能再现停-走键运动的自动演奏器及其乐器制造技术

一种用于产生乐器（１００）的操纵器（１ａ／１ｂ）的至少停－走运动的自动演奏器，包括：　　　　致动器（６），分别被与所述操纵器（１ａ／１ｂ）相关联地提供，并且响应于驱动信号（ｕｉ），以便将力施加在相关联的操纵器（１ａ／１ｂ）上，从而沿着在其上为所述停－走运动确定目标停止点（ＫＸ）的基准轨迹移动相关联的操纵器（１ａ／１ｂ）；　　　　传感器（２５／３５），监控所述操纵器（１ａ／１ｂ），以产生代表运动数据的信号（ｙｋ／ｙｍ），所述运动数据表示所述操纵器（１ａ／１ｂ）在实际轨迹上的实际运动；和　　　　数据处理单元（８），包括　　　　运动控制器（１１），确定表示所述操纵器（１ａ／１ｂ）在所述基准轨迹上的目标运动的控制数据（ｒｘ／ｒｖ；ｒｘ／ｒｖ／ｒｕ），并以时间间隔输出所述控制数据（ｒｘ／ｒｖ；ｒｘ／ｒｖ／ｒｕ），和　　　　伺服控制器（１２），连接于所述传感器（２５／３５）、所述运动控制器（１１）和所述致动器（６），用于对所述操纵器（１ａ／１ｂ）进行伺服控制，　　　　　其特征在于，　　　　所述伺服控制器（１２）以这种方式正规化所述运动数据（ｙｖｄ，ｙｘｄ），使得以与操纵器（１ａ／１ｂ）向所述目标停止点（ＫＸ）前进的所述实际运动的方向相同的方向、以及以与操纵器（１ａ／１ｂ）越过所述目标停止点（ＫＸ）的所述实际运动的所述方向相反的另一方向来表示所述力，并且，通过已经正规化的所述运动数据（ｙｘ／ｙｖ）和所述控制数据（ｒｘ／ｒｖ）之间的差的最小化，将所述驱动信号（ｕｉ）调整到适当的幅度值（ｕ）。

Automatic playing apparatus capable of reproducing stop and key movement and its musical instrument

A method for producing a musical instrument (100) manipulator (1a / 1b) at least stop walking automatic playing device comprises an actuator (6), respectively and the manipulator (1a / 1b) associated with, and in response to the driving signal (UI), in order to force the associated manipulator (1a / 1B), and along on the stop or go to the motion target stopping point (KX) of the reference trajectory associated with the mobile manipulator (1a / 1b); sensor (25 / 35), monitoring the manipulator (1a / 1b) and to generate a signal representing the motion data (YK / YM), the motion data representing the manipulator (1a / 1b) on the actual motion in the actual trajectory and number; According to the processing unit (8), including the motion controller (11), said the determined manipulator (1a / 1b) control data moving targets in the reference trajectory on the (Rx / RV; Rx / RV / Ru), and the time interval of the output control data (Rx / RV; Rx / RV / Ru), and the servo controller (12), connected to the sensor (25 / 35), the motion controller (11) and the actuator (6), for the manipulator (1a / 1b) for servo control, which is characterized in that the servo controller (12 in this way) normalized the motion data (yvd, YXD), the controller (1a / 1b) to the destination Standard stop point (KX) of the actual moving forward in the same direction, and with the manipulator (1a / 1b) over the target stop point (KX) to represent the force, and the other direction of the direction of the actual movement of the opposite, by the motion data have formal (YX / YV) and the control data (Rx / RV) the difference between the minimization of the driving signals (UI) adjusted to the appropriate range (U).

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动演奏器，特别涉及一种合并在乐器中的自动演奏器，用于在重放时再现键运动。
技术介绍
作为示例，在诸如例如用于重放的自动演奏器钢琴的混合乐器中采用伺服控制技术。混合乐器是在原声乐器的基础上制造的，并且电气系统被安装在原声乐器中，以便在重放时协助人类演奏者。例如，在原声钢琴的基础上制造自动演奏器钢琴，并且自动演奏器在原声钢琴上重演演奏。为了以高保真度再现键运动，在自动演奏器中采用伺服控制技术。在原声钢琴上演奏一首乐曲，并且用一组乐曲数据代码来表示原始演奏。当用户指示自动演奏器重演一首乐曲时，自动演奏器顺次开始分析该乐曲数据代码，并有选择地引起原始键运动。因此，期望自动演奏器按照与原始演奏中的表演风格相同的各种表演风格来再现键运动。通常通过记录器来记录原始演奏，并且在记录器和自动演奏器之间共享若干种系统组件。例如，尽管为记录器和自动演奏器准备了不同的子例程，但是这些子例程在共享于记录器和自动演奏器之间的中央处理单元上有选择地运行。然而，其它系统组件仅仅是为自动演奏器或记录器准备的。因此，共享的系统组件和专用的系统组件组合形成所述电气系统。在日本专利申请公开第Hei 7-175471号中公开了电气系统的典型示例。现有技术电气系统包括键传感器、弦槌传感器、活塞传感器、电磁控制的键致动器和控制器。键传感器和弦槌传感器专门用于记录。活塞传感器和电磁控制的键致动器专门用于自动演奏，并与控制器一起组合形成伺服控制环。然而，该控制器是在记录器和自动演奏器之间共享的。键传感器是光位置变换器，并且活塞传感器被分类为MM(动磁)型速度传感器。每个弦槌传感器由两个光耦合器来实现，并且弦槌柄间歇地打断穿过其轨迹而投射的光束。控制器确定弦槌与弦碰撞的时刻、以及在该碰撞之前瞬间的弦槌速度。每个键传感器由附接到相关联的键的遮光板(shutterplate)、以及沿着遮光板的轨迹布置的两个光耦合器来实现。当键从静止位置向终点位置行进时，遮光板顺次打断穿过所述轨迹而投射的光束，并且控制器确定释放键的时刻以及反向运动的速度。现有技术电气系统旨在以诸如重复的某种表演风格来再现半行程键运动。在键从静止位置向终点位置行进而不做任何停止的情况中，在下文中将该键运动称为“全行程键运动”。控制器分析表示向上键运动以及接下来的向下键运动的乐曲数据代码，以便将向上键轨迹和向下键轨迹逼近为线性线。控制器检查该线性线，以查看它们是否在静止位置和终点位置之间的任何地方彼此相交。如果答案给出为肯定，则控制器在交点处将键运动从向上的方向改变为向下的方向，以便再现半行程键运动。这样，现有技术电气系统再现半行程键运动和全行程键运动。在现有技术控制器中的数据处理器上运行的子例程被设计用来再现半行程键运动，并且由电磁控制的键致动器、活塞传感器和控制器形成的伺服控制环强迫键在半行程键运动的目标轨迹上行进。尽管现有技术电气系统可以再现半行程键运动，但是难以再现停-走(stop-and-go)键运动。在停-走键运动中，键表现如下。键朝着终点位置向下运动，并停止在前往终点位置途中的某个点处。在某个时间周期内将键保持在该点处，并随后使其重新开始向终点位置前进或返回静止位置。因此，停-走键运动包含向某个点的连续运动、在所述某个点处的停止以及从所述某个点起的连续运动。术语“连续键运动”与停-走键运动相反。键从静止位置向终点位置行进而不做任何停留。连续键运动仅包含连续运动。现有技术电气系统有时候不能区分停-走键运动和连续键运动。在半行程键运动中，所述某个时间周期非常短，使得所述线性线可以确定地在静止位置和终点位置之间彼此相交。然而，在停-走键运动中，钢琴家有时候在长时间周期内将键保持在所述某个点处。在此情形中，线性线彼此不相交。当钢琴家在停止之后重新开始向上键运动或向下键运动时，线性线彼此不相交。因此，现有技术电气系统不能处理停-走键运动。此外，现有技术控制器不能将键停止在目标停止点(stop)处。换句话说，键在目标停止点上方逐渐移动。这是因为这样的事实在现有技术电气系统中建立的伺服控制环将当前键位置与目标停止点相比较，以查看键是否准确地在目标轨迹上行进。在现有技术电气系统中，将反馈信号从活塞速度传感器提供给控制器，并且控制器通过对速度数据进行积分来确定当前活塞位置，即当前键位置。由于通过运算放大器来放大活塞速度信号，因此由于运算放大器中的偏移电压而不可避免地将噪声分量引入速度数据中，并且该噪声分量通过积分而被累加。因此，控制器通过与不准确的位置数据的比较来对伺服控制做出决策。结果，键不停止在目标停止点处。换句话说，现有技术电气系统不能再现停-走运动。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个重要目的是提供一种可以产生停-走键运动的重放系统。本专利技术的另一个重要目的是提供一种配备有该重放系统的乐器。为了实现该目的，本专利技术提出在目标停止点之前的区域中始终以与键运动方向相同的方向、而在越过目标停止点的另一区域中始终以与键运动方向相反的方向施加力。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于产生乐器的操纵器的至少停-走运动的自动演奏器，包括致动器，分别被与操纵器相关联地提供，并且响应于驱动信号，以便将力施加到相关联的操纵器上，从而沿着为停-走运动在其上确定目标停止点的基准轨迹移动相关联的操纵器；传感器，监控操纵器，以产生代表运动数据的信号，其中所述运动数据表示操纵器在实际轨迹上的实际运动；以及数据处理单元，其包括运动控制器，确定表示操纵器在基准轨迹上的目标运动的控制数据，并以时间间隔输出该控制数据；以及伺服控制器，连接于传感器、运动控制器和致动器，用于对操纵器进行伺服控制，所述伺服控制器以这种方式将运动数据正规化，使得以与操纵器向目标停止点前进的实际运动方向相同的方向、以及以与操纵器越过目标停止点的实际运动方向相反的另一方向来表示所述力，并且，通过已经正规化的运动数据和控制数据之间的差的最小化来将驱动信号调整到适当的幅度值。根据本专利技术的另一方面，提供一种用于通过至少停-走运动产生音调的乐器，包括操纵器，在所述至少停-走运动中被有选择地移动，以指定要产生的音调的属性；链接构件，连接于操纵器，使得操纵器引起链接构件的运动；以及自动演奏器，用于产生至少操纵器的停-走运动，并且包括致动器，分别被与操纵器相关联地提供，并响应于驱动信号，以便将力施加到相关联的操纵器上，从而沿着在其上确定目标停止点的基准轨迹、通过停-走运动来移动相关联的操纵器；传感器，监控操纵器，以产生代表运动数据的信号，其中所述运动数据表示操纵器在实际轨迹上的实际运动；以及数据处理单元，其具有运动控制器，确定表示操纵器在基准轨迹上的目标运动的控制数据，并以时间间隔输出该控制数据；以及伺服控制器，连接于传感器、运动控制器和致动器，用于对操纵器进行伺服控制，所述伺服控制器以这种方式将运动数据正规化，使得以与操纵器向目标停止点前进的实际运动方向相同的方向、以及以与操纵器越过目标停止点的实际运动方向相反的另一方向来表示所述力，并且，通过已经正规化的运动数据和控制数据之间的差的最小化来将驱动信号调整到适当的幅度值。附图说明根据结合附图的以下描述，将更清楚地理解所述自动演奏器和乐器的特征及优点，其中，图1是示出根据本专利技术的乐器的结构的横截面侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于产生乐器(100)的操纵器(1a/1b)的至少停-走运动的自动演奏器，包括致动器(6)，分别被与所述操纵器(1a/1b)相关联地提供，并且响应于驱动信号(ui)，以便将力施加在相关联的操纵器(1a/1b)上，从而沿着在其上为所述停-走运动确定目标停止点(KX)的基准轨迹移动相关联的操纵器(1a/1b)；传感器(25/35)，监控所述操纵器(1a/1b)，以产生代表运动数据的信号(yk/ym)，所述运动数据表示所述操纵器(1a/1b)在实际轨迹上的实际运动；和数据处理单元(8)，包括运动控制器(11)，确定表示所述操纵器(1a/1b)在所述基准轨迹上的目标运动的控制数据(rx/rv；rx/rv/ru)，并以时间间隔输出所述控制数据(rx/rv；rx/rv/ru)，和伺服控制器(12)，连接于所述传感器(25/35)、所述运动控制器(11)和所述致动器(6)，用于对所述操纵器(1a/1b)进行伺服控制，其特征在于，所述伺服控制器(12)以这种方式正规化所述运动数据(yvd，yxd)，使得以与操纵器(1a/1b)向所述目标停止点(KX)前进的所述实际运动的方向相同的方向、以及以与操纵器(1a/1b)越过所述目标停止点(KX)的所述实际运动的所述方向相反的另一方向来表示所述力，并且，通过已经正规化的所述运动数据(yx/yv)和所述控制数据(rx/rv)之间的差的最小化，将所述驱动信号(ui)调整到适当的幅度值(u)。2.如权利要求1所述的自动演奏器，其中，所述实际轨迹的每一个被划分为多个区域(R-K1/K1-K2/K3-K4/K4-E)，并且，比所述目标停止点(KX)更靠近相关联的操纵器(1a/1b)的静止位置(R)的所述多个区域中的一个、以及比所述目标停止点(KX)更远离所述静止位置(R)的所述多个区域中的另一个，被分别分配了小于表示所述目标停止点(KX)的一种物理量的基准值的所述种类物理量的值、以及大于所述基准值(KX)的所述种类物理量的另一值，从而使所述多个区域中的所述一个内的所述操纵器(1a/1b)的一个和所述多个区域中的所述另一个内的所述操纵器(1a/1b)的另一个被推动向所述目标停止点(KX)前进。3.如权利要求2所述的自动演奏器，其中，所述种类的物理量是距所述静止位置(R)的距离。4.如权利要求1所述的自动演奏器，其中，所述运动数据分别表示所述操纵器(1a/1b)的实际位置(yd)和所述操纵器(1a/1b)的实际速度(yvd)，并且所述控制数据分别表示所述操纵器(1a/1b)的目标位置(rx)和所述操纵器(1a/1b)的目标速度(rv)。5.如权利要求4所述的自动演奏器，其中，所述伺服控制器(12)以这种方式正规化实际位置(yd)，使得将小于表示所述目标停止点(KX)的基准值的值、以及大于所述基准值的另一值分配给比所述目标停止点(KX)更靠近静止位置(R)的区域、以及比所述目标停止点(KX)更远离所述静止位置(R)的另一区域，从而所述驱动信号(ui)使得所述致动器(6)推动所述操纵器(1a/1b)向所述目标停止点(KX)前进。6.如权利要求5所述的自动演奏器，其中，所述伺服控制器(12)以这种方式将所述驱动信号(ui)调整到所述幅度的所述适当值，使得将基于所述值(yx)或所述另一值(yx)和表示对应于所述目标停止点(KX)的所述目标位置(rx)的所述基准值之间的差(ex)而确定的所述实际速度(yv)和修正的目标速度(rvc)之间的差(ev)最小化。7.如权利要求5所述的自动演奏器，其中，当所述操纵器(1a/1b)超过所述目标停止点(KX)时，将所述实际位置(yd)从所述值(yx)改变为所述另一值(yx)。8.如权利要求7所述的自动演奏器，其中，当所述操纵器(1a/1b)超过所述目标停止点(KX)时，所述伺服控制器(12)被所述传感器(25)触发。9.如权利要求5所述的自动演奏器，其中，所述伺服控制器(12)以这种方式将所述驱动信号(ui)调整到所述幅度的所述适当值，使得将所述实际速度(yv)和修正的目标速度(ruc)之间的差(ev)最小化，其中所述差(ev)是基于所述值(yx)或所述另一值(yx)与表示对应于所述目标停止点(KX)的所述目标位置(rx)的所述基准值之间的差(ex)和常数值(ru)之间的和数确定的。10.一种用于通过至少停-走运动产生音调的乐器，包括操纵器(1a/1b)，在所述至少停-走运动中被有选择地移动，以指定要产生的音调的属性；链接构件(2/3/4/5)，连接于所述操纵器(1a/1b)，使得所述操纵器(1a/1b)引起所述链接...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原佑二，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
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