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钢琴弦槌与琴弦间力的作用

发布日期:2014-08-29  来源:律动钢琴网  作者:何健玮  浏览次数:496
    钢琴在发展的300多年中经过了多次改革,进入20世纪总体上已定型,为追求音色更完美,张弦系统不时有改进,钢琴的声音也确实是越来越好。但是钢琴的击弦机近60年来却基本上无创新、无大改动。这一现象说明钢琴击弦机结构已趋完美,但更为本质的原因是钢琴演奏者的认同问题。因为钢琴演奏者练习技艺十分艰辛,为提高演奏技艺,经几百年来现代钢琴的演奏技术已形成了一套完整的训练方法,展现了钢琴所能表现的极弱的音到极强的音都能自如地、丰富地表现出来,甚至连各种断续音、连续音等都能敏锐而随意地表现出来。
    当一位钢琴演奏者正在全神贯注地演奏钢琴时,他很少会考虑到在他用手指按键与发出音响之间,会产生什么样的一系列力学过程。但是他凭借他多年的丰富经验,知道如何用高深的弹键技巧,才能在钢琴上演奏出抑扬顿挫的声调来。按琴重一些,就会发出较强的音响,这是人尽皆知的道理,但也是一个基本前提。钢琴之所以比电子琴更能动人心弦,就是因为电子琴的音响大小,基本上只与预先的调节状况有关,很少再取决于每次按键时用力的轻重,而钢琴则不然。对于一位钢琴演奏者来说,当他想要表达他的内心感情时,他能否把自己的力量始终保持在演奏一段强力乐章的狭窄作用范围内,以及在钢琴上强制做到平静和抑挫,是十分重要的。只有在乐曲本身的丰富感、感情内容与演奏者的动人弹奏的共同作用下,才会造成把演奏者的自我感受再传播给听众。
    有些钢琴教师给学生讲解钢琴力学,告诉学生在琴键运动与琴弦振动之间发生了什么样的力学过程。这时,了解下面这一事实是十分重要的:弦槌在顶杆的推动下以转击器轴心为圆心运动击弦,为了保证琴弦充分振动,弦槌击弦历时必须很短(弦槌撞击琴弦时与弦接触的时间为3ms),为保证弦槌击弦历时尽量短,弦槌距弦2~4mm时,顶杆靠调节钮作用,使顶杆从转击器下部脱出,弦槌靠惯性击弦(即弦槌碰击琴弦前所运动的最后一段路程,是自由下落的);也就是说,这时已经脱离了演奏者的实时手指控制。因此,对于随后所发生的声学过程来说,弦槌的速度,比按键技术因素,和钢琴构造特性更为重要。这些构造特性包括:弦槌的重量与强度,琴弦的张力与粗细,以及弦槌自由落到弦上所经过的路程等。这就意味着,对演奏者来说,最终决定音响大小的,仅是弦槌运动速度的大小,而不是弹键用的力。
    因此,如果想在一组和声中加重某一单音,只要使与该音有关的琴键,比其他琴键运动得快一些就可,通过适当地组合好手和手指的动作,就完全可以达到这一点。
    弦槌只要有每秒数厘米的速度,就足以引起琴弦振动;要使钢琴产生极强音响,就需要弦槌最后行走的速度达到每秒数米。这时所产生的振动,不仅强弱不同,而且波形也不同,因此声谱也不相同。这种研究弦槌与琴弦间动力学行为的关系是数学方面的课题。
    弦槌击弦时激发出来的声谱与弦槌、琴弦的质量之比有很大关系。对于打击琴弦中部这一特殊情况来说,原则上讲总是存在着一个由基音到较高谐音,其音响大小逐渐减弱的声谱。声谱中伴陪谐音的成分与所谓的“质量比例”有关。和一个质量与琴弦相等的弦槌相比起来,弦槌较轻的,其伴陪音就微弱一些;弦槌较重的,其声谱就更为丰满。这种差别在八度音上还不十分明显,而在高两个八度上则往往会达到相当剧烈的程度,当弦槌减轻到四分之一或加重到四倍时,音量大小的变化将达3分贝,而且对于更高的谐音,其变化还要大一些。
不但谐音与基音之比与弦槌、琴弦的质量大小有关,就是基音本身的振幅,以及声音的总的响度与弦槌、琴弦质量比例也有关系(这里假定弦槌到达琴弦时的速度相同)。如果减轻弦槌重量,使之等于琴弦之半,则其振幅将降低到弦槌、琴弦重量相等时的65%;再减轻弦槌重量到四分之一时,振幅进一步下降到35%。如果弦槌重量加重一倍时,基音振幅增大1.6倍;弦槌重量增加三倍时,振幅增大2.3倍。了解这种物理现象,对于人们考虑从钢琴最低音到高音单根琴弦变化多大范围,以及弦槌放置多远才能适应这种重量分布,都是有好处的。这里要注意到,重要的是整根琴弦的重量,而不是每厘米琴弦的重量。
    研究弦槌与琴弦间作用的力也是有趣的,因为正是这种打击于琴弦上的力引起了声谱中的高频伴陪谐音,这里的力并不是随着时间作简单的上下升降,而是一种复杂的曲线变化。这表明:根据这种力学规律,这些力一方面有改变钢琴音质的可能性,另一方面在相邻琴弦重量比例不适时,在奏出的音阶中就会产生一个不正常的音响。
    从1965年前后开始,以西德为中心发表了许多面向钢琴设计实用化的谐音计算、弦的张力计算、静力学、钢琴声学等方面的论文。据此,被视为钢琴生命的音色、触感等等,在其设计阶段即可事先在某种程度上确定了。只有通过耐心学习和研究钢琴结构的物理性能及不断实践改进,才能使钢琴拥有柔和、纯美的音质和卓越的演奏性能。
 
关键词: 弦槌 琴弦 振幅 击弦


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