程生寶

摘要：鋼琴內(nèi)腔的主要部件承擔(dān)著發(fā)聲、傳導(dǎo)、擴(kuò)音的重要功能，現(xiàn)在我國鋼琴生產(chǎn)領(lǐng)域在這些方面普遍存在的問題和可以改善的結(jié)構(gòu)，都值得研究。本課題主要是結(jié)合科學(xué)的理論研究成果，通過對鋼琴內(nèi)腔結(jié)構(gòu)調(diào)整的實體實驗，論證和驗證琴弦在鋼琴內(nèi)腔中的重要作用，充分利用琴弦擊弦點的物理屬性對聲音的決定性作用和改善弦碼的傳導(dǎo)效率，實現(xiàn)鋼琴內(nèi)腔和整體振動的最大化。

關(guān)鍵詞：擊弦點 ?弦馬 ?基音 ?傳導(dǎo) ?振動效率

鋼琴內(nèi)腔里最重要的部件就是琴弦，鋼琴的琴弦是鋼琴的唯一音源，也就是發(fā)音體，琴弦由裸鋼絲和纏繞銅絲的鋼絲構(gòu)成。鋼琴琴弦也稱為琴鋼絲，它的橫截面為圓形，它具備了柔順、直徑均勻、有適度剛性的特征。鋼琴琴弦的兩端都掛在鑄鐵板的掛弦樁上。最上端的掛弦樁稱為弦軸，它是可以轉(zhuǎn)動的，用于調(diào)節(jié)琴弦的張力，因為琴弦只有被繃緊，達(dá)到一定張力后，才能被激發(fā)產(chǎn)生聲音。鋼琴琴弦被按規(guī)律張掛在鑄鐵板上，形成弦列。這些弦列大致分為三個區(qū)域，即低音區(qū)、中音區(qū)、高音區(qū)，鋼琴琴弦的直徑數(shù)值也從低音區(qū)向高音區(qū)逐漸過渡，越來越小，越來越細(xì)，琴弦的有效振動長度也從低音區(qū)向高音區(qū)逐漸過渡，越來越短。

鋼琴琴弦的兩端被固定在鑄鐵板上，因此這兩個固定點就被稱為波節(jié)節(jié)點，簡稱節(jié)。鋼琴發(fā)音的激發(fā)方法是由琴鍵操縱弦槌擊打琴弦，弦槌在完成擊打琴弦后快速彈回歸位，琴弦就可以鳴響。擊打動作作用在琴弦上，琴弦受力，振動形式以橫向往復(fù)振動為主，以擊弦點為振動運動的起點，以琴弦的靜止位置為軸心，琴弦快速往復(fù)震蕩，形成一個紡錘形的震蕩軌跡，最后歸于靜止。振動軌跡的最高點被稱為振動波腹。擊弦點的位置不同，波腹的位置也隨之改變，并且在激發(fā)力度相同的情況下，擊弦點越靠近琴弦的中心點，波腹的數(shù)值就越大，直到琴弦的中心點時，震蕩波腹達(dá)到最大值。但由于鋼琴交叉弦列設(shè)置的局限性和擊弦機(jī)構(gòu)造的特殊性，鋼琴的擊弦點不能設(shè)置在琴弦的中心點，而是只能選擇靠近琴弦上端的部位。因此一條琴弦整體振動時，全長振動和分段振動產(chǎn)生的頻率就構(gòu)成一套復(fù)雜而巧妙的諧音列，由于基音在諧音列里面強(qiáng)度最大，所以人的耳朵就只能聽到基音。由于琴弦的七分之一段和九分之一段產(chǎn)生的頻率與基音的頻率構(gòu)成極不和諧的音程，如果能夠抑制七分之一段和九分之一段的發(fā)音，整體琴弦的音色就會明顯改善。我們可以把低音區(qū)的擊弦點設(shè)置在琴弦上端的七分之一節(jié)點上，這樣原先的七分之一波節(jié)點就變成基音的波腹，七分之一段的頻率被徹底抑制，同樣道理，中音區(qū)的擊弦點設(shè)置在九分之一處，高音區(qū)由于琴弦向著更短更細(xì)過渡，高音區(qū)的擊弦點也逐漸越過九分之一點，向著十分之一、十一分之一……過渡，最右側(cè)的最高音，擊弦點可以設(shè)置在琴弦的十四分之一處，此時的聲音如銀鈴般脆響。

在鋼琴內(nèi)腔中，另一個重要的部件就是弦碼，弦碼是固定在音板上的一條弧形硬木，多數(shù)采用色木，其上有規(guī)律地楔入金屬碼釘，用來固定琴弦，也確保琴弦之間精確的間隔，保證弦列的美觀和精確度。弦碼被壓在琴弦下面，承受琴弦施加的壓力和絞力，也主要接受琴弦傳遞的振動能量，再把這種能量傳遞到音板上。而弦碼的材質(zhì)和形狀對能量傳遞效果影響很明顯。過去的鋼琴生產(chǎn)過程中，都用純實心的色木木板鋸出弧形，這樣木纖維和木頭內(nèi)部的腔管就被弧形的切割路線多次切斷。琴弦輸出的能量就不能順著木纖維和腔管縱向傳導(dǎo)，而只能在以年輪為結(jié)構(gòu)體的相鄰木纖維和腔管中橫向傳遞，這樣振動能量被一層層的年輪木纖維過濾，能量衰減很快，結(jié)果音板得到的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于琴弦輸出的能量，如此音板的發(fā)音效果就大打折扣了。另外純實木的弦碼由于干燥和長期承受琴弦的壓力和絞力，很多舊鋼琴出現(xiàn)弦碼開裂的現(xiàn)象。因此，為克服這種開裂現(xiàn)象，也為順應(yīng)天然木材蓄積量明顯減少的客觀現(xiàn)狀，可以采用多層熱壓曲面膠合板來生產(chǎn)弦碼，由于膠合板對木材的品質(zhì)要求不高，木材利用率又很高，降低了生產(chǎn)成本，所以低檔鋼琴適合采用這種工藝。復(fù)合板琴碼固然結(jié)實，不會開裂，但多層復(fù)合板在加工制作過程中，要加入很多膠液和固化劑，在高溫高壓的膠合過程中，膠液滲入木纖維的縫隙和腔管內(nèi)，制成后的多層復(fù)合板密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實木木板，而膠質(zhì)的物理屬性又對振動產(chǎn)生緩沖和阻隔效應(yīng)，因此多層復(fù)合板制成的弦碼令音板得到的能量更加貧乏，諧音列中的中低頻率音波被弦碼過濾掉很多，只剩下高頻率的音波通過，因此產(chǎn)生的聲音音質(zhì)偏于單薄，不豐滿，音色僵硬呆板。

要想從根本上提升立式鋼琴的音響效果，還是要從技術(shù)工藝上突破設(shè)計和材料的局限。針對單純實木弦碼和多層復(fù)合弦碼各自存在的問題與弊端，用什么樣的技術(shù)和工藝能實現(xiàn)鋼琴弦碼既不開裂，又能高效傳導(dǎo)琴弦的能量呢？實心硬木弦碼的功能有兩個：固定碼釘和傳導(dǎo)琴弦能量。碼釘釘入硬木的深度其實不會超過一厘米，這就表明，硬木的厚度只需要不超過一厘米就足夠固定碼釘了，弦碼厚度剩下的部分只需要傳導(dǎo)能量就可以了，依據(jù)這種功能劃分，弦碼的上面一層用厚度在一厘米一下的硬木，用來裝配碼釘，下面一層用軟木，最好是用與音板相同的木材，因為相同的木材，它們密度相同，振動頻率相同，這樣它們能形成同步振動，提高振動效率，把硬木層和軟木層膠合在一起，這種工藝就把原先各種弦碼的阻礙性能削減了三分之二以上，使得琴弦撼動音板的能力得到提升，音質(zhì)和音量都會有顯性的提高。

這種雙層同體異木制造弦碼的工藝技術(shù)，一方面杜絕了單體實木（硬木）弦碼開裂的可能性，又取消了多層復(fù)合板和實心硬木板明顯的阻隔振動的弊端屬性。所以雙層同體異木工藝可以作為今后生產(chǎn)弦碼的重要方式之一。

琴弦擊弦點的科學(xué)設(shè)置和弦碼傳導(dǎo)效率的提高，對于整體提升鋼琴的振動效率，改善音質(zhì)音色有很大的幫助和意義，可以增強(qiáng)我們國產(chǎn)鋼琴的競爭力。

基金項目：

本文為內(nèi)蒙古民族大學(xué)資助科學(xué)研究項目，項目名稱：鋼琴內(nèi)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整研究，項目編號：NMD1270。

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