我眼中的現(xiàn)代鋼琴結(jié)構(gòu)(2)

文/吳紅江

(接上期)

不同型號(hào)的鋼琴的弦馬結(jié)構(gòu)也會(huì)有所不同，可見弦馬結(jié)構(gòu)和重量對于聲音的傳導(dǎo)有著舉足輕重的作用。

Bluthner 弦馬1

Bluthner 弦馬2

弦馬結(jié)構(gòu)影響其對琴弦振動(dòng)成分的濾波性能，及其對琴弦振動(dòng)能量的傳遞性能。弦馬與共振板的關(guān)系無非三點(diǎn)：濾波傳遞（什么樣的）聲音成分，多大的馬壓（琴弦通過弦馬施加給共振板的壓力），在何處施加馬壓。

弦馬尺寸與馬壓的關(guān)系

弦馬規(guī)格與琴弦振動(dòng)能量傳遞性能的關(guān)系

弦馬上表面寬度決定琴弦在馬釘處的折角大小，也會(huì)影響弦振動(dòng)能量的傳遞。

想來材質(zhì)、紋理和結(jié)構(gòu)會(huì)影響到弦馬的濾波性能。從某些名琴的弦馬并非完全落在共振板之上可知，在何處施加多大的馬壓是影響聲音傳導(dǎo)的重要因素。為此，與其他所有鋼琴品牌不同，Baldwin系統(tǒng)的琴弦并不落實(shí)到掛弦釘?shù)母?，懸掛高度是依照所需要的馬壓值來設(shè)定的。

Baldwin 系統(tǒng)

當(dāng)代鋼琴中，也有設(shè)計(jì)者注意到這一問題——鳳凰系統(tǒng)消除了共振板所承受的過度馬壓，振動(dòng)能量良好傳遞，無共振板延展之虞。

Julius Feurich（朱里士福里希）的鳳凰系統(tǒng)

理論上，弦馬安裝到共振板中部能夠更好地傳遞振動(dòng)能量。長度適度的中、高音琴弦的弦馬能夠滿足這一條件，而與之不同在高度上交叉懸掛的長度更長的低音琴弦的弦馬則不然。為了保證低音琴弦樂音振動(dòng)段的長度（影響基音頻率及其諧音狀況），低音弦馬勢必靠近共振板邊緣，這就導(dǎo)致傳遞給共振板的振動(dòng)能量通常不夠充分。為了既保證低音琴弦樂音振動(dòng)段的長度，又獲取足夠振動(dòng)能量的傳遞，低音弦馬經(jīng)常加裝馬橋及墊板裝置。

共振板及弦馬（Steinway）

低音弦馬（Steinway）

弦馬貫穿共振板，帶動(dòng)它充分振動(dòng)。為了使振動(dòng)能量迅速傳遞，共振板一般與弦馬近似同向，但這也不是絕對的。

Fazioli的音板

同時(shí)，為了獲取足夠的弦振動(dòng)諧音，共振板必須向弦馬方向呈球面隆起且不等厚。

共振板不等厚是為了對應(yīng)馬壓與相對面積調(diào)整阻抗以獲取均衡的傳導(dǎo)能量與傳導(dǎo)速度。共振板阻抗對聲音的影響可以從美國技師通過在共振板上加裝銅砝碼和小肋木改變鋼琴音色的做法得到證明。

改變共振板阻抗的銅配重塊和小肋木

相關(guān)鏈接：Mason & Hamlin的聲學(xué)模型“音叉增鳴器”

將音叉安置于底部兩端帶有托板的3.5mm厚的杉木板上。示范步驟如下：先敲擊音叉使其發(fā)音振動(dòng)，再將兩托板向內(nèi)略微壓進(jìn)，使帶有音叉的杉板彎曲。此時(shí)音叉所發(fā)出的音量明顯增大，延音也明顯增加。這個(gè)試驗(yàn)證明了鋼琴共振板的弧度對鋼琴的音量及延音起著舉足輕重的作用。

Mason & Hamlin的聲學(xué)模型“音叉增鳴器”

不等厚共振板（Strunz）

為了抵抗馬壓，輔助共振板保持球面弧度的肋木被加裝到共振板沒有弦馬的一面。它的排列方向與弦馬近似垂直，這就加速了弦振動(dòng)能量的傳遞。當(dāng)然，這種排列方式是現(xiàn)代鋼琴才采用的。

共振板及肋木（Steinway）

Emerson up共振板及肋木

共振板、弦馬及肋木構(gòu)成了音板。

振動(dòng)能量不損失要求音板擁有牢固的支撐。

但是在巨大的馬壓之下，音板存在著延展性。

相關(guān)鏈接：Mason & Hamlin的聲學(xué)模型2音板拱形器

將一個(gè)長短恰到好處的杉木長條（105 ×20 ×4.5mm）平放在帶有兩個(gè)固定終端的基座上。只需將一張名片插入杉木長條與固定終端的交接處，杉木長條就會(huì)高高隆起。這個(gè)現(xiàn)象印證了內(nèi)框架“差之毫厘”的變化，足以給共振板弧度帶來“失之千里”的影響。

Mason & Hamlin音板試驗(yàn)“音板拱形器”

延展性導(dǎo)致音板球面弧度降低，諧音成分減少，延音縮短。為了抵抗音板的延展現(xiàn)象，Steinway設(shè)計(jì)了獨(dú)特的外殼工藝，梅森設(shè)計(jì)了“拉力共振器（蜘蛛背）”。外殼對于鋼琴的聲音有著巨大的影響，這也是我將鋼琴外殼視作共振系統(tǒng)的原因。

相關(guān)鏈接：Steinway的邊框和外殼

一架鋼琴的邊框和外殼（這兩個(gè)概念常常一起或者交互使用）的功能是多方面的：對于鑄鐵架和琴弦來說，它們起著強(qiáng)有力的支撐作用，同時(shí)它們是音板的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。對于鍵盤和擊弦機(jī)而言，它們又是非常堅(jiān)固的平臺(tái)。除此之外，它們是整架琴的外殼。

鋼琴的邊框分為內(nèi)框和外框兩個(gè)部分。外框的作用是形成弦和音板振動(dòng)的外圍結(jié)構(gòu)，同時(shí)起到對鋼琴聲音增大的作用。內(nèi)框上面放置音板和骨架，它必須堅(jiān)實(shí)而有足夠的承重力量。

在這一部分的制作上，大多數(shù)鋼琴制造商都是先從內(nèi)框開始，制作好內(nèi)框后，將音板固定其上，然后從外圍繞它并與之相粘接。

邊框和外殼的常規(guī)做法

這種方法使得結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性遭到破壞，直接造成了聲音振動(dòng)傳播的散失。Steinway鋼琴公司的獨(dú)特方法是制造內(nèi)外框的工作是同時(shí)進(jìn)行的，并且是將內(nèi)外框作為一個(gè)整體來制作。

Steinway 邊框和外殼

相關(guān)鏈接：Mason & Hamlin拉力共振器

為了避免年久鋼琴音板延展導(dǎo)致外殼弛張對鋼琴音質(zhì)帶來不良影響（參看美森翰林的聲學(xué)模型1），美森翰林制作了它非常獨(dú)特的聲學(xué)結(jié)構(gòu)，在其平臺(tái)鋼琴的音板背部設(shè)一拉力共振器，俗稱“蜘蛛”，用米字型鋼筋將音板的棲身所在（內(nèi)框架）緊緊地繃為一體。這些內(nèi)框架連同外框架均以自然界的硬木之王——楓木多層膠合而成。

Mason & Hamlin 拉力共振器（蜘蛛背）

Mmason & Hamlin up拉力共振器

(待 續(xù))