秦敏靜
(沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院樂(lè)器工藝系,遼寧沈陽(yáng)110818)
立式鋼琴可調(diào)式鍵盤(pán)觸感的結(jié)構(gòu)
秦敏靜
(沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院樂(lè)器工藝系,遼寧沈陽(yáng)110818)
觸感是評(píng)價(jià)鋼琴品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。立式鋼琴可調(diào)式鍵盤(pán)觸感,是將可調(diào)節(jié)觸感的人性化結(jié)構(gòu)裝置安裝在普通的鋼琴鍵盤(pán)上,能有效地根據(jù)演奏者對(duì)觸感的需求進(jìn)行觸鍵力度調(diào)整。這種可調(diào)式鍵盤(pán)觸感的研究,是以鍵盤(pán)機(jī)械的動(dòng)、靜阻力與力臂之間的力學(xué)關(guān)系為基礎(chǔ),運(yùn)用鍵盤(pán)機(jī)械的傳動(dòng)原理,總結(jié)出可調(diào)式鍵盤(pán)機(jī)械的觸感調(diào)整方法,為本課題的研究提供一定的理論依據(jù)。本課題的創(chuàng)新之處在于將可調(diào)式鍵盤(pán)觸感這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用于鋼琴的批量生產(chǎn)中,標(biāo)志著中國(guó)鋼琴制造產(chǎn)業(yè)的工藝研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力,為國(guó)產(chǎn)鋼琴占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
立式鋼琴;可調(diào)式鍵盤(pán);觸感;結(jié)構(gòu)
觸感是指演奏者手指彈奏鍵盤(pán)時(shí),作用在琴鍵上力傳遞給擊弦機(jī)械時(shí)所感受到的一種力量的反應(yīng)能力。這種反應(yīng)能力,是鋼琴鍵盤(pán)通過(guò)擊弦機(jī)上的聯(lián)動(dòng)杠桿及弦槌所完成的一系列擊弦運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的。因此良好的鍵盤(pán)觸感,能夠使演奏者在手指觸鍵時(shí),感受到觸鍵力度的不同層次,從而滿足了演奏者對(duì)音樂(lè)表達(dá)的最佳演奏效果。
鋼琴鍵盤(pán)的配重是按照國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)音區(qū)的重量要求進(jìn)行的。從現(xiàn)代鋼琴所使用的受眾群體來(lái)看,不僅是成年人在使用鋼琴,更多的幼年兒童也在使用鋼琴。而按成年人使用要求設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化的鍵盤(pán)配重,沒(méi)有考慮到不同年齡段的使用者在彈奏鋼琴時(shí)對(duì)觸鍵力度的具體要求。4-5歲的幼兒由于手部骨骼發(fā)育不完全,手指力量不足,彈奏為成年人力度配重的鍵盤(pán),確實(shí)有一定難度。許多琴童為使鋼琴奏出強(qiáng)有力的聲音,手指關(guān)節(jié)等部位出現(xiàn)嚴(yán)重變形,久而久之養(yǎng)成不良的觸鍵習(xí)慣。另外,成年人在彈奏水平日益增長(zhǎng)后,對(duì)于鍵盤(pán)的觸鍵要求也會(huì)發(fā)生變化。尤其是針對(duì)專業(yè)練習(xí)用的鋼琴鍵盤(pán),通常比一般鋼琴的鍵盤(pán)觸感重一些,目的是加強(qiáng)對(duì)手指靈活性的鍛煉。立式鋼琴可調(diào)試鍵盤(pán)觸感,將鍵盤(pán)的配重工藝控制在可以調(diào)整的狀態(tài)下,隨時(shí)可以根據(jù)演奏者不同彈奏力度的需要進(jìn)行調(diào)整。這種人性化的鍵盤(pán)配重裝置,在保證擊弦機(jī)和鍵盤(pán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)不發(fā)生任何變化的情況下,實(shí)現(xiàn)了立式鋼琴的鍵盤(pán)手感可調(diào)性的配重功能。
中國(guó)鋼琴制造產(chǎn)業(yè)已具備了專業(yè)化的鍵盤(pán)機(jī)械生產(chǎn)能力,鋼琴觸感的個(gè)性化需求已經(jīng)能夠在鋼琴產(chǎn)品中得以實(shí)現(xiàn)。福州和聲鋼琴有限公司生產(chǎn)的哈曼尼133型號(hào)的精品R系列的鋼琴,即是將觸感的可調(diào)式理論應(yīng)用到鋼琴生產(chǎn)實(shí)踐中,該技術(shù)已獲得國(guó)家專利《一種立式鋼琴鍵盤(pán)手感調(diào)節(jié)裝置》,并產(chǎn)生良好的觸鍵效果,使鋼琴的品質(zhì)得到全面的提升。
(一)可調(diào)式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)
琴鍵是鋼琴鍵盤(pán)機(jī)械的一級(jí)杠桿,由鍵桿、前銷(xiāo)釘孔、中銷(xiāo)釘孔、導(dǎo)向板、頂柱組成(圖1)??烧{(diào)式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)可追溯至靜力學(xué)原理的應(yīng)用,根據(jù)杠桿力臂關(guān)系公式可得出:動(dòng)力(F1)×動(dòng)力臂(L1)=阻力(F2)×阻力臂(L2),在鋼琴鍵盤(pán)上具體應(yīng)用為:動(dòng)力(F1)——鍵盤(pán)的觸鍵力度;動(dòng)力臂(L1)——琴鍵前端至中銷(xiāo)釘?shù)木嚯x;阻力(F2)——鍵盤(pán)機(jī)械的靜阻力與摩擦力;阻力臂(L2)——滑塊到中銷(xiāo)釘?shù)木嚯x。由于鋼琴中銷(xiāo)釘至琴鍵前端的距離不變,即動(dòng)力臂(L1)不變,鍵盤(pán)機(jī)械的靜阻力與各部分的摩擦力不變,即阻力(F2)不變。依照靜力學(xué)等式,當(dāng)移動(dòng)滑塊位置改變阻力臂(L2)時(shí),手指所要施加在琴鍵上的力(F1)也應(yīng)根據(jù)阻力臂(L2)長(zhǎng)短的改變而發(fā)生變化,從而使鋼琴觸鍵重量產(chǎn)生相應(yīng)的改變。鍵盤(pán)機(jī)械的靜阻力,即導(dǎo)致琴鍵完成完全下鍵與抬起的整個(gè)過(guò)程所需的力值,該力值也稱為鍵盤(pán)機(jī)械的靜力特性。擊弦機(jī)工作時(shí)各個(gè)零部件的重量、摩擦力、彈簧的硬度以及杠桿臂的正確比例都會(huì)對(duì)鍵盤(pán)機(jī)械靜阻力產(chǎn)生影響。我們通過(guò)測(cè)量琴鍵前端下鍵的力值得出,在良好的鍵盤(pán)機(jī)械中,磨擦值一般不超過(guò)10g。在手指觸鍵力度達(dá)到35—40g時(shí),琴鍵克服各種阻力開(kāi)始下沉,當(dāng)琴鍵完全沉下去時(shí),阻力在高音區(qū)達(dá)到50g左右,在低音區(qū)達(dá)到80g左右。以PP力度彈奏時(shí),在琴鍵上所施加的力大約在80到100克左右,鍵盤(pán)機(jī)械的靜阻力不應(yīng)再低于這個(gè)值的30%。
圖1
可調(diào)式鍵盤(pán)配重結(jié)構(gòu),以鍵盤(pán)機(jī)械靜阻力的基本要求做重量的調(diào)配限制,以鍵桿的底部空間做形態(tài)限制,在保證鍵盤(pán)機(jī)械正常工作,且不影響擊弦效果的基礎(chǔ)上設(shè)置滑塊與滑軌。滑塊與滑軌的檔位孔為凸鈕嵌入式設(shè)計(jì),不會(huì)由于長(zhǎng)時(shí)間的彈奏產(chǎn)生滑塊移位的問(wèn)題,一般家庭只要掌握一些鋼琴結(jié)構(gòu)的基本常識(shí)即可自行調(diào)整滑塊位置①觸鍵重量的來(lái)源為機(jī)械靜阻力與動(dòng)阻力兩部分,鍵盤(pán)機(jī)械的靜阻力值是配置杠桿及觸鍵重量準(zhǔn)確性的指數(shù),而動(dòng)阻力是彈奏者在迅速而用力地敲擊鍵子時(shí)的機(jī)械阻力,由質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、零件和襯墊的撓性及質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)確定。因此,琴鍵杠桿關(guān)系中的阻力不考慮動(dòng)阻力。。
(二)可調(diào)式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的配重關(guān)系
這種具有可調(diào)節(jié)其觸鍵重量的鍵盤(pán)結(jié)構(gòu),是在鋼琴88個(gè)鍵子的下面后端安裝了一個(gè)可以前后調(diào)節(jié)鍵盤(pán)配重的滑塊(圖2),滑塊可在滑軌的六個(gè)檔位之間滑動(dòng),每個(gè)檔位都有不同的觸鍵力度的改變。根據(jù)不同人群對(duì)彈奏鋼琴鍵盤(pán)配重的需求,輕松地調(diào)節(jié)配重滑塊位置,滿足演奏者的力度要求。可調(diào)式鍵盤(pán)配重結(jié)構(gòu)較以往的鉛塊配重方式不同,它用滑塊代替不可移動(dòng)的鉛塊,通過(guò)調(diào)整滑塊位置隨時(shí)調(diào)節(jié)琴鍵的力臂關(guān)系,從而有效地改變觸鍵重量。在琴鍵中銷(xiāo)釘?shù)娇ㄡ斨g的鍵桿底部裝有滑軌,軌道設(shè)有的六個(gè)檔位,各檔位孔之間的距離為12mm,滑軌上設(shè)置有長(zhǎng)(l)26.6mm、寬(w)22mm、高(h)9.5mm的長(zhǎng)方體滑塊,滑塊凈重14g,選用尼龍材料,滑塊內(nèi)部包有配重鐵塊,滑塊上兩面塑有凹槽與滑塊的凸邊結(jié)合,以滑塊中的頂珠方式與檔位孔接觸定位,可通過(guò)移動(dòng)鍵桿底部滑塊的位置來(lái)改變觸鍵重量。
圖2
一般情況下,滑塊設(shè)置在c檔位的位置,此時(shí)鋼琴的觸鍵重量大約為正常值52g左右;將滑塊移動(dòng)至最靠近中銷(xiāo)釘?shù)臋n位A時(shí),此時(shí)鍵子的觸感最輕,檔位越靠近卡釘時(shí),琴鍵觸感則越重。六個(gè)檔位的重量可調(diào)范圍為5g。以下對(duì)哈曼尼立式鋼琴(H-133T6-R)的琴鍵進(jìn)行實(shí)際測(cè)量:在該型號(hào)的鋼琴中、高兩個(gè)音區(qū),各選取兩琴鍵個(gè),分別為小字組a、c、f和小字一組a1。由于低音區(qū)琴鍵所需的下沉力度比中高音區(qū)明顯,不足以說(shuō)明問(wèn)題,固不作為測(cè)量樣本。
首先選取一組總重為68g的砝碼,其中包括30g、20g、10g、5g、2g、1g砝碼各1個(gè)。取出待測(cè)的琴鍵,將滑塊調(diào)整至六個(gè)檔位孔中最靠近中銷(xiāo)釘?shù)腁檔位,調(diào)整好后將琴鍵安裝回原位。踩下右踏板,使制音器不再施力于琴鍵。將砝碼輕輕放至琴鍵最前端,選取砝碼的是按照重量由小到大的原則依次試用。直至琴鍵緩慢下沉至最低端,記下此時(shí)的砝碼克數(shù)。完成后將琴鍵再次取出,將滑塊調(diào)至B檔位,按以上測(cè)量方法完成對(duì)B檔位的觸感力度的測(cè)量。然后以相同的方法完成對(duì)C、D、E、F檔位的觸感測(cè)量,測(cè)量數(shù)據(jù)如下:
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可見(jiàn),c鍵、f鍵、a鍵六個(gè)檔位的觸感變量為5g,a1鍵六個(gè)檔位的觸感力度變量為4g。由于人工測(cè)量存在誤差,因此可得出結(jié)論:可調(diào)節(jié)鍵盤(pán)觸感裝置六個(gè)檔位的變量約為5g。該裝置使觸鍵重量成為可控的變量,從而滿足了不同年齡段的演奏者對(duì)力度的要求,使觸感的調(diào)整更便捷有效,也使鋼琴成為更加人性化的樂(lè)器。
影響鋼琴的觸感因素有很多,主要由鍵阻力、下鍵深度、鍵盤(pán)機(jī)械的靈活性等方面決定。對(duì)于觸感的調(diào)整主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述:一是鋼琴的鍵阻力主要來(lái)自于擊弦機(jī)的動(dòng)、靜阻力及鍵盤(pán)機(jī)械各部分的摩擦力,它決定了鋼琴的觸鍵重量。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的鍵阻力要求,從高音區(qū)到低音區(qū)在55g-130g之間均勻過(guò)度。鋼琴的鍵阻力在出廠時(shí)均已設(shè)定,如果想通過(guò)改變鍵阻力大小來(lái)增減觸鍵重量,則需要調(diào)整卡釘前后位置、增減配重鉛塊的數(shù)量或調(diào)整勺釘前后位置等方法達(dá)到配重要求。調(diào)整鉛塊的配重工作較為復(fù)雜,但對(duì)于改變鋼琴觸鍵重量也最為有效,觸感可調(diào)式鍵盤(pán)以解決鍵盤(pán)配重的問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn),在便于操作的基礎(chǔ)上,利用滑塊改變力臂長(zhǎng)度的杠桿原理,成功解決了鋼琴鍵盤(pán)配重的后期調(diào)整問(wèn)題。二是下鍵深度與觸感的關(guān)系直接影響演奏者的音樂(lè)表現(xiàn)力。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)下鍵深度9.5mm-10.5mm,根據(jù)不同人群的不同演奏需要可在這個(gè)范圍之內(nèi)做相應(yīng)調(diào)整。不同的下鍵深度的調(diào)整,可在一定范圍之內(nèi)改變琴鍵的觸感。三是鍵盤(pán)機(jī)械各部分的連接是否符合要求,關(guān)系到鍵盤(pán)機(jī)械的靈活度,擊弦機(jī)是否能夠在接收到琴鍵傳遞的能量后立即作出靈敏的反應(yīng)會(huì)直接影響弦槌的擊弦效果。四是琴鍵的杠桿比,該比例能使鍵前端的觸鍵力與鍵尾的鍵盤(pán)機(jī)械阻力保持平衡。由于觸鍵力度的大小在鋼琴觸感中起到了至關(guān)重要的作用,因此在立式鋼琴中,除個(gè)別大型立式鋼琴會(huì)根據(jù)擊弦機(jī)的位置增加鍵桿長(zhǎng)度外,為滿足鋼琴的觸感要求,琴鍵前端至中銷(xiāo)釘?shù)木嚯xF1與鍵尾至中銷(xiāo)釘?shù)木嚯xF2的比例關(guān)系約為3:2。即F1:F2≈3:2。鋼琴鍵桿后端末尾處通常安裝鉛塊,用來(lái)平衡琴鍵兩端的受力情況,增加琴鍵前端的觸鍵力度要求。鋼琴琴鍵的鉛塊位置由一級(jí)杠桿力的平衡性決定,琴鍵前后所受的壓力平衡對(duì)鋼琴觸感有直接影響。
由于鋼琴的受眾范圍不斷擴(kuò)大,鋼琴觸感也有了新要求,主要體現(xiàn)在彈奏者的年齡差異、鋼琴的不同功用以及不同風(fēng)格鋼琴作品的演繹三方面。因此,鋼琴觸感需求的多樣化、個(gè)性化要求,使鋼琴觸感調(diào)整的必要性日益凸顯出來(lái)。
(一)對(duì)兒童演奏群體的適應(yīng)性
隨著鋼琴在一般家庭中的普及,鋼琴教育出現(xiàn)早齡化現(xiàn)象。許多家長(zhǎng)早在孩子三四歲時(shí)便開(kāi)始了鋼琴教育。但由于兒童的手部骨骼、肌肉發(fā)育不完善,因此適合兒童力度要求的鋼琴觸感,對(duì)兒童彈奏鋼琴時(shí)的發(fā)力方法與正確手型的養(yǎng)成有重要影響。手指動(dòng)作大部分由屈肌系統(tǒng)和骨間肌系統(tǒng)兩個(gè)肌肉系統(tǒng)控制,屈肌系統(tǒng)發(fā)育最早,但是這些肌肉不利于控制精細(xì)的手指動(dòng)作且容易引起腕部的勞損,所以對(duì)于訓(xùn)練一個(gè)好的鋼琴手指肌能來(lái)說(shuō)卻并不適合。骨間肌系統(tǒng)位于手掌中,在彎曲關(guān)節(jié)時(shí)起輔助和支持的作用。它靈活且易于控制,適合作為鋼琴演奏的手指控制肌肉。由于屈肌系統(tǒng)發(fā)育早,當(dāng)兒童感覺(jué)到鋼琴觸感較重,無(wú)法克服琴鍵重量時(shí)便會(huì)使用該肌肉系統(tǒng)作為發(fā)力的主要方式。因此,要想使骨間肌從支持性肌肉成為主要運(yùn)動(dòng)者,必須減輕鋼琴鍵盤(pán)的配重,改變鋼琴觸鍵重量。調(diào)整觸鍵重量能夠使孩子依靠骨間肌奏響鋼琴,從而提高對(duì)骨間肌的運(yùn)用。隨著年齡的增長(zhǎng),骨間肌慢慢發(fā)育完善,彈奏鋼琴時(shí),骨間肌的使用也在長(zhǎng)期的培養(yǎng)中占支配地位,此時(shí)再加重觸鍵重量則不再會(huì)影響觸鍵的發(fā)力方法。由此可見(jiàn),一架陪伴孩子成長(zhǎng)的鋼琴,其觸感的可調(diào)性十分重要,可調(diào)式鍵盤(pán)則可以根據(jù)兒童年齡的增長(zhǎng)與手部發(fā)育狀況的改變隨時(shí)對(duì)鍵盤(pán)配重作出相應(yīng)調(diào)整。
(二)對(duì)不同使用群體的適應(yīng)性
鋼琴作為一種能夠與人產(chǎn)生交流的大型鍵盤(pán)樂(lè)器,不同目的的演奏群體對(duì)其觸感的要求也不盡相同。那些對(duì)鋼琴演奏有專業(yè)要求的演奏者來(lái)說(shuō),鋼琴的觸感偏輕有助于手指的跑動(dòng)觸鍵練習(xí),有人則偏好觸感較重的鋼琴,以鍛煉手指肌群的控制力與抗疲勞能力,從而提高手指的靈活性??烧{(diào)式鍵盤(pán)可根據(jù)演奏者的練習(xí)要求,將滑塊從中間位置向卡釘方向移動(dòng),從而增加觸鍵重量。而作為鋼琴音樂(lè)愛(ài)好者,通常并非是自幼對(duì)鋼琴演奏進(jìn)行專業(yè)訓(xùn)練的群體。該類(lèi)人群并不刻意追求正確的觸鍵方式與手指的靈活性,對(duì)于鋼琴作品的演奏偏向于個(gè)人的情感表達(dá),他們對(duì)于觸感的要求一般表現(xiàn)為,觸鍵輕且能在自己的手指發(fā)力強(qiáng)度范圍內(nèi)明確表達(dá)強(qiáng)弱音即可。因此,輕觸鍵則更適合此類(lèi)人群。觸感可調(diào)式鍵盤(pán)可將滑塊往中銷(xiāo)釘方向移動(dòng),通過(guò)縮短阻力臂的方式達(dá)到減輕觸鍵重量的目的。當(dāng)演奏者的鋼琴水平有所提高時(shí),即可向卡釘方向移動(dòng)滑塊,適當(dāng)增加觸鍵重量來(lái)達(dá)到練習(xí)的目的。
(三)對(duì)不同風(fēng)格音樂(lè)作品演奏的適應(yīng)性
在音樂(lè)作品的表達(dá)上,有些音樂(lè)家對(duì)鋼琴觸感有所要求。例如:演奏悲情色彩的慢板樂(lè)曲時(shí),音符綿長(zhǎng)深沉,音樂(lè)情緒的低沉帶動(dòng)演奏者手指的下鍵方式也較為堅(jiān)實(shí)、沉重,這勢(shì)必會(huì)增強(qiáng)演奏音量。但是,作為慢板樂(lè)曲,情緒的起伏也應(yīng)從音量的強(qiáng)弱變化上體現(xiàn)出來(lái)。因此,鋼琴觸感應(yīng)能夠在有力、沉重的觸鍵下表現(xiàn)出相對(duì)的弱音,從而使聲音的變化更有層次。輕觸感的鋼琴由于太容易碰觸發(fā)聲,手指稍用力則會(huì)有強(qiáng)音效果,所以不利于豐富情感的表達(dá),較重的觸感則更加適合該類(lèi)型作品,可以使演奏者在音樂(lè)作品整體的悲憤情緒下,依然能夠通過(guò)手指的力度表現(xiàn)出強(qiáng)弱音的起伏感。由于琴鍵配重的固定性以及觸感調(diào)整的復(fù)雜性,一般情況下,演奏者不會(huì)為了一首樂(lè)曲而調(diào)整鍵盤(pán)觸感??烧{(diào)式鍵盤(pán)的優(yōu)勢(shì)就在于其觸感調(diào)整的便捷與有效,演奏者可以在掌握鋼琴結(jié)構(gòu)基本知識(shí)的情況下,自行調(diào)整觸鍵重量,從而使鋼琴觸感能夠滿足不同風(fēng)格音樂(lè)作品的要求。
良好的鋼琴演奏觸感一直是鋼琴制造者追求的目標(biāo)之一。近幾年來(lái),中國(guó)鋼琴制造產(chǎn)業(yè)的巨大進(jìn)步,標(biāo)準(zhǔn)化的鍵盤(pán)機(jī)械加工手段,為鋼琴演奏觸感的品質(zhì)提升,提供了有力的保障。鋼琴的使用無(wú)論是專業(yè)練習(xí)還是休閑娛樂(lè),用戶都希望能擁有一架觸感、音質(zhì)、外觀都適合自己的鋼琴。因此,鋼琴的需求向著“多樣化”“個(gè)性化”的趨勢(shì)發(fā)展。這種可調(diào)式鍵盤(pán)觸感結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),即是在滿足“多樣化”的演奏者需求的同時(shí),來(lái)使鋼琴達(dá)到個(gè)性化的音質(zhì)與觸感的演奏要求。
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【責(zé)任編輯曹萌】
J621.2
A
1674-5450(2015)03-0171-03
2014-11-30
沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院項(xiàng)目(2012kyL15)
秦敏靜,女,遼寧沈陽(yáng)人,沈陽(yáng)音樂(lè)學(xué)院教授,主要從事樂(lè)器工藝學(xué)鋼琴制造及鋼琴調(diào)律理論研究。