当演奏家在舞台上表演时,我们看到他们灵巧的十指时缓时急、忽轻忽重,真所谓“静若处子,动若脱兔”。通过什么样的机械才能如此灵敏准确地传达演奏者瞬息万变、复杂细腻的动作呢?打开钢琴顶盖,就露出被称为“钢琴的心脏”的键盘机械,键盘机械在钢琴里面产生着巧妙的作用,弹奏者依靠键盘机械,可以随心所欲连续不断地弹奏出长短不同的音。整个键盘机械是一个由多级杠杆连接组成的杠杆系统,一般由三个基本的杠杆组合件构成,就是琴键、过渡杠杆(联动杠杆)和弦槌;此外还有第四个辅助杠杆组合件,即用以消音的制音器组合件。只是从工艺角度把它分为键盘和击弦机两部分。
打开钢琴上盖,首先映入眼帘的就是那一排黑白相间的第一个杠杆组合件键盘,它由88个琴键,52个白键、36个黑键,由7组音阶集合组成,键子胶有白键皮和黑键皮的这一端叫前端,与击弦机接触的一端叫后端,键子的中间有个长方形开口,开口的边上胶有红呢,叫包松呢。开口的中间穿露出中枕木上的销钉,以销钉为中心成为一个支点,使键子成为一个杠杆。同样在每个键子的反面底部都开有一个长方形的小开口,让前枕木上的销钉从中空过,开口的边上也胶有包松呢。所有的键子都安置在一个框架上,这个框架称为键盘架。键盘架由前档、中档、后档三条横枕木再加几条纵木联结组成。在键盘架的中档上钉着圆形柱销(圆销即键子中间开口处露出的销钉),为键子跷动当轴用;在前档上钉着椭圆形的柱销(扁销即插入键子前端背后的小开口之中),为键子上下动作当导销用,同时可以调整键子的松紧。键子不直接放在键盘架上,而是放在纸垫圈和呢垫圈上,这些纸垫圈、呢垫圈分别套在圆销与扁销上,后档上则粘着整条的软呢垫。这些呢垫是为了消除键子敲击时所产生的撞击声。同时可靠这些垫圈把键子按一定高度调节整齐。由于黑键比白键短,因此前档与中档的柱销要各排成两行。为了保持黑白键之间的杠杆臂关系基本相同。顶柱(卡钉)牢固安置在键子尾部成一直线,是键盘与击弦机的接触零件,由它推动击弦机的联动器转动。它能旋转升高或降低。
钢琴击弦机是一个较为复杂的杠杆联动机械装置系统,其实质是通过一系列部件运动将演奏者的手指力度传导给弦槌击弦。它由三个相互紧密联接的杠杆组合件组成(联动杆、联动器轴架、顶杆轴架、顶杆、攀带勾、托木、勺钉)与弦槌(总档、转击器轴架、线轴、制动木、弦槌柄、弦槌),以及制音器(制音杆、制音器轴架、制音头、制音毡)辅助杠杆组合件组成。这些组合件分别固定在总档上。作为辅助杠杆顶杆即起而推动整个弦槌杠杆组合件击弦,在弦槌未触弦之际,使顶杆从弦槌下的线轴底部脱出,这样使弦槌藉惯性击弦后即弹回,不致继续压在弦上妨碍发音,又可使弦槌尽早返回准备复击的位置。位于前端的两支金属杆随同上升,对弦槌返位起擒纵作用,托木以其有毡垫的一面托住击弦后弹回的弦槌,下部的制动木使其安稳地回靠到背档呢和背档上,同时攀带勾通过与制动木相连的攀带,以联动杆降落时的自身重量帮助弦槌返回。与联动杆起落的同时,勺钉在弦槌击弦前的瞬间使制音器离弦而起,弦得以自由振动;在手指离键、联动杠杆落下时,又放回制音器压到弦上而制止发音。由此可以看出,当第一个杠杆组合件即键子受力时,它把这个运动传到过渡杠杆,过渡杠杆就推动弦槌;随即弦槌击弦使弦振动。在击弦的同时,制音器离开弦,在击弦动作停止后,制音器又压在弦上,使弦的振动停止。这几个动作,按程序、有节奏的互相配合循环往复。
最后说说弦槌。这副不起眼的零件,对钢琴音质却起颇为重要的作用。弦槌是用顶端呈刃状的硬木条作芯裹以毛毡制成,整副弦槌从低音到高音,其体积和重量是渐次递减的,槌上毛毡的厚度是递减而密度是递增的。弦槌质量的递变,是与弦列从粗、长、张力大的低音弦,渐次向细、短、张力小的高音弦的递变相对应的。具有一定质量和一定速度的弦槌,敲击在有一定振动频率的弦的某一点上,这就是弦槌击弦的过程。由此,在弦上即产生从击弦点传向两端的奔跑的波。随后,弦槌即以某种速度离开弦回到原来的位置,让弦自由地振动。这样,弦槌就把在击弦时所具有的某一部分能量传给了弦。当然,弦槌传给弦的能量越大,发音就越好,也就是音的响度越大,时间持续得越长,音色也越好。能量的传送和随着发生的音的响度,决定于:1.弦槌能量传送的速度,2.弦槌的质量,3.槌毡的弹性。音色在很大程度上决定于弦槌的质量和弹性及弦击触的历时长短。弦槌弹性从击弦历时这一角度来看,槌越硬,击弦历时也越短,反之则长。但过硬的弦槌,击弦发音尖锐而不清晰;过软又会发音黯然无力。
总之钢琴键盘机械是钢琴各系统中运动最为频繁的部分,影响整个杠杆系统的灵活性、稳定性、准确性,是决定钢琴机械性能的重要因素,这些因素互有联系,是一个完整而不可分割的系统。键盘机械性能的优良直接地影响着钢琴的音乐表现力,还是演奏家们寻求最佳音响效果、追求高品位音乐表现手法的重要途径。