專利名稱：自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)以及裝有這種系統(tǒng)的樂器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種變換器系統(tǒng)，更具體地說(shuō)是涉及一種適用于樂器的變換器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
市場(chǎng)上為音樂迷們提供了各種混和樂器?；旌蠘菲魇锹晫W(xué)樂器和電系統(tǒng)的結(jié)合。其典型的例子公開于日本專利申請(qǐng)公開2002-156967和平6-149234中?，F(xiàn)有技術(shù)中的位置變換器是將入射光量的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)電勢(shì)水平類型的。
在混合鋼琴中包括兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的位置變換器，它們用來(lái)監(jiān)測(cè)鋼琴的弦槌。每一個(gè)這種現(xiàn)有技術(shù)的位置變換器都由光學(xué)調(diào)制器和光電耦合器組成。光學(xué)調(diào)制器連接到弦槌，并且與弦槌一起移動(dòng)。光電耦合器由鋼琴箱支撐，并且是靜止的。光電耦合器發(fā)射出光束穿過(guò)光學(xué)調(diào)制器，并且將入射光線轉(zhuǎn)換成光電流。
當(dāng)弦槌在軌道上旋轉(zhuǎn)時(shí)，光束由光學(xué)調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，并且入射光量與軌道上弦槌的當(dāng)前位置一起變化。光電流量與入射光量一起成比例變化，于是電信號(hào)的電勢(shì)水平就可以代表當(dāng)前的弦槌位置。然而，是由物理上彼此獨(dú)立的光學(xué)調(diào)制器和光電耦合器組合形成該現(xiàn)有技術(shù)的位置變換器。
物理上獨(dú)立的零部件會(huì)引起實(shí)際弦槌位置和電信號(hào)電勢(shì)水平之間相互關(guān)系的非有意改變。這種非有意改變?cè)醋原h(huán)境的影響，例如木制弦槌濕度的變化、施加于琴弦上的張力的改變、光電耦合器光探頭(light sound)的惡化、弦槌柄的撓曲、光學(xué)調(diào)制器透明度的變化等等。這些現(xiàn)象是不可避免的，因此需要給位置變換器采取對(duì)策。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)重要目的是提供一種位置變換器系統(tǒng)，它可以為輸出特性進(jìn)行自校準(zhǔn)。
本發(fā)明還有一重要目的是提供一種安裝有該位置變換器系統(tǒng)的樂器。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提出使數(shù)據(jù)信號(hào)與代表物理量預(yù)定值的校準(zhǔn)信號(hào)相關(guān)聯(lián)，從而估算軌道上任意點(diǎn)處數(shù)據(jù)信號(hào)的物理量值。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于將表示軌道上操縱器運(yùn)動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)的第一信號(hào)產(chǎn)生器，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量代表所述軌道上的所述物理量，產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)的第二信號(hào)產(chǎn)生器，該校準(zhǔn)信號(hào)的量代表所述軌道上特殊點(diǎn)處所述物理量的預(yù)定值，數(shù)據(jù)收集器，該數(shù)據(jù)收集器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器和所述第二信號(hào)產(chǎn)生器，并且收集所述軌道上所述數(shù)據(jù)信號(hào)的量的一系列值、所述校準(zhǔn)信號(hào)的量的另外一系列值以及標(biāo)記數(shù)據(jù)段，該標(biāo)記數(shù)據(jù)段使所述數(shù)據(jù)信號(hào)的量值與所述校準(zhǔn)信號(hào)的量值相關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)分析器，該數(shù)據(jù)分析器連接到所述數(shù)據(jù)收集器，并在軌道某一點(diǎn)處所述物理量的預(yù)定值和所數(shù)據(jù)信號(hào)的量值的基礎(chǔ)上估算所述軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)的物理量值，并且確定沿著所述軌道所述物理量和所述數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系，從而將所述關(guān)系存儲(chǔ)于其中，以及確定器，該確定器連接到數(shù)據(jù)分析器和第一信號(hào)產(chǎn)生器并且對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)做出響應(yīng)，從而在所述關(guān)系的基礎(chǔ)上確定所述軌道上任意點(diǎn)處的物理量值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于產(chǎn)生樂音的樂器，包括多個(gè)操縱器，該多個(gè)操縱器分別被配予樂音的屬性并且各自沿著軌道獨(dú)立移動(dòng)；樂音產(chǎn)生系統(tǒng)，該樂音產(chǎn)生系統(tǒng)與所述多個(gè)操縱器相關(guān)聯(lián)并且產(chǎn)生所述具有指定屬性的樂音；以及自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，該自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所述多個(gè)操縱器以將表示軌道上每個(gè)操縱器運(yùn)動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)，并且該自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)包括產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)信號(hào)的第一信號(hào)產(chǎn)生器，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量代表所述軌道上的所述物理量；產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)的第二信號(hào)產(chǎn)生器，該校準(zhǔn)信號(hào)的量代表所述軌道上特殊點(diǎn)處所述物理量的預(yù)定值，數(shù)據(jù)收集器，該數(shù)據(jù)收集器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器和所述第二信號(hào)產(chǎn)生器，并且收集所述軌道上所述數(shù)據(jù)信號(hào)的量的一系列值、所述校準(zhǔn)信號(hào)的量的另外一系列值以及標(biāo)記數(shù)據(jù)段，該標(biāo)記數(shù)據(jù)段使所述數(shù)據(jù)信號(hào)的所述量值與所述校準(zhǔn)信號(hào)的所述量值相關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)分析器，該數(shù)據(jù)分析器連接到所述數(shù)據(jù)收集器，并在軌道某一點(diǎn)處所述物理量的預(yù)定值和所數(shù)據(jù)信號(hào)的量值的基礎(chǔ)上估算所述軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)的物理量值，并且確定沿著所述軌道所述物理量和所述數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系，從而將所述關(guān)系存儲(chǔ)于其中，以及確定器，該確定器連接到數(shù)據(jù)分析器和第一信號(hào)產(chǎn)生器并且對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)做出響應(yīng)，從而在所述關(guān)系的基礎(chǔ)上確定所述軌道上任意點(diǎn)處的物理量值。


從下面結(jié)合附圖的描述中可以更為清楚地理解自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)與樂器的特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是一個(gè)示意性側(cè)視圖，示出了安裝在本發(fā)明自動(dòng)演奏鋼琴中的位置變換器，圖2A是一個(gè)底視圖，示出了傳感器頭的布置，該傳感器頭被包括于琴鍵傳感器的光學(xué)位置變換器中，圖2B是一個(gè)側(cè)視圖，示出了光學(xué)調(diào)制器與傳感器頭之間的相對(duì)關(guān)系，圖3A是一個(gè)坐標(biāo)圖，示出了通過(guò)測(cè)試軌道上琴鍵運(yùn)動(dòng)確定的鍵行程與琴鍵位置信號(hào)電勢(shì)水平之間的關(guān)系，圖3B是一個(gè)坐標(biāo)圖，示出了鍵行程與校準(zhǔn)信號(hào)電勢(shì)水平之間的關(guān)系，圖3C是一個(gè)坐標(biāo)圖，示出了通過(guò)自校準(zhǔn)確定的琴鍵傳感器的輸出特性，以及圖4是一個(gè)示意性側(cè)視圖，示出了本發(fā)明的另一種琴鍵傳感器。
具體實(shí)施例方式
用于實(shí)施本發(fā)明的樂器大體上包括多個(gè)操縱器、樂音產(chǎn)生系統(tǒng)和自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)。樂音的屬性分別被配予給多個(gè)操縱器，并且多個(gè)操縱器在各自的軌道上獨(dú)立地移動(dòng)。當(dāng)演奏者有選擇地操縱多個(gè)操縱器時(shí)，被操縱的操縱器沿著軌道移動(dòng)，并且將要賦予樂音的屬性由演奏者指定。舉例來(lái)說(shuō)，音階的音調(diào)名稱和效果例如樂音的拉長(zhǎng)和響度的減少就是屬性。在屬性為音調(diào)名稱的情況下，演奏者通過(guò)有選擇地操縱多個(gè)操縱器來(lái)規(guī)定將要產(chǎn)生的樂音的音調(diào)名稱。如果屬性為效果，則演奏者定期指示樂音產(chǎn)生系統(tǒng)將指定的一種或多種效果賦予將要產(chǎn)生的樂音。
樂音產(chǎn)生系統(tǒng)與多個(gè)操縱器相關(guān)聯(lián)，并且產(chǎn)生具有指定一種或多種屬性的樂音。在演奏者通過(guò)多個(gè)操縱器指定音調(diào)名稱的情況下，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生具有音調(diào)名稱的樂音。另一方面，當(dāng)演奏者通過(guò)被操縱的操縱器來(lái)指定效果時(shí)，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)就將效果賦予樂音。假定演奏者指定樂音的拉長(zhǎng)，則樂音被拉長(zhǎng)而不是如它們平常那樣。如果演奏者通過(guò)另外的操縱器指定響度的減少，則樂音產(chǎn)生系統(tǒng)將輕柔地產(chǎn)生樂音。
屬性可以通過(guò)音樂數(shù)據(jù)段來(lái)指定。在這種情況下，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生具有這些屬性的樂音而不用演奏者的操縱。音樂數(shù)據(jù)段表示指定的屬性和其它種類的屬性，并且樂音產(chǎn)生系統(tǒng)分析這些音樂數(shù)據(jù)段，從而通過(guò)自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)的幫助來(lái)產(chǎn)生具有指定屬性的樂音。應(yīng)注意這種幫助不是自校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)的唯一作用。音樂數(shù)據(jù)段可以通過(guò)自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)的幫助產(chǎn)生。
自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)包括第一信號(hào)產(chǎn)生器、第二信號(hào)產(chǎn)生器、數(shù)據(jù)收集器、數(shù)據(jù)分析器和確定器。第一和第二信號(hào)產(chǎn)生器監(jiān)測(cè)多個(gè)操縱器的每一個(gè)。當(dāng)操縱器在軌道上行進(jìn)時(shí)，第一信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生數(shù)據(jù)信號(hào)，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量代表軌道上的物理量，并且該第一信號(hào)產(chǎn)生器將該數(shù)據(jù)信號(hào)提供給數(shù)據(jù)收集器和確定器。另一方面，第二信號(hào)產(chǎn)生器產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)，該校準(zhǔn)信號(hào)的量代表軌道上特殊點(diǎn)處物理量的預(yù)定值，并且該第二信號(hào)產(chǎn)生器將該校準(zhǔn)信號(hào)提供給數(shù)據(jù)收集器。然而，校準(zhǔn)信號(hào)沒有提供給確定器。
假定自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)來(lái)校準(zhǔn)其自身。數(shù)據(jù)收集器將數(shù)據(jù)信號(hào)的量的每一個(gè)值和相關(guān)聯(lián)校準(zhǔn)信號(hào)的量值以及標(biāo)記數(shù)據(jù)段收集于其中。標(biāo)記數(shù)據(jù)段可以表示第一和第二信號(hào)產(chǎn)生器同時(shí)將操縱器的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)的量值和相關(guān)聯(lián)校準(zhǔn)信號(hào)的量值的時(shí)間。然而，標(biāo)記數(shù)據(jù)不限于時(shí)間。任意量都可以用作標(biāo)記數(shù)據(jù)，只要不論操縱器的運(yùn)動(dòng)如何該量都絕對(duì)變化即可。因此標(biāo)記數(shù)據(jù)段使數(shù)據(jù)信號(hào)的量值與校準(zhǔn)信號(hào)的量值相關(guān)聯(lián)。
數(shù)據(jù)分析器對(duì)收集的值進(jìn)行處理，從而確定物理量和數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系。由于校準(zhǔn)信號(hào)的量表示軌道上特殊點(diǎn)處物理量的預(yù)定值，因此軌道上任意點(diǎn)處物理量的值可以通過(guò)一種或多種數(shù)值運(yùn)算估算出來(lái)。具體而言，標(biāo)記數(shù)據(jù)段使得數(shù)據(jù)信號(hào)與校準(zhǔn)信號(hào)相關(guān)聯(lián)，從而數(shù)據(jù)分析器有可能找出數(shù)據(jù)信號(hào)的量的對(duì)應(yīng)值。該對(duì)應(yīng)值同樣產(chǎn)生于軌道上的特殊點(diǎn)處。數(shù)據(jù)分析器將校準(zhǔn)信號(hào)的量的預(yù)定值映射到數(shù)據(jù)信號(hào)的量的系列值上，并且擴(kuò)展物理量和數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量已經(jīng)在整個(gè)軌道上與校準(zhǔn)信號(hào)相映射。因此，物理量和數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系通過(guò)自校準(zhǔn)而更新。這種關(guān)系被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分析器中。
自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)按如下方式幫助樂音產(chǎn)生系統(tǒng)。假定樂音產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生操縱器的運(yùn)動(dòng)從而在音樂數(shù)據(jù)段的基礎(chǔ)上產(chǎn)生具有指定屬性的樂音。第一信號(hào)產(chǎn)生器監(jiān)測(cè)操縱器，并且將數(shù)據(jù)信號(hào)提供給確定器，然后確定器通過(guò)獲取存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)分析器中的關(guān)系來(lái)確定物理量的當(dāng)前值。表示操縱器當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的物理量的當(dāng)前值被報(bào)告給樂音產(chǎn)生系統(tǒng)，從而讓樂音產(chǎn)生系統(tǒng)比較該當(dāng)前運(yùn)動(dòng)和由音樂數(shù)據(jù)段表示的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，以觀察操縱器是否準(zhǔn)確地行進(jìn)于軌道上。如果答案是肯定的，則樂音產(chǎn)生系統(tǒng)允許操縱器繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)答案是否定時(shí)，則樂音產(chǎn)生系統(tǒng)使操縱器改變運(yùn)動(dòng)。因此，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)可以產(chǎn)生帶有由音樂數(shù)據(jù)段所表示屬性的樂音。
在樂音產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生音樂數(shù)據(jù)段的情況下，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信號(hào)的量多個(gè)系列值的基礎(chǔ)上確定操縱器的運(yùn)動(dòng)，并且產(chǎn)生表示將要賦予樂音的一種或多種屬性的音樂數(shù)據(jù)段。音樂數(shù)據(jù)段可以存儲(chǔ)于其中，并且在使用者要求樂音產(chǎn)生系統(tǒng)再現(xiàn)樂音時(shí)被處理。另外，音樂數(shù)據(jù)段可以被提供給另外的樂器并通過(guò)該樂器產(chǎn)生樂音。
可以理解，自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)更新物理量和數(shù)據(jù)信號(hào)的量之間的關(guān)系并保持該更新過(guò)的關(guān)系。當(dāng)樂音產(chǎn)生系統(tǒng)在一些音樂數(shù)據(jù)段或所述音樂數(shù)據(jù)段的基礎(chǔ)上產(chǎn)生樂音時(shí)，樂音產(chǎn)生系統(tǒng)將參照更新過(guò)的關(guān)系準(zhǔn)確地確定操縱器的運(yùn)動(dòng)。
在下面的描述中，術(shù)語(yǔ)“前方”是指相對(duì)于“后方”而言，更靠近坐在凳子上進(jìn)行彈奏的演奏者的位置。在前方位置和相應(yīng)后方位置之間畫出的線在“前后方向”上延伸，并且前后方向與橫向方向相交成直角。垂直方向垂直于由前后方向和橫向方向確定的平面。術(shù)語(yǔ)“縱向方向”取決于零件的構(gòu)造，并且術(shù)語(yǔ)“縱向”表示一個(gè)方向，在該方向的零件長(zhǎng)度大于該零件“寬度”方向的。
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1，實(shí)施本發(fā)明的自動(dòng)演奏鋼琴1大體上包括聲學(xué)鋼琴1A和電系統(tǒng)1B。演奏者在聲學(xué)鋼琴1A上演奏樂段，從而在聲學(xué)鋼琴1A中沿著樂段產(chǎn)生聲學(xué)鋼琴樂音。電系統(tǒng)1A用作自動(dòng)演奏器，并且該自動(dòng)演奏器不用演奏者的彈奏就在聲學(xué)鋼琴1A上演奏樂段。
聲學(xué)鋼琴的結(jié)構(gòu)聲學(xué)鋼琴1A包括琴弦2、制音器3、弦槌4、具有各自的托木5的動(dòng)作單元6和鍵盤10。多個(gè)琴鍵10a包括于鍵盤10中，并且在鍵架中板1b上獨(dú)立地上下傾斜。在這種情況下，八十八個(gè)琴鍵10a設(shè)置在鍵盤10上。當(dāng)演奏者按下琴鍵10a的前部時(shí)，琴鍵在各自的軌道上朝著末端位置EP行進(jìn)。圓鍵釘15從鍵架中板1b向上伸出，為琴鍵10a提供支點(diǎn)。在演奏者沒有給琴鍵施加任何力時(shí)，琴鍵10a的前部位于最低的位置，該最低位置被稱作“休息位置”RP。演奏者隨著樂段的進(jìn)行有選擇地按下和釋放多個(gè)琴鍵10a的前部。
多個(gè)琴鍵10a在其后部與動(dòng)作單元6連接，并且被按下的琴鍵10a致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的動(dòng)作單元6。動(dòng)作單元6的動(dòng)作對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的，因而在下文中為了簡(jiǎn)明的緣故沒有再作更多描述。
弦槌4與動(dòng)作單元6相關(guān)聯(lián)地設(shè)置，并且由柄軸架總檔(shank flangerail)(未示出)可旋轉(zhuǎn)地支撐。當(dāng)相關(guān)聯(lián)琴鍵10a處于休息位置RP時(shí)，弦槌4與相關(guān)聯(lián)動(dòng)作單元6的頂桿(未示出)保持接觸，并且與托木5間隔開。被啟動(dòng)的動(dòng)作單元6使弦槌4旋轉(zhuǎn)直至脫離，并且在各自脫離時(shí)產(chǎn)生自由旋轉(zhuǎn)。
琴弦2與在各自的休息位置的相關(guān)聯(lián)弦槌隔開預(yù)定距離，并且被在自由旋轉(zhuǎn)的末端的弦槌4敲擊。制音器3與琴鍵10a的后部連接，并且與相關(guān)聯(lián)琴弦2隔開和接觸。當(dāng)琴鍵10a位于休息位置RP時(shí)，制音器3與相關(guān)聯(lián)琴弦2保持接觸，從而阻止相關(guān)聯(lián)琴弦2振動(dòng)。琴鍵10a的后部在前往末端位置EP的途中舉起相關(guān)聯(lián)制音器3從而使其與琴弦2隔開。制音器3完全離開制音器3的時(shí)間選在脫離之后，從而讓琴弦2在由弦槌4敲擊之前準(zhǔn)備好進(jìn)行振動(dòng)。
當(dāng)弦槌4與相關(guān)聯(lián)琴弦2撞擊時(shí)，琴弦2振動(dòng)以產(chǎn)生聲學(xué)鋼琴音樂音，并且弦槌4在琴弦2上回彈。弦槌4落下，于是相關(guān)聯(lián)托木5接收弦槌。當(dāng)演奏者釋放被按下的琴鍵10a時(shí)，該琴鍵10a與托木5一起開始朝著休息位置RP返回。弦槌4再次與相關(guān)聯(lián)頂桿(未示出)接觸，并且托木5與弦槌4隔開。制音器3在回到休息位置RP的途中與振動(dòng)的琴弦2接觸并吸收振動(dòng)。為此，聲學(xué)鋼琴樂音得以迅速地消除。
電系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造電系統(tǒng)1B包括一列螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7、一列琴鍵傳感器11和控制器17。每個(gè)琴鍵傳感器11都由光學(xué)位置變換器14和光學(xué)調(diào)制器40的組合實(shí)現(xiàn)。光學(xué)調(diào)制器40連接到相關(guān)聯(lián)琴鍵10a前部的下表面，并且與琴鍵10a一起移動(dòng)。另一方面，光學(xué)調(diào)制器相對(duì)于中盤(未示出)靜止，并且將琴鍵軌道上的當(dāng)前琴鍵位置和同樣是琴鍵軌道上的參考位置轉(zhuǎn)換成琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)。
該一列螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7設(shè)置在琴鍵10a后部下方，并且由中盤(未示出)承載該一列螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7。螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7分別與多個(gè)琴鍵10a相關(guān)聯(lián)，并且每個(gè)螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7都包括螺線管16和柱塞7a。螺線管16連接到控制器17，驅(qū)動(dòng)信號(hào)uk流經(jīng)螺線管16。柱塞7a可以從螺線管16中伸出和縮回，并且在縮回時(shí)其頂端位于相關(guān)聯(lián)琴鍵10a下表面非常接近的地方。
當(dāng)螺線管16由驅(qū)動(dòng)信號(hào)uk供給能量時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且有磁力施加于柱塞7a上。該磁力使柱塞7a向上伸出從而柱塞7a推動(dòng)琴鍵10a的后部。因此，不用任何鋼琴演奏者的按鍵動(dòng)作螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7就可以產(chǎn)生琴鍵的運(yùn)動(dòng)。
琴鍵傳感器11連接到控制器17，從而將琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)輸入到控制器17中，雖然在附圖中沒有示出，但控制器17中還包括與共享總線系統(tǒng)連接的中央處理單元、程序存儲(chǔ)器、工作存儲(chǔ)器(working memory)和信號(hào)界面，并且計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行于中央處理單元中以完成使用者給定的任務(wù)。
計(jì)算機(jī)程序分成主程序和幾個(gè)子程序。當(dāng)中央處理單元反復(fù)執(zhí)行主程序時(shí)，中央處理單元通過(guò)操縱面板(未示出)與使用者交流。該操縱面板(未示出)設(shè)置有顯示器窗口、指示器和各種開關(guān)。中央處理單元在顯示器窗口上產(chǎn)生特征圖像從而告知使用者當(dāng)前狀態(tài)和提示消息。使用者通過(guò)操縱開關(guān)將指示和回答傳給中央處理單元。一個(gè)指示是使電系統(tǒng)1B重新進(jìn)行由一組音樂數(shù)據(jù)段所表示的演奏，該組音樂數(shù)據(jù)段根據(jù)MIDI(樂器數(shù)字界面(Musical Instrument Digital Interface))協(xié)議進(jìn)行編碼。另一個(gè)指示是執(zhí)行自校準(zhǔn)。自校準(zhǔn)將在下文中結(jié)合琴鍵傳感器11進(jìn)行描述。
現(xiàn)在對(duì)操作回放模式中自動(dòng)演奏鋼琴1的動(dòng)作進(jìn)行描述。一段音樂通過(guò)自動(dòng)演奏產(chǎn)生，并且自動(dòng)演奏在操作回放模式中被執(zhí)行?？刂破?7的作用分成伺服控制器17a、運(yùn)動(dòng)控制器18和鋼琴控制器19，并且通過(guò)執(zhí)行其中一個(gè)子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)使用者通過(guò)操縱面板(未示出)指示自動(dòng)演奏器1重新進(jìn)行演奏時(shí)，主程序開始定時(shí)地跳轉(zhuǎn)到子程序。雖然對(duì)下面工作的描述就象中央處理單元通過(guò)子程序持續(xù)做該工作一樣，但主程序在每個(gè)定時(shí)中斷跳轉(zhuǎn)到子程序，并且在中央處理單元執(zhí)行指示達(dá)預(yù)定時(shí)間段以后子程序返回到主程序。
光學(xué)位置變換器14連續(xù)監(jiān)測(cè)相關(guān)聯(lián)光學(xué)調(diào)制器40，并且通過(guò)琴鍵位置信號(hào)yk(s)將表示當(dāng)前琴鍵位置的琴鍵位置數(shù)據(jù)段報(bào)告給控制器17。當(dāng)前琴鍵位置等同于從休息位置RP的鍵行程。在工作存儲(chǔ)器中已經(jīng)準(zhǔn)備了一表格，并且存儲(chǔ)位置分別分配給多個(gè)琴鍵10a。琴鍵位置信號(hào)上的離散值被定期采樣，并且被轉(zhuǎn)換成數(shù)字琴鍵位置信號(hào)，該信號(hào)同樣表示琴鍵位置數(shù)據(jù)段。琴鍵位置數(shù)據(jù)段與提取琴鍵位置數(shù)據(jù)段的時(shí)間一起存儲(chǔ)在分配給琴鍵10a的存儲(chǔ)位置。因此，在工作存儲(chǔ)器中為多個(gè)琴鍵10a中的每一個(gè)都收集了預(yù)定量的琴鍵位置數(shù)據(jù)段。
假定使用者指定一段音樂。表示該段音樂的一組音樂數(shù)據(jù)段被傳遞給鋼琴控制器19。鋼琴控制器19啟動(dòng)定時(shí)器來(lái)測(cè)量時(shí)間的流逝，并且尋找將被處理的音樂數(shù)據(jù)段。
當(dāng)鋼琴控制器19找到表示音符開事件的音樂數(shù)據(jù)段時(shí)，鋼琴控制器19指定將被移動(dòng)的琴鍵10a，并且確定目標(biāo)軌道，即目標(biāo)琴鍵10a的一系列隨時(shí)間變化的目標(biāo)琴鍵位置值。鋼琴控制器19將目標(biāo)琴鍵軌道告知給運(yùn)動(dòng)控制器18。
運(yùn)動(dòng)控制器18測(cè)量時(shí)間，并且定期更新目標(biāo)琴鍵軌道上的目標(biāo)琴鍵位置值。運(yùn)動(dòng)控制器18將目標(biāo)琴鍵10的目標(biāo)琴鍵位置當(dāng)前值rk告知給伺服控制器17a。
伺服控制器17a在目標(biāo)琴鍵位置rk該系列值的基礎(chǔ)上計(jì)算目標(biāo)琴鍵速度，并且訪問分配給目標(biāo)琴鍵10a的存儲(chǔ)位置。伺服控制器17a讀出表示當(dāng)前琴鍵位置系列值的琴鍵位置數(shù)據(jù)段，并且在該當(dāng)前琴鍵位置系列值的基礎(chǔ)上計(jì)算當(dāng)前琴鍵速度。
伺服控制器17a將當(dāng)前琴鍵位置與目標(biāo)琴鍵位置以及當(dāng)前琴鍵速度與目標(biāo)琴鍵速度進(jìn)行比較，從而確定當(dāng)前琴鍵位置和目標(biāo)琴鍵位置之間的位置差以及當(dāng)前琴鍵速度與目標(biāo)琴鍵速度之間的速度差。位置差和速度差與位置放大系數(shù)和速度放大系數(shù)相乘，并且乘積彼此相加。乘積的和代表驅(qū)動(dòng)信號(hào)uk的平均電流。在這種情況下，脈沖寬度調(diào)制器(未示出)包括于伺服控制器17中，并且該脈沖寬度調(diào)制器(未示出)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)uk調(diào)節(jié)至等同于平均電流的目標(biāo)占空比。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)uk被提供給位于目標(biāo)琴鍵10a后部下方的螺線管16。磁力被施加于磁場(chǎng)中的柱塞7a上，并且柱塞7a將力施加到目標(biāo)琴鍵10a的后部。
當(dāng)目標(biāo)琴鍵10a在軌道上行進(jìn)時(shí)，琴鍵傳感器11通過(guò)琴鍵位置信號(hào)yk(s)將當(dāng)前琴鍵位置報(bào)告給伺服控制器17a，并且伺服控制器17a將當(dāng)前琴鍵位置和當(dāng)前琴鍵速度與目標(biāo)琴鍵位置和目標(biāo)琴鍵速度定期進(jìn)行比較，以使目標(biāo)琴鍵10a在目標(biāo)琴鍵軌道上行進(jìn)。
準(zhǔn)確行進(jìn)于目標(biāo)琴鍵軌道上的目標(biāo)琴鍵10a使相關(guān)聯(lián)動(dòng)作單元6產(chǎn)生相關(guān)聯(lián)弦槌4的在目標(biāo)弦槌速度的自由旋轉(zhuǎn)。由于樂音以與弦槌速度成比例的響度從振動(dòng)的琴弦2上產(chǎn)生，因此弦槌4通過(guò)相關(guān)聯(lián)琴弦2的振動(dòng)以目標(biāo)響度產(chǎn)生聲學(xué)鋼琴樂音。
當(dāng)鋼琴控制器19找到目標(biāo)琴鍵10a的表示音符關(guān)事件的音樂數(shù)據(jù)段時(shí)，鋼琴控制器19確定目標(biāo)返回琴鍵軌道，并且運(yùn)動(dòng)控制器18和伺服控制器17使目標(biāo)琴鍵10a在目標(biāo)返回琴鍵軌道上行進(jìn)。
鋼琴控制器19順序地處理音樂數(shù)據(jù)段從而為琴鍵10a確定目標(biāo)琴鍵軌道和目標(biāo)返回琴鍵軌道，并且運(yùn)動(dòng)控制器18和伺服控制器17與琴鍵傳感器11協(xié)同作用使琴鍵10a在目標(biāo)軌道和目標(biāo)返回琴鍵軌道上行進(jìn)。
自校準(zhǔn)位置變換器系統(tǒng)實(shí)施本發(fā)明的自校準(zhǔn)位置變換器系統(tǒng)包括琴鍵傳感器11和控制器17。另一子程序運(yùn)行于中央處理單元中以校準(zhǔn)琴鍵傳感器11。當(dāng)使用者指示電系統(tǒng)1B校準(zhǔn)琴鍵傳感器11時(shí)，主程序就跳轉(zhuǎn)到進(jìn)行自校準(zhǔn)的子程序。用于自校準(zhǔn)的子程序由控制器17的兩個(gè)功能塊61和62表示，即圖1中示出的數(shù)據(jù)收集器61和數(shù)據(jù)分析器62，并且數(shù)據(jù)收集器61和數(shù)據(jù)分析器62在執(zhí)行子程序的過(guò)程中與鋼琴控制器19、運(yùn)動(dòng)控制器18和伺服控制器17a協(xié)同作用。由于琴鍵傳感器11與數(shù)據(jù)收集器61和數(shù)據(jù)分析器62有較深關(guān)系，因此首先描述琴鍵傳感器11，然后再描述數(shù)據(jù)收集器61和數(shù)據(jù)分析器62。
參照?qǐng)D1和圖2對(duì)琴鍵傳感器11進(jìn)行描述。如前所述，每一個(gè)琴鍵傳感器11都由光學(xué)調(diào)制器40和光學(xué)位置變換器14組合實(shí)現(xiàn)。光學(xué)調(diào)制器40與相關(guān)聯(lián)琴鍵10a一起移動(dòng)，并且對(duì)光學(xué)位置變換器14發(fā)出的光線進(jìn)行調(diào)制。
在這種情況下，光學(xué)調(diào)制器40由具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域的濾光器板來(lái)實(shí)施。在下文中濾光器板同樣被標(biāo)以附圖標(biāo)記“40”。濾光器板40被分成兩部分41和42。濾光器板40由PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)透明板制成，并且在透明板上形成有不透明的黑條。
不透明黑條在一個(gè)部分41中以不規(guī)律的間距彼此間隔開，并且該不規(guī)律間距從下端朝著琴鍵10a減小。因此，在部分41中形成灰度標(biāo)，并且部分41被稱作“灰度標(biāo)部分”41。
另一方面，不透明條在另一部分42中彼此鄰接，并且形成三個(gè)不透明區(qū)域42b1、42b2和42b3。不透明區(qū)域42b2與兩個(gè)不透明區(qū)域42b1和42b3間隔開，從而在不透明區(qū)域42b2和不透明區(qū)域42b1/42b3之間產(chǎn)生透明區(qū)域42a1和42a2。不透明區(qū)域42b1和透明區(qū)域42a1之間的邊界與不透明區(qū)域42b2和透明區(qū)域42a2之間的邊界以預(yù)定距離間隔開。在這種情況下，預(yù)定距離被調(diào)整為2毫米。邊界之間的距離被嚴(yán)格地調(diào)整到預(yù)定值，并且部分42在下文中被稱作“參考數(shù)據(jù)部分”42。沒有必要嚴(yán)格調(diào)整從休息位置RP到透明區(qū)域42a1和42a2的邊界的距離。
琴鍵位置信號(hào)yk(s)由濾光器板40上的灰度標(biāo)部分41調(diào)制，并且校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)通過(guò)參考數(shù)據(jù)部分42產(chǎn)生。
光學(xué)位置變換器14包括光線發(fā)射單元11a、光纖對(duì)12A/12B、光線發(fā)出傳感器頭20、光線接收傳感器頭30、光纖對(duì)13A/13B和光線檢測(cè)單元14A。光線發(fā)出傳感器頭20和光線接收傳感器頭30交替布置在琴鍵列10a的下方，并且固接到遮光盒上板11P的反面。光線發(fā)出傳感器頭20通過(guò)間隙與相鄰的光線接收傳感器頭30間隔開。固定在相關(guān)聯(lián)琴鍵10a下表面上的光學(xué)調(diào)制器40通過(guò)狹縫(未示出)伸入遮光盒中，并且在軌道上行進(jìn)，這些軌道分別穿過(guò)間隙。
光纖對(duì)12A/12B被組成多個(gè)束，并且多個(gè)光纖對(duì)12A/12B的束分別與設(shè)置在光線發(fā)射單元11a中的光線發(fā)射元件11aa相對(duì)。在這種情況下，五對(duì)光纖12A/12B組成多個(gè)束中的一個(gè)，從而使多個(gè)光線發(fā)射元件11aa的每一個(gè)都與五個(gè)光纖對(duì)12A/12B相對(duì)。
相似地，光纖對(duì)13A/13B也組成多個(gè)束，并且該多個(gè)光纖對(duì)13A/13B的束分別與光線檢測(cè)單元14A中的光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab相對(duì)。在這種情況下，五對(duì)光纖13A/13B組成每個(gè)束，該每個(gè)束與每對(duì)光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab相對(duì)。
光線發(fā)射元件11aa順序地由電壓供給能量，從而檢測(cè)光線OP從每個(gè)光線發(fā)射元件11aa發(fā)射出來(lái)。在這種情況下，光線發(fā)射元件11aa由半導(dǎo)體發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。檢測(cè)光線OP從每個(gè)光線發(fā)射元件11aa入射到相關(guān)聯(lián)束的光纖對(duì)12A/12B上，并且通過(guò)光纖對(duì)12A/12B分配給光線發(fā)出傳感器頭20。檢測(cè)光線OP作為未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B從光線發(fā)出傳感器頭20發(fā)射出來(lái)。未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B穿過(guò)光學(xué)調(diào)制器40，然后經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2落到光線接收傳感器頭30上。經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2從光線接收傳感器頭30傳播給光線檢測(cè)單元14A，并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2通過(guò)相關(guān)聯(lián)的光線檢測(cè)元件14Aa轉(zhuǎn)換成光電流。該光電流用作琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)。舉例來(lái)說(shuō)，光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab由半導(dǎo)體光線檢測(cè)晶體管實(shí)現(xiàn)。
由于光學(xué)位置變換器14彼此相似，因此在下文中將更詳細(xì)地描述圖2A中與中心處琴鍵10a相關(guān)聯(lián)的一個(gè)光學(xué)位置變換器14。雖然在圖2A中僅示出了三個(gè)光學(xué)位置變換器14，但是有八十八個(gè)光學(xué)位置變換器14分別與八十八個(gè)琴鍵10a相關(guān)聯(lián)。
光線發(fā)出傳感器頭20與右琴鍵10a共用，而光線接收傳感器頭30與左琴鍵10a共用。為此，未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B從光線發(fā)出傳感器頭20被導(dǎo)向兩個(gè)側(cè)向方向，并且經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2入射到位于其兩側(cè)的光線接收傳感器頭30上。如下面將要描述的，未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B不是從每個(gè)光線接收傳感器頭30兩側(cè)的光線發(fā)出傳感器頭同時(shí)發(fā)射。
光線發(fā)出傳感器頭20和光線接收傳感器頭30由透明人造樹脂制成，例如丙烯酸樹脂。光線發(fā)出傳感器頭分成主體21、第一光線發(fā)出端口22和第二光線發(fā)出端口23。然而，主體21、第一光線發(fā)出端口22和第二光線發(fā)出端口23具有整體結(jié)構(gòu)。每個(gè)光線發(fā)出端口22/23由一對(duì)凸透鏡形成，并且V字形光線反射表面形成在凸透鏡之間。從圖2B可以看出，第二光線發(fā)出端口23較之第一光線發(fā)出端口22更寬地從主體21伸出，并且第一光線發(fā)出端口22和第二光線發(fā)出端口22分別與灰度標(biāo)部分41和參考數(shù)據(jù)部分42相對(duì)。兩個(gè)通道形成于主體21中，并且通道的中心線與V形反射表面的角對(duì)齊。兩個(gè)通道分別分配給相關(guān)聯(lián)對(duì)的光纖12A和12B，并且V形反射表面分別面對(duì)在通道中的光纖12A/12B的端面。
在相關(guān)聯(lián)琴鍵10a處于休息位置RP時(shí)，未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B分別在在圖2B中的點(diǎn)24A(r)和24B(r)處落到灰度標(biāo)部分41和參考數(shù)據(jù)部分42上。當(dāng)相關(guān)聯(lián)琴鍵到達(dá)末端位置EP時(shí)，未經(jīng)調(diào)制的光束24A/2B被分別投射到點(diǎn)24A(e)和24B(e)上。當(dāng)未經(jīng)調(diào)制的光束24B從點(diǎn)24B(r)移動(dòng)到點(diǎn)24B(e)時(shí)，該未經(jīng)調(diào)制的光束24B行進(jìn)穿過(guò)透明部分42a1和42a2。
光纖接收傳感器頭30的構(gòu)造與光線反射傳感器頭20的構(gòu)造相同，并且與光線發(fā)出傳感器頭20相似的是，主體31、第一光線接收端口32和第二光線接收端口33形成整體結(jié)構(gòu)。為此，光線接收傳感器頭30的這些部分在圖2A中被標(biāo)以光線發(fā)出傳感器頭20對(duì)應(yīng)部分的附圖標(biāo)記，并且不再進(jìn)行詳細(xì)描述。
假定檢測(cè)光線OP到達(dá)光纖12A/12B的端面。檢測(cè)光線OP入射到V形反射表面上，并且分成兩對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B。第一光線發(fā)出端口22和第二光線發(fā)出端口23使這兩對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B成為平行光線，并且這兩對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B朝著光線發(fā)出傳感器頭20兩側(cè)的光學(xué)調(diào)制器40側(cè)向發(fā)射。
繼續(xù)描述落到光線發(fā)出傳感器頭20左側(cè)的光學(xué)調(diào)制器40上的未經(jīng)調(diào)制光束對(duì)24A/24B。未經(jīng)調(diào)制的光束24A落到灰度標(biāo)部分41上，并且未經(jīng)調(diào)制的光束24A的強(qiáng)度由光學(xué)調(diào)制器40依據(jù)相關(guān)聯(lián)琴鍵10a的當(dāng)前琴鍵位置進(jìn)行調(diào)制。未經(jīng)調(diào)制的光束24B落在參考數(shù)據(jù)部分42上，并且未經(jīng)調(diào)制的光束24B的強(qiáng)度同樣由光學(xué)調(diào)制器40依據(jù)相關(guān)聯(lián)琴鍵10a的當(dāng)前琴鍵位置進(jìn)行調(diào)制。因此，由于部分41/42中黑條的圖案，兩個(gè)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B由光學(xué)調(diào)制器40依據(jù)當(dāng)前琴鍵位置以不同的方式進(jìn)行調(diào)制。
經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2分別落到第一和第二光線接收端口32和33上。經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2在V形反射表面上被反射，并且被引導(dǎo)至光纖13A/13B的端面。經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2入射到在端面上，并且通過(guò)光纖13A/13B傳播給光線檢測(cè)元件對(duì)14Aa/14Ab。因此，經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2通過(guò)相關(guān)聯(lián)對(duì)的光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab轉(zhuǎn)換成光電流。
從光線檢測(cè)元件14Aa輸出的光電流量與灰度標(biāo)部分41中發(fā)射點(diǎn)透明部分的面積成比例，并相應(yīng)地與當(dāng)前琴鍵位置成比例。光電流量的變化通過(guò)合適的電流-電壓轉(zhuǎn)換器例如電阻器轉(zhuǎn)換成琴鍵位置信號(hào)yk(s)的電勢(shì)水平的變化。
相似地，從光線檢測(cè)元件14Ab輸出的光電流量與參考數(shù)據(jù)部分42中發(fā)射點(diǎn)透明部分的面積成比例，并且光電流的變化量通過(guò)合適的電流-電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)電勢(shì)水平的變化。校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)代表參考數(shù)據(jù)段，該參考數(shù)據(jù)段同樣表示電勢(shì)水平并相應(yīng)地表示當(dāng)前琴鍵位置或鍵行程。
琴鍵10a按以下方式規(guī)定。下面規(guī)定琴鍵10a的方法公開在日本專利申請(qǐng)公平9-152871中。光線發(fā)射元件11aa按一定時(shí)間間隔定期被供以能量。每個(gè)時(shí)間間隔被分成多個(gè)時(shí)隙，并且這多個(gè)時(shí)隙分別分配給多個(gè)光線發(fā)射元件11aa。換句話說(shuō)，每個(gè)光線發(fā)射元件11aa在多個(gè)時(shí)隙的一個(gè)中被供以能量，并且在分配給其它光線發(fā)射元件11aa的時(shí)隙內(nèi)電壓從每個(gè)光線發(fā)射元件11aa上移除。因此，檢測(cè)光線OP作為光脈沖順序地從多個(gè)光線發(fā)射元件11aa發(fā)射出來(lái)。
雖然光脈沖入射到多個(gè)光纖對(duì)12A/12B中，但多個(gè)光纖對(duì)12A/12B終止于相關(guān)聯(lián)光線發(fā)出傳感器頭20，該光線發(fā)出傳感器頭20通過(guò)其它光線發(fā)出傳感器頭20彼此間隔開。換句話說(shuō)，僅由光線接收傳感器頭30隔開的光線發(fā)出傳感器頭20被分配給不同的時(shí)隙。結(jié)果，兩對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B不會(huì)同時(shí)入射到任意一個(gè)光線接收傳感器頭30上。
在某個(gè)時(shí)隙中同時(shí)發(fā)射的多對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B，作為多對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2入射到相關(guān)聯(lián)的光線接收傳感器頭30上，并且多對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2被轉(zhuǎn)換成該某個(gè)時(shí)隙中的琴鍵位置信號(hào)/校準(zhǔn)信號(hào)yk(s)/yk(p)。當(dāng)兩對(duì)未經(jīng)調(diào)制的光束24A/24B從圖2A所示的右光線發(fā)出傳感器頭20同時(shí)發(fā)射時(shí)，兩對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束OP1/OP2分別入射到右光線發(fā)出傳感器頭20兩側(cè)的光線接收傳感器頭30上，并且兩對(duì)光纖13A/13B傳播給不同的兩對(duì)光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab。于是，多個(gè)時(shí)隙和多對(duì)光線檢測(cè)元件14Aa/14Ab組成大量的組合，這些組合分別被分配給八十八個(gè)琴鍵10a。這些組合與琴鍵數(shù)Kn之間的關(guān)系保存于控制器17中的只讀存儲(chǔ)器中。當(dāng)控制器17取出一個(gè)時(shí)隙中的琴鍵位置數(shù)據(jù)段時(shí)，該控制器確定該時(shí)隙與分配給光線接收傳感器頭對(duì)14Aa/14Ab的模-數(shù)轉(zhuǎn)換器之間的組合，并且從只讀存儲(chǔ)器中讀出與該組合對(duì)應(yīng)的琴鍵數(shù)Kn。因此，控制器17為多個(gè)琴鍵10a的每一個(gè)收集琴鍵位置數(shù)據(jù)段和時(shí)間數(shù)據(jù)段。
假定使用者指示電系統(tǒng)1B校準(zhǔn)琴鍵傳感器11。數(shù)據(jù)收集器62將測(cè)試數(shù)據(jù)段提供給鋼琴控制器19，并且要求鋼琴控制器19分別沿著線性測(cè)試軌道移動(dòng)琴鍵10a。鋼琴控制器19在測(cè)試數(shù)據(jù)段的基礎(chǔ)上確定線性測(cè)試軌道，并且將該線性測(cè)試軌道告知運(yùn)動(dòng)控制器18。與上文描述的回放相似，運(yùn)動(dòng)控制器18與伺服控制器17a協(xié)同作用，從而通過(guò)螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7的幫助使琴鍵10a順序地在線性測(cè)試軌道上行進(jìn)。
當(dāng)琴鍵10a行進(jìn)于休息位置RP與末端位置EP之間的線性測(cè)試軌道上時(shí)，琴鍵傳感器11產(chǎn)生琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)，并且將該琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)提供給伺服控制器17a和數(shù)據(jù)收集器16。如結(jié)合回放所描述的一樣，伺服控制器17a通過(guò)使用位置信號(hào)yk(s)在琴鍵10a上實(shí)施伺服控制。
數(shù)據(jù)收集器61在每個(gè)取出數(shù)據(jù)的時(shí)刻取出由琴鍵位置信號(hào)yk(s)代表的位置數(shù)據(jù)段和由校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)代表的參考數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)收集器61明確線形測(cè)試軌道上分配給琴鍵10a的琴鍵數(shù)Kn，并且讀出當(dāng)前時(shí)間。數(shù)據(jù)收集器61將每一對(duì)琴鍵位置數(shù)據(jù)段和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)段與表示當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間數(shù)據(jù)段一起保存在分配給相關(guān)聯(lián)琴鍵10a的預(yù)定存儲(chǔ)位置。從而，數(shù)據(jù)收集器61為所有琴鍵10將琴鍵位置數(shù)據(jù)段、參考數(shù)據(jù)段和時(shí)間數(shù)據(jù)段收集在存儲(chǔ)器中。
數(shù)據(jù)分析器62分析琴鍵位置數(shù)據(jù)段、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)段和時(shí)間數(shù)據(jù)段以確定琴鍵傳感器11的輸出特性，即如下所述的琴鍵位置信號(hào)yk(s)的電勢(shì)水平與鍵行程之間的關(guān)系。
圖3A和3B分別示出了鍵行程x與琴鍵位置信號(hào)yk(s)電勢(shì)水平之間以及鍵行程x與校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)電勢(shì)水平之間的關(guān)系。當(dāng)一個(gè)琴鍵10a從休息位置RP移動(dòng)到末端位置EP時(shí)，琴鍵位置信號(hào)yk(s)的電勢(shì)水平隨著鍵行程一起從YR變化到Y(jié)E，并且校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)的電勢(shì)水平在鍵行程X1和鍵行程X2處突然地升高。換句話說(shuō)，校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)象脈沖P1一樣兩倍升高。在下面的描述中，假定光學(xué)位置變換器11相對(duì)鍵行程x線性地改變琴鍵位置信號(hào)yk(s)和校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)的電勢(shì)水平。
雖然休息位置RP的電勢(shì)水平Y(jié)R和末端位置EP的電勢(shì)水平Y(jié)E是已知的，但是休息位置RP和末端位置EP之間的鍵行程x是不確定的，因?yàn)槁晫W(xué)鋼琴1A具有自己的個(gè)性特征。換句話說(shuō)，休息位置RP和末端位置EP之間的鍵行程x在琴鍵10a之間和聲學(xué)鋼琴之間是不同的。在圖3A中如果末端位置位于在橫坐標(biāo)上的(EP)處，則電勢(shì)水平與鍵行程x之間的關(guān)系以線LA1表示。然而，如果完全鍵行程短于或長(zhǎng)于休息位置RP與末端位置EP之間的距離，則末端位置將在(EP)的左側(cè)或右側(cè)，并且關(guān)系以線LA2或LA3表示。因此，休息位置RP的電勢(shì)水平Y(jié)R和末端位置EP的電勢(shì)水平Y(jié)E不能使數(shù)據(jù)分析器62確定休息位置RP和末端位置EP之間的真實(shí)距離。由于光學(xué)位置變換器14的老化和環(huán)境影響，鍵行程x與休息和末端位置RP和EP處的電勢(shì)水平是可變的。換句話說(shuō)，應(yīng)為琴鍵傳感器11更新電勢(shì)水平與鍵行程x之間的關(guān)系。在這種情況下，突然的電勢(shì)上升使得確定休息位置RP與末端位置EP之間的真實(shí)的距離或者完全鍵行程x成為可能。為了更好的理解，琴鍵位置數(shù)據(jù)段和參考數(shù)據(jù)段在下文中同樣分別標(biāo)以“yk(s)”和“yk(p)”。
數(shù)據(jù)分析器62搜索存儲(chǔ)器以觀察哪些參考數(shù)據(jù)段超過(guò)了臨界值。數(shù)據(jù)分析器62找到X1和X2處的參考數(shù)據(jù)段。換句話說(shuō)，校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)的電勢(shì)水平在鍵行程X1和X2處突然上升，并且不透明區(qū)域42b1與透明區(qū)域42a1之間的邊界以及不透明區(qū)域42b2與透明區(qū)域42a2之間的邊界分別對(duì)應(yīng)X1和X2。不透明區(qū)域42b1和透明區(qū)域42a1之間的邊界與不透明區(qū)域42b2和透明區(qū)域42a2之間的邊界以預(yù)定距離D隔開。為此，鍵行程X1和鍵行程X2之差等于距離D。
接著，數(shù)據(jù)分析器62確定參考數(shù)據(jù)段超過(guò)臨界值時(shí)的時(shí)間數(shù)據(jù)段，并且讀出琴鍵位置數(shù)據(jù)段yk(s)，該數(shù)據(jù)段與鍵行程X1和鍵行程X2處的參考數(shù)據(jù)段yk(p)同時(shí)收集。琴鍵位置數(shù)據(jù)段yk(s)在圖3B中以Y1和Y2表示。如果線LA1表示琴鍵位置信號(hào)yk(s)電勢(shì)水平與鍵行程x之間的真實(shí)關(guān)系，則琴鍵位置數(shù)據(jù)段Y1和Y2將在線LA1上找到。然而，如果線LA2或LA3代表真實(shí)的關(guān)系，則琴鍵位置數(shù)據(jù)段Y1和Y2將在線LA2或LA3上找到。
然后，數(shù)據(jù)分析器62確定Y1和Y2之間畫出的直線的斜率。具體而言，數(shù)據(jù)分析器62從琴鍵位置數(shù)據(jù)段Y2的值中減去琴鍵位置數(shù)據(jù)段Y1的值，并且差(Y2-Y1)除以預(yù)定的距離D。結(jié)果就表示斜率。數(shù)據(jù)分析器62將琴鍵位置信號(hào)yk(s)的電勢(shì)水平增加(Y2-Y1)/D，并且將和(yk(s)+(Y2-Y1)/D)與電勢(shì)水平Y(jié)E進(jìn)行比較。如果發(fā)現(xiàn)該和在電勢(shì)水平Y(jié)E鄰域之外，則數(shù)據(jù)分析器62重復(fù)進(jìn)行增加和比較。換句話說(shuō)，數(shù)據(jù)分析器62將從休息位置RP處電勢(shì)水平Y(jié)R所畫出的線進(jìn)行延伸。當(dāng)和落入鄰域內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)分析器認(rèn)定琴鍵10a到達(dá)末端位置，并且確定完全鍵行程k。例如，數(shù)據(jù)分析器62將預(yù)定距離D乘以(tE-tR)/(t2-t1)，其中t1和t2是Y1和Y2被收集的時(shí)間，而(tE-tR)是重復(fù)次數(shù)與單位時(shí)間之間的乘積。
結(jié)果，對(duì)于目標(biāo)琴鍵10a，琴鍵傳感器11的電勢(shì)水平y(tǒng)k(s)相對(duì)于鍵行程的特性以圖3中的線LB表示。校準(zhǔn)工作對(duì)其它琴鍵10a重復(fù)進(jìn)行，從而為所有的光學(xué)位置變換器14確定出電勢(shì)水平相對(duì)于鍵行程的特征。電勢(shì)對(duì)應(yīng)于鍵行程的特征存儲(chǔ)于永久存儲(chǔ)器中，例如閃存中。
如前所述，電勢(shì)水平相對(duì)于鍵行程的特性不可避免地隨時(shí)間而變化，從而使控制器17需在差別變得嚴(yán)重之前執(zhí)行校準(zhǔn)子程序。當(dāng)對(duì)聲學(xué)鋼琴1A進(jìn)行調(diào)音時(shí)，調(diào)音師或使用者通過(guò)操縱面板(未示出)指示進(jìn)行校準(zhǔn)。
當(dāng)電系統(tǒng)1B重新進(jìn)行演奏時(shí)，伺服控制器17a訪問存有琴鍵位置信號(hào)yk(s)電勢(shì)水平的永久存儲(chǔ)器，并且在電勢(shì)水平相對(duì)于鍵行程的特性LB的基礎(chǔ)上確定當(dāng)前琴鍵位置以進(jìn)行伺服控制。
從前面的描述可以理解，光學(xué)位置變換器14不僅產(chǎn)生琴鍵位置信號(hào)yk(s)而且產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)yk(p)，而數(shù)據(jù)收集器61和數(shù)據(jù)分析器62確定光學(xué)位置變換器14的真實(shí)輸出特性LB。當(dāng)電系統(tǒng)1B有選擇地按下和釋放琴鍵10a時(shí)，伺服控制器17a準(zhǔn)確地確定當(dāng)前琴鍵位置和當(dāng)前琴鍵速度，從而迫使琴鍵10a在目標(biāo)琴鍵軌道上行進(jìn)。這可以產(chǎn)生高保真度的回放。
在電系統(tǒng)1B用作錄音機(jī)的情況下，控制器17在琴鍵位置數(shù)據(jù)段的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確地確定被按下琴鍵10a的琴鍵運(yùn)動(dòng)和被釋放琴鍵10a的琴鍵運(yùn)動(dòng)，并且產(chǎn)生一組表示聲學(xué)鋼琴1A上的演奏的音樂數(shù)據(jù)編碼。
當(dāng)調(diào)音師對(duì)聲學(xué)鋼琴1A進(jìn)行工作時(shí)，調(diào)音師可以在顯示器上監(jiān)視琴鍵運(yùn)動(dòng)，并且在休息位置和末端位置RP/EP對(duì)琴鍵10a準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)音。
在上述實(shí)施例中，灰度標(biāo)部分41和絕對(duì)數(shù)據(jù)部分42形成于單個(gè)板上，從而使位置數(shù)據(jù)段yk(s)與參考數(shù)據(jù)段yk(p)嚴(yán)格相聯(lián)系。
第二實(shí)施例來(lái)看圖4，實(shí)施本發(fā)明的位置變換器系統(tǒng)用在自動(dòng)演奏鋼琴80中監(jiān)視琴鍵運(yùn)動(dòng)。自動(dòng)演奏鋼琴80大體上包括聲學(xué)鋼琴80A和電系統(tǒng)80B。除了光學(xué)位置變換器50和光學(xué)調(diào)制器40A，聲學(xué)鋼琴80A和電系統(tǒng)80B與聲學(xué)鋼琴1A和電系統(tǒng)1B都相似。除了反射型傳感器頭單元50a和光學(xué)調(diào)制器40A，光學(xué)位置變換器50與光學(xué)位置變換器14都相似。光線發(fā)射單元11a、光纖對(duì)12A/12B、光纖對(duì)13A/13B和光線檢測(cè)單元14A同樣形成光學(xué)位置變換器50的組成部分。然而，光線發(fā)出傳感器頭和光線接收傳感器頭僅具有第二光線發(fā)出端口23和第二光線接收端口33。換句話說(shuō)，第一光線發(fā)出端口22和第一光線接收端口32被從光學(xué)位置變換器50的光線發(fā)出傳感器頭和光線接收傳感器頭上除去了。因此，光學(xué)調(diào)制器40A僅由絕對(duì)數(shù)據(jù)部分42組成，并且在光學(xué)調(diào)制器40A中不包括任何灰度標(biāo)部分。
每個(gè)光學(xué)位置變換器14的第一光線發(fā)出端口22和第一光線接收端口32由光線發(fā)出頭51和光線接收頭52替代，它們組合形成了反射型光學(xué)傳感器頭單元50a。光纖12A和13A分別連接到光線發(fā)出頭51和光線接收頭52。檢測(cè)光線OP作為光束從光線發(fā)出頭51朝著琴鍵10aa的下表面發(fā)射，并且反射光OP1入射到光線接收頭52上。當(dāng)琴鍵10a在目標(biāo)軌道或測(cè)試軌道上行進(jìn)時(shí)，反射光的強(qiáng)度隨當(dāng)前琴鍵位置一起變化。由于光學(xué)調(diào)制器40A固定在琴鍵10a的下表面10aa，因此光學(xué)調(diào)制器40A的運(yùn)動(dòng)與琴鍵運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系，并且入射光線的量或者反射光OP1的強(qiáng)度隨入射光線OP2一起變化。
電系統(tǒng)80B的功能與電系統(tǒng)1B的那些功能相似，并且校準(zhǔn)工作也是按照與第一實(shí)施例相似的方式進(jìn)行。為此，第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)同樣也可以由第二實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。
雖然已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的特別實(shí)施例，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍情況下可以進(jìn)行各種改變和變形。
數(shù)據(jù)收集器61可以在線性測(cè)試軌道上重復(fù)獲得數(shù)據(jù)，以讓數(shù)據(jù)分析器62在多組琴鍵位置數(shù)據(jù)段yk(s)和參考數(shù)據(jù)段yk(p)的基礎(chǔ)上確定輸出特性LB。這多組數(shù)據(jù)可以求平均值以從琴鍵位置數(shù)據(jù)段yk(s)和參考數(shù)據(jù)段yk(p)消除誤差。
輸出特性可以表示為非線性線，只要該非線性線可表示為已知方程即可。這意味著透明區(qū)域與不透明區(qū)域的定量(ration)在灰度標(biāo)部分是非線性變化。
本發(fā)明的光學(xué)位置變換器14可以用于聲學(xué)鋼琴1A的其它部件，例如，弦槌4、柱塞7和踏板(未示出)。在光學(xué)位置變換器14與弦槌4相關(guān)聯(lián)的情況下，調(diào)音師調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)按鈕(未示出)以使頂桿在弦槌軌道上的合適點(diǎn)處脫離。而且，調(diào)音師可以在弦槌數(shù)據(jù)段的基礎(chǔ)上將托木5調(diào)節(jié)到合適的高度。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于自動(dòng)演奏鋼琴。本發(fā)明的自校準(zhǔn)傳感器系統(tǒng)可以包括于另外種類的鍵盤樂器中，例如，靜音鋼琴或電子鋼琴。而且，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于鍵盤樂器。自校準(zhǔn)系統(tǒng)可以結(jié)合于打擊樂器中，例如鋼片琴。
本發(fā)明不限于兩個(gè)透明區(qū)域42a1和42a2。絕對(duì)數(shù)據(jù)部分可以具有三個(gè)透明區(qū)域，從而數(shù)據(jù)分析器可以將斜率確定為第一和第二透明區(qū)域之間斜率與第二和第三透明區(qū)域之間斜率的平均值。此外，另外的絕對(duì)數(shù)據(jù)部分可以僅有一個(gè)與休息位置隔開預(yù)定距離的透明區(qū)域。
透明區(qū)域42a1和42a2可以由形成于金屬板上的縫隙來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，金屬板提供了不透明區(qū)域42b1、42b2和42b3。
反射型傳感器頭單元50a和光纖12A、13A可以由反射型光電耦合器代替。相似地，光線發(fā)出傳感器頭、光線接收傳感器頭、光纖12A/12B和13A/13B、光線發(fā)射單元11a以及光線檢測(cè)單元14A可以由多個(gè)透明類型的光電耦合器代替。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于光學(xué)位置變換器?；魻栐陀来朋w片可以用作位置傳感器。例如，多片永磁體沿著軌道嵌入琴鍵的側(cè)表面部分，而霍爾裝置與軌道相對(duì)。所述多片永磁體元件以已知的距離彼此隔開。當(dāng)琴鍵從休息位置朝著末端位置行進(jìn)時(shí)，霍爾裝置改變電勢(shì)水平，并產(chǎn)生多個(gè)峰值。因此，多片永磁體和霍爾裝置按照與絕對(duì)數(shù)據(jù)部分42、光線發(fā)射元件11aa、光纖12B和13B、光線發(fā)出端口23、光線接收端口33以及光線檢測(cè)元件14Aa相似的方式動(dòng)作。
本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于位置變換器。速度傳感器或加速度傳感器可以用在琴鍵傳感器系統(tǒng)中。這是因?yàn)檫@些種類的物理量可以相互轉(zhuǎn)換。線圈和永磁棒可以組合形成速度傳感器，并且半導(dǎo)體加速度傳感器可以用作加速度傳感器，在該半導(dǎo)體加速度傳感器中惠斯登橋式電路與重量片集成成為整體。琴鍵運(yùn)動(dòng)可以表示為靜電電容的變化。因此，任意種類的傳感器都可用于所述系統(tǒng)中，只要這種傳感器可以將表示琴鍵運(yùn)動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)即可。
數(shù)據(jù)分析器可以估算休息位置RP和末端位置EP之間另外位置處的鍵行程x。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍不限于完全鍵行程。在前述的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)分析器重復(fù)增加電勢(shì)水平，并且將結(jié)果與末端位置EP處的電勢(shì)水平Y(jié)E進(jìn)行比較。然而，進(jìn)行估算的方法不限于數(shù)值運(yùn)算。休息位置RP與末端位置EP之間的距離可以通過(guò)比例分配來(lái)計(jì)算。
第一和第二實(shí)施例的部件與權(quán)利要求中的用語(yǔ)與按下述方式相聯(lián)。
鍵行程x和琴鍵10a分別對(duì)應(yīng)于“物理量”和“操縱器”，并且琴鍵位置信號(hào)yk(s)和參考信號(hào)yk(p)分別用作“數(shù)據(jù)信號(hào)”和“參考信號(hào)”。在第一實(shí)施例中光線發(fā)射元件11a、光纖12A、第一光線發(fā)出端口22、第一光線接收端口32、光纖13A、光線檢測(cè)元件14Aa和灰度標(biāo)部分41整體組成“第一信號(hào)產(chǎn)生器”，而在第二實(shí)施例中光線發(fā)射元件11a、光纖12A、光線發(fā)出頭51、光線接收頭52、光纖13A、光線檢測(cè)元件14Aa和下表面10aa整體組成“第一信號(hào)產(chǎn)生器”。光線發(fā)射元件11a、光纖12B、第二光線發(fā)出端口23、第二光線接收端口33、光纖13B、光線檢測(cè)元件14Aa和絕對(duì)數(shù)據(jù)部分42組合形成“第二信號(hào)產(chǎn)生器”。琴鍵位置信號(hào)yk(s)對(duì)應(yīng)于“數(shù)據(jù)信號(hào)”，而時(shí)間數(shù)據(jù)段用作“標(biāo)記數(shù)據(jù)”。預(yù)定距離D為物理量的“預(yù)定值”，并且鍵行程值X1和X2對(duì)應(yīng)于“特殊點(diǎn)”。末端位置EP對(duì)應(yīng)于軌道上的“某個(gè)點(diǎn)”。
光線發(fā)射元件11aa、光纖12A和第一光線發(fā)出端口22的組合或者光線發(fā)射元件11aa、光纖12A和光線發(fā)出頭51的組合整體組成第一信號(hào)產(chǎn)生器的“產(chǎn)生器”，并且灰度標(biāo)部分41或下表面10aa用作“調(diào)制器”。第一光線接收端口32、光纖13A和光線檢測(cè)元件14Aa的組合或者光線接收頭52、光纖13A和光線檢測(cè)元件14Aa的組合整體組成第一信號(hào)產(chǎn)生器的“轉(zhuǎn)換器”。
光線發(fā)射元件11aa、第二光線發(fā)出端口23和光纖12B整體組成第二信號(hào)產(chǎn)生器的“產(chǎn)生器”，而第二光線接收端口33、光纖13B和光線檢測(cè)元件14Ab組合形成第二信號(hào)產(chǎn)生器的“轉(zhuǎn)換器”。絕對(duì)數(shù)據(jù)部分42用作第二信號(hào)產(chǎn)生器的“調(diào)制器”。不透明區(qū)域42b1、42b2和42b3形成“剩余部分”。
多個(gè)琴鍵10a對(duì)應(yīng)于“多個(gè)操縱器”，而琴弦2、制音器3、弦槌4、動(dòng)作單元6和螺線管操作的琴鍵致動(dòng)器7整體組成樂音產(chǎn)生系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)(1B；80B)，該系統(tǒng)用于將表示軌道上操縱器(10a)運(yùn)動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))，該系統(tǒng)包括產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量代表所述軌道上的所述物理量；以及確定器(17a)，該確定器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)，并且對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))做出響應(yīng)，從而在所述物理量和所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上確定所述軌道上任意點(diǎn)處的物理量值，其特征在于，所述自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)還包括產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的第二信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12B/23/33/13B/14Ab)，該校準(zhǔn)信號(hào)的量代表所述軌道上特殊點(diǎn)(X1/X2)處所述物理量的預(yù)定值(D)，數(shù)據(jù)收集器(61)，該數(shù)據(jù)收集器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12B/23/33/13B/14Ab)，并且收集所述軌道上所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量的一系列值(LA1)、所述校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的所述量的另外一系列值(P1)以及標(biāo)記數(shù)據(jù)段，該標(biāo)記數(shù)據(jù)段使所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量值與所述校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的所述量值相關(guān)聯(lián)，以及數(shù)據(jù)分析器(62)，該數(shù)據(jù)分析器連接到所述數(shù)據(jù)收集器(61)，在所述物理量的所述預(yù)定值(D)和軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量值(YE)的基礎(chǔ)上估算所述軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述物理量值(EP)，并且確定沿著所述軌道所述物理量和所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量之間的所述關(guān)系(LB)，從而將所述關(guān)系存儲(chǔ)于其中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其特征在于所述第一信號(hào)產(chǎn)生器包括產(chǎn)生器(11aa/12A/22)，該產(chǎn)生器發(fā)射橫過(guò)所述軌道的通量(24A)，調(diào)制器(41；10aa)，該調(diào)制器連接到所述操縱器(10a)以調(diào)制所述通量(24A)，以及轉(zhuǎn)換器(32/13A/14Aa)，該轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過(guò)調(diào)制的通量(OP1)轉(zhuǎn)換成所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)生器包括從電能產(chǎn)生檢測(cè)光線(OP)的光線發(fā)射元件(11aa)，光線發(fā)出端口(22)，該光線發(fā)出端口以光束(24A)形式發(fā)出用作所述通量的所述檢測(cè)光線(OP)，以及連接于所述光線發(fā)射元件(11aa)和所述光線發(fā)出端口(22)之間的光纖(12A)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述光線發(fā)出端口(22)還以另外光束(24A)的形式朝著與另外的操縱器(10a)固連的另外的調(diào)制器(41)發(fā)出所述檢測(cè)光線(OP)，從而使所述操縱器(10a)與所述另外的操縱器(10a)共享所述光線發(fā)出端口(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述調(diào)制器(41)具有灰度標(biāo)以調(diào)制所述通量(24A)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述操縱器(10a)的表面(10aa)用作所述調(diào)制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述變換器包括光線接收端口(32)，該光線接收端口接收作為所述通量(24A)的穿過(guò)所述調(diào)制器(41)的經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束(OP1)，光線檢測(cè)元件，該光線檢測(cè)元件將所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束(OP1)轉(zhuǎn)換成用作所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的光電流，以及連接于所述光線接收端口(32)和所述光線檢測(cè)元件(14Aa)之間的光纖(13A)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述光線接收端口(32)還接收另外的經(jīng)調(diào)制的光束(OP1)，該另外的經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束通過(guò)連接到另外的操縱器(10a)的另外的調(diào)制器(41)進(jìn)行調(diào)制，從而使所述操縱器(10a)與所述另外的操縱器(10a)共享所述光線接收端口(32)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述第二信號(hào)產(chǎn)生器包括產(chǎn)生器(11aa/12/23)，該產(chǎn)生器發(fā)出橫過(guò)所述軌道的通量(24B)，調(diào)制器(42)，該調(diào)制器連接到所述操縱器(10a)以調(diào)制所述通量(24B)，以及轉(zhuǎn)換器(33/13B/14Ab)，該轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過(guò)調(diào)制的通量(OP2)轉(zhuǎn)換成所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述產(chǎn)生器包括光線發(fā)射元件(11aa)，該光線發(fā)射元件從電能產(chǎn)生檢測(cè)光線(OP)，光線發(fā)出端口(23)，該光線發(fā)出端口以光束(24B)的形式發(fā)出用作所述通量的所述檢測(cè)光線(OP)，以及光纖(12B)，該光纖連接在所述光纖發(fā)射元件(11aa)和所述光纖發(fā)射端口(23)之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述光線發(fā)出端口(23)還以另外的光束的形式朝著連接到另外的操縱器(10a)的另外的調(diào)制器(42)發(fā)射所述檢測(cè)光線(OP)，從而使所述操縱器(10a)與所述另外的操縱器(10a)共享所述光線發(fā)出端口(23)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述調(diào)制器(42)由透明度與剩余部分(42b1/42b2/42b3)不同的所述特殊點(diǎn)(42a1/42a2)形成，從而使所述通量(24B)在所述特殊點(diǎn)(42a1/42a2)處至少被調(diào)制兩次。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述特殊點(diǎn)由透明部分(42a1)與所述剩余部分(42b1)之間的邊界以及另外的透明部分(42a2)與所述剩余部分(42b2)之間的另外的邊界實(shí)現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述邊界與所述另外的邊界以預(yù)定距離(D)隔開，從而使所述關(guān)系表示所述數(shù)據(jù)信號(hào)的所述量(yk(s))，該數(shù)據(jù)信號(hào)的所述量在所述軌道上隨所述操縱器(10a)的當(dāng)前位置一起變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述物理量是所述軌道上所述操縱器的當(dāng)前位置與起點(diǎn)(RP)之間的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)分析器(62)確定在所述距離的單元值處的所述數(shù)據(jù)信號(hào)的所述量的增量，并且估算作為所述物理量的所述值的所述軌道上所述某一點(diǎn)(EP)處的所述距離的值。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述變換器包括光線接收端口(33)，該光線接收端口接收作為所述通量、穿過(guò)所述調(diào)制器(42)的經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束(OP2)，光線檢測(cè)元件(14Ab)，該光線檢測(cè)元件將所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束(OP2)轉(zhuǎn)換成用作所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的光電流，以及光纖(13B)，該光纖連接在所述光線接收端口(33)和所述光線檢測(cè)元件(14Ab)之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)，其中所述光線接收端口(33)還接收另外的經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束(OP2)，該另外的經(jīng)過(guò)調(diào)制的光束通過(guò)固連到另外的操縱器(10a)的另外的調(diào)制器(42)進(jìn)行調(diào)制，從而使所述操縱器(10a)與所述另外的操縱器(10a)一起共享所述光線接收端口(33)。
19.一種用于產(chǎn)生樂音的樂器，包括多個(gè)操縱器(10a)，該多個(gè)操縱器分別被配予樂音的屬性并且分別沿著軌道獨(dú)立移動(dòng)；樂音產(chǎn)生系統(tǒng)(2/3/4/6/7)，該樂音產(chǎn)生系統(tǒng)與所述多個(gè)操縱器(10a)相關(guān)聯(lián)并且產(chǎn)生具有指定屬性的所述樂音；以及自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)(1B；80B)，該自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所述多個(gè)操縱器(10a)以將表示軌道上每個(gè)操縱器(10a)運(yùn)動(dòng)的物理量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))，并且該自校準(zhǔn)變換器系統(tǒng)包括產(chǎn)生所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)，該數(shù)據(jù)信號(hào)的量代表所述軌道上的所述物理量；以及確定器(17a)，該確定器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)，并且對(duì)所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))做出響應(yīng)，從而在所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量與所述物理量之間關(guān)系的基礎(chǔ)上確定所述軌道上任意點(diǎn)處的物理量值，其特征在于，所述自校準(zhǔn)系統(tǒng)還包括產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的第二信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12B/23/33/13B/14Ab)，該校準(zhǔn)信號(hào)的量代表所述軌道上特殊點(diǎn)(X1/X2)處所述物理量的預(yù)定值(D)，數(shù)據(jù)收集器(61)，該數(shù)據(jù)收集器連接到所述第一信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12A/22/32/13A/14Aa)和所述第二信號(hào)產(chǎn)生器(11aa/12B/23/33/13B/14Ab)，并且收集所述軌道上所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量的一系列值(LA1)、所述校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的所述量的另外一系列值(P1)以及標(biāo)記數(shù)據(jù)段，該標(biāo)記數(shù)據(jù)段使所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量值與所述校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的所述量值相關(guān)聯(lián)，以及數(shù)據(jù)分析器(62)，該數(shù)據(jù)分析器連接到所述數(shù)據(jù)收集器(61)，在所述物理量的所述預(yù)定值(D)和軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量值(YE)的基礎(chǔ)上估算所述軌道某一點(diǎn)處所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述物理量值(EP)，并且確定沿著所述軌道所述物理量和所述數(shù)據(jù)信號(hào)(yk(s))的所述量之間的所述關(guān)系(LB)，從而將所述關(guān)系存儲(chǔ)于其中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的樂器，其中琴鍵(10a)以及動(dòng)作單元(6)、弦槌(4)、琴弦(2)與琴鍵致動(dòng)器(7)的組合用作所述多個(gè)操縱器和所述樂音產(chǎn)生系統(tǒng)，從而使所述樂器在聲學(xué)鋼琴(1A；80A)的基礎(chǔ)上構(gòu)成。
全文摘要
一種自校準(zhǔn)琴鍵傳感器系統(tǒng)由光學(xué)調(diào)制器(40)、光學(xué)位置變換器(14)、數(shù)據(jù)收集器(61)和數(shù)據(jù)分析器(62)組成，并且光學(xué)調(diào)制器(40)具有用以產(chǎn)生隨鍵行程一起變化的琴鍵位置信號(hào)(yk(s))的灰度標(biāo)部分(41)和用以產(chǎn)生校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的絕對(duì)數(shù)據(jù)部分(42)，該校準(zhǔn)信號(hào)代表絕對(duì)數(shù)據(jù)部分(42)透明區(qū)域(42a1/42a2)之間的經(jīng)嚴(yán)格調(diào)節(jié)的距離(D)；數(shù)據(jù)收集器(61)收集校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))的離散值、琴鍵位置信號(hào)(yk(s))的離散值以及采樣時(shí)間，而數(shù)據(jù)分析器(62)在校準(zhǔn)信號(hào)(yk(p))峰值(P1)的基礎(chǔ)上確定琴鍵位置信號(hào)(yk(s))的斜率，從而估算休息位置與末端位置(RP，EP)之間的真實(shí)距離，其中該校準(zhǔn)信號(hào)峰值產(chǎn)生于經(jīng)嚴(yán)格調(diào)節(jié)的距離(D)的兩端。
文檔編號(hào)G01D5/26GK1811904SQ20061000606
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者村松繁 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社