JP4071027B2

JP4071027B2 - Key-press information detection device for keyboard instruments

Info

Publication number: JP4071027B2
Application number: JP2002101357A
Authority: JP
Inventors: 裕萩原
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003295863A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子ピアノなどの電子鍵盤楽器や、消音ピアノあるいは自動演奏ピアノなどの複合型ピアノに適用され、押鍵情報を検出するとともに、その検出結果に応じて打鍵強さを表すパラメータとしてのベロシティを決定するための鍵盤楽器の押鍵情報検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような鍵盤楽器では一般に、押鍵時の鍵盤速度、すなわち押鍵速度に基づいてベロシティを決定し、決定されたベロシティに基づいて電子音源から発音される音量が決定される。これは、アコースティックピアノなどの音量は、弦をハンマーでたたく際の打弦強度で決まり、この打弦強度は、押鍵速度に応じて定まるからである。また、この押鍵速度は、押鍵中一定ではなく、またその変化の仕方は、実際の演奏時における奏法や打鍵強さなどによって異なる。すなわち、例えば、鍵盤に指を軽く乗せたまま鍵を押し下げるようにして打鍵を行う奏法（以下「指付け打鍵」という）と、高い位置から指を振り下ろすようにして打鍵を行う奏法（以下「指離し打鍵」という）とでは、図１２に示すように、押鍵速度が互いに異なる変化特性を示す。
【０００３】
図１２（ａ）、（ｂ）は、指付け打鍵を行ったときの押鍵深さおよびそのときの押鍵速度の推移の一例をそれぞれ示しており、一方、同図（ｃ）、（ｄ）は、指離し打鍵を行ったときの押鍵深さおよび押鍵速度の推移の一例をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すように、指付け打鍵を行ったときの鍵では、押鍵前の位置（以下「上限位置」という）から、最深の位置（以下「下限位置」という）に達するまで、その押鍵深さが緩やかなカーブを描くように漸増する。この場合、押鍵速度は、同図（ｂ）に示すように、押鍵の初期には小さく、次第に大きくなり、下限位置付近でピークとなり、その後、急激に減少する。
【０００４】
一方、指離し打鍵を行ったときの鍵では、図１２（ｃ）に示すように、押鍵深さが上限位置から下限位置まで急激に大きくなる。またこの押し下げの途中で、同図（ｃ）に示すように、その押鍵深さがほとんど変化しない段（以下「緩徐段」という）が生じることがある。この場合には、同図（ｄ）に示すように、鍵が上限位置から下限位置に達するまでの１ストロークの間に、押鍵速度には２つのピークが生じるようになる。上記緩徐段は、鍵盤やアクションなどに用いられるフェルトなどの粘弾性に起因するものであると考えられ、その発生位置は、打鍵強さや鍵の種類などによって異なる。すなわち、緩徐段の発生位置は、例えば打鍵強さが強いと深い位置で発生する一方、打鍵強さが弱いと浅い位置で発生する傾向にある。
【０００５】
このような緩徐段の発生を考慮して、ベロシティを決定する装置として、例えば特開２０００−９９０２９号公報に記載のものが知られている。この装置では、鍵の上限位置と下限位置の間の所定区間の押鍵速度の平均値に応じて、ベロシティを決定している。具体的には、図１２（ｃ）に示すように、互いに所定距離、離れた２つの押鍵深さＫ１、Ｋ２を予め設定し、これらの間の距離を鍵が移動した時間で除することによって、押鍵速度の平均値を算出している。そして、この平均値に基づいて、ベロシティが決定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、上記従来の装置では、所定区間内の押鍵速度の平均値に基づいてベロシティを決定することにより、所定区間内で緩徐段が発生する場合であっても、その発生によるベロシティの影響をできるだけ小さくするようにしている。しかし、上述したように、緩徐段の発生位置は一定ではないので、実際の演奏時における打鍵強さと、決定されたベロシティとの大小関係が逆転するいわゆる逆転現象が生じるおそれがある。すなわち、例えば演奏時に、打鍵強さを次第に強くしてゆくと、図１２（ｃ）のＫ１よりも上側の浅い位置に発生していた緩徐段が、同図のＫ１、Ｋ２間に発生し始める打鍵強さがある。その打鍵強さで打鍵することによる緩徐段の発生位置の切り替わりでは、その直前の打鍵よりも強打したにもかかわらず、緩徐段がＫ１、Ｋ２間で発生することで、ベロシティが小さい値に決定され、その結果、打鍵強さが強いにもかかわらず、スピーカからは小さな音が出力されてしまうことがある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、演奏時の奏法や打鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切に決定することができる鍵盤楽器の押鍵情報検出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る鍵盤楽器の押鍵情報検出装置は、揺動自在の鍵の押鍵深さを連続的に検出する押鍵深さ検出手段と、検出された押鍵深さに基づいて、鍵の鍵盤速度を連続的に算出する鍵盤速度算出手段と、押鍵時に、算出された鍵盤速度のうちの、鍵が所定の押鍵深さに達するまでの最大値を最大押鍵速度として取得する最大押鍵速度取得手段と、取得された最大押鍵速度に基づいて、鍵のベロシティを決定するベロシティ決定手段と、押鍵時に、緩徐段が発生したか否かを検出する緩徐段検出手段と、を備えており、鍵が所定の押鍵深さに達するまでに、緩徐段検出手段により、緩徐段の発生が検出されたときに、ベロシティ決定手段は、緩徐段の発生前に取得された最大押鍵速度に基づいて、ベロシティを決定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、押鍵時に、鍵の押鍵深さが押鍵深さ検出手段で連続的に検出され、この検出された押鍵深さに基づいて、鍵盤速度算出手段により、鍵の鍵盤速度が連続的に算出される。この算出された鍵盤速度のうちの、鍵が所定の押鍵深さに達するまでの最大値を最大押鍵速度として、最大押鍵速度取得手段により取得される。そして、この取得された最大押鍵速度に基づいて、ベロシティ決定手段により、鍵のベロシティが決定される。後述するように、押鍵時に鍵が所定の押鍵深さに達するまでの最大押鍵速度と、ベロシティとの間には、密接な相関関係があるので、その最大押鍵速度に基づいてベロシティを決定することで、演奏時の奏法や打鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切に決定することができる。また、ベロシティを決定するための鍵盤速度として、所定の押鍵深さまでの最大押鍵速度を採用することにより、鍵が所定の押鍵深さに達した時点で、ベロシティを決定できるので、鍵が所定の押鍵深さに達した後の適切なタイミングで発音を行うことができる。
また、押鍵時に、鍵が所定の押鍵深さに達するまでに、緩徐段検出手段により、緩徐段の発生が検出されたときには、その緩徐段の発生前に取得された最大押鍵速度に基づいてベロシティが決定される。上述したように、押鍵時に緩徐段が発生すると、その前後で押鍵速度の第１および第２ピークが生じる。後述するように、第１ピーク時の押鍵速度は、第２ピーク時の押鍵速度に比べて大きな値を示すとともに、ベロシティとの間に、より密接な相関関係がある。したがって、最大押鍵速度として緩徐段の発生前の第１ピーク時の押鍵速度を採用することで、ベロシティを単純かつより適切に決定することができる。また、このようにしてベロシティを決定することにより、従来のような実際の打鍵強さと、ベロシティとの大小関係の逆転現象の発生を防止することができる。
【００１０】
なお、本明細書において、「押鍵深さ」とは、押鍵前の鍵の位置（上限位置）から、押鍵や離鍵により揺動する鍵の位置までの上下方向の距離を意味する。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置において、緩徐段検出手段は、押鍵時に算出された鍵盤速度に基づいて加速度を算出する押鍵加速度算出手段と、算出された加速度に基づいて、緩徐段の発生の有無を判定する緩徐段発生判定手段と、を有していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、押鍵加速度算出手段により、押鍵時の鍵盤速度に基づいて加速度が算出され、その加速度に基づいて、緩徐段の発生の有無が判定される。具体的には、緩徐段が発生するときには、鍵盤速度を時間で微分した加速度が、正から負へ変化し、さらに正へと変化するので、緩徐段発生判定手段により、加速度の推移に基づいて、実際の緩徐段の発生を、随時、正しく判定することができる。また、加速度を算出するための鍵盤速度が、押鍵深さ検出手段で検出した押鍵深さを利用して算出でき、つまり、その押鍵深さを利用して加速度を算出できるので、加速度を検出するための格別なセンサなどは不要である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または２の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置において、押鍵時に、鍵が所定の押鍵深さに達したときに、鍵に基づく発音を行うべきと決定する発音タイミング決定手段を、さらに備えていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、押鍵時に、鍵が所定の押鍵深さに達したときに、その鍵に基づく発音を行うべきと決定するので、押鍵に応じた発音タイミングを適切に決定することができる。また、発音タイミングを決定するためのパラメータとして、上述した最大押鍵速度を求めるための押鍵深さを共用することができ、それにより、発音制御の簡素化を図ることができる。
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかの鍵盤楽器の押鍵情報検出装置において、離鍵時に、鍵が所定の押鍵深さを通過するときの鍵盤速度を離鍵速度として算出する離鍵速度算出手段と、鍵が所定の押鍵深さを通過した後、離鍵速度に応じた所定時間が経過したときに、止音を行うべきと決定する止音タイミング決定手段と、をさらに備えていることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、離鍵時に、鍵が所定の押鍵深さを通過した後、その通過するときの離鍵速度に応じた所定時間が経過したときに、止音を行うべきと決定するので、離鍵に応じた止音タイミングを適切に決定することができる。また、止音タイミングを決定するためのパラメータとして、上述した最大押鍵速度を求めるための押鍵深さを共用することができ、それにより、止音制御の簡素化を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の押鍵情報検出装置を適用した電子ピアノの回路構成を示しており、図２は、その電子ピアノの鍵盤における押鍵の前後の状態を示している。これらの図に示すように、電子ピアノ１の鍵盤２は、複数の鍵３と、各鍵３の押鍵・離鍵時に、押鍵深さを連続的に検出する複数の押鍵深さセンサ４（押鍵深さ検出手段）とを有している。なお、図２では、鍵３および押鍵深さセンサ４はいずれも１つのみ示している。
【００２０】
図１に示すように、この電子ピアノ１では、鍵盤２からの検出信号が鍵盤スキャン回路１１に入力され、鍵盤２のＯＮ／ＯＦＦ情報およびノートナンバーに加えて、押鍵深さセンサ４によって連続的に検出された押鍵深さを表すデータが、鍵盤スキャン回路１１からシステムバス１２を介して、ＣＰＵ１３に送られる。
【００２１】
ＲＡＭ１４は、電子ピアノ１の動作状態を表すステータス情報や、後述する最大押鍵速度Ｖmaxなどを一時的に記憶するとともに、ＣＰＵ１３の作業領域として用いられる。また、ＲＯＭ１５は、ＣＰＵ１３で実行される制御プログラムやＣＰＵ１３での演算に使用される固定データ、さらには後述する最大押鍵速度Ｖmaxに基づいてベロシティを決定するベロシティテーブルや、決定されたベロシティに基づいて、発音すべき楽音の出力レベルを決定する楽音出力レベルテーブルなどを記憶している。これらのＲＡＭ１４およびＲＯＭ１５は、ＣＰＵ１３によりシステムバス１２を介してアクセスされる。
【００２２】
ＣＰＵ１３は、電子ピアノ１の各部を制御するものであり、本発明の鍵盤速度算出手段、最大押鍵速度取得手段、ベロシティ決定手段、緩徐段検出手段、押鍵加速度算出手段、緩徐段発生判定手段、発音タイミング決定手段、離鍵速度算出手段、および止音タイミング決定手段に相当するものである。このＣＰＵ１３は、鍵盤スキャン回路１１からのデータの他、いずれも図示しないが、音量を設定するためのボリューム回路からの設定音量や、電源スイッチや音色選択スイッチなどの各種スイッチの操作状態を検出するパネルスキャン回路からのパネルスイッチデータなどに応じ、上記制御プログラムに従って、発生すべき楽音の内容を演算し、その演算結果に基づく制御信号を音源回路１６に出力する。
【００２３】
音源回路１６は、ＣＰＵ１３からの制御信号に従って、波形メモリ１７から波形データを読み出し、これにエンベロープを乗算して、デジタルの楽音信号ＭＳを生成し、出力する。この楽音信号ＭＳは、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）１８により、残響やコーラスなどの音響効果の付加やフィルタ処理が施され、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ変換器）１９でアナログ信号に変換された後、スピーカ２０に送られる。そして、スピーカ２０で再生され、発音される。
【００２４】
図２に示すように、鍵盤２の各鍵３は、上下方向に延びるバランスピン２１を支点として、前後（図２では左右）に揺動自在に構成されている。そして、各鍵３の後端部（図２の右端部）と筬５との間に、押鍵深さセンサ４が配置されている。この押鍵深さセンサ４は、上述したように、押鍵深さ、すなわち押鍵時および離鍵時の鍵３の上下方向の変位を連続的に検出するためのものであり、静電容量を利用して検出するいわゆる静電容量センサである。
【００２５】
具体的には、この押鍵深さセンサ４は、図３（ａ）に示すように、基板２２と、互いに所定距離離れた状態で、基板２２上に配置された一対の固定電極２３、２３と、これら一対の固定電極２３、２３を絶縁するように覆った状態で、基板２２上に積層された絶縁層２４と、この絶縁層２４上に載置された円錐状のコイルばね２５と、このコイルばね２５を覆うように、絶縁層２４上に設けられたドーム状のコイルケース２６とを有している。コイルばね２５はステンレスなどの金属で構成され、またコイルケース２６は肉薄のゴムで構成されている。
【００２６】
このように構成された押鍵深さセンサ４は、押鍵時に、鍵３で上方から押圧されると、図３（ｂ）、（ｃ）に順に示すように、コイルケース２６が上方から押し潰されるとともに、コイルばね２５が圧縮される。逆に、離鍵時に、鍵３による押圧が解除されると、コイルケース２６の上面が鍵３の下面に接触した状態に保たれながら、コイルケース２６およびコイルばね２５が復帰する。このような鍵３の押鍵および離鍵によるコイルばね２５の伸縮に伴って、固定電極２３、２３間の空間の誘電率が変化し、これにより固定電極２３、２３間の静電容量が連続的に変化する。この静電容量の値は、コイルばね２５の変形量、すなわち鍵３の押鍵深さに対応しており、したがって、固定電極２３、２３間の静電容量を検出することによって、鍵３の押鍵深さを連続的に検出することができる。
【００２７】
ここで、図４〜図８のフローチャートと、図９の押鍵深さＫおよび押鍵速度Ｖのタイムチャートを参照して、電子ピアノ１における押鍵・離鍵時の処理について説明する。なお、後述する緩徐段発生フラグＦ＿Ｋは、緩徐段の発生の有無を判別するためのフラグであり、その初期値として、緩徐段が発生していないことを意味する「０」が設定されている。また、後述する最大押鍵速度Ｖmaxには、初期値として値０が設定されている。
【００２８】
図４は、押鍵・離鍵時のメイン処理を示している。押鍵時に、打鍵によって鍵３が押し下げられると、本メイン処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、押鍵深さ・押鍵速度検出処理が実行される。この検出処理ではまず、図５に示すように、緩徐段発生フラグＦ＿Ｋが「１」であるか否かを判別する（ステップ１１）。この判別結果がＹｅｓ、すなわち緩徐段が既に発生しているときには、後述するように、緩徐段の発生前の最大押鍵速度Ｖmaxが保持されたまま、本検出処理を終了する。一方、ステップ１１の判別結果がＮｏ、すなわち緩徐段が発生していないときには、押鍵中の鍵３の押鍵深さＫが、上記押鍵深さセンサ４によって連続的に検出されるとともに（ステップ１２）、その検出結果に基づいて、押鍵速度Ｖが演算される（ステップ１３）。具体的には、連続的に検出された押鍵深さＫが、ＣＰＵ１３により、時間で逐次微分されることで、鍵３の押鍵速度Ｖが算出される。
【００２９】
次いで、算出された押鍵速度Ｖと最大押鍵速度Ｖmaxとを比較し（ステップ１４）、押鍵速度Ｖが最大押鍵速度Ｖmaxよりも大きいときには（ステップ１４：Ｙｅｓ）、今回の押鍵速度Ｖを最大押鍵速度Ｖmaxとしてセットし（ステップ１５）、続くステップ１６に進む。逆に、押鍵速度Ｖが最大押鍵速度Ｖmax以下であるときには（ステップ１４：Ｎｏ）、ステップ１５をスキップしてステップ１６に進む。
【００３０】
このステップ１６では、緩徐段が発生したか否かを判別する。具体的には、押鍵加速度算出手段としてのＣＰＵ１３により、鍵３の押鍵速度Ｖを時間で微分することで加速度を算出し、その推移に基づいて判定する。すなわち、緩徐段が発生するときには、その加速度が、正から負へ変化し、さらに正へと変化するので、この加速度の推移に基づいて、緩徐段の発生の有無を適正に判定することができる。ステップ１６の判別結果がＮｏ、すなわち緩徐段が発生していないときには、そのまま本検出処理を終了して、図４のメイン処理に戻る。一方、ステップ１６の判別結果がＹｅｓ、すなわち緩徐段が発生したときには、緩徐段発生フラグＦ＿Ｋを「１」にセットし（ステップ１７）、本検出処理を終了して、図４のメイン処理に戻る。したがって、これ以降は、本検出処理が再度実行されても、上記ステップ１１でＦ＿Ｋ＝１と判別されることで、直ちに本検出処理が終了し、最大押鍵速度Ｖmaxは、緩徐段発生前の値に保たれる。
【００３１】
続く図４のステップ２において、押鍵深さＫが基準押鍵深さＫbase（所定の押鍵深さ）以上であるか否か、すなわち、鍵３の押鍵深さＫが、予め設定された基準押鍵深さＫbase（例えば７〜８ｍｍ）に達したか否かを判別する。その判別結果がＮｏ、すなわち押鍵深さＫが基準押鍵深さＫbaseに達していないときには、再度、上記ステップ１の押鍵深さ・押鍵速度検出処理が実行される。一方、ステップ２の判別結果がＹｅｓで、押鍵深さＫが基準押鍵深さＫbaseに達したときには、ベロシティ決定処理が実行される（ステップ３）。
【００３２】
このベロシティ決定処理では、図６に示すように、最大押鍵速度Ｖmaxに基づき、図示しないベロシティテーブルを検索して（ステップ３１）、ベロシティを決定し（ステップ３２）、図４のメイン処理に戻る。なお、この図示しないベロシティテーブルでは、最大押鍵速度Ｖmaxが大きいほど、ベロシティの値が大きくなるように設定されている。
【００３３】
次いで、決定されたベロシティに基づいて、発音処理が実行される（ステップ４）。すなわち、図７に示すように、ベロシティに基づき、図示しない楽音出力レベルテーブルなどを検索し（ステップ４１）、発音すべき楽音の制御信号を音源回路１６に出力する（ステップ４２）。これにより、ＤＳＰ１８およびＤ／Ａ１９を介して、スピーカ２０から発音される（ステップ４３）。この場合、押鍵された鍵３が基準押鍵深さＫbaseに達したときに（ステップ２〜４）、その鍵３に基づく発音を行うべきとして、制御信号を音源回路１６に出力することで発音が行われるので、押鍵に応じた発音を適切なタイミングで行うことができる。
【００３４】
そして、スピーカ２０からの発音が開始された後、押鍵された鍵３が、押し下げと反対の上方に向かって揺動し、押鍵前の元の位置に戻るまでの間に、ステップ５の止音処理によって、スピーカ２０からの発音が停止する。図８に示すように、この止音処理では、まず、上記図５の押鍵深さ・押鍵速度検出処理のステップ１２、１３と同様にして、押鍵深さセンサ４により、鍵３の押鍵深さＫを連続的に検出するとともに（ステップ５１）、押鍵速度Ｖを演算する（ステップ５２）。
【００３５】
次いで、ステップ５３において、鍵３の押鍵深さＫが基準押鍵深さＫbase以下であるか否か、すなわち、上方に向かって揺動する鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過したか否かを判別する。その判別結果がＮｏ、すなわち鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過していないときには、再度、押鍵深さＫが検出されるとともに（ステップ５１）、押鍵速度Ｖが演算される（ステップ５２）。一方、ステップ５３の判別結果がＹｅｓで、鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過したときには、この通過時点の押鍵速度Ｖを離鍵速度ＶRとしてセットするとともに（ステップ５４）、この離鍵速度ＶRに応じて、上記ステップ４３で開始された発音を停止すべき所定時間を算出する（ステップ５５）。そして、続くステップ５６において、鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過してから、上記所定時間が経過したか否かを判別する。なお、この所定時間は、離鍵速度ＶRに応じて予め設定されたテーブルや計算式などに基づいて算出され、また時間の計測は、ソフトウェアによるタイマによって行われるようになっている。
【００３６】
ステップ５６の判別結果がＹｅｓで、鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過後、上記所定時間を経過したときには、発音を停止させるべきとして、そのための制御信号を音源回路１６に出力し（ステップ５７）、これにより、上記ステップ４３で開始された発音が停止（止音）される（ステップ５８）。このように、止音処理では、上方に向かって揺動する鍵３が基準押鍵深さＫbaseを通過後、その通過時点の押鍵速度Ｖ（離鍵速度ＶR）に応じて、止音タイミングが決定されるので、離鍵に応じた適切な止音タイミングで、発音を停止させることができる。
【００３７】
以上により、ステップ５の止音処理が終了し、押鍵・離鍵時のメイン処理も終了する。
【００３８】
図１０は、実際に種々の奏法や強さで打鍵したときの鍵の１ストロークの平均速度と、本実施形態および従来の手法によるそれぞれの押鍵速度との関係を示す分布図である。より具体的には、同図では、横軸に、ベロシティの代替値としての１ストローク平均速度をとり、一方、縦軸の押鍵速度については、「●」が本実施形態によるもの、すなわち基準押鍵深さＫbaseまでの最大押鍵速度を示し、「○」が従来の手法によるもの、すなわち押鍵深さＫ１、Ｋ２（図１２（ｃ）参照）間の平均の押鍵速度（以下、単に「平均押鍵速度」という）を示している。
【００３９】
なお、上記実験では、鍵の１ストロークの押鍵深さ、すなわち鍵の上限位置と下限位置との間の距離、より具体的には、鍵盤端（図２の鍵３の右端）位置での距離を１０．５ｍｍとするとともに、基準押鍵深さＫbase、押鍵深さＫ１およびＫ２をそれぞれ、７ｍｍ、４ｍｍおよび７ｍｍとした。また、鍵の１ストロークの平均速度をベロシティの代替値としているのは、通常、打鍵強さを直接測定することはできず、１ストローク平均速度がベロシティと強い相関（比例関係）があると考えられるからである。
【００４０】
図１０の「●」の分布から明らかなように、１ストローク平均速度と最大押鍵速度とは互いに、ほぼ比例関係にあり、１ストローク平均速度が大きいほど、最大押鍵速度も大きくなっている。このように、両者の間には強い相関があり、したがって、最大押鍵速度が大きいほど、ベロシティが大きくなることがわかる。これに対し、同図の「○」の分布では、１ストローク平均速度と平均押鍵速度との間に、上述した「●」のような相関がなく、特に、押鍵深さＫ１、Ｋ２間に緩徐段を含む場合（分布図の右下部分）には、他の「○」とは全く異なる傾向を示していることがわかる。
【００４１】
以上のことから、押鍵によるベロシティを、基準押鍵深さＫbaseまでの最大押鍵速度に基づいて決定することにより、従来手法による場合に比べて、ベロシティを適切に決定できることがわかる。
【００４２】
また、図１１は、実際に種々の奏法や強さで打鍵したときの鍵の１ストロークの平均速度と、ピークとなる押鍵速度（以下「ピーク速度」という）との関係を示す分布図である。より具体的には、横軸は上記図１０と同様であり、縦軸のピーク速度については、「●」が指離し打鍵を行ったときに最初に生じるピーク（以下「第１ピーク」という）を示し、「○」がその後に生じるピーク（以下「第２ピーク」という）を示している（図９、図１２（ｄ）参照）。
【００４３】
図１１の「●」および「○」の分布から明らかなように、押鍵時に緩徐段が発生することで、押鍵速度の推移に２つのピークが生じる場合には、一般に、第１ピークの値が第２ピークの値に比べて大きく、加えて、打鍵強さによっては、第２ピークがはっきりと生じないこともある。したがって、第１ピーク時のピーク速度を最大押鍵速度として採用し、これに基づいてベロシティを決定することにより、打鍵強さをよりよく反映した適切なベロシティを得ることができ、しかも、単に、第１ピークのピーク速度を採用するだけなので、ベロシティの決定を単純に行うことができる。
【００４４】
以上詳述したように、本実施形態の押鍵情報検出装置によれば、基準押鍵深さＫbaseを単一の基準とし、押鍵時のベロシティを、これに密接な相関関係のある最大押鍵速度Ｖmaxに基づいて決定するので、演奏時の奏法や打鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切かつ単純に決定することができる。また、押鍵時の鍵３が基準押鍵深さＫbaseに達するまでに、緩徐段が発生したときには、第１ピーク時のピーク速度を最大押鍵速度として採用することで、ベロシティを単純かつより適切に決定することができる。このようにしてベロシティを決定することにより、従来のような実際の打鍵強さと、ベロシティとの大小関係の逆転現象の発生を防止することができる。
【００４５】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。上記実施形態では、押鍵深さを検出する押鍵深さセンサ４として、静電容量センサを使用したが、押鍵深さを連続的に検出できるものであればどのようなセンサでもよい。そのようなセンサとして、例えば、光学式の光強度センサや光学反射式センサ、エンコーダ式のセンサ、渦電流式センサ、あるいは磁気センサなどを用いることができる。また、実施形態では、ベロシティや楽音の出力レベルを決定するために、予め設定された所定のテーブルを使用したが、所定の換算式を用いて算出するようにしてもよい。
【００４６】
また、実施形態は、本発明を電子ピアノに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、他の適当な鍵盤楽器、例えば消音ピアノや自動演奏ピアノ、さらにはシンセサイザや電子オルガンなどに適用することも、もちろん可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置は、演奏時の奏法や打鍵強さなどにかかわらず、ベロシティを適切に決定することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による押鍵情報検出装置を適用した電子ピアノの回路構成を示す図である。
【図２】鍵盤における押鍵動作を示す図であり、（ａ）は押鍵前、（ｂ）は押鍵後の状態を示している。
【図３】（ａ）は押鍵深さセンサの内部構造を示す図であり、（ｂ）および（ｃ）は押鍵時に鍵で上方から押圧されたときの変形を順に示している。
【図４】押鍵・離鍵時におけるメイン処理を示すフローチャートである。
【図５】押鍵深さ・押鍵速度の検出処理を示すフローチャートである。
【図６】ベロシティの決定処理を示すフローチャートである。
【図７】発音処理を示すフローチャートである。
【図８】止音処理を示すフローチャートである。
【図９】押鍵深さおよびそのときの押鍵速度の一例を示すタイムチャートであり、（ａ）は基準押鍵深さよりも深い位置で緩徐段が発生した状態を示し、（ｂ）は基準押鍵深さよりも浅い位置で緩徐段が発生した状態を示している。
【図１０】鍵の１ストロークの平均速度（ベロシティの代替値）と本実施形態および従来の手法によるそれぞれの押鍵速度との関係の実験結果を示す分布図である。
【図１１】鍵の１ストロークの平均速度（ベロシティの代替値）とピーク速度との関係の実験結果を示す分布図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、指付け打鍵を行ったときの押鍵深さおよびそのときの押鍵速度の一例をそれぞれ示すタイムチャート、（ｃ）、（ｄ）は、指離し打鍵を行ったときの押鍵深さおよび押鍵速度の一例をそれぞれ示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１電子ピアノ
２鍵盤
３鍵
４押鍵深さセンサ（押鍵深さ検出手段）
１３ＣＰＵ（鍵盤速度算出手段、最大押鍵速度取得手段、
ベロシティ決定手段、緩徐段検出手段、押鍵加速度算出手段、
緩徐段発生判定手段、発音タイミング決定手段、
離鍵速度算出手段、止音タイミング決定手段）
Ｋ押鍵深さ
Ｋbase 基準押鍵深さ（所定の押鍵深さ）
Ｖ押鍵速度
Ｖmax 最大押鍵速度[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is applied to, for example, an electronic keyboard instrument such as an electronic piano, or a composite piano such as a mute piano or an auto-playing piano, and detects key pressing information and a parameter indicating the keystroke strength according to the detection result. The present invention relates to a key-press information detecting device for a keyboard instrument for determining the velocity as a key.
[0002]
[Prior art]
In general, the keyboard musical instrument as described above determines the velocity based on the keyboard speed at the time of pressing, that is, the key pressing speed, and determines the volume of sound generated from the electronic sound source based on the determined velocity. This is because the volume of an acoustic piano or the like is determined by the string hitting strength when the string is hit with a hammer, and the string hitting strength is determined according to the key pressing speed. Further, the key pressing speed is not constant during key pressing, and the manner of change varies depending on the playing method and the keystroke strength during actual performance. That is, for example, a performance method in which a key is pressed while pressing a finger lightly on the keyboard (hereinafter referred to as “fingered keystroke”) and a performance method in which a key is pressed by swinging a finger from a high position (hereinafter “ As shown in FIG. 12, the key release speed indicates a change characteristic that is different from each other.
[0003]
FIGS. 12 (a) and 12 (b) show examples of changes in the key pressing depth and the key pressing speed at the time of finger pressing, respectively, while FIGS. 12 (c) and (d). ) Shows an example of changes in the key pressing depth and key pressing speed when the finger is released. As shown in FIG. 5A, with the key when the finger is pressed, the position from before the key depression (hereinafter referred to as “upper limit position”) to the deepest position (hereinafter referred to as “lower limit position”) is reached. The key depression depth gradually increases to draw a gentle curve. In this case, as shown in FIG. 5B, the key pressing speed is small at the initial stage of the key pressing, gradually increases, reaches a peak near the lower limit position, and then decreases rapidly.
[0004]
On the other hand, with the key when the finger is released, the key pressing depth increases rapidly from the upper limit position to the lower limit position as shown in FIG. In the middle of the depression, a step (hereinafter referred to as “slow step”) in which the key pressing depth hardly changes may occur as shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 4D, two peaks occur in the key pressing speed during one stroke until the key reaches the lower limit position from the upper limit position. The slow stage is considered to be caused by viscoelasticity such as felt used for a keyboard or an action, and the generation position thereof varies depending on the keystroke strength, the type of key, and the like. That is, the generation position of the gradual stage tends to occur at a shallow position when the keystroke strength is weak, while it occurs at a deep position when the keystroke strength is strong, for example.
[0005]
As a device for determining the velocity in consideration of the occurrence of such a gradual stage, for example, a device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-99029 is known. In this apparatus, the velocity is determined according to the average value of the key pressing speed in a predetermined section between the upper limit position and the lower limit position of the key. Specifically, as shown in FIG. 12 (c), two key pressing depths K1 and K2 that are separated from each other by a predetermined distance are set in advance, and the distance between them is divided by the time the key has moved. Thus, the average value of the key pressing speed is calculated. The velocity is determined based on the average value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the above-described conventional apparatus, by determining the velocity based on the average value of the key pressing speed in the predetermined section, even when the slow stage occurs in the predetermined section, the velocity of the velocity due to the occurrence is determined. I try to make the impact as small as possible. However, as described above, since the position where the gradual stage is generated is not constant, there is a possibility that a so-called reverse phenomenon occurs in which the magnitude relationship between the keying strength during actual performance and the determined velocity is reversed. That is, for example, when the keystroke strength is gradually increased during performance, a slow stage that has occurred in a shallow position above K1 in FIG. 12C begins to occur between K1 and K2 in the same figure. There is keystroke strength. In the switching of the generation position of the gradual step by hitting the key with the keystroke strength, the velocity is determined to be a small value because the gradual step occurs between K1 and K2 even though the keystroke is stronger than the previous keystroke. As a result, a small sound may be output from the speaker despite the strong keystroke strength.
[0007]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of appropriately determining a velocity of a keyboard instrument, regardless of a performance method or keystroke strength at the time of performance. The purpose is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to a first aspect of the present invention, there is provided a key pressing information detecting device for a keyboard instrument, wherein the key pressing depth detecting means for continuously detecting the key pressing depth of the swingable key, and the detected key pressing depth. Based on the keyboard speed calculating means for continuously calculating the keyboard speed of the key, and the maximum key pressing speed of the calculated keyboard speed until the key reaches a predetermined key pressing depth when the key is pressed. A maximum key pressing speed acquisition means acquired as a speed, and a velocity determination means for determining the velocity of the key based on the acquired maximum key pressing speed;And a slow step detecting means for detecting whether or not a slow step has occurred when the key is depressed, and the slow step detecting means generates a slow step until the key reaches a predetermined key pressing depth. When detected, the velocity determining means determines the velocity based on the maximum key pressing speed obtained before the occurrence of the slow stage.It is characterized by.
[0009]
  According to this configuration, at the time of key depression, the key depression depth is continuously detected by the key depression depth detection unit, and the keyboard speed calculation unit performs the key depression based on the detected key depression depth. The keyboard speed is calculated continuously. Of the calculated keyboard speeds, the maximum value until the key reaches a predetermined key pressing depth is acquired as the maximum key pressing speed by the maximum key pressing speed acquisition means. Then, the velocity of the key is determined by the velocity determining means based on the acquired maximum key pressing speed. As will be described later, since there is a close correlation between the maximum key pressing speed until the key reaches a predetermined key pressing depth and the velocity when the key is pressed, the velocity is based on the maximum key pressing speed. By determining the velocity, it is possible to appropriately determine the velocity regardless of the performance method or keystroke strength at the time of performance. In addition, by adopting the maximum key pressing speed up to a predetermined key pressing depth as the keyboard speed for determining the velocity, the velocity can be determined when the key reaches the predetermined key pressing depth. Can be sounded at an appropriate timing after the key reaches a predetermined key depression depth.
  In addition, when the occurrence of a gradual step is detected by the gradual step detecting means until the key reaches a predetermined key depression depth when the key is depressed, the maximum key depression speed acquired before the occurrence of the gradual step is reached. Based on this, the velocity is determined. As described above, when a gradual step occurs when a key is pressed, first and second peaks of the key pressing speed occur before and after that. As will be described later, the key pressing speed at the first peak shows a larger value than the key pressing speed at the second peak, and there is a closer correlation with the velocity. Therefore, the velocity can be determined simply and more appropriately by adopting the key pressing speed at the first peak before the occurrence of the gradual stage as the maximum key pressing speed. In addition, by determining the velocity in this way, it is possible to prevent the occurrence of the reverse phenomenon of the magnitude relationship between the actual key strength and the velocity as in the prior art.
[0010]
In this specification, the “key pressing depth” means the distance in the vertical direction from the position of the key before the key is pressed (upper limit position) to the position of the key that is rocked by pressing or releasing the key. .
[0013]
  Claim2The invention according to claim1In the key-press information detecting apparatus for a keyboard instrument, the slow-speed detecting means includes a key-pressing acceleration calculating means for calculating an acceleration based on a keyboard speed calculated at the time of key pressing, and a slow-speed detecting means for the slow speed based on the calculated acceleration. And a slow-stage generation determining means for determining the presence or absence of occurrence.
[0014]
According to this configuration, the key depression acceleration calculating means calculates the acceleration based on the keyboard speed at the time of the key depression, and based on the acceleration, the presence / absence of the slow step is determined. Specifically, when a slow stage occurs, the acceleration obtained by differentiating the keyboard speed with respect to time changes from positive to negative, and further changes to positive. The actual occurrence of the gradual stage can be correctly determined at any time. Further, the keyboard speed for calculating the acceleration can be calculated using the key pressing depth detected by the key pressing depth detecting means, that is, the acceleration can be calculated using the key pressing depth. There is no need for a special sensor or the like.
[0015]
  Claim3The invention according to claim1 or 2The key-press information detecting device for the keyboard instrument further comprises sound generation timing determination means for determining that sound generation based on the key should be performed when the key reaches a predetermined key press depth when the key is pressed. It is characterized by.
[0016]
According to this configuration, when the key is pressed, when the key reaches a predetermined key pressing depth, it is determined that the sound generation based on the key should be performed, so that the sound generation timing corresponding to the key press is appropriately determined. Can do. Further, the key depression depth for obtaining the maximum key depression speed can be shared as a parameter for determining the sound generation timing, thereby simplifying the sound generation control.
[0017]
  Claim4The invention according to claim1 to 3In the key-press information detecting device for any of the keyboard instruments, at the time of key release, a key release speed calculating means for calculating a keyboard speed when the key passes a predetermined key press depth as a key release speed, and the key is a predetermined key And a sound stop timing determining means for determining that the sound should be stopped when a predetermined time corresponding to the key release speed elapses after passing through the key pressing depth.
[0018]
According to this configuration, when the key is released, after the key has passed the predetermined key pressing depth, it is determined that the sound should be stopped when a predetermined time corresponding to the key releasing speed at the time of passing has passed. Therefore, it is possible to appropriately determine the sound stop timing according to the key release. Further, the key depression depth for obtaining the above-mentioned maximum key depression speed can be shared as a parameter for determining the sound stop timing, thereby simplifying the sound stop control.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of an electronic piano to which the key press information detecting device of the present invention is applied, and FIG. 2 shows a state before and after key pressing on a keyboard of the electronic piano. As shown in these drawings, the keyboard 2 of the electronic piano 1 includes a plurality of keys 3 and a plurality of key depression depth sensors that continuously detect the key depression depth when each key 3 is depressed / released. 4 (key pressing depth detection means). In FIG. 2, only one key 3 and one key pressing depth sensor 4 are shown.
[0020]
As shown in FIG. 1, in this electronic piano 1, a detection signal from a keyboard 2 is input to a keyboard scanning circuit 11, and in addition to the ON / OFF information and note number of the keyboard 2, it is continuously detected by a key pressing depth sensor 4. The data representing the detected key depression depth is sent from the keyboard scan circuit 11 to the CPU 13 via the system bus 12.
[0021]
The RAM 14 temporarily stores status information indicating the operation state of the electronic piano 1 and a maximum key pressing speed Vmax described later, and is used as a work area for the CPU 13. Further, the ROM 15 is based on a control program executed by the CPU 13, fixed data used for calculation by the CPU 13, a velocity table for determining a velocity based on a maximum key pressing speed Vmax, which will be described later, and a determined velocity. A musical tone output level table for determining the output level of musical tone to be generated is stored. The RAM 14 and ROM 15 are accessed by the CPU 13 via the system bus 12.
[0022]
The CPU 13 controls each part of the electronic piano 1. The keyboard speed calculating means, the maximum key pressing speed obtaining means, the velocity determining means, the slow speed detecting means, the key pressing acceleration calculating means, the slow speed generation determining means of the present invention. These correspond to sound generation timing determination means, key release speed calculation means, and sound stop timing determination means. The CPU 13 detects not only the data from the keyboard scanning circuit 11 but also the operation state of various switches such as a power switch and a timbre selection switch, although not shown in the figure, a set volume from a volume circuit for setting the volume. In accordance with the panel switch data from the panel scan circuit, etc., the content of the musical sound to be generated is calculated according to the control program, and a control signal based on the calculation result is output to the tone generator circuit 16.
[0023]
The tone generator 16 reads waveform data from the waveform memory 17 in accordance with a control signal from the CPU 13, multiplies it by an envelope, and generates and outputs a digital musical tone signal MS. The musical sound signal MS is subjected to addition of acoustic effects such as reverberation and chorus by a DSP (digital signal processor) 18 and filtering, and converted into an analog signal by a D / A (digital / analog converter) 19. To the speaker 20. Then, it is reproduced by the speaker 20 and pronounced.
[0024]
As shown in FIG. 2, each key 3 of the keyboard 2 is configured to be swingable back and forth (left and right in FIG. 2) with a balance pin 21 extending in the vertical direction as a fulcrum. A key pressing depth sensor 4 is disposed between the rear end portion (the right end portion in FIG. 2) of each key 3 and the collar 5. As described above, the key depression depth sensor 4 is for continuously detecting the key depression depth, that is, the vertical displacement of the key 3 at the time of key depression and key release. This is a so-called capacitance sensor that detects using the sensor.
[0025]
Specifically, as shown in FIG. 3A, the key pressing depth sensor 4 is a pair of fixed electrodes 23 and 23 arranged on the substrate 22 with a predetermined distance from the substrate 22. And an insulating layer 24 stacked on the substrate 22 in a state of covering the pair of fixed electrodes 23 and 23 so as to insulate, a conical coil spring 25 placed on the insulating layer 24, A dome-shaped coil case 26 provided on the insulating layer 24 is provided so as to cover the coil spring 25. The coil spring 25 is made of metal such as stainless steel, and the coil case 26 is made of thin rubber.
[0026]
When the key pressing depth sensor 4 configured as described above is pressed from above with the key 3 when the key is pressed, the coil case 26 is pressed from above as shown in FIGS. 3B and 3C in order. While being crushed, the coil spring 25 is compressed. On the contrary, when the key 3 is released when the key is released, the coil case 26 and the coil spring 25 are returned while the upper surface of the coil case 26 is kept in contact with the lower surface of the key 3. As the coil spring 25 is expanded and contracted by pressing and releasing the key 3, the dielectric constant of the space between the fixed electrodes 23 and 23 changes, whereby the capacitance between the fixed electrodes 23 and 23 is continuous. Changes. This capacitance value corresponds to the amount of deformation of the coil spring 25, that is, the key pressing depth of the key 3. Therefore, by detecting the capacitance between the fixed electrodes 23, 23, the capacitance of the key 3 is detected. The key pressing depth can be detected continuously.
[0027]
Here, with reference to the flowcharts of FIGS. 4 to 8 and the time chart of the key press depth K and the key press speed V of FIG. Note that a slow speed generation flag F_K, which will be described later, is a flag for determining whether or not a slow speed has occurred, and its initial value is set to “0”, which means that no slow speed has occurred. . In addition, a value 0 is set as an initial value for a maximum key pressing speed Vmax described later.
[0028]
FIG. 4 shows main processing at the time of key depression / release. When the key 3 is pressed down by pressing the key at the time of the key depression, first in this main process, a key depression depth / key depression speed detection process is executed in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter). In this detection process, first, as shown in FIG. 5, it is determined whether or not the slow speed generation flag F_K is “1” (step 11). When this determination result is Yes, that is, when the slow speed has already occurred, the detection process is terminated while the maximum key pressing speed Vmax before the occurrence of the slow speed is maintained, as will be described later. On the other hand, when the determination result of step 11 is No, that is, when the slow speed is not generated, the key depression depth K of the key 3 being depressed is continuously detected by the key depression depth sensor 4 ( Step 12) Based on the detection result, the key pressing speed V is calculated (step 13). Specifically, the key press depth V of the key 3 is calculated by the CPU 13 sequentially differentiating the key press depth K detected continuously with time.
[0029]
Next, the calculated key pressing speed V is compared with the maximum key pressing speed Vmax (step 14). When the key pressing speed V is larger than the maximum key pressing speed Vmax (step 14: Yes), the current key pressing speed V V is set as the maximum key pressing speed Vmax (step 15), and the process proceeds to the following step 16. Conversely, when the key pressing speed V is equal to or lower than the maximum key pressing speed Vmax (step 14: No), step 15 is skipped and the process proceeds to step 16.
[0030]
In step 16, it is determined whether or not a gradual stage has occurred. Specifically, the CPU 13 as the key depression acceleration calculating means calculates the acceleration by differentiating the key depression speed V of the key 3 with respect to time, and determines based on the transition. That is, when a slow stage occurs, the acceleration changes from positive to negative, and further changes to positive. Therefore, the presence or absence of the slow stage can be appropriately determined based on the transition of the acceleration. . When the determination result of step 16 is No, that is, when the gradual speed has not occurred, the present detection process is terminated as it is, and the process returns to the main process of FIG. On the other hand, when the determination result in step 16 is Yes, that is, when a gradual speed has occurred, the gradual speed flag F_K is set to “1” (step 17), the present detection process is terminated, and the process returns to the main process in FIG. . Therefore, after this, even if the main detection process is executed again, it is determined in step 11 that F_K = 1, so that the main detection process is immediately ended, and the maximum key pressing speed Vmax is the same as that before the slow speed generation. Kept at the value.
[0031]
In the subsequent step 2 in FIG. 4, whether or not the key pressing depth K is equal to or larger than the reference key pressing depth Kbase (predetermined key pressing depth), that is, the key pressing depth K of the key 3 is set in advance. It is determined whether or not a reference key pressing depth Kbase (for example, 7 to 8 mm) has been reached. If the determination result is No, that is, if the key pressing depth K has not reached the reference key pressing depth Kbase, the key pressing depth / key pressing speed detection process in step 1 is executed again. On the other hand, when the determination result in step 2 is Yes and the key pressing depth K reaches the reference key pressing depth Kbase, the velocity determining process is executed (step 3).
[0032]
In this velocity determining process, as shown in FIG. 6, a velocity table (not shown) is searched based on the maximum key pressing speed Vmax (step 31), the velocity is determined (step 32), and the process returns to the main process in FIG. . In this velocity table (not shown), the velocity value is set to increase as the maximum key pressing speed Vmax increases.
[0033]
Next, sound generation processing is executed based on the determined velocity (step 4). That is, as shown in FIG. 7, a musical tone output level table or the like (not shown) is searched based on velocity (step 41), and a control signal for a musical tone to be generated is output to the tone generator circuit 16 (step 42). As a result, sound is produced from the speaker 20 via the DSP 18 and the D / A 19 (step 43). In this case, when the pressed key 3 reaches the reference key pressing depth Kbase (steps 2 to 4), a sound is generated based on the key 3 and a control signal is output to the sound source circuit 16. Since the sound is generated, the sound corresponding to the key depression can be performed at an appropriate timing.
[0034]
After the sound generation from the speaker 20 is started, the depressed key 3 swings upward in the opposite direction to the depression and returns to the original position before the depression of the key in step 5. The sound generation from the speaker 20 is stopped by the stop sound processing. As shown in FIG. 8, in this sound stopping process, first, the key pressing depth sensor 4 is used to detect the key 3 in the same manner as steps 12 and 13 of the key pressing depth / key pressing speed detection process of FIG. The key pressing depth K is continuously detected (step 51), and the key pressing speed V is calculated (step 52).
[0035]
Next, at step 53, whether or not the key depression depth K of the key 3 is equal to or smaller than the reference key depression depth Kbase, that is, whether or not the key 3 swinging upward has passed the reference key depression depth Kbase. Determine whether or not. When the determination result is No, that is, when the key 3 does not pass the reference key pressing depth Kbase, the key pressing depth K is detected again (step 51), and the key pressing speed V is calculated (step). 52). On the other hand, when the determination result in step 53 is Yes and the key 3 has passed the reference key pressing depth Kbase, the key pressing speed V at the time of passing is set as the key releasing speed VR (step 54), and this key release is performed. In accordance with the speed VR, a predetermined time for stopping the sound generation started in step 43 is calculated (step 55). In the following step 56, it is determined whether or not the predetermined time has elapsed after the key 3 has passed the reference key pressing depth Kbase. The predetermined time is calculated based on a table or calculation formula set in advance according to the key release speed VR, and the time is measured by a timer by software.
[0036]
When the determination result in step 56 is Yes and the key 3 has passed the reference key pressing depth Kbase and the predetermined time has elapsed, the sound generation is to be stopped and a control signal for that purpose is output to the tone generator circuit 16 (step 57) Thus, the sound generation started in step 43 is stopped (stopped) (step 58). As described above, in the sound stop processing, after the key 3 that swings upward passes through the reference key press depth Kbase, the sound stop timing is determined according to the key press speed V (key release speed VR) at that time. Therefore, the sound generation can be stopped at an appropriate stop timing according to the key release.
[0037]
As described above, the sound stop processing in step 5 is completed, and the main processing at the time of key depression / release is also terminated.
[0038]
FIG. 10 is a distribution diagram showing the relationship between the average speed of one stroke of a key when the keys are actually played with various playing styles and strengths, and the respective key pressing speeds according to the present embodiment and the conventional technique. More specifically, in the figure, the horizontal axis represents the one-stroke average speed as an alternative value of velocity, while the vertical axis of the key pressing speed is “●” according to the present embodiment, that is, the reference The maximum key pressing speed up to the key pressing depth Kbase is indicated, and “◯” indicates the conventional key pressing speed, that is, the average key pressing speed between the key pressing depths K1 and K2 (see FIG. Simply “average key press speed”).
[0039]
In the above experiment, the key pressing depth for one stroke of the key, that is, the distance between the upper limit position and the lower limit position of the key, more specifically, at the keyboard end (right end of the key 3 in FIG. 2). The distance was 10.5 mm, and the standard key pressing depth Kbase and key pressing depths K1 and K2 were 7 mm, 4 mm, and 7 mm, respectively. Moreover, the average velocity of one stroke of the key is used as an alternative value for velocity. Normally, the keystroke strength cannot be directly measured, and the average velocity of one stroke is strongly correlated with the velocity (proportional relationship). Because it is.
[0040]
As is apparent from the distribution of “●” in FIG. 10, the one-stroke average speed and the maximum key pressing speed are substantially proportional to each other, and the maximum key pressing speed increases as the one-stroke average speed increases. . Thus, there is a strong correlation between the two, and thus it can be seen that the velocity increases as the maximum key pressing speed increases. On the other hand, in the distribution of “◯” in the figure, there is no correlation as described above with “●” between the average stroke speed and the average key pressing speed, and in particular, between the key pressing depths K1 and K2. It can be seen that when the curve includes a gradual stage (lower right part of the distribution map), the tendency is completely different from other “o”.
[0041]
From the above, it can be seen that the velocity can be appropriately determined by determining the velocity due to the key depression based on the maximum key depression speed up to the reference key depression depth Kbase as compared with the conventional method.
[0042]
FIG. 11 is a distribution diagram showing the relationship between the average speed of one key stroke when keys are actually pressed with various playing styles and strengths, and the key pressing speed that is a peak (hereinafter referred to as “peak speed”). is there. More specifically, the horizontal axis is the same as in FIG. 10 above, and the peak velocity on the vertical axis is the first peak that occurs when “●” is released and the key is pressed (hereinafter referred to as “first peak”). “◯” indicates a peak that occurs thereafter (hereinafter referred to as “second peak”) (see FIGS. 9 and 12D).
[0043]
As is apparent from the distribution of “●” and “◯” in FIG. 11, when a slow step occurs at the time of key depression and two peaks occur in the transition of the key depression speed, in general, the first peak The value is larger than the value of the second peak. In addition, the second peak may not be clearly generated depending on the keystroke strength. Therefore, by adopting the peak speed at the first peak as the maximum key pressing speed and determining the velocity based on this, it is possible to obtain an appropriate velocity that better reflects the keystroke strength, Since only the peak velocity of the first peak is employed, the velocity can be determined simply.
[0044]
As described in detail above, according to the key pressing information detecting apparatus of the present embodiment, the reference key pressing depth Kbase is set as a single reference, and the velocity at the time of key pressing is the maximum pressing having a close correlation therewith. Since the speed is determined based on the key speed Vmax, the velocity can be determined appropriately and simply regardless of the performance method and the keystroke strength at the time of performance. In addition, when a gradual step occurs before the key 3 at the time of key pressing reaches the reference key pressing depth Kbase, the peak speed at the first peak is adopted as the maximum key pressing speed, so that the velocity can be simplified and increased. Can be determined appropriately. By determining the velocity in this way, it is possible to prevent the occurrence of a reverse phenomenon of the magnitude relationship between the actual key-on strength and the velocity as in the prior art.
[0045]
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the said embodiment described. In the above embodiment, a capacitance sensor is used as the key pressing depth sensor 4 for detecting the key pressing depth. However, any sensor may be used as long as the key pressing depth can be continuously detected. As such a sensor, for example, an optical light intensity sensor, an optical reflection sensor, an encoder sensor, an eddy current sensor, or a magnetic sensor can be used. Further, in the embodiment, a predetermined table set in advance is used to determine the output level of velocity and musical sound, but it may be calculated using a predetermined conversion formula.
[0046]
The embodiment is an example in which the present invention is applied to an electronic piano. However, the present invention is not limited to this, and other appropriate keyboard instruments such as a mute piano, an automatic performance piano, a synthesizer, an electronic organ, etc. Of course, it is also possible to apply to. In addition, the detailed configuration can be changed as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
[0047]
【The invention's effect】
As described above in detail, the key-press information detecting device for a keyboard instrument according to the present invention has an effect that the velocity can be appropriately determined regardless of the performance method and the keystroke strength at the time of performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an electronic piano to which a key press information detecting device according to an embodiment of the present invention is applied.
2A and 2B are diagrams showing a key pressing operation on a keyboard, where FIG. 2A shows a state before key pressing and FIG. 2B shows a state after key pressing.
3A is a diagram showing an internal structure of a key pressing depth sensor, and FIGS. 3B and 3C sequentially show deformations when the key is pressed from above by pressing the key. FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing main processing at the time of key depression / key release;
FIG. 5 is a flowchart showing a key pressing depth / key pressing speed detection process;
FIG. 6 is a flowchart showing a velocity determination process.
FIG. 7 is a flowchart showing sound generation processing.
FIG. 8 is a flowchart showing a sound stopping process.
FIG. 9 is a time chart showing an example of a key pressing depth and a key pressing speed at that time, where (a) shows a state where a gradual step occurs at a position deeper than a reference key pressing depth, and (b) shows It shows a state in which a gradual step has occurred at a position shallower than the reference key depression depth.
FIG. 10 is a distribution diagram showing the experimental results of the relationship between the average speed of one key stroke (alternative value of velocity) and the respective key pressing speeds according to the present embodiment and the conventional method.
FIG. 11 is a distribution diagram showing an experimental result of a relationship between an average speed of one key stroke (alternative value of velocity) and a peak speed.
FIGS. 12A and 12B are time charts showing an example of a key pressing depth and a key pressing speed at the time of finger pressing, respectively, and FIGS. It is a time chart which respectively shows an example of the key pressing depth and key pressing speed when releasing a key.
[Explanation of symbols]
1 Electronic piano
2 keyboard
3 keys
4 Key pressing depth sensor (Key pressing depth detection means)
13 CPU (keyboard speed calculation means, maximum key pressing speed acquisition means,
Velocity determining means, slow speed detecting means, key press acceleration calculating means,
Gradual stage generation determination means, sound generation timing determination means,
(Key release speed calculation means, sound stop timing determination means)
K key press depth
Kbase standard key press depth (predetermined key press depth)
V Key pressing speed
Vmax Maximum key pressing speed

Claims

揺動自在の鍵の押鍵深さを連続的に検出する押鍵深さ検出手段と、
当該検出された押鍵深さに基づいて、前記鍵の鍵盤速度を連続的に算出する鍵盤速度算出手段と、
押鍵時に、当該算出された鍵盤速度のうちの、前記鍵が所定の押鍵深さに達するまでの最大値を最大押鍵速度として取得する最大押鍵速度取得手段と、
当該取得された最大押鍵速度に基づいて、前記鍵のベロシティを決定するベロシティ決定手段と、
押鍵時に、緩徐段が発生したか否かを検出する緩徐段検出手段と、
を備えており、
前記鍵が前記所定の押鍵深さに達するまでに、前記緩徐段検出手段により、前記緩徐段の発生が検出されたときに、前記ベロシティ決定手段は、当該緩徐段の発生前に取得された前記最大押鍵速度に基づいて、前記ベロシティを決定することを特徴とする鍵盤楽器の押鍵情報検出装置。A key pressing depth detecting means for continuously detecting the key pressing depth of the swingable key;
Keyboard speed calculating means for continuously calculating the keyboard speed of the key based on the detected key pressing depth;
A maximum key pressing speed acquisition means for acquiring, as a maximum key pressing speed, a maximum value of the calculated keyboard speed until the key reaches a predetermined key pressing depth during key pressing;
Velocity determining means for determining the velocity of the key based on the acquired maximum key pressing speed;
A slow speed detecting means for detecting whether or not a slow speed has occurred when the key is depressed;
With
When the occurrence of the slow step is detected by the slow step detection means until the key reaches the predetermined key depression depth, the velocity determining means is acquired before the occurrence of the slow step. An apparatus for detecting key press information of a keyboard instrument , wherein the velocity is determined based on the maximum key press speed .

前記緩徐段検出手段は、押鍵時に算出された前記鍵盤速度に基づいて加速度を算出する押鍵加速度算出手段と、
当該算出された加速度に基づいて、前記緩徐段の発生の有無を判定する緩徐段発生判定手段と、
を有していることを特徴とする請求項１に記載の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置。 The slow speed detecting means includes key depression acceleration calculating means for calculating acceleration based on the keyboard speed calculated at the time of key depression;
Based on the calculated acceleration, a slow stage occurrence determination means for judging whether or not the slow stage has occurred,
Key depression information detecting device of a keyboard instrument according to claim 1, characterized in that it has a.

押鍵時に、前記鍵が前記所定の押鍵深さに達したときに、当該鍵に基づく発音を行うべきと決定する発音タイミング決定手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置。 During key depression, when the key has reached the predetermined key pressing depth, the sound generation timing determining means determines that should be performed pronunciation based on the key, or claim 1, characterized in that it comprises further 3. A key-press information detecting device for a keyboard instrument according to 2 .

離鍵時に、前記鍵が前記所定の押鍵深さを通過するときの前記鍵盤速度を離鍵速度として算出する離鍵速度算出手段と、
前記鍵が前記所定の押鍵深さを通過した後、前記離鍵速度に応じた所定時間が経過したときに、止音を行うべきと決定する止音タイミング決定手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の鍵盤楽器の押鍵情報検出装置。 A key release speed calculating means for calculating, as a key release speed, the keyboard speed when the key passes the predetermined key pressing depth when the key is released;
Sound stop timing determination means for determining that sound should be stopped when a predetermined time corresponding to the key release speed has elapsed after the key has passed the predetermined key pressing depth;
It further comprises a key depression information detecting device of a keyboard instrument according to any one of 3 claims 1, characterized in.