自動ピアノ

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背景

自動ピアノは、標準の、またはノンプレイヤーのアコースティックピアノとして始まります。鍵盤が入っており、鍵盤を叩くと、フェルトハンマーがチューニングされた金属弦を叩いて楽音を出します。フェルトハンマーと接続部品の複雑なコレクションは「ピアノアクション」と呼ばれます。ピアノのアクションは、ミュージシャンの指で操作できます。ピアノにプレーヤーシステムが搭載されている場合は、自動ピアノ自体の「プレーヤーアクション」で操作できます。

従来のロール式自動ピアノには、ピアノの動作を操作する空気圧式（空気駆動式）の自動ピアノがあります。各ピアノの鍵盤には、ミニチュアベローズに似たストライカーが関連付けられています。各ストライカーが空気圧で折りたたまれると、対応するキーが押されて再生されます。ストライカーのフルセットは、プレーヤーのアクションを構成します。プレーヤーのアクションは、ロール紙のコード化されたミシン目を検出することによって「音楽を読みます」。この検出は、気送管とバルブのシステムによって行われ、ミシン目が示されているように、気送システムはストライカーにいつ崩壊するかを指示します。足でポンプされる電気真空モーターまたはペダルは、空気圧動力を供給します。

従来の自動ピアノにはいくつかの欠点があります。組み立て中に、プレーヤーのアクションをピアノに組み込む必要があります。後で追加することはできません。また、空気圧ストライカーは1つのダイナミックレベルでのみキーを押すため、音楽の音は聞こえますが、ソフトまたはラウドの変化はありません。

現代の自動ピアノには、電子駆動ソレノイドをストライカーとして使用するプレーヤーアクションがあります。ソレノイドは、電流が流れると磁石のように機能する管状のコイルです。ソレノイドは、キーボード、音楽シンセサイザー、およびその他の電子楽器によって話される普遍的な電子言語である楽器デジタルインターフェイスまたはMIDIからの信号に応答します。 MIDIは、ロールプレーヤーシステムよりもかなり洗練されており、ミュージシャンが録音したノートとダイナミクスの両方を再生します。録音された音楽のライブラリはフロッピーまたはコンパクトディスクに保存されるため、ピアノは事実上すべての音楽を再生できます。適切なソフトウェアと電子機器が装備されている場合、自動ピアノは録音されたボーカリスト、楽器、または完全な交響楽団を演奏することもできます。共通のMIDI言語のおかげで、コンピューターだけでなく、シーケンサー、ドラムマシン、シンセサイザーにもリンクできます。

歴史

イギリスのヘンリー8世が1547年に亡くなったとき、彼の楽器は目録が作成され、その中でも「演奏せずに笛を吹く楽器」でした。初期の自動ピアノは、ドイツのアウグスブルクのピアノ製作者サミュエル・ビダーマンによって製造されたことが知られていました。彼は、1540年から1622年までの生涯で、オルゴールにあるものと同様のピン付きバレルを備えた3つのスピネット（小型のアップライトピアノ）を装備しました。

自動ピアノの発明への関心は、1890年代後半に再浮上しました。いくつかの異なるメカニズムが開発され販売されましたが、ロール紙は交換可能ではありませんでした。発明者でピアノデザイナーのメルビルクラークは、プレーヤー業界向けに88音の標準化されたロールサイズを開発し、1901年にこの標準に合わせてアポロ自動ピアノを製造しました。1908年までに、他のメーカーが彼の標準を採用しました。ペーパーロールは、パターンとして使用されるマスターロールからパーフォレーターと呼ばれる複製機によって打ち抜かれました。マスターロールは、熟練労働者が楽譜から直接手作業でパンチするのが面倒でした。この制作の難しさを回避するために、クラークは1912年に「マーキングピアノ」を発明しました。彼のマーキングピアノは、ミュージシャンが曲を演奏するときにマスターロールデータをパンチしました。マーキングピアノは1912年から1931年まで使用されました。

当時の芸術家による歴史的な演奏はライブ録音に保存され、マーキングピアノは、蓄音機とラジオの人気がそれを超えるまで、狂騒の20年代を自動ピアノの全盛期にしました。ピーク時の販売年である1926年には、1,000万本以上のピアノロールが販売されました。マーキングピアノは1931年に引退し、1971年に復元されて他の優れた芸術家の演奏を記録し、1992年に国立歴史機械工学ランドマークに指定されました。1950年代に史上最低の売上を記録した後、ロールプレーヤーピアノは1970年代、そして伝統的なプレーヤーのピアノとロール紙は今でも製造販売されています。

1920年代に、実験はピアノのサウンドボードの代わりに電気または電磁装置で始まりました。電子ピアノ、キーボード、音楽シンセサイザーは、弦の代わりに電子回路やチューニングされた金属片を使用して音を出します。従来のピアノに近い音を出すものもありますが、アコースティックピアノの声から電子的に変化する効果を生み出すために最も価値があります。電子アプリケーションは1970年代にアコースティックピアノと融合し始めました。アコースティックピアノ（電子ピアノとは対照的に）には、デジタルカセットドライブやコンピューターなどのさまざまなコンポーネントが装備されており、電子的な「頭脳」とパワーを使用してアコースティックピアノを演奏できるようになっています。現在、いくつかの主要メーカーがディスク駆動の自動ピアノを製造しており、アコースティックピアノを自動ピアノに変換するためのシステムとソフトウェアがキットで販売されています。したがって、小学校のピアノのレッスン以来アイドル状態になっている楽器は、エンターテインメントセンターに変換することができます。この記事の残りの部分では、ディスク駆動ピアノの製造に焦点を当てます。

原材料

ディスク駆動の自動ピアノの製造には、基本的に原材料は直接使用されていません。メーカーはベンダーに仕様を提供し、ベンダーから必要な部品を購入します。これらの部品には、プレーヤーシステムがインストールされている工場で製造されたアコースティックピアノが含まれる場合があります。

デザイン

エンジニアは自動ピアノシステムを設計し、新製品を開発します。一方、メーカーの法務スタッフは、新しいアプローチが既存の特許を侵害しないように徹底的な特許調査を行い、会社独自のコンセプトを迅速に特許化することができます。プロトタイプは手作業で組み立てられ、テストされ、市場性と建設の実現可能性が評価されます。エンジニアは、電気部品、電子部品、機械部品など、製品のすべてのコンポーネントの設計の詳細と仕様を提供します。工具および特殊な機械加工または組み立て。および操作、インストール、テスト、メンテナンス、および修理の要件。現場で製造される部品はほとんどないため、部品または部品を製造できるサプライヤーの検索は世界中で行われる可能性があります。

ソフトウェアエンジニアは、コンピュータチップが音楽表現を表すメモやデータをソレノイドを駆動する電子信号に変換できるようにプログラミングも提供する必要があります。この複雑な通信には、1,000ページを超えるコンピュータコードが必要になる場合があります。

幅広い市場にアピールするには、自動ピアノが幅広い音楽を演奏できる必要があるため、ソフトウェア形式の大規模な音楽ライブラリも開発および更新されています。従来の自動ピアノロールの「コード」はMIDI言語に簡単に変換できませんが、実際の演奏は解釈要素を伝えるため、デジタルシステムに最適です。メーカーは独自のレコーディングスタジオを維持し、ピアノのスタイリングを演奏するために有名なパフォーマーを募集しています。音楽編集者は、必要に応じて、録音された演奏を確認したり、エラーや不整合を修正したり、楽譜に応じて演奏を変更したりします。法務スタッフは、音楽とパフォーマンスの契約、リリース、ライセンスを確保します。

製造
プロセス

プレーヤーサブアセンブリ

• 1プレーヤーサブアセンブリは、キーを移動するためにコンピューターでアクティブ化される88個のソレノイドとプランジャーで構成されるプレーヤーアクションです。これは、手作業による組み立てと自動化されたプロセスの組み合わせを使用して、組み立てラインに沿って組み立てられた既存の部品で構成されています。電源、制御ボックス、キー起動デバイス、および相互接続を含む電子機器は、プリント回路基板上のコンポーネントによって制御されます。 パネル形式の回路基板（1つの大きなパネル上に作成され、コンポーネントが挿入された後に分離された同じ種類の複数のボード）は、コンポーネントを簡単に追加できるため、自動組み立てを容易にするために使用されます。単一の種類のコンポーネントは、自動シーケンサーを介して供給される長いロールで供給されます。シーケンサーは、各パーツが正しいことを確認してから、パーツの配列を回路基板に挿入するための適切なシーケンスに編成します。一部の部品は、部品の適切性をチェックすることもできる自動ディップインサーターによって成形、成形、およびボードに挿入されます。他の部品は手作業で追加されます。
• 2回路基板をウェーブはんだ付け機に通して、部品を所定の位置にはんだ付けします。ボードをフラックスで洗浄して汚染物質を除去し、ボードとコンポーネントを赤外線熱で加熱してボードのはんだ付け時の熱衝撃を低減し、ボードの下側を溶融はんだの波に通します。はんだは、毛細管現象によって各コンポーネントとボードの穴を上ってボードの上面に流れます。冷却および硬化し、コンポーネントを所定の位置に固定します。
• 3完成した回路基板はコントロールボックスに取り付けられ、品質保証ステップとしてテストされます。ソフトウェアがロードされ、コントロールボックスが2日間のテスト期間、つまり「バーンイン」プロセスでアクティブ化されます。これは、プレーヤーシステムの実際の動作をシミュレートします。その間の障害はすべて検出され、修正されます。
• 4プレーヤーサブアセンブリラインの別の部分で、ソレノイドとプランジャーが作成され、レールまたはサポートに取り付けられます。磁力線はソレノイドベースに機械で巻き付けられ、所定の位置に密封されます。各ソレノイドにはワイヤ接続も接続されており、プランジャアセンブリはソレノイドとペアになっています。ソレノイドとプランジャーはアルミニウムレール上に組み立てられています。メーカーによって、ソレノイド/プランジャーの構成は異なり、レールは1つの部品または複数のセクションになります。レール取り付けブラケットは、後でピアノキーボードの下にソレノイドを取り付けるために使用されます。ピアノペダルを作動させるために、同様のアセンブリが作成されます。

レコーディングストリップ

• 5自動ピアノは、録音ストリップが取り付けられている場合、ピアノで演奏された音楽を録音することもできます。これにより、学生やパフォーマーは自分の作品を再生でき、作曲家が作曲を作成および修正するのに役立ちます。記録ストリップは、取り付けレールとプラスチックでケースに入れられた小さな電子フィルムスイッチで構成されています。キーごとに1つのスイッチまたは指があります。録音ストリップは、打たれた1つまたは複数のキー、それらが押された時間、およびキーが打たれたときのベロシティまたは強度（ソフトまたはラウド）に敏感です。録音ストリップはピアノのコンピューターに電子的にリンクされており、そこで信号がMIDIメッセージに処理されます。このデータは、カセットプレーヤーやVCRなどのアナログメディアに保存したり、フロッピーディスクドライブに送信したりできます。ピアノなどのMIDI対応楽器で再生できます。

ディスクプレーヤー

• 6ディスクプレーヤーやその他のデバイスは、コントロールボックスを介して自動ピアノに接続されています。フロッピーディスクドライブ、コンパクトディスク（CD）プレーヤー、またはその両方の場合があります。自動ピアノは、テレビやコンピューターモニターと組み合わせて、VCRに接続することもできるため、歌詞を同期して、歌やその他のプログラムされたエンターテインメントを楽しむことができます。ほとんどのメーカーは、これらのコンポーネントとリモコンを外部のサプライヤーから購入しています。

伴奏とスピーカー

• 7もう1つの追加機能として、ピアノは、ボーカル、他の個々の楽器、またはオーケストラを含む、あらゆる種類の録音された伴奏と一緒に演奏できます。これらの追加の「サウンドボックス」は、ピアノの付属品として提供でき、ベンダーから提供される電子スピーカーです。 MIDIシステムを介して他のサウンドを提供するためのソフトウェアが追加されています。

ピアノのインスタレーション

• 8別の組立ラインでは、プレーヤーのサブアセンブリと録音ストリップがピアノに取り付けられています。ピアノは、メーカー独自のピアノ部門または外部ベンダーから供給されます。ピアノの鍵盤の下にある木にスロットが刻まれていますが、ピアノの構造的な完全性には影響しません。ソレノイドレールまたはレールのセットは、プランジャーがキーのテールの下にくるようにピアノの下に取り付けられています。レコーディングストリップも同様に取り付けられます。ペダルとのソレノイドリンクも接続され、コントロールボックスはキーボードの下に取り付けられ、電源はピアノの下側に取り付けられています。この時点でピアノの動作を調整する必要があります。キーは使用に伴って圧縮されるフェルトパッド上にあるため、ピアノは別のバーンインプロセスで一晩演奏するようにプログラムされています。 12時間の「コンサート」の後、フェルトは圧縮されました。次に、コンポーネントが適切に機能していることを確認し、フェルトの圧縮に合わせてピアノのアクションを調整します。ピアノは、取り付けが完了すると梱包されて出荷されます。

キットアセンブリ

• 9一部のメーカーは、標準のピアノをプレーヤーに後付けするために使用できるキットでディスク駆動システムを提供しています。完成したサブアセンブリ、コントロールボックスと電源、および記録ストリップが組立ラインから外れると、それらはパッケージ化されて保管されます。キットには、これらのユニットとディスクプレーヤーおよびアクセサリが同梱されています。キットは、特定のメーカーのシステムをインストールするために特別に訓練されたインストーラーに出荷されます。設置には通常、一晩のバーンインセッションを含めて最大2日かかります。その後、ピアノの動作が調整され、工場でのコンポーネントの動作がチェックされます。

品質管理

品質管理はすべての生産段階で不可欠です。部品は世界中のベンダーから受け取られるため、仕様やその他のエンジニアリング要件に準拠しているかどうかがチェックされます。プレーヤーのサブアセンブリラインに沿って、作業者は責任の一部として品質チェックを実行します。たとえば、回路基板がウェーブはんだ付け機から出てくると、オペレータは基板を検査して、部品が所定の位置にはんだ付けされていること、あるコンポーネントから別のコンポーネントへのはんだのブリッジが発生していないこと、およびボード自体に反りやひび割れがないことを確認します。オペレーターはまた、はんだの温度と機械の全体的な動作について機械を監視します。電子アセンブリは、Underwriters'Laboratories（UL）の要件も満たしている必要があります。 ULの担当者は、製造元を頻繁かつランダムに訪問して、製造元の材料、操作、および安全規則に準拠しているかどうかを確認します。説明したように、コントロールボックスの焼き込みやピアノのアクションなど、その他の品質チェックは製造プロセスに統合されています。

未来

アコースティックピアノは、リスナーに長い間愛されてきた楽器であり、その未来は、リスナーが名人になることなく、サウンドとエンターテインメントのメリットを提供するディスク駆動の自動ピアノによって保証されています。ディスク駆動の自動ピアノは、ピアノの売り上げを大幅に伸ばしており、業界の成長分野と見られています。ディスク駆動型自動ピアノの将来において、メーカーはパフォーマンスのニュアンスを再現するよう努めています。プロのレコーディングスタジオが音楽の入力に使用され、自動ピアノを他の電子メディアにリンクする方法が見つかったため、テクノロジーの継続的な統合も可能性が高いようです。