| 标题 | 立式钢琴制作工艺的创新研究 |
| 范文 | 曹彬 [摘 要]从第一架古钢琴出现到现在，钢琴的发展已历时300多年，经历代制琴大师的不断改进，钢琴的构造日趋完善，音色也更加完美，已成为现代乐器中音域最为广泛、表现力最为丰富的键盘乐器。现代钢琴的结构和外形已经非常稳定，从外形上分为两种：立式钢琴和卧式钢琴。立式钢琴最早出现于18世纪初，它占地面积更小，内部工艺结构相比于卧式钢琴也简易不少，易于批量生产，大大降低了生产成本。立式钢琴也是现在初學者以及普通钢琴爱好者的首选，适合在小面积的家庭使用。因为制作工艺的不同，立式钢琴在实际演奏和使用中和卧式钢琴还是有不小的差异的。本文从实际演奏效果以及内部构造工艺的角度来研究立式钢琴和卧式钢琴性能上的差异，提出具体问题的解决办法以及未来发展的可行性建议，为立式钢琴性能的提高略尽绵薄之力。 [关键词] 立式钢琴;制作工艺;工艺创新 [中图分类号]J624[文献标识码]A[文章编号]1007-2233（2020）10-0150-03 [基金项目]2017年度扬州大学研究生实践创新项目（XSJCX17_049）。 [作者简介]曹?彬（1983—?），男，扬州大学音乐学院硕士研究生。（扬州?225000） 一、立式钢琴的产生 1709年，第一架钢琴在意大利诞生，巴托罗米欧·克里斯托福里（Bartolommeo Cristofori）在意大利制造出第一架带有强弱效果的羽管键琴（gravicembalo col piano e forte）[1]，击弦的槌头是用皮质材料做成，代替了羽管键琴的支柱和羽管，相比古钢琴和羽管键琴声音效果要稍稍强烈一些，但声音效果和古钢琴和羽管键琴仍然非常相似。直到后来的早期钢琴制造者高特弗列德·西尔伯曼（Gottofried Silbermann）和约翰·朱姆贝（Johann Zumpe）扩展和修改了克里斯托福里的概念，设置更加结实和更大的弦和共鸣板后，钢琴的声音开始变得洪亮且明亮。此时的钢琴的外形就是我们现在所看到的卧式钢琴，俗称“三角钢琴”。1745年，希尔伯曼设计并制造了第一台立式钢琴，不过这种立式钢琴并非我们现在看到的立式钢琴，而且很高，最高达到了2.24米左右，琴箱体类似塔形，在当时也被称为塔形钢琴。这种钢琴极大地减少了琴体所占的面积。1769年，赞帕在英国伦敦制造出四方形的四角钢琴，与塔形钢琴相比，它的占用面积更小，制造工艺更加简单，为后来的立式钢琴奠定了基础。 二、立式钢琴与卧式钢琴的不同 立式钢琴的占地面积远远小于卧式钢琴，立式钢琴的击弦机、音板、钢板采用了立式设计，琴弦采用了交叉琴弦的设计。这种设计降低了制作工艺的难度以及生产周期，更适合面积较小的家庭使用。制作成本相较于卧式钢琴也降低了不少。立式钢琴的击弦机是直立的，琴槌位于琴弦的前方;卧式钢琴的击弦机则是平放的，琴槌位于琴弦的下方。两者的工作原理类似，运动方式和击弦方式、方向则大相径庭。卧式钢琴靠顶杆推动琴槌击弦，靠重力回落归位;立式钢琴则靠顶杆推动琴槌向前方击弦，靠惯性回位。 立式钢琴的踏板功能和工作原理和卧式钢琴也不尽相同。钢琴踏板的结构分为右踏板、中踏板、左踏板，在钢琴演奏实践过程中，踏板技法是高水平演奏的基础与前提，因此踏板成为不容忽视的重要部分。钢琴踏板的使用使得音乐作品的音量、音色更有层次，特色更为鲜明。踏板作为钢琴极具个性的组成部分，使用不同踏板技法可让音乐作品更趋丰富，因此踏板技法的应用对钢琴演奏具有十分重要的意义。立式钢琴一般有三个踏板（极少数立式钢琴上会装载有第四个踏板，在中间位置，作用和卧式钢琴上的中踏板即选择性延音踏板相同）。这三个踏板分别是延音踏板、柔音踏板、静音踏板。延音踏板踩下之后，止音器全部打开，延长弹奏的相应的音，使所有具备共振条件的琴弦都参与共鸣和共振。 静音踏板比较特殊，只在立式钢琴上出现，通过静音踏板使一层羊毛毡挡在弦的前面，弦槌有了阻隔，只能发出朦胧的柔音，音量大减。这并不是真正意义上的静音和柔音，更多的是为了不打扰到邻居或者隔壁房间的人所设置的，也称为练习踏板。 最左边的踏板是柔音踏板，这个柔音踏板的工作原理和卧式钢琴上的柔音踏板大相径庭。踩下柔音踏板时，弦槌向前移动，缩短了击弦的距离，从而达到弱化声音、柔化声音的目的。缺点也很明显，踩下踏板时，琴键会下沉3mm左右，琴键的触感会显得空洞而没有阻力，对手感有不小的影响。 卧式钢琴的右踏板延音踏板工作原理和立式钢琴的延音踏板一致，不过需要注意的是，在一些灵敏度很高的好的卧式钢琴上，止音器只设定到第68键左右，高音区琴弦短声音衰减快，所以不设置止音器，高音区的音不踩踏板就可以获得共振延音效果。而且相较于立式钢琴，卧式钢琴的踏板下沉距离更小一些，在踩下延音踏板的止音器开始工作的时候会有一个明显的层次感，操控性能更加出色，容易把控。 卧式钢琴中间的踏板是保留音踏板，也叫选择性延音踏板，这点和立式钢琴的中踏板功能完全不同。这个踏板的工作原理是保留踩下踏板之前的音，踩下踏板之后的音都不做保留和延长，这个装置使音的保留和延长更具有目的性和选择性，能够更好地表达某些作品的声音效果和意境。 卧式钢琴的柔音踏板比立式钢琴的柔音踏板有着更为显著的效果，它保留了之前的工作原理，移动整个键盘和击弦器，只敲打中高音区的两根弦，低音区的一根或者两根（根据钢琴不同而有所区别），这种情况下音量变小，同等力度下的单弦泛音数量不变。 立式钢琴和卧式钢琴的工作方式不尽相同，在音量大小、琴体共鸣程度及音色效果上有很大的差别。立式钢琴可以看成是卧式钢琴的一个简化通用版本，缩小了内部空间，缩短了音板和琴弦的长度，减弱了箱体共鸣效果，工艺制作流程相对简单，制作成本相较卧式钢琴更小，但是更为简洁便利和易于搬运，标准音乐厅演奏用琴一般不会采用立式钢琴，在适用场景和经济成本上相差甚远。 三、制作工艺所导致立式钢琴的不足 一般立式钢琴的高度在118～128cm，除了个别特殊型号有112～114cm的高度，适用于更小的空间。也有更偏向演奏效果达到131cm及以上的大型号立式钢琴。但卧式钢琴最小尺寸的也有150cm的长度，相比之下，立式钢琴体积小，相对应的音板要比卧式钢琴短了不少，长度没有卧式钢琴长，琴弦也比卧式钢琴短。立式钢琴的音板和钢板受力小，振幅没有卧式钢琴大。振幅的大小直接影响到琴体整体的共鸣和音色效果。所以立式钢琴在音量及声音的厚度上存在不足。 立式钢琴的音板造型、面積以及音板肋木的构造有区别。立式钢琴的音板是长方形，卧式钢琴则是类似带弧形的三角状音板。音板是钢琴中最为重要的部件，声音通过音板得到不同程度增幅，从而获得各种音色效果。卧式钢琴的造型更适合做出不同厚度音板，使不同位置的音色过渡更加鲜明，卧式钢琴的音板呈微拱形，声音更加饱满。立式钢琴因为自身空间的关系，音板的形状和大小都受到了限制，不易做成不等厚度的结构，所以声音的过渡没有卧式钢琴有层次感。音板的材料也是一个很重要的因素，在现代因为工艺的变革，很多立式钢琴的音板没有使用传统的木头作为材料，使用了复合板材。复合板材的使用反映了制作工艺的进步，但是，复合板材作为音板材料使用会使钢琴的音量变小，音质变差，从声音的角度来说不及完全以木材作为音板材料的音板。 立式钢琴的左踏板是靠缩短了击键距离来达到弱化以及弱奏的效果，卧式钢琴是靠减少击弦数量来达成的，不缩短击键距离。所以立式钢琴左踏板的击键手感会变得很不一样，只能做到弱，但是做不到柔。音色变化的效果远远不及卧式钢琴。立式钢琴的中踏板也起不到选择性延音的作用，表现力和演奏效果不及卧式钢琴。 立式钢琴的击弦机大部分依靠惯性回弹，卧式钢琴击弦机则是依靠自然重力回落。立式钢琴的琴槌琴键回弹次数远远没有卧式钢琴多和快。在立式钢琴上弹奏快速轮指的时候可以明显感到这一点，丢音现象很严重。 卧式钢琴琴键按下之后，中间会有一个比较强烈的二段式的感觉，更加具有操控性，琴键具有一定的托进感，立式钢琴几乎没有琴键托进感。 琴弦粗细不一样。立式钢琴因为音量不大，所以采用细一些的琴弦来提高振幅，振幅高了，声音会变得亮一些，同样也会变脆，振幅越大，声音越会被拉扁。 因为内部空间的限制，立式钢琴在振幅、共鸣度以及音色效果上表现不够，踏板功能不完整，低音区泛音不足，声音厚度不够。 四、改进办法及未来展望 （一）改进办法 优质的钢琴会选用大量的实木木材，实木在硬度、韧性和密度上的确是上佳之选，站在经济成本的角度以及现代加工工艺的发展，大量的立式钢琴采用了复合板材作为主体，复合板材相对传统木质结构的优点在于价格更低，缺点在于韧性、张力不足，振幅不够，对声音的表现有影响。结合现在的生产技术，为了弥补立式钢琴的先天不足，可先从音板的材料入手，时下较为流行的碳纤维材料具有很强的可塑性，可一体成型。设计好音板模型，适当增加立式钢琴的宽度，把立式钢琴的音板形状做成微拱形，根据换音区的位置调整厚度，不再是原来的统一厚度，从而增加音色的对比，适当增宽的厚度也能加大立式钢琴的腔体共鸣效果。虽然立式钢琴可以通过增加高度的办法来增强音量以及共鸣效果，但是高度的增加意味着音板和琴弦的长度也会增加。琴弦、音板和钢板长度的增加会加大成本预算。家庭用立式钢琴的初衷就要节省空间以及控制经济成本。增加宽度则不会导致音板和钢板的长度和规格发生变化。碳纤维材质虽然可塑性很强，也易于一体成型，而且很难变形开裂，坚固耐用。但是相对于传统材质，韧性不足，韧性决定了振幅的大小，振幅大小又决定了声音共鸣效果的大小。在此情况下，可采用加装电子振动配件对碳纤维音板进行加振和减振处理，把电子振动器和电子力度回馈系统和右踏板杠杆进行联动，那么就可以根据右边脚踏踩下的力度和速度来决定加振幅度。[2]这样的振幅不会固定死，可以灵活调整，使声音的增幅效果变得更有层次感，从而弥补材料因为韧性而导致的振幅不足的情况。 众所周知，击弦机的位置是固定的，所以琴槌击打琴弦的位置是固定不变的。但是根据实际测试，琴槌敲打琴弦的不同位置能够得到不同的音色质感。 在这个位置如果声音比较柔和的话，想要获得更亮的音色，可以通过抬高击弦位置来实现。这个实验说明在相同的条件下，击弦位置的改变可以起到改变音色的效果，那么，可以对于立式钢琴的击弦机进行改造，对琴槌的顶杆加装可以升高的垫子，改变琴槌的位置高低。垫子的触发可以和琴键下键的力度相关，通过电子力度回馈器的设置，随着下键力度的增大，琴槌的位置也随之跟着抬起不同的高度。这样可以获得不同位置的音色效果，让声音更加具有层次感。 针对立式钢琴左踏板缩短击弦距离造成的手感上的差异，可以通过移动这个击弦机来作为改进的方向，立式击弦机在下方加装杠杆和顶杆，整体推动击弦机向右侧移动，达到和卧式钢琴一样的柔音、弱奏效果，不必缩短击弦距离，影响演奏手感，表现效果更好。选择性延音踏板在某些品牌的立式钢琴上已有加装，和卧式钢琴中踏板效果一致。踏板数量从三个变成四个，不过普及率不高。 制音器的位置不同，会对琴弦振动时产生的泛音效果有影响，根据测试，制音器的位置往下推移，可以有效地增加泛音的效果，对泛音有一定的增幅作用。针对立式钢琴上低音区部分泛音不足，比较干涩的情况，制作出可以改变制音器位置的装置或者为低音区单独设计一组制音器可以达到这样的效果。这种单独控制的结构类似以前钢琴上高低音区单独分开作用的手动音栓和脚部键盘。不过独立的设计也就意味着踏板数目的增加，这会增加演奏时的难度。 琴键下键的时候会有一个二段式的托进感，这一点在卧式钢琴上比较常见，这种二段式的托进感对演奏者击键力度的控制有很大的帮助。但是这个托进感在很多立式钢琴上很弱或者几乎没有。琴键一触到底，不利于力度和速度的控制。击键时的托进感主要是靠顶杆和横杆上的一个凸轮来实现的。因为立式钢琴内部空间有限，如何在立式钢琴上实现这个功能还有待进一步的研究和验证。 综上所述，立式钢琴可以从材料、电子设备辅助、击弦机位置的改动、音板的结构这几个方面进行工艺改良和创新。其目的在于增加音响效果，增大音量，弥补立式钢琴声音厚度、层次，达到和卧式钢琴相媲美的效果。 （二）未来展望 笔者认为，新式材料和电子智能配件及芯片的加入是未来发展的趋势，电子设备的发展，减少了声音效果的不确定性，增加了稳定度，弥补材料本身先天上的不足，拉近新型材料和传统木制材料的差距，降低生产成本。立式钢琴设计的初衷就是方便和经济两者兼备，卧式钢琴的效果虽然出众，但价格和占地面积决定了它并不是每一个家庭都能随意添置使用的。在有限的条件下，传统木质结构的构造使得立式钢琴先天不足，电子辅助装置可以起到一个填充和加强效果的作用，使演奏性能得以提高。演奏者能够更加直接地调用所有的音色效果。立式钢琴在整体大小不变的情况下，弥补先天不足，电子设备的加入是一个很好的选择和方向。 结?语 通过对立式钢琴内部结构的研究和调查，以及实际演奏中所遇到的问题，提出了问题的改进方式和解决方向，旨在在有限的空间内让立式钢琴的性能得到一定程度的提高，缩小立式钢琴和卧式钢琴的差距，提升立式钢琴在演奏时对声音的操控性，让内部结构更加灵敏，力度和速度的传动更加直接，可以使只能使用立式钢琴的演奏者和爱好者能够享受到更好的声音，体会到演奏的乐趣。 注释： [1]约瑟夫·班诺维茨.钢琴踏板法指导[M].朱雅芬译.上海：上海音乐出版社，2010：6. [2]刘?娟.钢琴实木音板与复合音板的比较分析[J].黄河之声，2019（07）：50—51，87. （责任编辑：崔晓光） |
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