自動演奏鍵盤樂器的製作方法

2023-05-13 09:34:51

專利名稱：自動演奏鍵盤樂器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種自動演奏鋼琴，更具體地說是涉及一種具有記錄系統和自動演奏系統的自動演奏鋼琴。
背景技術：
自動演奏鋼琴是聲學鋼琴、記錄系統和自動演奏系統的組合體。記錄系統和自動演奏系統被安裝在聲學鋼琴內，並且通過使用者的指令來選擇性地使記錄系統和自動演奏系統起作用。在記錄模式和再現演奏模式中，記錄系統和自動演奏系統按照下述方式進行操作。
當在記錄模式中使用者用手指在聲學鋼琴上彈奏樂曲時，琴鍵運動被轉換成位置數據段，這些位置數據段被進行分析，以便提取出代表所說琴鍵運動的特徵數據段。並把這些特徵數據段存儲在音樂數據編碼中。因此，由記錄系統把在聲學鋼琴上所進行的彈奏記錄在一組音樂數據編碼中。
當使用者希望重現所說的彈奏時，他/她就命令自動演奏系統訪問這組音樂數據編碼。自動演奏系統按順序地讀出所說的音樂數據編碼，並且對這些音樂數據編碼進行分析，以便確定出要被重新執行的琴鍵運動。一旦完成所說的分析，就向設置在黑色琴鍵和白色琴鍵後部下面的由螺線管操作的琴鍵致動單元提供驅動信號，從而使黑色琴鍵和白色琴鍵又按順序進行運動，就好象彈奏人員用手指在聲學鋼琴上彈奏一樣。因此，在再現演奏模式中，自動演奏系統重新執行原始的彈奏。
由於音樂數據編碼是基於代表當前琴鍵位置的位置數據段來形成的，因此，黑色琴鍵和白色琴鍵就需要一些位置變送器(transducer)。在黑色琴鍵和白色琴鍵下方設置一組位置變送器，這些位置變送器被稱作「琴鍵傳感器」。這些琴鍵傳感器用於把當前琴鍵位置轉換成電信號。因此，這些琴鍵傳感器對於記錄系統來說是必不可少的。
琴鍵運動既不均勻，也不恆定。彈奏人員按壓黑色琴鍵和白色琴鍵時所用的力量也不同。彈奏人員在朝著端部位置的途中會改變所說的作用力。不同類型的琴鍵運動會導致不同響度的鋼琴音調。由於這個原因，因此，希望自動演奏系統能使黑色琴鍵和白色琴鍵再次執行原始的琴鍵運動。然而，在所說的這組由電磁驅動的琴鍵致動單元中以及在這組黑色琴鍵和白色琴鍵中都不可避免地具有個性特徵。即使利用預定大小的驅動信號來向所說的由電磁驅動的致動單元賦能，相應的黑色琴鍵和白色琴鍵所作的琴鍵運動也很少會與原始的琴鍵運動嚴格相同。為了使黑色琴鍵和白色琴鍵嚴格地再次執行原始的琴鍵運動，對於無需採用任何反饋迴路的簡單控制而言，優選地是採用伺服控制。螺線管操作的琴鍵致動單元需要一些位置變送器。事實上，高級的自動演奏鋼琴具有多組螺線管操作的琴鍵致動單元，這些螺線管操作的琴鍵致動單元帶有內置的插棒傳感器，以便進行反饋控制。然而，這些帶有內置插棒傳感器的螺線管操作的琴鍵致動單元是非常昂貴的。由於這個原因，對於標準的自動演奏鋼琴而言，螺線管操作的琴鍵致動單元中省去了這些內置的插棒傳感器。
在日本專利申請公開平10-301561中公開了一種典型的帶有內置的插棒傳感器的螺線管操作的琴鍵致動單元。現有技術中的這種螺線管操作的琴鍵致動單元包括一螺線管、一插棒以及一插棒傳感器。與標準的螺線管操作的琴鍵致動件在類似，插棒能從螺線管中突伸出，也能縮回到螺線管內。插棒傳感器包括一永久磁條，該永久磁條與插棒同軸固定；一線圈，該線圈被纏繞在所說的永久磁條周圍。當螺線管被激勵時時，插棒就從螺線管中突伸出來，於是，永久磁條就與插棒一起運動。當永久磁條運動時，在線圈中就會感應出電勢。該感應電勢取決於插棒的速度，並且該感應電勢被通報給控制器。控制器對該感應電勢進行分析，然後確定出插棒的速度。
在日本專利No.2890557中公開了一種典型的伺服控制方法。其中，控制器根據音樂數據編碼確定出一目標琴鍵運動，即，要運動的黑色琴鍵和白色琴鍵的一系列的目標琴鍵位置，並且該控制器激勵所說螺線管，從而產生所說的目標琴鍵運動。一反饋傳感器把一實際琴鍵位置轉換成一檢測信號，並且把該檢測信號提供給控制器。控制器對實際琴鍵運動與目標琴鍵運動進行比較，並且修改驅動信號，利用所說的驅動信號就能激勵所說的螺線管操作的琴鍵致動單元，通過這種方式，在目標琴鍵運動和實際琴鍵運動之間的差別就被減小了。這樣，與未採用伺服控制的琴鍵運動相比，控制器就能使實際琴鍵運動更接近原始的琴鍵運動。
在這種現有技術中的伺服控制方法中並未使用在日本專利公開平10-301561中所公開的現有技術的內置傳感器。在現有技術的伺服控制方法中所採用的反饋傳感器是由一光學傳感器和一壓電轉換器的組合體構成的。光學傳感器被設置在一鍵床上，並且把琴鍵的傾斜度轉換成一檢測信號。另一方面，壓電轉換器被設置在相應的琴鍵和螺線管操作的琴鍵致動件的插棒之間，並且該壓電轉換器把施加在琴鍵上的推力轉換成另一檢測信號。這些檢測信號被提供給控制器。控制器對所說的傾斜度和推力進行分析，以便確定出實際的琴鍵運動。因此，在日本專利No.2890557中所公開的反饋傳感器是非常複雜的。
然而，儘管在日本專利No.2890557中提到了一種記錄系統，但是，在該日本專利說明書中根本未提及記錄系統的構造，相應地，也根本未提及該記錄系統中採用了何種類型的琴鍵傳感器。換句話說，只是提到了作為反饋傳感器一部分的光學傳感器。
從再現演奏的保真度方面來考慮，對於沒有設置這種伺服控制迴路的標準的自動演奏系統而言，這種帶有伺服控制迴路的自動演奏系統是優選的。然而，伺服控制迴路是非常昂貴的，並且還會使自動演奏鋼琴的成本變得很高。因此，在再現演奏的保真度和自動演奏鋼琴的製造成本之間要有一個平衡。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供這樣一種鍵盤樂器，即，這種鍵盤樂器帶有一個既經濟又不會在再現演奏過程中降低保真度的自動演奏系統。
本發明的發明人認真思考了現有技術中的自動演奏鋼琴固有的問題，並且注意到在以前的伺服控制迴路中設置了大量的反饋傳感器，這些反饋傳感器通常是八十八組光學傳感器/壓電轉換器。
首先，本發明人曾利用在日本專利申請公開平10-301561中所公開的內置傳感器來代替現有技術中的反饋傳感器。從而減少了零部件的數目，相應地也就減小了製造成本。然而，在若干種類型的自動演奏鋼琴中，不僅要採用自動演奏系統，而且還要採用記錄系統。因此，在這些類型的自動演奏鋼琴中，自動演奏鋼琴還得再需要八十八個琴鍵傳感器，從而使得傳感器的總數被加倍了。由於這個原因，使得既具有自動演奏系統又具有記錄系統的自動演奏鋼琴仍然非常昂貴。
為了進一步降低製造成本，本發明人曾認為能有效抑制製造成本增大的方案是，在自動演奏系統和記錄系統之間共享內置的插棒傳感器。然而，在再現演奏過程中，插棒的頭部會與那些被按下的黑色琴鍵和白色琴鍵的後部物理分離開。這是因為插棒的頭部的高度通常是不規則的。間隙吸收了這種不規則性。即使插棒被規則成一個特定高度，在記錄過程期間這些插棒將會與相應的琴鍵相連。當在記錄模式中使用者按下黑色琴鍵和白色琴鍵的前部時，被假定成不與插棒相連接的琴鍵的後部會被升起到插棒的頭部以上，從而使得琴鍵運動不能被傳遞到內置的傳感器。另一方面，如果插棒的頭部與黑色琴鍵和白色琴鍵的後部相連接，那麼，使用者就地覺得黑色琴鍵和白色琴鍵較重，從而這些插棒會影響聲學鋼琴的獨特琴鍵觸覺。因此，在自動演奏系統和記錄系統中共享內置的傳感器是不可行的方案。
此外，也難以通過反饋控制迴路來控制螺線管操作的琴鍵致動件，其中的反饋控制迴路只包含琴鍵傳感器，而不是包括反饋傳感器。換句話說，琴鍵位置信號不能嚴格地表示插棒的運動。產生這種困難的原因在於在插棒和琴鍵傳感器之間的零部件是可變形的。由於這個原因，在插棒運動和黑色琴鍵和白色琴鍵的前部的運動之間會產生一個時間滯後。
為了實現發明目的，本發明提出通過規格化過程，從用於表示運動傳導路徑的零部件的運動的當前物理量中除去在多個運動傳導路徑中固有的一種個性特徵和在自動演奏系統中固有的另一種個性特徵。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於產生音調的自動演奏鍵盤樂器，包括一鍵盤樂器，該鍵盤樂器具有用於產生音調的音調產生子系統；多個運動傳導路徑，每個運動傳導路徑都具有朝著音調產生子系統串聯連接的多個零部件，這些零部件被按順序移動，以便為要產生的音調指定音高；一自動演奏系統，該自動演奏系統與多個運動傳導路徑一起表示出個性特徵，並且該自動演奏系統具有多個致動件，這些致動件分別與所說多個運動傳導路徑相連，並且利用驅動信號來選擇性地給這些致動件賦予能量，從而選擇性地使相關的運動傳導路徑發生運動，多個傳感器，這些傳感器遠離所說的多個致動件，並且選擇性地把所說的多個運動傳導路徑的預定零部件的運動轉換成代表運動的當前物理量的檢測信號，多個反饋控制迴路，這些反饋控制迴路被連接在多個傳感器和多個致動件之間，用於對當前物理量進行規格化，以便從當前物理量中除去所說的個性特徵，從而確定出一真實物理量，並且用於根據真實物理量來對驅動信號進行優化，以便控制所說預定零部件的運動；一記錄系統，該記錄系統與自動演奏系統共享所說的多個傳感器，並且對當前物理量進行分析，以便產生代表在鍵盤樂器上所作演奏的音樂數據段。


通過下面的描述並結合附圖就可以更清楚地理解自動演奏的鍵盤樂器。
圖1是一個示意性側視圖，表示出了本發明的自動演奏的鍵盤樂器的結構；圖2是一個方框示意圖，表示出了安裝在自動演奏鋼琴中的一控制器的系統構造；圖3是一個方框示意圖，表示出了安裝在自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法；圖4是一個方框示意圖，表示出了安裝在另一自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法；圖5是一個方框示意圖，表示出了安裝在另一自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法；圖6是一個方框示意圖，表示出了安裝在另一自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法；圖7是一個方框示意圖，表示出了安裝在另一自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法；圖8是一個方框示意圖，表示出了安裝在另一自動演奏鋼琴中的反饋控制迴路中所採用的算法。
具體實施例方式
根據本發明的自動演奏的鍵盤樂器大體上包括一鍵盤樂器、一記錄系統和一自動演奏系統。彈奏者在這種鍵盤樂器上彈奏一曲音樂。然後，這種鍵盤樂器就以給定的音高來產生音調。當彈奏者命令記錄系統把演奏記錄在鍵盤樂器上時，記錄系統就會產生代表所說彈奏的成段的音樂數據。另一方面，當彈奏者命令自動演奏系統在不用手指在鍵盤樂器上彈奏的情況下再執行所說的彈奏時，自動演奏系統就對成段的音樂數據進行分析，並使所說的鍵盤樂器致動，從而使得所說的彈奏被再次執行。下面將對鍵盤樂器、自動演奏系統以及記錄系統進行更詳細的描述。
鍵盤樂器包括一音調產生子系統，用於產生音調；多條運動傳導路徑，所說多條運動傳導路徑與音調產生子系統相連接。每條運動傳導路徑都具有串聯連接的零部件，一零部件的運動通過其它零部件被依次傳導到音調產生子系統。所說的多條運動傳導路徑具有一種個性特徵，這是由於所說的多條運動傳導路徑的尺寸大小、被施加到零部件上的設計餘量(design margin)和/或構成這些零部件所用的材料是不同的緣故。
假設這種鍵盤樂器是一種聲學鋼琴。眾多的琴弦組合在一起構成所說的音調產生子系統，一些黑白琴鍵、一些動作單元以及一些音錘以整體的方式構成所說的多條運動傳導路徑。如果鍵盤樂器是一種靜音鋼琴，那麼，眾多的琴弦和一電子音調產生系統用作所說的音調產生子系統，一些黑色琴鍵和白色琴鍵、一些動作單元以及一些音錘也以整體的方式構成所說的多條運動傳導路徑。
當彈奏者利用手指在所說的多條運動傳導路徑上彈奏樂曲時，彈奏者的手指就選擇性地在多條運動傳導路徑中產生運動，這種運動被傳導到音調產生子系統，以便確定出要被產生的音調的音高。當這種運動被傳導到音調產生子系統時，就以所說的音高來產生音調。
自動演奏系統包括多個致動件、多個傳感器、多個反饋控制迴路。自動演奏系統具有由所說多個傳感器和多個運動傳導路徑之間的相對位置以及多個傳感器的輸入-輸出特性所決定的另一種個性特徵。反饋控制迴路的零部件的特性差別可以是所說個性特徵的另外一個影響因素。因此，自動演奏系統與運動傳導路徑一起顯示出了個性特徵。然而，這些起因，即運動傳導路徑、傳感器等在這種個性特徵中的重要程度是不同的。例如，絕大部分的個性特徵可以是由於所說的多個傳感器導致的。或者是，所說的多個傳感器所起的重要性為零。
為多個運動傳導路徑分別設置多個致動件。當多個致動件被賦予能量時，這些致動件就使相應的運動傳導路徑進行運動。其中一個零部件的運動通過其它的零部件被傳導到音調產生子系統，從而，在無需用手指在鍵盤樂器上彈奏就能產生音調。
所說的多個傳感器遠離所說的多個致動件。這就意味著現有技術中的內置反饋傳感器不能用作所說的多個傳感器。所說的多個傳感器對所說的多條運動傳導路徑的預定的零部件進行監測，並且把當前的用於表達所說預定零部件的運動的物質量轉換成檢測信號。如果這些運動傳導路徑的個性特徵對預定的零部件的運動有影響，那麼，當前的物理量就包含一個誤差分量，這是由於所說的個性特徵的緣故。正如將要描述的那樣，反饋控制迴路也具有另外類型的個性特徵，並且對驅動信號產生影響。由於輸入-輸出特性，使得所說的多個傳感器可具有另外類型的個性特徵。由於這些傳感器把預定零部件的運動轉換成檢測信號，因此，當前的物理量還包含誤差分量，這是由於具有其它類型的個性特徵的緣故。
所說的多個反饋控制迴路分別被連接在多個傳感器和多個致動件之間。每個反饋控制迴路從相關聯的傳感器接收檢測信號，並且對當前的物理量進行規格化。上面所描述的多種個性特徵是自動演奏系統/運動傳導路徑的個性特徵的一部分，從當前的物理量中去除這些個性特徵，並且通過所說的規格化來獲得真實的物理量。反饋控制迴路根據真實的物理量來對驅動信號進行優化，從而，這些致動件就迫使預定的零部件象原始演奏中那樣進行運動。
所說的多個傳感器在自動演奏系統和記錄系統之間被共享。記錄系統對當前物理量進行分析，並且產生成段的音樂數據，這些音樂數據代表在鍵盤樂器上的彈奏。這些成段的音樂數據被存儲在非易失存儲器內。或者，通過適當的通信纜線把這些成段的音樂數據傳送到另外的數據存儲器或另外的樂器。
從前面的描述中可以知道，反饋控制迴路除去當前物理量中的多種個性特徵，從而，即使成段的音樂數據是由不同於用於再現演奏的鍵盤樂器的另外的鍵盤樂器所產生的，也能使彈奏以良好的保真度被再執行。
這些傳感器在記錄系統和自動演奏系統之間被共享。這種自動演奏的鍵盤樂器無需任何帶有內置反饋傳感器的致動件。因此，製造成本被降低了，而且不會損失保真度。
第一實施例自動演奏鋼琴參照圖1，用於實施本發明的一自動演奏鋼琴大體上包括一聲學鋼琴1、一自動演奏系統3、一記錄系統5。自動演奏系統3和記錄系統5被安裝在聲學鋼琴1中，並且根據操作模式被選擇性地運動。當彈奏者在沒有任何用於記錄和再現演奏的指令的情況下用手指在聲學鋼琴1上彈奏樂曲時，聲學鋼琴1就象標準的聲學鋼琴那樣進行操作，並且通過手指的彈奏以規定的音高來產生鋼琴音調。
當彈奏者希望把他/她的彈奏記錄在聲學鋼琴上時，彈奏者就給出指令，以便把彈奏記錄到記錄系統5上，並且使記錄系統5被驅動。當彈奏者用手指在聲學鋼琴上進行彈奏時，記錄系統5就產生一些代表在聲學鋼琴上的手指動作的音樂數據，於是，就用一組音樂數據編碼來記錄下所說的彈奏。
假設使用者希望把所說的彈奏再現演奏出來。使用者就命令所說的自動演奏系統3再現演奏所說聲學音調。於是，自動演奏系統3就在聲學鋼琴1上彈奏出樂曲，並且在沒有彈奏者用手指進行彈奏的情況下使樂曲被再彈奏出來。
在下面的描述中，術語「前方」是指相對於術語「後方」所指的另外位置而言，更靠近坐在凳子上進行彈奏的鋼琴彈奏者的位置。在前方位置和相應的後方位置之間所畫出的方向被稱作「前後方向」，側向方向垂直於所說的前後方向。
聲學鋼琴在這個例子中，聲學鋼琴是一大鋼琴。該聲學鋼琴1包括一鍵盤70、一些動作單元90、一些制音器92、一些音錘94、一些琴弦96。一鍵床98構成一鋼琴箱的一部分，鍵盤70被安裝在鍵床98上。鍵盤70與所說一些動作單元90和一些制音器92相連，鋼琴彈奏者通過鍵盤70選擇性地驅動這些致動單元90和制音器92。可通過鍵盤被選擇性驅動的制音器92與相關聯的琴弦96間隔開，從而使得這些琴弦準備好以便進行振動。另一方面，這些通過鍵盤70被選擇性驅動的動作單元90使得相關聯的音錘94產生自由轉動，這些音錘94在轉動末端對相連的琴弦96進行敲擊。然後，這些琴弦96就發生振動，並且通過這些琴弦96的振動來產生聲學音調。這樣，鍵盤70、動作單元90、制音器92、音錘94和琴弦96就象標準的聲學鋼琴那樣進行操作。
鍵盤70包括多個黑色琴鍵72、多個白色琴鍵74、一平衡檔80。這些黑色琴鍵72和白色琴鍵74以已知的模式被布置，並且利用平衡琴鍵銷82把這些黑色琴鍵72和白色琴鍵74可運動地支撐在所說的平衡檔80上。
假設彈奏者按下黑色琴鍵72和白色琴鍵74的前部。那麼，前方部分就朝著鍵床98下沉，而後部被升起。這種琴鍵運動可以驅動相連的琴鍵動作單元90，從而就象前面所描述的那樣，使得琴弦96準備好以便進行振動。被驅動的動作單元90驅動相關聯的音錘94，使之脫開以自由轉動。音錘94在自由轉動末端敲擊相關聯的琴弦96，從而產生聲學音調。音錘94從琴弦96上反彈回來，並且又與琴鍵動作單元90接合。
當彈奏者鬆開黑色琴鍵72和白色琴鍵74時，在動作單元90的自身重力的作用下，使得黑色琴鍵72和白色琴鍵74沿著相反的方向轉動，從而使得黑色琴鍵72和白色琴鍵74返回到休息位置(rest position)。制音器92與相關聯的琴弦96相接觸，從而使聲學音調衰減。琴鍵動作單元90又返回到休息位置。這樣，彈奏者就能引起象蹺蹺板那樣的圍繞平衡檔80的角向的琴鍵運動。
自動演奏系統自動演奏系統3包括一組琴鍵致動件10、一些音錘傳感器22、一些琴鍵傳感器27、一軟盤驅動器40，該軟盤驅動器被簡稱為「FDD」、一操縱面板42、一控制器100。正如在後面將要結合記錄系統5所描述的那樣，除了所說的這組琴鍵致動件10以外，那些零部件與記錄系統5共享。在這種情況中，利用螺線管操作的致動單元來實施所說的琴鍵致動件10。這些琴鍵致動件10被獨立地賦予能量，以便使相關聯的黑色琴鍵72和白色琴鍵74運動。這就意味著鍵盤70所需的琴鍵致動件的數目與黑色琴鍵72及白色琴鍵74的數目相等。每個螺線管操作的琴鍵致動單元10包括一插棒15、螺線管和磁軛的組合構件17。這組螺線管操作的琴鍵致動單元10從所說的鍵床98懸垂著，插棒15穿過鍵床98中的一槽99突伸出到鍵床98上方。當螺線管操作的琴鍵致動單元10閒置且沒有任何驅動信號時，插棒15收縮在螺線管和磁軛的組合構件17內，插棒15的尖端與位於休息位置的黑色琴鍵72和白色琴鍵74的下表面稍微間隔開。當控制器100通過驅動信號對組合構件17賦予能量，會產生磁場，於是，在插棒15上施加磁性作用力。然後，插棒15從組合構件17向上突伸出，並且推動黑色琴鍵72和白色琴鍵74的下表面，從而產生所說的角向運動。
圖2表示出了控制器100的系統結構。控制器100包括一脈衝寬度調製器(PWM)30、一接口37，在圖中該接口37被簡稱為「I/O」、一中央處理器50，該中央處理器50被簡稱為「CPU」、一快速可電擦除和可編程的只讀存儲器(a flash electrically erasable and programmable read only memory)52，該只讀存儲器52被簡稱為「FLASH EEPROM」、一隨機存取存儲器54，其被簡稱為「RAM」、一總線系統60。這些系統部件30，37，50，52，54與總線系統60相連，地址編碼、控制數據編碼以及音樂數據編碼通過總線系統60被選擇性地從特定的一些系統部件傳遞到其它一些系統部件。音錘傳感器22、琴鍵傳感器27和操縱面板42與接口37相連，脈衝寬度調製器30把驅動信號分配給螺線管操作的琴鍵致動件10。軟盤驅動器40還與總線系統60相連，音樂數據編碼在總線系統60與軟盤驅動器40之間傳送。分別為所說的音錘94設置音錘傳感器22，也就是說，音錘傳感器22的數目與音錘94的數目相等，因此，其數目也與黑色琴鍵72及白色琴鍵74的數目相等。音錘傳感器22是固定不動的，並且用於對相關聯的音錘94進行監測。每個音錘傳感器22都包括兩個光電耦合器，即，一發光二極體和一光電電晶體的組合。所說的發光二極體沿著開閉板的軌跡被相互間隔開，所說的開閉板安裝在相應的音錘94的音錘柄上，並且，所說的發光二極體分別與光電電晶體相對置。因此，兩對光電耦合器就利用光束把所說的間隙橋接起來，所說的開閉板通過所說間隙進行移動。其中一個光電耦合器位於所說軌道的端部，在軌道的端部處，由於音錘94在相關聯的琴弦96上反彈，從而使開閉板開始返回。因此，利用下遊側的光電耦合器來監測音錘94敲擊相應琴弦96的時間。另外一個光電耦合器被設置在上遊側，並且被間隔開一預定距離。當音錘94轉動時，開閉板就間歇性地與光束相交。光電電晶體所接收到的光量就迅速地被改變，並且由光電電晶體根據所接收到的光量而產生的數字式音錘位置信號被依次從打開狀態變換到關閉狀態。時差由控制器100來確定，光電耦合器之間的距離是已知的。於是，由控制器100來計算出音錘速度。音錘速度與對琴弦96的敲擊力成正比，敲擊力與聲學音調的響度成正比。因此，控制器100產生代表聲學音調的響度的成段的音樂數據、以及根據音錘位置信號來產生聲學音調的時間。
琴鍵傳感器27被設置在鍵床98上，並且這些琴鍵傳感器分別位於黑色琴鍵72及白色琴鍵74的下面。換句話說，琴鍵傳感器27的數目與黑色琴鍵72及白色琴鍵74的數目相等。這些琴鍵傳感器27把相應的黑色琴鍵72及白色琴鍵74的當前琴鍵位置轉換成琴鍵位置信號。因此，這些琴鍵傳感器27用作位置變送器。
每個琴鍵傳感器27都包括一開閉板75；一透明板，該透明板被印製有一非透明的灰度；一對光學傳感器頭77。一發光二極體(圖中未示)通過一光纖(圖中未示)與其中一個光學傳感器頭77相連，並且沿側向輻射出一光束，該光束橫穿所說開閉板75的軌跡。另外的光學傳感器頭77被設置在橫穿所說軌跡的另一側，並且通過一光纖(圖中未示)與一光電電晶體(圖中未示)相連。所說的光束具有寬的橫斷面，從而使得開閉板75在相應的琴鍵72/74向下運動期間能逐漸地遮斷所說光束。當黑色琴鍵72及白色琴鍵74從休息位置朝著端部位置運動時，照射在光電電晶體上的光量就被逐漸減小，根據所接收到的光量來確定出當前的琴鍵位置。因此，這些琴鍵傳感器27產生一些琴鍵位置信號，這些琴鍵位置信號代表在相應的白色琴鍵72及黑色琴鍵74向下運動過程中連續變化的當前琴鍵位置。
琴鍵傳感器27就成為這種自動演奏系統中固有的另外類型的個性特徵的成因。例如，如果透明板被弄髒了，那麼，通過該透明板的光量就會被非故意地被減小。當開閉板偏離相應琴鍵的下表面上的目標位置時，當傳感器頭偏離鍵床上的目標位置時，光電電晶體上的光強度就會發生變化。發光二極體和光電電晶體就會不可避免地發生老化變劣。例如，偏壓就會隨著時間而變化。從一適當的電源向發光二極體和光電電晶體提供電力。所說的電源不能完全防止電壓發生不期望的可能波動。這些是其它類型的個性特徵的另外一些影響因素。當然，那些因素並不是同等重要的。有些因素可以被忽略，而另外的因素則是很重要的。
在再現演奏和記錄兩個過程中，琴鍵傳感器27都產生琴鍵位置信號。當控制器100正在起作用以便對彈奏進行記錄時，黑色琴鍵72及白色琴鍵74就被彈奏人員選擇性地按下和鬆開，這種獨特的琴鍵運動被轉換成連續變化的當前琴鍵位置。模擬式琴鍵位置信號被轉換成數字式琴鍵位置信號，所說的數字式琴鍵位置信號也是通過模-數轉換器以二進位值連續變化。另一方面，當控制器100正在起作用以便進行再現演奏時，這些琴鍵傳感器27用作反饋傳感器，控制器100檢查這些琴鍵位置信號，以便查看琴鍵致動件10是否產生目標琴鍵運動。如果實際琴鍵運動不同於目標琴鍵運動，那麼，驅動信號就被修改，以便使得實際琴鍵運動與目標琴鍵運動相一致。
琴鍵位置信號和音錘位置信號到達接口37。接口37對音錘位置信號和琴鍵位置信號的波形進行適當地整形，然後，利用模-數轉換器(見圖3)把音錘位置信號和琴鍵位置信號轉換成數字式音錘位置信號和數字式琴鍵位置信號。接口37還與軟盤驅動器40相連，音樂數據編碼通過接口37傳送至軟盤驅動器40或者從中傳出。在記錄過程中，利用軟盤驅動器40把一組代表在鍵盤70上所作的彈奏的音樂數據編碼寫入到軟盤44內，並且在再現演奏過程中通過軟盤驅動器40從所說軟盤44中讀出。
操縱面板42還與接口37相連。在所說的操縱面板42上設置有多個按鈕開關、一顯示窗和一些指示器。其中一個按鈕開關用於使控制器100被供電。使用者通過其它按鈕開關向控制器100發出各種指令，並通過另外按鈕開關來選擇要被彈奏的樂曲。當使用者希望對他/她的彈奏進行記錄時，使用者就通過操縱面板42命令控制器100進入記錄模式。當使用者希望再執行彈奏時，使用者就通過操縱面板42命令控制器進入到再現演奏模式。因此，操縱面板42是一個人機界面。
在再現演奏過程中，脈衝寬度調製器30用作琴鍵致動件10的驅動器。插棒15的推力隨著驅動信號而改變。在這種情況中，脈衝寬度調製器30改變驅動信號的佔空比(duty ratio)，以便改變插棒15的推力。當發現實際琴鍵運動遲到時，該脈衝寬度調製器30就增大驅動信號的佔空比。另一方面，如果黑色琴鍵72及白色琴鍵74事先運動時，該脈衝寬度調製器30就減小所說的佔空比，從而使得插棒15減速。
在這種情況中，中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、琴鍵傳感器27以及接口37形成一反饋控制迴路64，黑色琴鍵72及白色琴鍵74被插入到該反饋控制迴路64內。
一個主例行程序、一些子例行程序以及一些參數表被存儲在快速可電擦除和可編程的存儲器54內，所說的隨機存取存儲器54用作中央處理器50的一工作存儲器。中央處理器50根據主例行程序運行，所說的主例行程序選擇性地分支到一些子例行程序。後面將要描述在再現演奏模式中所產生的操作。
記錄系統和在記錄模式中的操作記錄系統5包括一些琴鍵傳感器27、一些音錘傳感器22、軟盤驅動器40、操縱面板42、控制器100。因此，記錄系統5與再現演奏系統3共享這些系統部件22，27，40，42，100。
當使用者通過操縱面板42命令控制器100對他/她的彈奏進行記錄時，中央處理器50就開始根據主例行程序運行，並且周期性地進入子例行程序，以便對彈奏進行記錄。中央處理器50啟動一內部時鐘，以便測量流逝的時間。
在子例行程序中，中央處理器50獲取那些代表當前音錘位置的成段的音樂數據以及代表當前琴鍵位置的成段的音樂數據，並且把這些成段的音樂數據收集在隨機存取存儲器54內。隨後，中央處理器50就比較當前琴鍵位置與先前琴鍵位置，以便判斷使用者是否按下或鬆開其中任何一個黑色琴鍵72及白色琴鍵74。
如果中央處理器50發現使用者按下了所說黑色鍵盤72及白色琴鍵74中的一個琴鍵，那麼，中央處理器50就認定發生了琴鍵打開事件，並且出被按下的琴鍵72/74。在琴鍵打開事件之後，與音錘94相連的開閉板就與下遊光電耦合器的光束相交。中央處理器50計算出音錘速度，並確定出從彈奏開始或先前事件到音符打開事件(note-on event)所經過的時間。中央處理器50產生一音符打開事件編碼和一持續時間編碼，並把代表賦予被按下的琴鍵的琴鍵編碼的成段的音樂數據、音錘速度和持續時間以音符打開事件編碼和持續時間編碼的方式存儲起來。音符打開事件編碼和時間消逝編碼是一些不同類型的音樂數據編碼。音符打開事件編碼伴隨著持續時間編碼。
另一方面，如果中央處理器50注意到使用者把按下的琴鍵鬆開，那麼，中央處理器50就確定出該被鬆開的琴鍵72/74，並且確定出聲學音調要被衰減的時刻。這一時刻大約等於制音器92與振動琴弦96相接觸的時刻。中央處理器50確定出從先前事件起所經過的時間以及聲學音調要被衰減的時刻。中央處理器產生音符關閉事件編碼和持續時間編碼，並把代表琴鍵編碼和流逝時間編碼的音樂數據存儲在音符關閉事件編碼和持續時間編碼中。音符關閉事件編碼是另外類型的音樂數據編碼，並且伴隨著持續時間編碼。在下文中，術語「事件編碼」既代表音符打開事件編碼，也代表音符關閉事件編碼。
雖然在圖中未表示出，但是，自動演奏鋼琴還包括制音器、柔音和持續音踏板以及相關聯的踏板傳感器，中央處理器50也把那些代表當前踏板位置的成段音樂數據收集在隨機存取存儲器54內。當中央處理器50確認出使用者踩踏所說的踏板時，該中央處理器就產生一個代表效果的音樂數據編碼。
當使用者利用手指在鍵盤70上彈奏樂曲時，中央處理器50就周期性地進入子例行程序，並且返回到主例行程序，從而間歇性地產生一些音樂數據編碼，並且把這些音樂數據編碼存儲在隨機存取存儲器54內。一旦彈奏結束，使用者就可以命令中央處理器50傳送這組代表彈奏的音樂數據編碼。如果是這樣的話，中央處理器50就將這組音樂數據從隨機存取存儲器54傳送到軟盤驅動器40，並且被儲存在軟盤44內。
在再現演奏模式中的系統操作假設使用者命令中央處理器50根據這說的這組音樂數據編碼來再進行演奏。中央處理器50就命令軟盤驅動器40把這組音樂數據編碼傳送給隨機存取存儲器54。一旦完從軟盤44到隨機存取存儲器54的數據傳送，中央處理器50就啟動內部時鐘。中央處理器50周圍期地進入另外的用於進行再現演奏音樂的子例行程序，並且一旦子例行程序結束就返回到主例行程序。
當中央處理器50進入子例行程序時，中央處理器50就對持續時間編碼和內部時鐘進行比較，以便確定是否要處理一個或一些事件編碼。如果中央處理器50未發現表示與內部時鐘流逝時間相等的流逝時間的持續時間編碼，那麼，中央處理器50就立即返回到主例行程序，然後再次進入子例行程序，等待變為肯定性的答覆。
當中央處理器50發現這樣一個持續時間編碼時，即該持續時間編碼表示流逝時間等於內部時鐘的流逝時間，這時，中央處理器50就開始為由事件編碼所規定的黑色琴鍵72及白色琴鍵74確定出一條參考軌跡。在日本專利申請公開平-301561中公開了一種用於確定這種參考軌跡的方法。在時刻「t」時在參考軌跡上的目標位置由以下方程來表示，
rx＝f(vm)*t+rx0 方程1其中，vm是琴鍵72/74勻速運動(uniform motion)的速度，f(vm)是在目標位置rx處的變化率，*是乘法符號，rx0是初始值。變化率f(vm)由一個指數函數來表示，並且可從一表中計算出或讀出。
接下來，中央處理器50確定出佔空比的初始值，並向脈衝寬度調製器30提供代表該初始值的控制數據段。然後，脈衝寬度調製器30以給定的佔空比來給出驅動信號，並且把驅動信號提供給琴鍵致動件10的螺線管17，以便使黑色琴鍵72及白色琴鍵74運動。通過螺線管和磁軛的組合構件17來產生磁場，從而插棒15開始突伸出。
插棒15使得相關聯的黑色琴鍵72及白色琴鍵74進行轉動，從而使得開閉板75被向下運動。相關聯的琴鍵傳感器27把當前琴鍵位置轉換成琴鍵位置信號，並且該琴鍵位置信號被輸送到接口37，以便進行反饋控制。
模擬式琴鍵位置信號被轉換成數字式琴鍵位置信號，並且由中央處理器50來獲得這些位置數據段，即，數字式琴鍵位置信號的二進位值。
中央處理器50從由數字式琴鍵位置信號所表示的琴鍵位置中除去誤差分量。然後，琴鍵位置被規格化，從而就確定出實際琴鍵位置。中央處理器50把目標位置與實際琴鍵位置進行比較，以便判斷插棒15是否要被加速或減速。當目標位置和實際琴鍵位置之間的差別可以忽略時，中央處理器50就命令脈衝寬度調製器30把佔空比保持為先前的值。然而，如果這個差別超過了允許範圍，那麼，中央處理器50就向脈衝寬度調製器30提供代表另一個佔空比值的控制數據段。然後，脈衝寬度調製器30把佔空比改變為該新的值，以便增大或減小推力。中央處理器50計算出參考軌跡上的下一個目標位置，並且等待實際琴鍵位置。
通過反饋控制迴路64來重複這個算法，並且迫使插棒15沿著參考軌跡運動。這樣，就可以精確地再現出原始的琴鍵運動，從而能高保真度地再次執行彈奏。
圖3表示出了在反饋控制迴路64中所採用的算法。中央處理器50通過根據子例行程序的執行，從而實現由方框201，203，204，216所表示的功能。
假設插棒15已經開始突伸出，琴鍵傳感器27把當前琴鍵位置「yxa」轉換成琴鍵位置信號，並且把當前琴鍵位置信號傳送給接口37。通過方框216把當前琴鍵位置規格化為真實琴鍵位置「yx」。在下文中將要對這種規格化進行詳細描述。
中央處理器50獲取表示真實琴鍵位置「yx」的規格化的位置數據段，並且從已經被計算出目標位置「rx」中減去真實琴鍵位置「yx」，如圓圈203所表示。如方框204所示，差值「ex」乘以位置增益「kx」。乘積「ux」表示平均驅動電流的增加量或減小量，即，脈衝寬度調製器30將驅動信號所調節到的佔空比的目標值的增加量或減小量。表示目標佔空比的增加量/減小量「ux」的控制數據段被提供給脈衝寬度調製器30，脈衝調製器30把驅動信號調節至目標佔空比。
磁場強度根據目標佔空比變化，並且作用在插棒15上的推力也是變化的。這就導致插棒15被減速、加速或保持原來的速度。儘管施加在相關聯的黑色琴鍵72及白色琴鍵74的作用力是變化的，但琴鍵運動並不是立即跟隨。在推力改變和琴鍵運動改變之間產生一個時間滯後，該時間滯後取決於鍵盤70的個性特徵以及相關聯的琴鍵傳感器27的個性特徵。由於這個原因，即使琴鍵傳感器27精確地把當前琴鍵位置「yxa」轉換成模擬式琴鍵位置信號，當前插棒位置的改變也不會被精確地轉換成當前琴鍵位置「yxa」。模擬式琴鍵位置信號被轉換成數字式琴鍵位置信號，並且當前琴鍵位置「yxa」由二進位值「yxd」表示。
中央處理器50從接口37獲取位置數據段或二進位數值「yxd」，並且對當前琴鍵位置進行規格化，如方框216所示。在規格化過程中使用方程2。
yx＝R*yxd+S方程2其中，yx是規格化了的琴鍵位置，R是在方框204處用於增益的校準係數，*是乘法符號，S是琴鍵傳感器27的安裝誤差的校準係數。
被規格化了的琴鍵位置yx被表示如下yx＝{(yxd-YXDr)/(YXDe-YXDr)}*STR 方程2a其中，YXDr是在休息位置的數字式琴鍵位置信號的二進位值，YXDe是在端部位置的數字式琴鍵位置信號的二進位值，STR是琴鍵的衝程。校準係數R和S被表示如下R＝STR/(YXDe-YXDr) 方程2bS＝(-YXDR*STR)/(YXDe-YXDr) 方程2c
乘以校準係數R就可以有效地克服由於下列原因所造成的誤差，這些原因有(1)由於例如透明板被弄髒而導致光量的變化；(2)施加於發光二極體的電位(potential)的變化；(3)運動傳導路徑的零部件的製造誤差的變化，這種變化的影響會導致衝程STR存在差別；(4)琴鍵傳感器的偏離安裝。
另一個校準係數S能克服由於下列原因所造成的誤差，這些原因有(1)電壓的波動，(2)開閉板75的偏離安裝。
對於每個黑色琴鍵72和白色琴鍵74，以實驗方式來確定出這些校準係數R和S，這些實驗值被存儲在快速可電擦除和可編程的只讀存儲器52內。
中央處理器50從隨機存取存儲器54中讀出一些控制數據段，例如，變化率f(vm)和初始位置rx0，並且計算出下一個目標位置「rx」，如圖中方框201所示。因此，中央處理器50周期性地檢查真實目標位置「rx」，判斷所說的佔空比即作用在插棒15上的推力是否正確，以通過上述反饋控制迴路64迫使插棒在參考軌跡上運動。結果是，脈衝寬度調製器30始終能把驅動信號調節到最佳的佔空比。
中央處理器50依次對事件編碼進行處理，並且沿著音樂通道為黑色琴鍵72及白色琴鍵74確定出參考軌跡。相關聯的琴鍵致動件10通過反饋控制迴路64被控制，並且，從而使黑色琴鍵72及白色琴鍵74類似於原始演奏那樣進行運動。因此，通過這種自動演奏系統3就能使原始演奏被再次執行。
儘管琴鍵傳感器27在記錄系統5和自動演奏系統3之間被共享，但是，自動演奏系統3通過規格化能精確地控制琴鍵運動。反饋控制迴路64無需任何內置的反饋傳感器。在這種自動演奏系統3中可以採用標準的螺線管操作的琴鍵致動件。由於這個原因，自動演奏系統3以及相應的自動演奏鍵盤樂器的製造成本就被降低，而且不會犧牲再現演奏的保真度。
第二實施例圖4表示出了在實施本發明的另一種自動演奏鍵盤樂器中的反饋控制迴路64A中所採用的算法。這種自動演奏鍵盤樂器也包括一聲學鋼琴、一記錄系統、一自動演奏系統3A。該聲學鋼琴類似於聲學鋼琴1。第二個實施例中的琴鍵傳感器採用速度傳感器28，因此，子例行程序和反饋控制迴路64A與自動演奏系統3及記錄系統5中的子例行程序和反饋控制迴路稍有區別。對於本領域普通技術人員來說，子例行程序的區別是很顯然的，因此，在此不再進行描述。在這種情況中，速度傳感器28是非接觸式的，即，這些類型的速度傳感器不與黑色琴鍵72及白色琴鍵74物理接觸。在下文中，將著重描述反饋控制迴路64A。自動演奏系統3A的零部件的附圖標記採用自動演奏系統3對應的系統零部件的附圖標記。
中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、鍵盤70、速度傳感器28和接口37構成反饋控制迴路64A。速度傳感器28把琴鍵速度轉換成琴鍵速度信號，這些琴鍵速度信號代表當前琴鍵速度「yva」，並且這些琴鍵速度信號被提供給接口37。模擬式琴鍵速度信號通過接口37中的模-數轉換器被轉換成數字式琴鍵速度信號。中央處理器50通過子例行程序的執行來實現由方框205，206，208，220所表示的功能。下面將描述方框205，206，208，220的功能。
假設插棒15已經開始突伸出，速度傳感器28就確定出一當前琴鍵速度「yva」，並且向接口37提供一模擬式琴鍵速度信號。該模擬式琴鍵速度信號被轉換成數字式琴鍵速度信號，該數字式琴鍵速度信號代表二進位編碼「yvd」，它的二進位數字等於模擬式琴鍵速度信號的值。速度數據段，即二進位編碼「yvd」被中央處理器50獲取，並且如方框220所示，把速度數據段「yvd」規格化成真實琴鍵速度「yv」。下面將詳細描述這種規格化。
中央處理器50獲取代表真實琴鍵速度的被規格化了的速度數據段「yv」，並且如圓圈206所示從已經計算出的目標琴鍵速度「rv」中減去真實琴鍵速度「yv」。通過微分計算來確定出目標琴鍵速度「rv」，即rv＝d(rx)/dt＝f(vm)方程3其中，rx是目標位置(見方程1)。如方框208所示，差值「ev」乘以速度增益「kv」。乘積「uv」表示平均驅動電流的增加量或減小量，即，脈衝寬度調製器30把驅動信號所調節到的佔空比的目標值的增加量或減小量。這些表示目標佔空比的增加量/減小量「uv」的控制數據段被提供給脈衝寬度調製器30，脈衝調製器30把驅動信號調節至目標佔空比。
磁場強度根據目標佔空比變化，並且作用在插棒15上的推力也是變化的。這就導致插棒15被減速、加速或保持原來的速度。儘管施加在相關聯的黑色琴鍵72及白色琴鍵74的作用力是變化的，但琴鍵運動並不是立即跟隨。在推力改變和琴鍵運動改變之間產生一個時間滯後，該時間滯後取決於鍵盤70的個性特徵以及相關聯的速度傳感器28的個性特徵。由於這個原因，即使速度傳感器28精確地把當前琴鍵速度「yva」轉換成模擬式琴鍵速度信號，當前插棒速度的改變也不會被精確地轉換成當前琴鍵速度「yva」。模擬式琴鍵速度信號被轉換成數字式琴鍵速度信號，並且當前琴鍵速度「yva」由二進位編碼「yvd」表示。
中央處理器50從接口37獲取速度數據段或二進位值「yvd」，並且對當前琴鍵速度進行規格化，如方框216所示。在規格化過程中使用方程4。
yv＝P*yvd+Q 方程4其中，yv是規格化了的琴鍵速度或真實琴鍵速度，P是增益的校準係數，*是乘法符號，Q是琴鍵速度傳感器28的安裝誤差等所導致的偏離的校準係數。與校準係數P相乘可以將結合校準係數R所描述的誤差補償給當前琴鍵速度yvd，當前琴鍵速度yxd還被償了結合校準係數S所描述的誤差。為每個黑色琴鍵72和白色琴鍵74以實驗方式確定出這些校準係數P和Q，這些實驗值被存儲在快速可電擦除和可編程的只讀存儲器52內。
中央處理器50讀出這些控制數據，並對目標位置rx進行微分計算。換句話說，中央處理器50如方框205所示來計算出下一個目標速度「rv」。因此，中央處理器50周期性地檢查真實琴鍵速度，以查看佔空比即施加在插棒15上的推力是否能正確地使插棒15在參考軌跡上運動。由於這個原因，脈衝寬度調製器30始終能把驅動信號調節到最佳的佔空比。
中央處理器50依次對事件編碼進行處理，並且沿著音樂通道為黑色琴鍵72及白色琴鍵74確定出參考軌跡。相關聯的琴鍵致動件10通過反饋控制迴路64A被控制，從而使黑色琴鍵72及白色琴鍵74類似於原始演奏那樣進行運動。因此，通過這種自動演奏系統3A就能使原始演奏被再次執行。
儘管速度傳感器28在記錄系統5和自動演奏系統3A之間被共享，但是，自動演奏系統3A通過規格化能精確地控制琴鍵運動。反饋控制迴路64A無需任何內置的反饋傳感器。在這種自動演奏系統3A中可以採用標準的螺線管操作的琴鍵致動件。由於這個原因，自動演奏系統3A以及相應的自動演奏鍵盤樂器的製造成本就被降低，而且不會犧牲再現演奏的保真度。
第三實施例圖5表示出了在實施本發明的另外一種自動演奏鍵盤樂器中的反饋控制迴路64B中所採用的算法。這種自動演奏鍵盤樂器也包括一聲學鋼琴、一記錄系統、一自動演奏系統3B。該聲學鋼琴和記錄系統類似於聲學鋼琴1和記錄系統5，並且在記錄系統和自動演奏系統3B中採用位置變送器27。然而，用於再現演奏模式的子例行程序和反饋控制迴路64B與自動演奏系統3中的子例行程序和反饋控制迴路不同。由於這個原因，因此在下文中將著重描述反饋控制迴路64B。自動演奏系統3B的零部件的附圖標記採用自動演奏系統3對應的系統零部件的附圖標記，在此不再進行詳細描述。
中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、鍵盤70、位置變送器27和接口37構成反饋控制迴路64B。位置變送器27把當前琴鍵位置「yxa」轉換成模擬式琴鍵位置信號，這些模擬式琴鍵位置信號被輸送到接口37。中央處理器50通過子例行程序的執行來實現由方框202，203，204，206，208，210，216，218所表示的功能。在這種情況中，根據真實琴鍵位置來計算出真實琴鍵速度yv，並且把真實琴鍵位置和真實琴鍵速度分別與目標琴鍵位置和目標琴鍵速度進行比較，以便確定出目標佔空比的增加量和減小量。在圓圈203和方框204處所表示的功能與第一實施例中的相同，圓圈206和方框208處所表示的功能與第二實施例中的相同。因此，反饋迴路64B是反饋迴路64和反饋迴路64A的組合。下面將描述在方框202，203，204，206，208，210，216，218處的功能。
假設插棒15已經開始突伸出，位置變送器27確定出當前琴鍵位置「yxa」，並且向接口37提供一模擬式琴鍵位置信號。該模擬式琴鍵位置信號被轉換成數字式琴鍵位置信號，該數字式琴鍵位置信號代表二進位編碼「yxd」，它的二進位數字等於模擬式琴鍵位置信號的值。位置數據段，即二進位編碼「yxd」被中央處理器50獲取，並且利用方框216，把速度數據「yxd」規格化成真實琴鍵位置「yx」。這種規格化與第一實施例中的規格化是相同的。然而，當設計者為增益確定校準係數時，他/她就會考慮在方框204和208處的放大。
中央處理器50獲取代表真實琴鍵位置的被規格化了的位置數據段「yx」，並且按照下列方程通過對真實琴鍵位置「yx」進行微分來計算出琴鍵真實速度「yv」。
yv＝(yx0-yx1)/T[毫米/秒] 方程5
其中，yx0是當前的真實琴鍵位置，yx1是先前的真實琴鍵位置。
中央處理器50從已經被計算出的目標琴鍵位置「rx」和目標琴鍵速度「rv」中減去真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」，如圖中圓圈203，206所示。通過方程1和方程3分別計算出目標琴鍵位置「rx」和目標琴鍵速度「rv」。
如方框204和208所示，差值「ex」和「ev」分別乘以增益「kx」和「kv」。乘積「ux」和「uv」表示平均驅動電流的增加量/減小量，即，佔空比的目標值從不同方面的的增加量/減小量。這些表示佔空比的目標值的增加量/減小量「ux」和「uv」的控制數據段被提供給加法器210，並且被相加。加和「u」代表脈衝寬度調製器30被調節到的佔空比的目標值的增加量或者減小量。並把該加和「u」提供給脈衝寬度調製器30，脈衝寬度調製器30把驅動信號調節至該目標佔空比。
磁場強度根據目標佔空比變化，並且作用在插棒15上的推力也是變化的。這就導致插棒15被減速、加速或保持速度不變。儘管施加在相關聯的黑色琴鍵72及白色琴鍵74的作用力是變化的，但琴鍵運動並不是立即跟隨。在推力改變和琴鍵運動改變之間產生一個時間滯後，該時間滯後取決於鍵盤70的個性特徵以及相關聯的琴鍵傳感器27的個性特徵。由於這個原因，即使位置變送器27精確地把當前琴鍵位置「yxa」轉換成模擬式琴鍵位置信號，當前插棒位置的改變也不會被精確地轉換成當前的琴鍵位置「yxa」。模擬式琴鍵位置信號被轉換成數字式琴鍵位置信號，並且當前琴鍵位置「yxa」由二進位編碼「yxd」表示。
中央處理器50從接口37獲取位置數據段或二進位值「yxd」，並且對當前琴鍵位置進行規格化，如方框216所示。這裡的規格化類似於方程2所表示的規格化。通過微分(見方程5)來計算出真實琴鍵速度「yv」。因此，中央處理器50就準備出真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」。
中央處理器50讀出這些控制數據段，並且如方框202所示計算出下一個目標位置「rx」和下一個目標速度「rv」。計算出差值「ex」和「ev」，最後，象前面所描述的那樣確定出目標佔空比。因此，中央處理器50通過上述反饋控制迴路64B周期性地檢查真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」，以查看佔空比，即施加在插棒15上的推力是否能正確地使插棒15在參考軌跡上運動。由於這個原因，脈衝寬度調製器30始終能把驅動信號調節到最佳的佔空比。
中央處理器50依次對事件編碼進行處理，並且沿著音樂通道為黑色琴鍵72及白色琴鍵74確定出參考軌跡。相關聯的琴鍵致動件10通過反饋控制迴路64B被控制，從而使黑色琴鍵72及白色琴鍵74類似於原始演奏那樣進行運動。因此，通過這種自動演奏系統3B就能使原始演奏被再次執行。
儘管位置變送器27在記錄系統5和自動演奏系統3B之間被共享，但是，自動演奏系統3B通過規格化能精確地控制琴鍵運動。反饋控制迴路64B無需任何內置的反饋傳感器。在這種自動演奏系統3B中可以採用標準的螺線管操作的琴鍵致動件10。由於這個原因，自動演奏系統3B以及相應的自動演奏鍵盤樂器的製造成本就被降低，而且不會犧牲再現演奏的保真度。
在這種情況下，反饋迴路64B通過差值「ex」和「ev」控制驅動信號的佔空比。由此脈衝寬度調製器30能更精確地控制插棒的運動。
第四實施例圖6表示出了在實施本發明的另一種自動演奏鍵盤樂器中的反饋控制迴路64C中所採用的算法。這種自動演奏鍵盤樂器也包括一聲學鋼琴、一記錄系統、一自動演奏系統3C。該聲學鋼琴和記錄系統類似於第二實施例中的自動演奏鍵盤樂器中的聲學鋼琴和記錄系統，並且在記錄系統和自動演奏系統3C中採用速度傳感器28。然而，用於再現演奏模式的子例行程序和反饋控制迴路64C與自動演奏系統3A中的子例行程序和反饋控制迴路不同。由於這個原因，因此在下文中將著重描述反饋控制迴路64C。自動演奏系統3C的零部件的附圖標記採用自動演奏系統3對應的系統零部件的附圖標記，在此不再進行詳細描述。
中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、鍵盤70、速度傳感器28和接口37構成反饋控制迴路64C。速度傳感器28把當前琴鍵速度「yva」轉換成模擬式琴鍵速度信號，這些模擬式琴鍵速度信號被輸送到接口37。中央處理器50通過子例行程序的執行來實現由方框202，203，204，206，208，210，220，222所表示的功能。在這種情況中，根據真實琴鍵速度「yv」來計算出真實琴鍵位置「yx」，並且把真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」分別與目標琴鍵位置和目標琴鍵速度進行比較，以便確定出目標佔空比。在圓圈203和方框204處所表示的功能與第一實施例中的相同，圓圈206和方框208處所表示的功能與第二實施例中的相同。因此，反饋迴路64C是反饋迴路64和反饋迴路64A的組合。下面將描述在方框202，203，204，206，208，210，220，222處的功能。
假設插棒15已經開始突伸出，速度傳感器28確定出當前琴鍵速度「yva」，並且向接口37提供一模擬式琴鍵速度信號。該模擬式琴鍵速度信號被轉換成數字式琴鍵速度信號，該數字式琴鍵速度信號代表二進位編碼「yvd」，它的二進位數字等於模擬式琴鍵速度信號的值。速度數據段，即二進位編碼「yvd」被中央處理器50獲取，並且如方框220所示，把速度數據段「yvd」規格化成真實琴鍵速度「yv」。這種規格化與第二實施例中的規格化是相同的。然而，當設計者確定校準係數時，他/她就會考慮在方框204和208處的放大。
中央處理器50獲取代表真實琴鍵速度的被規格化了的速度數據「yv」，並且按照下列方程通過對真實琴鍵速度「yv」進行積分來計算出真實琴鍵位置「yx」。
yx＝yx1+yv0*T[毫米] 方程6其中，yx1是先前的真實琴鍵位置，yv0是當前的真實琴鍵速度。T是從yx1起所流逝的時間，*是乘法符號。所說的流逝時間可以等於取樣時間間隔。
中央處理器50從已經被計算出的目標琴鍵位置「rx」和目標琴鍵速度「rv」中減去真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」，如圖中圓圈203，206所示。通過方程1和方程3分別計算出目標琴鍵位置「rx」和目標琴鍵速度「rv」。
如方框204和208所示，差值「ex」和「ev」分別乘以增益「kx」和「kv」。乘積「ux」和「uv」表示平均驅動電流的增加量或減小量，即，佔空比的目標值從不同方面的的增加量或減小量。這些表示佔空比的目標值的增加量/減小量「ux」和「uv」的控制數據段被提供給加法器210，並且被相加。加和「u」表示脈衝寬度調製器30所要調到的佔空比目標值的增加量或減小量。把這個加和「u」提供給脈衝寬度調製器30，該脈衝寬度調製器30把驅動信號調節到目標佔空比。
磁場強度根據目標佔空比變化，並且作用在插棒15上的推力也是變化的。這就導致插棒15被減速、加速或保持速度不變。儘管施加在相關聯的黑色琴鍵72及白色琴鍵74的作用力是變化的，但琴鍵運動並不是立即跟隨。在推力改變和琴鍵運動改變之間產生一個時間滯後，該時間滯後取決於鍵盤70的個性特徵以及相關聯的琴鍵傳感器27的個性特徵。由於這個原因，即使速度傳感器28精確地把當前琴鍵速度「yva」轉換成模擬式琴鍵位置信號，當前插棒位置的改變也不會被精確地轉換成當前的琴鍵速度「yva」。模擬式琴鍵速度信號被轉換成數字式琴鍵速度信號，並且當前琴鍵速度「yva」由二進位編碼「yvd」表示。
中央處理器50從接口37獲取速度數據或二進位值「yvd」，並如方框216所示對當前琴鍵速度進行規格化。這裡的規格化類似於方程4所表示的規格化。通過積分(見方程5)來計算出真實琴鍵位置「yx」。因此，中央處理器50就準備出真實琴鍵位置「yx」和真實琴鍵速度「yv」。
中央處理器50讀出這些控制數據，並且由方框202所示計算出下一個目標位置「rx」和下一個目標速度「rv」。計算出差值「ex」和「ev」，最後，象前面所描述的那樣確定出目標佔空比。因此，中央處理器50通過上述反饋控制迴路64C周期性地檢查真實琴鍵速度「yv」和真實琴鍵位置「yx」，看佔空比，即施加在插棒15上的推力是否能正確地使插棒15在參考軌跡上運動。由於這個原因，脈衝寬度調製器30始終能把驅動信號調節到最佳的佔空比。
中央處理器50依次對事件編碼進行處理，並且沿著音樂通道為黑色琴鍵72及白色琴鍵74確定出參考軌跡。相關聯的琴鍵致動件10通過反饋控制迴路64C被控制，從而使黑色琴鍵72及白色琴鍵74類似於原始演奏那樣進行運動。因此，通過這種自動演奏系統3C就能使原始演奏被再次執行。
儘管速度傳感器28在記錄系統和自動演奏系統3C之間被共享，但是，自動演奏系統3C通過規格化能精確地控制琴鍵運動。反饋控制迴路64C無需任何內置的反饋傳感器。在這種自動演奏系統3C中可以採用標準的螺線管操作的琴鍵致動件10。由於這個原因，自動演奏系統3C以及相應的自動演奏鍵盤樂器的製造成本就被降低，而且不會犧牲再現演奏的保真度。
在這個例子中，反饋控制迴路64C通過差值「ex」和「ev」來控制驅動信號的佔空比。由於這個原因，脈衝寬度調製器30能更精確地控制插棒的運動。
第五實施例圖7表示出了在實施本發明的另外一種自動演奏鍵盤樂器中的反饋控制迴路64D中所採用的算法。這種自動演奏鍵盤樂器也包括一聲學鋼琴、一記錄系統、一自動演奏系統3D。該聲學鋼琴和記錄系統類似於聲學鋼琴1和記錄系統5，並且在記錄系統和自動演奏系統3B中採用位置變送器27。然而，用於再現演奏模式的子例行程序和反饋控制迴路64D與自動演奏系統3中的子例行程序和反饋控制迴路不同。由於這個原因，因此在下文中將著重描述反饋控制迴路64D。自動演奏系統3D的零部件的附圖標記採用自動演奏系統3對應的系統零部件的附圖標記，在此不再進行詳細描述。
中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、鍵盤70、位置變送器27和接口37構成反饋控制迴路64D。位置變送器27把琴鍵位置「yxa」轉換成模擬式琴鍵位置信號，這些模擬式琴鍵位置信號被輸送到接口37。通過這個接口37把模擬式位置信號轉換成數字式琴鍵位置信號。
中央處理器50通過子例行程序的執行來實現由方框232，203，204，206，208，210，216，218，234所表示的功能。在這種情況中，把圖7與圖5作比較，我們可以發現，第三實施例和第五實施例的區別在於方框232，234。從方框232不僅輸出目標位置「rx」和目標速度「rv」，而且還輸出偏壓「ru」。目標位置「rx」和目標速度「rv」與圖5中所示的相同。所說的偏壓「ru」表示被提供到琴鍵致動件10的偏電壓。為什麼琴鍵致動件10需要偏電壓，其原因是為了對驅動電流作出迅速響應。假設驅動信號從零上升。由於各種阻力例如琴鍵72/74的重力以及復位彈簧的彈力被作用在插棒15上，因此，插棒15並不立即從螺線管和磁軛的組合構件中突伸出。當磁力超過總阻力時，插棒15就開始突伸出。所說的偏電壓使螺線管和磁軛的組合構件施加臨界磁力，該臨界磁力等於作用在插棒15上的總阻力。脈衝寬度調製器30始終把偏電壓施加到螺線管和磁軛的組合構件17上。當脈衝寬度調製器30產生所說的驅動信號時，插棒15立即從螺線管和磁軛的組合構件17中突伸出。因此，利用這個偏壓「ru」，使得琴鍵致動件10的敏捷性被提高了。
在這個例子中，儘管所說的偏壓「ru」是變化的，但是，從方框232輸出的是一個恆定不變的偏壓「ru」，並且，加法器234把這個偏壓「ru」加到「ux」和「uv」的和上。然而，在其它方框和圓圈處的功能與圖5中的相同。由於這個原因，為了避免重複，在此不再描述反饋控制迴路64D的操作。
第六實施例圖8表示出了在實施本發明的另一種自動演奏鍵盤樂器中的反饋控制迴路64E中所採用的算法。這種自動演奏鍵盤樂器也包括一聲學鋼琴、一記錄系統、一自動演奏系統3E。該聲學鋼琴和記錄系統類似於第二實施例中的自動演奏鍵盤樂器中的聲學鋼琴和記錄系統，並且在記錄系統和自動演奏系統3E中採用速度傳感器28。然而，用於再現演奏模式的子例行程序和反饋控制迴路64E與第二實施例中的聲學演奏系統中的子例行程序和反饋控制迴路不同。由於這個原因，因此在下文中將著重描述反饋控制迴路64E。這種自動演奏系統3E的零部件的附圖標記採用自動演奏系統3對應的系統零部件的附圖標記，在此不再進行詳細描述。
中央處理器50、脈衝寬度調製器30、琴鍵致動件10、鍵盤70、速度傳感器28和接口37構成反饋控制迴路64E。速度傳感器28把當前琴鍵速度「yva」轉換成模擬式琴鍵速度信號，這些模擬式琴鍵速度信號被輸送到接口37。這些模擬式琴鍵速度信號通過接口37被轉換成數字式琴鍵速度信號。
中央處理器50通過子例行程序的執行來實現由方框202，203，204，206，208，220，222，240，242，244所表示的功能。把圖8與圖6進行比較，我們發現第四實施例與第六實施例的區域在於方框240，242以及圓圈244。如方框240所示通過微分並根據真實琴鍵速度來計算出真實加速度「ya」，並且該真實加速度「ya」如方框242所示利用增益「ka」被放大。所得的乘積「ua」代表加速度，並且把該乘積提供給加法器244。加法器244把增加量/減小量「ux」加到增加量/減小量「uv」上，然後從所說的加和中減去這個加速度「ua」，即，u＝ux+uv-ua。這樣，利用加速度「ua」來對增加量/減小量「ux」+「uv」進行修正。經修正的增加量/減小量「u」被提供給脈衝寬度調製器30，該脈衝寬度調製器30把驅動信號調節至目標佔空比。當設計者為增益確定校準係數時，他/她就要考慮在方框204，208，242處的放大。其它的功能與第四實施例中的功能相同，為了簡明起見，在此不再對其進行描述。
這種利用加速度「ua」進行的修正對於在第四實施例中將驅動信號調節至佔空比是有利的。例如當加速度很大時，增加量/減小量「ux+uv」就被減小。這就能防止插棒15以及相應的琴鍵72/74在參考軌跡上過度上衝。
從前面的描述中可以知道，在記錄系統3和自動演奏系統3/3A/3B/3C/3E之間都共用遠程傳感器27/28，由於這個原因，在自動演奏系統3/3A/3B/3C/3E中都採用標準的琴鍵致動件10。對於自動演奏系統3/3A/3B/3C/3E來說無需任何帶有內置反饋傳感器的琴鍵。這樣就減小了製造成本，並且不會損害在再現演奏模式中的再執行彈奏時的保真度。
儘管前面已經圖示和描述了本發明的一些具體的實施例，但是，本領域普通技術人員都知道，可以對本發明作出各種改變和變型，這些均未脫離本發明的構思和範圍。
本發明的技術範圍並不局限於大鋼琴。自動演奏鋼琴可以在直立鋼琴的基礎上進行製造。大鋼琴可以由其它類型的鍵盤樂器來代替，例如用靜音式鋼琴、大鍵琴或管風琴來代替。靜音式鋼琴是聲學鋼琴、音錘止動器和電子音調產生系統的組合。音錘止動器在自由位置與阻擋位置之間變換。當音錘止動器位於自由位置時，音錘在自由轉動的末端敲擊琴弦，通過這些琴弦的振動來產生聲學鋼琴音調。當音錘被變換到阻擋位置時，音錘止動器就進入到音錘的軌道。儘管這些音錘被驅動得能自由轉動，但是這些音錘在自由轉動末端之前就從音錘止動器上被反彈回來，從而不會產生任何聲學鋼琴音調。電子音調產生系統對被使用者選擇性按下和鬆開的琴鍵進行監測，並且以電子方式產生音調，這些音調的音高等於指定給被按下的琴鍵的音高。
本發明的技術範圍也並不局限於採用位置變送器27和速度傳感器28。可以採用其它類型的傳感器，例如加速度傳感器或壓力傳感器來代替這些位置變送器27或速度傳感器28，只要監測到的物理量能表達琴鍵運動即可。
其運動被轉換成物理量的運動物體也決不局限於黑色琴鍵和白色琴鍵72/74。音錘位置變送器22或音錘速度傳感器可以被設置在反饋迴路64/64A/64B/64C/64D/64E中。這些傳感器可以監測任何零部件，例如被設置在黑色琴鍵和白色琴鍵72/74與動作單元90之間的絞盤螺釘(capstanscrew)、或者動作單元90的一些零部件。在這種情況中，偏離的校準係數是以這樣的方式來確定的，即，消除從琴鍵72/74到被監測部分的變形以及安裝誤差。
本發明的技術範圍並不局限於採用目標位置和目標速度的組合。中央處理器可以確定出在參考軌跡上的目標加速度。例如，與方框202相對應的一方框可以一起輸出目標加速度和目標位置、目標速度和/或目標作用力。
本發明的技術範圍也並不局限於採用軟盤驅動器40。其它類型的存儲器，例如光碟可擦寫存儲器(CD-RW)、硬碟驅動器、記憶棒的驅動器以及半導體存儲器的驅動器可以用於本發明的自動演奏鍵盤樂器。此外，控制器100可以通過一公共通信網絡或私有通信網絡與伺服器計算機相通信。在這種情況中，音樂數據編碼被存儲在伺服器計算機內，並且根據需要被分配給自動演奏鍵盤樂器和其它的電子樂器。
本發明的技術範圍並不局限於採用螺線管操作的琴鍵致動件單元10。在本發發明的自動演奏鍵盤樂器中也可以採用氣動致動單元或馬達驅動的致動系統。
音錘傳感器22可以從記錄系統中除去。在這種情況中，根據多個系列的當前琴鍵位置來估算音錘敲擊琴弦96的時刻。因此，音錘傳感器22並不是記錄系統5中的必不可少的元件。
本發明的技術範圍並不局限於採用發光二極體和光電電晶體。琴鍵傳感器和/或音錘傳感器也可採用一塊永久磁鐵和一個磁性傳感器。
本發明的技術範圍並不局限於採用快速可電擦除和可編程的只讀存儲器52。可以把一個只讀存儲器或一個磁泡存儲器用於控制器100，並且電腦程式和控制數據段可以被存儲在硬碟中。或者採用其它的方式，電腦程式和控制數據段可以通過公共/私有通信網絡來提供。在這種情況中，快速可電擦除和可編程的只讀存儲器52被從控制器100中除去。
權利要求中的用語與上面所描述的實施例中的零部件按下述方式相互對應。黑色琴鍵和白色琴鍵72/74、動作單元90和音錘94在整體上構成多條運動傳導路徑。琴弦96以組合的方式構成音調產生子系統。黑色琴鍵和白色琴鍵72/74用作預定的零部件。
所說的這些琴鍵致動件10用作多個致動件。位置變送器27和速度傳感器28對就應於多個傳感器。反饋控制迴路64/64A/64B/64C/64D/64E用作多個反饋控制迴路。中央處理器50在方框216或220執行規格化過程，並且與脈衝寬度調製器30相配合，在方框201/203/204，205/206/208，202/203/204/206/208/210/218，202/203/204/206/208/210/222，232/203/204/206/208/210/218/234或202/203/204/206/208/222/240/242/244對驅動信號進行優化。
權利要求
1.一種用於產生音調的自動演奏鍵盤樂器，包括鍵盤樂器(1)，該鍵盤樂器(1)包括音調產生子系統(96)，用於產生所說的音調；多個運動傳導路徑，每個運動傳導路徑都具有朝著所說音調產生子系統(96)串聯連接的多個零部件(72/74，90，94)，這些零部件被按順序移動，以便為要產生的音調指定音高；自動演奏系統(3)，用於與所述多個運動傳導路徑一起顯示個性特徵，並且包括多個致動件(10)，這些致動件分別與所說的多個運動傳導路徑相聯繫，並且利用驅動信號選擇性地給這些致動件賦予能量，從而選擇性地使相關的運動傳導路徑進行運動；多個傳感器(27；28)，這些傳感器遠離所說的多個致動件(10)，並且這些傳感器分別把所說多個運動傳導路徑的預定零部件(72/74)的運動轉換成檢測信號，這些檢測信號代表描述所說運動的當前物理量；多個反饋控制迴路(64；64A；64B；64C；64D；64E)，這些反饋控制迴路被連接在所說的多個傳感器(27；28)和所說的多個致動件(10)之間，用於對所說驅動信號進行優化；以及記錄系統(5)，該記錄系統與所說的自動演奏系統(3)共享所說的多個傳感器(27；28)，並且該記錄系統對所說的當前物理量進行分析，以便產生成段的音樂數據，這些音樂數據代表在所說鍵盤樂器(1)上的演奏，其特徵在於所說的多個傳感器(27；28)供所說的記錄系統(5)分享；並且，所說的多個反饋控制迴路(64；64A；64B；64C；64D；64E)使所說的當前物理量規格化，以便從所說的當前物理量中去除所說的個性特徵，從而確定出真實物理量；並且，所說的多個反饋控制迴路(64；64A；64B；64C；64D；64E)基於所說的真實物理量對所說的驅動信號進行優化，以便控制所說預定的零部件(72/74)的運動。
2.根據權利要求1所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個反饋控制迴路(64；64A；64B；64C；64D；64E)分別將所說真實物理量的多個系列的值與基於成段的音樂數據確定出的用於表示所說預定零部件(72，74)的參考軌跡的目標物理量的多個系列的值進行比較，以便查看所說預定零部件(72，74)是否在所說參考軌跡上運動，並且當所說預定零部件(72，74)偏離所說參考軌跡時，改變所說驅動信號的大小以便進行優化。
3.根據權利要求2所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的真實物理量和所說的目標物理量代表位置、速度、加速度中的至少一個。
4.根據權利要求2所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的真實物理量和所說的目標物理量代表位置、速度、加速度中的一個以上。
5.根據權利要求2所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的真實物理量和所說的目標物理量代表位置和速度，所說多個反饋控制迴路(64E)計算出所說預定零部件(72，74)的真實加速度，並且使所說驅動信號偏移真實加速度的值。
6.根據權利要求1所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，每個所說的反饋控制迴路(64D)使所說驅信號中的一個相關驅動信號偏移一個值，這個值等於所說多個致動件(10)中的一個相關致動件的運動阻力。
7.根據權利要求1所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，每個所說的多條運動傳導路徑包括琴鍵(72，74)，該琴鍵在其中間部分處被可轉動地支撐，從而當彈奏人員按下該琴鍵的前部時，彈奏人員就可以使所說琴鍵(72，74)發生角向運動，動作單元(90)，該動作單元(90)被設置在所說琴鍵(72，74)上方，並且該動作單元與所說琴鍵的後部相連，以便被按下的琴鍵能使得所說動作單元(90)發生另一種類型的運動，音錘(94)，該音錘與所說的動作單元(90)相連，以便所說的動作單元(90)可以使所說音錘(94)發生轉動。
8.根據權利要求7所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的琴鍵(72，74)用作所說的預定零部件，從而所說多個傳感器(27/28)中的一個相關傳感器把用於表達所說角向運動的所說當前物理量轉換成檢測信號。
9.根據權利要求7所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個致動件(10)使琴鍵(72，74)分別發生所說的角向運動，所說的這些琴鍵分別被設置在所說多個運動傳導路徑(64；64A；64B；64C；64D；64E)中。
10.根據權利要求9所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的琴鍵(72，74)具有製造誤差，這些製造誤差是造成所說個性特徵的原因。
11.根據權利要求9所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，每個所說的檢測信號都代表相關琴鍵(72，74)的一當前琴鍵位置，從而，所說的角向運動可由所說當前琴鍵位置的一系列值來表示。
12.根據權利要求11所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個反饋控制迴路(64)確定分別由目標琴鍵位置的多個系列的值所表達的參考軌跡，並且將通過規格化並在所說當前琴鍵位置的多個系列的值的基礎上所確定出的真實琴鍵位置的多個系列的值與所說目標琴鍵位置的所說多個系列的值進行比較，以便查看所說的琴鍵(72，74)是否分別在所說的參考軌跡上運動，並且當所說琴鍵(72，74)偏離所說參考軌跡時改變所說驅動信號的大小。
13.根據權利要求12所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個反饋控制迴路(64B)還確定出在所說參考軌跡上的目標琴鍵速度的多個系列的值以及在所說真實琴鍵位置的所說多個系列的值處的真實琴鍵速度的多個系列的值，並且把所說的真實琴鍵位置的所說多個系列的值和所說真實琴鍵速度的所說多個系列的值分別與所說目標琴鍵位置的所說多個系列的值和所說目標琴鍵速度的所說多個系列的值進行比較，以便查看所說琴鍵(72，74)是否分別在所說參考軌跡上運動，並且當所說琴鍵偏離所說參考軌跡時改變所說驅動信號的大小。
14.根據權利要求9所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，每個所說檢測信號都代表相關琴鍵(72，74)的當前琴鍵速度，從而，所說的角向運動可由所說當前琴鍵速度的一系列值來表示。
15.根據權利要求14所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個反饋控制迴路(64A)確定出分別由目標琴鍵速度的多個系列的值所表示的參考軌跡，並且將通過規格化並在所說當前琴鍵速度的多個系列的值的基礎上所確定出的真實琴鍵速度的多個系列的值與所說目標琴鍵速度的所說多個系列的值進行比較，以便查看所說的琴鍵(72，74)是否分別在所說的參考軌跡上運動，並且當所說這些琴鍵(72，74)偏離所說參考軌跡時改變所說驅動信號的大小。
16.根據權利要求15所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個反饋控制迴路(64C)還確定出在所說參考軌跡上的目標琴鍵位置的多個系列的值以及真實琴鍵位置的多個系列的值，所說真實琴鍵速度的所說多個系列的值是在所述真實琴鍵位置處確定出的，並且把所說的真實琴鍵位置的所說多個系列的值和所說真實琴鍵速度的所說多個系列的值分別與所說目標琴鍵位置的所說多個系列的值和所說目標琴鍵速度的所說多個系列的值進行比較，以便查看所說琴鍵(72，74)是否分別在所說參考軌跡上運動，並且當所說琴鍵偏離所說參考軌跡時改變所說驅動信號的大小。
17.根據權利要求1所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個傳感器(27；28)是非接觸型的。
18.根據權利要求17所述的自動演奏鍵盤樂器，其中，所說的多個傳感器(27；28)具有誤差，所說誤差是造成所說個性特徵的原因。
全文摘要
一種自動演奏鋼琴，由於尺寸大小、零部件的設計餘量的差別以及系統零部件的電子特性的差別，而有多種個性特徵，從而使得琴鍵位置信號包含有由個性特徵造成的誤差成分；在琴鍵傳感器(27)和琴鍵致動件(10)之間有多個反饋控制迴路(64)，通過規格化從當前琴鍵位置中消除誤差成分；即使通過與記錄時不同的自動演奏鋼琴來再次執行原始演奏，反饋控制迴路(64)也會使琴鍵致動件(10)迫使琴鍵(70)沿著根據音樂數據編碼確定出的參考軌跡運動，製造商可使琴鍵傳感器(27)在記錄系統(5)和自動演奏系統(3)之間被共享。
文檔編號G10H3/06GK1542731SQ20041003122
公開日2004年11月3日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年3月27日
發明者藤原佑二 申請人:山葉株式會社