鋼琴的結(jié)構(gòu)和原理

【專家解說】：　　鋼琴，有“樂器之王”的美譽(yù)，它以寬闊的音域，豐富的聲音層次表現(xiàn)而著稱。自從18世紀(jì)在歐洲問世后，三百多年來，鋼琴的結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜經(jīng)歷了一個(gè)漫長的發(fā)展過程，它的制作方法，工藝也越來越完善、科學(xué)。鋼琴在音樂會(huì)、酒店、家庭、教室、教堂等各種需要音樂的地方廣泛使用。

　　下面針對立式鋼琴來介紹一下鋼琴音源部分（也稱作“共鳴盤”）的原理，它是鋼琴眾多部件中最重要的部分。共鳴盤分為四大部分，分別是琴弦（弦列）、音板弦碼、鐵板和背架。

　　1、 琴弦是發(fā)聲的首要部件，主要材料是鋼線，是專門為鋼琴和其他弦樂器生產(chǎn)制造的特殊鋼絲。早前，曾經(jīng)使用鐵絲和銅絲制作，但其聲音太弱、不悅耳，直到19世紀(jì)才開始全面使用強(qiáng)度特種鋼絲做專用琴弦。此外，琴弦要被調(diào)音釘（弦軸）拉緊，弦槌打在弦上才能發(fā)出聲音，所以每條琴弦都要有一定張力，選材必須要謹(jǐn)慎，不然會(huì)造成斷弦和出現(xiàn)其他雜音的現(xiàn)象。而弦列是指按一定規(guī)律排列起來緊繃在鋼琴鐵板上的琴弦，琴鍵對應(yīng)的弦分別由一條、兩條、三條或更多的弦組成，每一組弦的振動(dòng)頻率相同，因此弦列的作用就是在琴弦受不同力度激發(fā)琴弦產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，能發(fā)出具有固定頻率、不同響度、不同音色的音。

　　2、 鐵板又稱“鐵骨”，無論是臥式鋼琴還是立式鋼琴，其鐵板的制作都是最為重要和關(guān)鍵的。鐵板是琴弦張力的載體，在設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意琴弦拉力的分布情況，它主要支撐高達(dá)18~20噸的琴弦張力，分傳統(tǒng)砂模鑄造和真空技術(shù)鑄造。真空鑄造技術(shù)是近年來科技發(fā)展的結(jié)晶，具有鐵水分布均勻、無氣泡、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，一般用在原裝鋼琴及三角琴上（國內(nèi)很少使用）。日本品牌的YAMAHA公司正在使用此技術(shù)，效果非常顯著。鐵板鑄造好后，在繼續(xù)加工前，應(yīng)特別注意觀察有無裂縫，完好的鐵板需再進(jìn)行弦枕位置的校對和鐵板上的各個(gè)孔位的校對，合格后，再轉(zhuǎn)入外觀油漆涂飾。如果鑄造不好，鑄鐵板會(huì)因?yàn)槌惺懿蛔∏傧覐?qiáng)大的張力發(fā)生斷裂的情況，因?yàn)殍F板鑄成成品后是很難焊接的，所以斷裂鑄鐵板的鋼琴基本就報(bào)廢了。

　　3、 振動(dòng)的琴弦發(fā)出的聲音通過弦馬傳遞給音板，音板再把振動(dòng)得來的能量輻射到空中。音板主要分實(shí)木音板（國外品牌一般都用實(shí)木單板，縱向拼接）和多層板（國內(nèi)品牌95%以上都在用），縱向拼接的實(shí)木音板在聲學(xué)品質(zhì)上優(yōu)于橫向拼接的多層板，但造價(jià)、技術(shù)工藝都比多層板高。實(shí)木材料優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)不同品質(zhì)木材，傳音效果不同，但整體傳音效果、音質(zhì)保持性能優(yōu)于復(fù)合材料；缺點(diǎn)：抗張力、抗溫濕度性能較復(fù)合板差，但經(jīng)過嚴(yán)格篩選、成型、干燥處理后（一般選用寒帶生長緩慢、密度較大、年輪分布較密且均勻的魚鱗松、楓木為主要原材料），一樣可以保證優(yōu)良品質(zhì)，但就是造價(jià)及技術(shù)要求較高，因此價(jià)位高于同型號(hào)復(fù)合材料鋼琴。復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)：抗張力、抗溫濕度強(qiáng)，生產(chǎn)成本（材料、技術(shù)）較低，價(jià)格較低；缺點(diǎn)：傳音效果差，音質(zhì)保持能力差（使用2到3年就會(huì)出現(xiàn)不同程度的“回音”，音質(zhì)下降，這是由于復(fù)合音板是橫向拼接制造，膠層影響聲音傳播造成的，因此多層板鋼琴只考慮機(jī)械質(zhì)量而不考慮聲學(xué)品質(zhì)，一般多做為初學(xué)用琴或練習(xí)琴），到了鋼琴彈奏程度較高時(shí)，很多曲目在這種琴上就很難彈奏出“感覺”了。

　　鋼琴的弦碼是所有樂器中最長的（因?yàn)橛?00多根琴弦通過弦碼），分中高音弦碼和低音弦碼，分布在音板的不同位置，使中高音琴弦和低音琴弦交叉排列。弦碼的作用是將琴弦的振動(dòng)傳到音板上，從而擴(kuò)大琴弦的音量，因此，弦碼的品質(zhì)也是至關(guān)重要的。但由于兩組弦碼在音板上的位置不同，因此兩組弦列的張力在每臺(tái)琴上的分布都不相同，這是造成鋼琴中高音弦組與低音弦組經(jīng)常產(chǎn)生不均勻音質(zhì)的主要原因，所以買琴最好有幾臺(tái)琴來比較、挑選。對于二手鋼琴來說，弦碼的檢查就更為重要了，碼橋承受了幾噸的琴弦張力，與音板的膠合處會(huì)因?yàn)闀r(shí)間或其他原因老化開膠，開膠或錯(cuò)位的碼橋會(huì)造成音質(zhì)的較大變化，主要是發(fā)生“木音”，影響正常使用，嚴(yán)重的需要大修或直接就報(bào)廢了！需仔細(xì)檢查！

　　4、 鋼琴的木質(zhì)支架稱為“背架”，立式鋼琴和臥式鋼琴的背架形狀有很大區(qū)別，但零件名稱相同。背架一般是框架結(jié)構(gòu)，由上梁、下梁、邊柱、立柱（中柱）、后背板和把手等組件組成。它是用來支撐來自琴弦約20噸的強(qiáng)大拉力而必須使用的部件，是整個(gè)音源部分的“強(qiáng)大后盾”，一般選用針葉樹，如紅松、白松等軟質(zhì)木材制作。背架使用的木材不能有腐朽、裂縫和較大的木節(jié)，為提高利用率，背架用材可采用層壓及指接工藝。弦軸板安裝在背架和鐵板之間，它緊固地支撐著弦軸釘，使琴弦掛上后不會(huì)松動(dòng)并保證鋼琴音準(zhǔn)的穩(wěn)定性。

　　這四個(gè)部件經(jīng)過一系列復(fù)雜的工序首先將鐵板、音板、背架經(jīng)過一系列工序裝配成一整體后，再裝上琴弦，然后進(jìn)行粗調(diào)律，再靜止，次日再進(jìn)行反復(fù)調(diào)律，直到琴弦拉力相對穩(wěn)定。這樣，一個(gè)成品共鳴盤就制作出來了。因關(guān)系到音色和整體穩(wěn)定性問題，一些知名品牌的工廠會(huì)聯(lián)合一些經(jīng)驗(yàn)比較豐富的鋼琴制造大師到現(xiàn)場評(píng)估。一個(gè)好的“音源”能對一臺(tái)好的鋼琴創(chuàng)造出好的性價(jià)比，當(dāng)然也要鍵盤機(jī)械和踏板機(jī)械來配合好。