダルＰＤをエンドポジションまで駆動する（ステップＳ２０２）。

次に、打鍵を行う（ステップＳ２０３）。ここで、打鍵は、少なくとも１つの鍵３１を所定強さで自動的に押鍵駆動することでなされ、本実施の形態では、低音域、中音域、高音域の各音域で１つ、合計３つの鍵３１（以下、「同定用打鍵鍵」と称する）が押鍵される。すなわち、これら同定用打鍵鍵に対応するキードライブユニット２０に、サーボコントローラ４２から駆動信号が供給され、対応する弦３４がハンマ３２により叩かれて振動する。

上記同定用打鍵鍵の打鍵の強さは、打鍵後に弦３４の振動がダンパ３６によって強制減衰させられる前に自然減衰してしまわない程度の十分な強さとする。また、複数回の打鍵を想定するため、一定の強さとする。上記同定用打鍵鍵は、好ましくは、和音を構成する音高の鍵とする。なお、同定用打鍵鍵の数は３つ以上であってもよく、どれであるかも問わない。また、同定用打鍵鍵を打鍵するための機構は、専用に設けてもよく、そのようにする場合は、キードライブユニット２０はもちろんのこと、鍵３１及びハンマ３２等を利用することも必須でない。

次に、ペダルＰＤのエンドポジションからの変位が始まったか否かを判別すると共に、経過時間ｔの計時が未開始である場合にのみ、ペダルＰＤの変位が始まった時点で経過時間ｔの計時を開始する（ステップＳ２０４）。ペダルＰＤの変位開始は、位置センサ２７からのフィードバック信号ｙｐから把握される。なお、ペダルＰＤのエンドポジションからの変位を指示した時点から経過時間ｔの計時を開始するようにしてもよく、その場合のペダルＰＤの変位開始は、出力する電流指示値ｕｐ（ｓｔ）から把握される。本処理において経過時間ｔの計時開始が実行されるのは１回だけである。なお、経過時間ｔの計時は、ペダルＰＤのエンドポジションからの変位が始まった後、速やかに開始されればよく、完全に一致させなくてもよい。

次に、一定サンプリング時間（例えば４ｍｓｅｃ）の経過を待ってから（ステップＳ２０５）、経過時間ｔでもある現在時刻に対応した目標位置（位置制御データｒｐ）を生成し、サーボコントローラ４２に出力する（ステップＳ２０６）。

そして、サーボコントローラ４２は、位置センサ２７からのフィードバック信号ｙｐを得て、上記出力された目標位置とこのフィードバック信号ｙｐとの差ｅｐをとり（ステップＳ２０７）、この差ｅｐを増幅して電流指示値ｕｐを得て（ステップＳ２０８）、さらにこの電流指示値ｕｐをＰＷＭ化してペダルアクチュエータ２６のソレノイドコイルに出力する（ステップＳ２０９）。これに基づき、ペダルＰＤが駆動され、その位置ｓｔも位置センサ２７によって検出されて、サーボコントローラ４２にフィードバック（フィードバック信号ｙｐ）される。

次に、サーボコントローラ４２は、経過時間ｔにおける響板センサ５１の検出信号ｙｓをＲＡＭ１３等の記憶手段に記憶させる（ステップＳ２１０）。前記ステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理を、軌道区間が終了するまで繰り返す（ステップＳ２１１）。次に、ステップＳ２１２に進み、複数記憶された検出信号ｙｓの並びから、原波形である響板２８の振動波形を完成させる。さらに、完成した振動波形の正側のピーク値を結ぶことで、エンベロープ曲線ＣＡ（図５（ａ）参照）を算出して、本処理を終了する。

なお、上記のようなエンベロープ曲線算出処理を複数回（例えば１０回）行い、同じ経過時間ｔにおける複数の検出信号ｙｓの値の平均値を採用して上記振動波形を完成させてもよい。

図５（ａ）に示すエンベロープ曲線ＣＡは、特に、ハーフポイント同定用駆動データに基づき、ペダルＰＤを、一定速度を目標として復方向に駆動した場合における、経過時間ｔに対する検出信号ｙｓの変化を示している。ハーフポイント同定の際のペダルＰＤの駆動速度は、弦３４乃至響板２８の振動が自然減衰するより十分に早くダンパ３６が弦３４に当接できるような速度に設定される。ペダルＰＤの駆動開始からダンパ３６が弦３４に当接までの時間は、例えば、「２．５秒」に設定される。

図４に戻り、ステップＳ１０２では、上記求めたエンベロープ曲線ＣＡを、折れ線で近似する直線近似処理を行う。この直線近似処理は、エンベロープ曲線ＣＡ上において、所定時間間隔で隣接する２つの点に対応するｙｓ値が、所定値以内に近接している場合に、それら２点を直線で結ぶ処理を、ペダル戻し始めからｙｓ値が０になるまでの領域で行うことでなされる。

その結果、図５（ａ）に示すように、エンベロープ曲線ＣＡが第１、第２の直線Ｌ１、Ｌ２で近似される。第１の直線Ｌ１と第２の直線Ｌ２の交点をｐＥとする。また、エンベロープ曲線ＣＡにおける、ｙｓ値が０になる点をｐＳとする。

次に、図４のステップＳ１０３で、点ｐＳ、ｐＥに基づき、ハーフ域開始点、終了点を特定する。まず、点ｐＥは、エンベロープ曲線ＣＡの傾きが急激に小さく点に相当する。従って、ペダルＰＤの踏み込み解除（復）行程においては、ダンパ３６が弦３４に対して接触状態となる時点、且つ、ペダルＰＤの踏み込み（往）行程においては、ダンパ３６が弦３４に対して非接触状態となる時点に対応すると見なすことができる。一方、点ｐＳは、ペダルＰＤの踏み込み（往）行程においては、弦３４に対するダンパ３６の押接力の減少が開始される時点に対応するとほぼ見なすことができる。

従って、本実施の形態では、点ｐＳに対応するペダルＰＤの位置、すなわち、図５（ｂ）に示す時点ｔＳに対応するペダルＰＤの位置をハーフ域開始点ｓｔＳとして特定する。一方、点ｐＥに対応するペダルＰＤの位置、すなわち、図５（ｂ）に示す時点ｔＥに対応するペダルＰＤの位置をハーフ域終了点ｓｔＥとして特定する。

ここで、図５（ｂ）に示すように、ペダルＰＤのストロークをハーフ域開始点ｓｔＳ、終了点ｓｔＥで３つの区間に分けたとき、そのうちハーフ域開始点ｓｔＳからハーフ域終了点ｓｔＥまでの区間が「ハーフペダル領域」である。また、ペダルＰＤのレストポジションからハーフ域開始点ｓｔＳまでの区間が「レスト領域」、ハーフ域終了点ｓｔＥから押し切り位置であるエンドポジションまでの区間が「弦開放領域」である。

次に、図４のステップＳ１０４では、点ｐＳ及び点ｐＥに基づいて、より具体的にはハーフ域開始点ｓｔＳ及びハーフ域終了点ｓｔＥに基づいて、ハーフポイントＨＰを決定する。すなわち、ハーフ域開始点ｓｔＳ、終了点ｓｔＥを所定の内分比で分ける点をハーフポイントＨＰとする。本実施の形態では、所定の内分比として、２：１を採用しており、従って、図５（ｂ）に示すように、ハーフポイントＨＰとして位置ｓｔＨが決定される。

サーボコントローラ４２は、このようにして決定されたハーフポイントＨＰの値（ｓｔＨ）を、演奏データに基づく自動演奏処理におけるペダル動作のフィードバック制御に反映させる。具体的には、サーボコントローラ４２が位置制御データｒｐに応じて電流指示値ｕｐ（ｔ）を設定する際、演奏データ中のペダルＰＤの深さを規定する深さデータ値‘６４’に対して、ペダルＰＤがハーフポイントＨＰである位置ｓｔＨに位置するように演算処理を行う。これにより、演奏の再現性を的確に高めることができる。

本実施の形態によれば、響板センサ５１の検出信号ｙｓから、打鍵後にペダルＰＤを等速で戻したときの響板２８の振動の変化を示すエンベロープ曲線ＣＡを求め、該エンベロープ曲線ＣＡの直線近似を経て求めたハーフ域開始点ｓｔＳ、終了点ｓｔＥの内分比からハーフポイントＨＰを特定する。従って、ハーフペダル領域中のハーフポイントＨＰを正確且つ容易に特定することができる。特に、響板２８の振動は、「ダンパ総上げばらつき」を反映したものであるが、響板２８の実際の振動を検出した検出信号ｙｓに基づきハーフポイントＨＰを特定するので、人間の聴覚で確かめながら定めるハーフポイントと合致しやすい。よって、人間の聴覚的感覚で特定されるものに近いハーフポイントを特定することができる。

なお、本実施の形態では、ハーフポイントＨＰを決定する際、内分比を２：１としたが、これに限定されない。特に、適切な内分比は、アップライトピアノとグランドピアノとでも異なるので、鍵盤装置の機種等によって、予め実験等で求めた値を採用すればよい。

なお、本実施の形態では、点ｐＳ及び点ｐＥの２点に基づいてハーフポイントＨＰを決定したが、これに限られず、例えば、点ｐＥに対応するハーフ域終了点ｓｔＥから所定距離手前のペダルＰＤの位置をハーフポイントＨＰとする等、点ｐＥのみに基づいてハーフポイントＨＰを決定するようにしてもよい。その場合、上記点ｐＥからの、所定の距離及び所定のＭＩＤＩ値の少なくとも１つを用いてハーフポイントＨＰを決定する。

なお、ハーフポイント同定処理において、ペダルＰＤを最初に一旦エンドポジションまで駆動する処理、及び打鍵する処理は、「ハーフポイント同定用駆動データ」による処理に含まれていてもよいし、別途であってもよい。

（第２の実施の形態）
図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、エンベロープ曲線を示す図である。

第１の実施の形態では、エンベロープ曲線ＣＡから点ｐＳと変曲点である点ｐＥとを求めたが、本第２の実施の形態では、響板センサ５１の検出信号ｙｓが所定の値になった時点のペダルＰＤの位置をハーフポイントＨＰとする。従って、図５（ａ）（ｂ）に代えて図８（ａ）を用いる。第２の実施の形態におけるハーフポイント同定処理においては、図４のステップＳ１０３、Ｓ１０４に代えて、次に説明する処理を行う。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

すなわち、エンベロープ曲線ＣＡを求めた後は、図４のステップＳ１０３、Ｓ１０４に代えて、エンベロープ曲線ＣＡから、検出信号ｙｓの所定値ｙｓＨに対応している経過時間ｔである時刻ｔＨを求める（図８（ａ）参照）。そして、図５（ｂ）に示す時刻−位置曲線ＣＢから、この時刻ｔＨに対応するペダルＰＤの位置ｓｔを、ハーフポイントＨＰとして特定する。

所定値ｙｓＨは、所定強さで打弦し、且つ所定速度でペダルＰＤを復方向に等速駆動した場合において、響板２８の振動がハーフポイントＨＰに達した時点で出力される検出信号ｙｓとして、予め経験的に定めておくものである。従って、自然減衰によって検出信号ｙｓが所定値ｙｓＨになってしまうことを排除するために、ハーフポイント同定処理においては、同定処理の開始から所定の時間内に検出信号ｙｓが所定値ｙｓＨと一致した場合にのみ、ハーフポイントＨＰの特定を有効とする。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
図８（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、位置−センサ出力曲線を示す図である。同図（ｂ）においては、横軸に、図５（ａ）における経過時間ｔに代えて、エンドポジションを原点としたペダルＰＤの位置ｓｔをとり、縦軸には図５（ａ）と同様に検出信号ｙｓをとる。

この位置−センサ出力曲線ＣＣは、図７の前記ステップＳ２１０において、経過時間ｔと検出信号ｙｓとを記録することに代えて、現在のフィードバック信号ｙｐが示すペダルＰＤの位置ｓｔと検出信号ｙｓとを対応付けて記録し、さらに、複数記憶された検出信号ｙｓの並びに対して、図７の前記ステップＳ２１２と同様の処理を実行することで得られる。従って、図５（ａ）（ｂ）に代えて図８（ｂ）を用いる点、及び図７のステップＳ２１０、Ｓ２１２の処理が上記のように異なる点以外は、第１の実施の形態と同様である。

位置−センサ出力曲線ＣＣは、経過時間ｔに代えてエンドポジションを原点とした位置ｓｔを横軸としたエンベロープであり、エンベロープ曲線ＣＡとは相似の波形となる。位置−センサ出力曲線ＣＣにおける変曲点である点ｐＥ２と、ｙｓ値が０になる点ｐＳ２の求め方は、第１の実施の形態と同様である。そして、第１の実施の形態と同様に、点ｐＳ２に対応する位置ｓｔであるハーフ域開始点ｓｔＳと、点ｐＥ２に対応する位置ｓｔである終了点ｓｔＥを所定の内分比で分ける点をハーフポイントＨＰとする。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（第４の実施の形態）
上記第１、第３の実施の形態において、エンベロープ曲線ＣＡ、位置−センサ出力曲線ＣＣ上の変曲点である点ｐＥ、点ｐＥ２を求める際に、直線近似を用いたが、これに限るものではない。本発明の第４の実施の形態では、図８（ｃ）、図９で説明するように、各曲線の傾きが急変する点を点ｐＥ、点ｐＥ２として、ハーフポイントＨＰを求める。従って、図４に代えて図９を用い、さらに図８（ｃ）を加えて第４の実施の形態を説明する。

図８（ｃ）は、本発明の第４の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、エンベロープ曲線ＣＡの一部を示す図である。図９は、本実施の形態におけるハーフポイント同定処理の手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１では、図４のステップＳ１０１と同様に、図７のエンベロープ曲線算出処理を実行してエンベロープ曲線ＣＡを求める。

次に、ステップＳ３０２では、エンベロープ曲線ＣＡ上の評価点Ａ（図８（ｃ）参照）における傾き差Ｄを算出し、これを記憶する。ここで、サンプリング間隔が４ｍｓｅｃであるとして、最初の評価点Ａは、ペダルＰＤのエンドポジションからの駆動開始時刻から４００ｍｓｅｃ経過後の時刻に対応する点とする。図８（ｃ）に示すように、評価点Ａに対して、前後に同じ時間ｔ２（４００ｍｓｅｃ）だけ離れた点を点Ａ１、Ａ２とする。そして、評価点Ａから点Ａ２までの傾きと点Ａ１から評価点Ａまでの傾きとの差を、傾き差Ｄとして下記数式１により算出する。
［数１］
Ｄ＝｛（Ａ２でのｙｓ値）−（Ａでのｙｓ値）｝／ｔ２−｛（Ａでのｙｓ値）−（Ａ１でのｙｓ値）｝／ｔ２
次に、全評価点に関して傾き差Ｄの算出が終了したか否かを判別する（ステップＳ３０３）。最終の評価点Ａは、検出信号ｙｓが０となった時刻に対応する点とする。そして、全評価点に関して傾き差Ｄの算出が終了していない場合は、次の評価点Ａに処理を進めるべく、今回の評価点Ａに対して、図８（ｃ）に示すように、サンプリング間隔と同じ時間ｔ１（４ｍｓｅｃ）だけ時間的に後方の時刻に対応するエンベロープ曲線ＣＡ上の点を新たな評価点Ａとして（ステップＳ３０４）、前記ステップＳ３０２に戻る。このように、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４を繰り返して、全評価点Ａにおける傾き差Ｄを算出、記憶する。

次に、ステップＳ３０５では、上記記憶された複数の傾き差Ｄのうち最小、すなわち、負の程度が最大となる傾き差Ｄを生じさせた評価点Ａを特定し、該評価点Ａを、点ｐＥとする。さらに、検出信号ｙｓが０になったときの評価点Ａを点ｐＳとする。上記点ｐＥは、傾き差Ｄが負の値であって且つ最も小さい値となる点であり、エンベロープ曲線ＣＡが最も上側に凸形状となる点でもある。

その後、ステップＳ３０６では、図４のステップＳ１０４と同様に、求めた点ｐＳ、点ｐＥに基づいて、ハーフポイントＨＰを決定し、本処理を終了する。

なお、図８（ｃ）、図９では、第１の実施の形態におけるエンベロープ曲線ＣＡの点ｐＥを求める手法を説明したが、第３の実施の形態における位置−センサ出力曲線ＣＣ上の点ｐＥ２についても同様にして求めることができる。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施の形態においても、点ｐＳを求めることなく、点ｐＥのみに基づいてハーフポイントＨＰを決定してもよい。

なお、第４の実施の形態において、評価点Ａは、評価が可能な全範囲で行ったが、ハーフポイントＨＰが存在しそうな範囲は限られているので、範囲を限定して評価を行うようにしてもよい。

なお、ハーフポイントＨＰは、第１〜第４の実施の形態で例示したものに限定されるものではなく、ハーフ域開始点ｓｔＳ〜終了点ｓｔＥまでの領域の範囲内であればハーフポイントＨＰとすることは可能である。

なお、ハーフポイント同定処理によるハーフポイントＨＰの決定を複数回行って、それらの平均値を最終的なハーフポイントＨＰとしてもよい。仮に、複数のハーフポイントＨＰの値が互いに大きく異なっていた場合は、それらの最大値と最小値との中間値をハーフポイントＨＰと仮決定すると共に、エラーを報知するようにしてもよい。

なお、第１、第３の実施の形態において、エンベロープ曲線ＣＡ、ＣＣを求める際のペダルＰＤの駆動は、上記のような等速駆動に限られず、経過時間との関係を把握できるようにペダルＰＤが常に目標位置に位置するような管理された駆動態様であればよい。従って、ペダルＰＤを駆動する手段はペダルアクチュエータ２６に限定されず、ペダルＰＤを目標位置に駆動制御するための構成も、ハーフポイント同定用駆動データを用いたモーションコントローラ４１及びサーボコントローラ４２等による制御に限定されるものではない。

なお、上記各実施の形態では、ハーフポイントＨＰを求める対象としてラウドペダルを例示したが、これに限られず、例えば、シフトペダルにも同様に適用することができる。

なお、上述したように、弦３４の振動を直接または間接的に検出できる振動センサとして、響板センサ５１に代えて、マイク５２または電磁ピックアップ５３を用いてもよい。響板センサ５１を用いたことで、人間の聴覚的感覚に近いハーフポイントを特定することができ、しかも感度が高く、弱音での特定も容易であるという利点がある。しかしながら、響板センサ５１を配置する適当な位置については、鍵盤装置の機種等毎に事前に見極めておく必要がある。

一方、マイク５２については、人間の聴覚的感覚に比較的近いハーフポイントの特定が期待できるが、Ｓ／Ｎ比確保のために音量を大きくする必要ある。また、電磁ピックアップ５３については、各弦３４自体の振動の検出精度は高いが、あくまで代表の弦３４の振動からハーフポイントが特定されることになるため、聴覚的感覚と合致させるためには、多数の弦３４の振動を検出するのが望ましい。

また、本発明の目的は、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ１１やＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

さらに、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の第１の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置が適用される鍵盤装置の構成を、ある１つの鍵に着目して示した部分断面図である。 弦の振動を検出する各種振動センサの配置を示す模式図である。 鍵盤装置の制御機構の構成を示すブロック図である。 ハーフポイント同定処理の手順を示すフローチャートである。 エンベロープ曲線とその近似直線を示す図（図（ａ））、時刻−位置曲線を示す図（図（ｂ））である。 エンベロープ曲線算出処理のためのサーボ駆動の流れを示すブロック図である。 図４のステップＳ１０１で実行されるエンベロープ曲線算出処理のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、エンベロープ曲線を示す図（図（ａ））、本発明の第３の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、位置−センサ出力曲線を示す図（図（ｂ））、本発明の第４の実施の形態に係るペダルのハーフポイント特定装置における、エンベロープ曲線ＣＡの一部を示す図（図（ｃ））である。 第４の実施の形態におけるハーフポイント同定処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ ＣＰＵ（ハーフポイント特定手段）、 ２０ キードライブユニット（打弦手段）、 ２６ ペダルアクチュエータ（ペダル駆動手段）、 ２８ 響板、 ３０ 鍵盤装置、 ３１ 鍵、 ３４ 弦、 ５１ 響板センサ（振動センサ）、 ＣＡ エンベロープ曲線、 ＣＣ 位置−センサ出力曲線、 ｐＳ、ｐＥ、ｐＳ２、ｐＥ２ 点

Claims (6)

1. 弦とペダルとを有する鍵盤楽器の前記ペダルのハーフペダル領域中のハーフポイントを特定する、鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法であって、
   前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記弦を打撃した後に、前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位するように前記ペダルを駆動し、
   前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位する際の前記弦の振動を直接または間接的に検出し、
   前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかと前記検出した前記弦の振動との関係に基づいて、前記ハーフポイントを特定することを特徴とする鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法。
2. 前記ペダルは、エンドポジションからレストポジションまで等速で駆動されることを特徴とする請求項１記載の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法。
3. 前記ハーフポイントの特定は、前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかに対する前記振動センサの出力の関係を示す曲線を求め、該曲線の傾きが急激に小さくなる点に基づいてなされることを特徴とする請求項１または２記載の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法。
4. 前記ハーフポイントの特定は、前記曲線の傾きが急激に小さくなる点及び前記振動センサの出力が０になる点に基づいてなされることを特徴とする請求項３記載の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法。
5. 前記弦の振動は、響板の振動を検出することを介して検出されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定方法。
6. 弦とペダルとを有する鍵盤楽器の前記ペダルのハーフペダル領域中のハーフポイントを特定する、鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定装置であって、
   前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記弦を打撃することが可能な打弦手段と、
   前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位するように前記ペダルを駆動するペダル駆動手段と、
   前記弦の振動を直接または間接的に検出する振動センサと、
   前記ペダルがエンドポジションに位置するときに前記打弦手段により前記ペダルが打撃された後に、前記ペダル駆動手段による駆動によって前記ペダルがエンドポジションからレストポジションまで変位する際の、前記ペダルがエンドポジションから変位を開始した後の経過時間または前記ペダルの位置のいずれかと前記振動センサの出力との関係に基づいて、前記ハーフポイントを特定するハーフポイント特定手段とを有することを特徴とする鍵盤楽器のペダルのハーフポイント特定装置。

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