Предлагаемое изобретение относится к автоматическим музыкальным инструментам и призвано в значительной степени упростить игру на фортепьяно.
Уровень техники.
Сходная задача поставлена в Европейской Патентной Заявке N 0294742, раскрывающей конструкцию приставного устройства для игры на клавишных музыкальных инструментах, имеющего специальный захватывающий механизм, который в соответствии с выбираемыми из устройства памяти двоичными командами, составленными согласно заявленному способу кодирования нотных партитур, приводит во взаимодействие нажимаемые исполнителем управляющие клавиши указанного устройства, произвольным образом выбираемые, с заданными клавишами музыкального инструмента.
В настоящей заявке предложено принципиально новое техническое решение названной задачи.
Сущность изобретения.
Целью настоящего изобретения является устройство, предназначенное для использования в фортепьяно, имеющем набор узлов механики, каждый из которых соответствует определенной ноте и способен под воздействием приложенной силы благодаря перемещению своих деталей приводить в движение молоточек, ударяющий по соответствующему хору струн, а также клавиатуру, состоящую из набора клавиш, нажимаемых исполнителем и непосредственно не взаимодействующих с узлами механики, которое позволяет имитировать непосредственное взаимодействие нажимаемых исполнителем клавиш с узлами механики, соответствующими заданным нотам. Благодаря этому пианист для извлечения каждой ноты исполняемого произведения может нажимать любую, произвольно выбранную клавишу.
Предлагаемое устройство включает а) два набора приводных механизмов, при этом а-1) каждый приводной механизм из первого набора расположен с возможностью воздействия на соответствующую клавишу с некоторой силой, по направлению противодействующей нажатию клавиши исполнителем, а-2) каждый приводной механизм из второго набора расположен с возможностью воздействия на соответствующий узел механики с некоторой силой, приводящей в движение молоточек; б) два набора датчиков положения, при этом б-1) каждый датчик из первого набора расположен с возможностью определения смещения и скорости соответствующей клавиши, б-2) каждый датчик из второго набора расположен с возможностью определения смещения и скорости деталей соответствующего узла механики; в) устройство памяти, способное хранить закодированный нотный текст исполняемого произведения; г) управляющее устройство, связанное с устройством памяти, а также с каждым датчиком и приводным механизмом, способное г-1) на основании показателей датчиков положения из первого набора регистрировать начало нажатия клавиши исполнителем, г-2) выбирать из устройства памяти закодированный нотный текст, отслеживая исполняемые ноты, и далее г-3) с целью имитации непосредственного взаимодействия нажимаемой клавиши с узлом механики, соответствующим очередной ноте исполняемого произведения, на основании показаний датчиков, соответствующих указанным клавише и узлу механики, задавать величины сил, с которыми воздействуют на них соответствующие приводные механизмы.
Кроме того, названное устройство может включать связанное с управляющим устройством устройство отображения, имеющее экран и способное отображать на экране текущий нотный текст исполняемого произведения.
Перечень фигур чертежей.
Фиг. 1 изображает клавишу и узел механики пианино, сопряженные с соответствующими приводными механизмами и датчиками положения (для большей четкости изображения элементы фигуры выполнены без соблюдения соответствующих пропорций).
Фиг. 2 изображает специальную рейку, находящуюся между источниками и приемниками света, входящими в состав датчика положения.
Фиг. 3 изображает блок-схему управляющего устройства.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Фиг. 1 иллюстрирует один из возможных примеров реализации предлагаемого изобретения. Изображен клавишный механизм пианино, включающий клавишу 1, узел механики 2, молоточек 3, а также хор струн 4. В отличии от традиционного пианино на заднем конце клавиши 1 не установлен пилот (или абстракт, винт и т. д.), посредством которого она могла бы взаимодействовать с узлом механики 2. Между клавиатурой и узлами механики пианино расположена опорная балка 5, на которой установлены приводной механизм 6 и датчик положения 7, сопряженные с клавишей 1. Приводной механизм 6 включает соленоид 8 с подвижным сердечником 9, а также закрепленную на оси планку 10, являющуюся рычагом второго рода. Сверху на планку 10 опирается подвижный сердечник 9. На конце планки 10 установлен пилот 11, посредством которого приводной механизм 6 взаимодействует с клавишей 1. Кроме того, на планке 10 закреплена специальная рейка 12, перемещения которой регистрируются датчиком положения 7. Датчик положения 7 и соленоид 8 связаны с управляющим устройством 13. При прохождении через соленоид 8 тока, величина которого задана управляющим устройством 13, на подвижный сердечник 9 действует направленная вниз сила, величина которой зависит от силы тока. При этом подвижный сердечник 9 действует с некоторой силой, направленной вниз, на планку 10, которая, в свою очередь, через пилот 11 сверху действует на заданный конец клавиши 1 с некоторой силой, также направленной вниз.
На опорной балке 5 также установлены приводной механизм 14 и датчик положения 15, сопряженный с узлом механики 2, которые по своему устройству сходны с приводным механизмом 6 и датчиком положения 7. Приводной механизм 14 включает соленоид 16 с подвижным сердечником 17, а также закрепленную на оси планку 18, которая сверху опирается на подвижный сердечник 17. На конце планки 18 установлен пилот 19, посредством которого приводной механизм 14 взаимодействует с узлом механики 2. Кроме того, на планке 18 закреплена специальная рейка 20, перемещение которой регистрирует датчик положения 15. Датчик положения 15 и соленоид 16 также связаны с управляющим устройством 13. При прохождении через соленоид 16 тока, величина которого задана управляющим устройством 13, на подвижный сердечник 17 действует направленная вверх сила, величина которой зависит от силы тока. При этом подвижный сердечник 17 действует с некоторой силой, направленной вверх, на планку 18, которая посредством пилота 19 снизу действует на узел механики 2 с некоторой силой, также направленной вверх.
Фиг. 2 изображает специальную рейку 12 (или, что то же самое, 20), имеющую два ряда прямоугольных окон 21 - 26, причем высота окон и расстояния между соседними окнами в каждом ряду равны диаметру приемников света 27 и 28, входящих вместе с соответствующими источниками света в состав датчика положения 7 (или 15). Принцип действия датчика положения 7 (или 15) основан на возможности измерения величины светового потока, падающий на каждый из приемников света 27 и 28 через дно из окон измерительной рейки 12 (или 20), которая находится между приемниками света 27 и 28 с одной стороны и соответствующими источниками света - с другой. Благодаря тому, что окна одного ряда сдвинуты относительно другого, направление и величина смещения рейки 12 (или 20) относительно датчика положения 7 (или 15) могут быть однозначно определены при условии, что опрос датчиков положения осуществляется управляющим устройством 13 через достаточно малые интервалы времени, за которые ячейка 12 (или 20) не сможет переместиться на расстояние, превышающее высоту одного из окон 21 - 26.
Управляющее устройство 13, блок-схема которого изображена на фиг. 3, помимо процессора 29 включает оперативное запоминающее устройство 30, постоянное запоминающее устройство 31, хранящее управляющую программу, а также таймер 32, инициирующий прерывания через равные промежутки времени. Процессор 29 через контроллер 33 связан с приводными механизмами, сопряженными с клавиатурой, в т.ч. с приводным механизмом 6, сопряженным с клавишей 1. Кроме того, с клавишей 1 сопряжен датчик положения 7, который (точнее, приемники света 27 и 28, входящие в его состав) вместе с другими датчиками положения, сопряженными с клавиатурой, через аналоговый мультиплексор 34 и аналого-цифровой преобразователь 35 связан с процессором 29. Процессор 29 через контроллер 36 также связан с приводными механизмами, сопряженными с узлами механики, в т.ч. с приводным механизмом 14, сопряженным с узлом механики 2. С узлом механики 2 также сопряжен датчик положения 15, который вместе с другими датчиками положения, сопряженными с узлами механики, через аналоговый мультиплексор 37 и аналого-цифровой преобразователь 33 связан с процессором 13. Контроллеры 33 и 36 могут быть объединены в одно устройство, равно как и мультиплексоры 34 и 37, а значит, и аналого-цифровые преобразователи 35 и 38.
Функции устройства памяти выполняет накопитель на гибких магнитных дисках 39, связанный через контроллер 40 с процессором 29 и использующий тиражируемые на гибких дисках "безбумажные ноты", т.е. определенным образом закодированные нотные тексты, предназначенные, в частности, для вывода на экран дисплея.
Во время исполнения произведения пианистом процессор 29 по прерываниям таймера 32 через равные промежутки времени последовательно опрашивает датчики положения, сопряженные с клавиатурой, что позволяет в каждом случае регистрировать начало перемещения нажимаемой пианистом клавиши. С целью имитации на протяжении всего времени нажатия данной клавиши ее непосредственное взаимодействие с узлом механики, соответствующим очередной ноте исполняемого произведения, при каждом прерывании таймера на основании показаний сопряженных с ними датчиков положения процессор 29 посредством контроллеров 33 и 36 задает равные по величине и противоположные по направлению силы, с которыми на указанные клавишу и узел механики действуют сопряженные с ними приводные механизмы. Величины сил задаются в соответствии с содержащимися в управляющей программе данными, которые могут быть определены расчетным или опытным путем.
В качестве устройства отображения используется плоский графический дисплей 41, связанный посредством контроллера 42 с процессором 29. При этом может быть применен пользовательский интерфейс, использующий в качестве устройства ввода трекбол 43, связанный через контроллер 44 с процессором 29.
Во время исполнения произведения текущие фрагменты нотного текста последовательно вводятся на экран дисплея 41, а исполняемые ноты отслеживаются с помощью курсора или как-либо иначе.
Устройство для игры на фортепиано посредством нажатия произвольно выбираемых клавиш для повышения удобства исполнения включает два набора приводных механизмов, два набора датчиков положения, устройство памяти, управляющее устройство. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.
