立式鋼琴可調式鍵盤觸感的結構

秦敏靜

（沈陽音樂學院樂器工藝系，遼寧沈陽110818）

立式鋼琴可調式鍵盤觸感的結構

秦敏靜

（沈陽音樂學院樂器工藝系，遼寧沈陽110818）

觸感是評價鋼琴品質的一項重要指標。立式鋼琴可調式鍵盤觸感，是將可調節觸感的人性化結構裝置安裝在普通的鋼琴鍵盤上，能有效地根據演奏者對觸感的需求進行觸鍵力度調整。這種可調式鍵盤觸感的研究，是以鍵盤機械的動、靜阻力與力臂之間的力學關系為基礎，運用鍵盤機械的傳動原理，總結出可調式鍵盤機械的觸感調整方法，為本課題的研究提供一定的理論依據。本課題的創新之處在于將可調式鍵盤觸感這一結構應用于鋼琴的批量生產中，標志著中國鋼琴制造產業的工藝研發與技術創新能力，為國產鋼琴占領國際市場打下堅實的基礎。

立式鋼琴；可調式鍵盤；觸感；結構

觸感是指演奏者手指彈奏鍵盤時，作用在琴鍵上力傳遞給擊弦機械時所感受到的一種力量的反應能力。這種反應能力，是鋼琴鍵盤通過擊弦機上的聯動杠桿及弦槌所完成的一系列擊弦運動所產生的。因此良好的鍵盤觸感，能夠使演奏者在手指觸鍵時，感受到觸鍵力度的不同層次，從而滿足了演奏者對音樂表達的最佳演奏效果。

一、立式鋼琴可調式鍵盤觸感結構及其理論根據

鋼琴鍵盤的配重是按照國家統一標準中每個音區的重量要求進行的。從現代鋼琴所使用的受眾群體來看，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計的標準化的鍵盤配重，沒有考慮到不同年齡段的使用者在彈奏鋼琴時對觸鍵力度的具體要求。4-5歲的幼兒由于手部骨骼發育不完全，手指力量不足，彈奏為成年人力度配重的鍵盤，確實有一定難度。許多琴童為使鋼琴奏出強有力的聲音，手指關節等部位出現嚴重變形，久而久之養成不良的觸鍵習慣。另外，成年人在彈奏水平日益增長后，對于鍵盤的觸鍵要求也會發生變化。尤其是針對專業練習用的鋼琴鍵盤，通常比一般鋼琴的鍵盤觸感重一些，目的是加強對手指靈活性的鍛煉。立式鋼琴可調試鍵盤觸感，將鍵盤的配重工藝控制在可以調整的狀態下，隨時可以根據演奏者不同彈奏力度的需要進行調整。這種人性化的鍵盤配重裝置，在保證擊弦機和鍵盤內部結構不發生任何變化的情況下，實現了立式鋼琴的鍵盤手感可調性的配重功能。

中國鋼琴制造產業已具備了專業化的鍵盤機械生產能力，鋼琴觸感的個性化需求已經能夠在鋼琴產品中得以實現。福州和聲鋼琴有限公司生產的哈曼尼133型號的精品R系列的鋼琴，即是將觸感的可調式理論應用到鋼琴生產實踐中，該技術已獲得國家專利《一種立式鋼琴鍵盤手感調節裝置》，并產生良好的觸鍵效果，使鋼琴的品質得到全面的提升。

（一）可調式鍵盤結構的理論依據

琴鍵是鋼琴鍵盤機械的一級杠桿，由鍵桿、前銷釘孔、中銷釘孔、導向板、頂柱組成（圖1）。可調式鍵盤結構的理論依據可追溯至靜力學原理的應用，根據杠桿力臂關系公式可得出：動力（F1）×動力臂（L1）=阻力（F2）×阻力臂（L2），在鋼琴鍵盤上具體應用為：動力（F1）——鍵盤的觸鍵力度；動力臂（L1）——琴鍵前端至中銷釘的距離；阻力（F2）——鍵盤機械的靜阻力與摩擦力；阻力臂（L2）——滑塊到中銷釘的距離。由于鋼琴中銷釘至琴鍵前端的距離不變，即動力臂（L1）不變，鍵盤機械的靜阻力與各部分的摩擦力不變，即阻力（F2）不變。依照靜力學等式，當移動滑塊位置改變阻力臂（L2）時，手指所要施加在琴鍵上的力（F1）也應根據阻力臂（L2）長短的改變而發生變化，從而使鋼琴觸鍵重量產生相應的改變。鍵盤機械的靜阻力，即導致琴鍵完成完全下鍵與抬起的整個過程所需的力值，該力值也稱為鍵盤機械的靜力特性。擊弦機工作時各個零部件的重量、摩擦力、彈簧的硬度以及杠桿臂的正確比例都會對鍵盤機械靜阻力產生影響。我們通過測量琴鍵前端下鍵的力值得出，在良好的鍵盤機械中，磨擦值一般不超過10g。在手指觸鍵力度達到35—40g時，琴鍵克服各種阻力開始下沉，當琴鍵完全沉下去時，阻力在高音區達到50g左右，在低音區達到80g左右。以PP力度彈奏時，在琴鍵上所施加的力大約在80到100克左右，鍵盤機械的靜阻力不應再低于這個值的30%。

圖1　

可調式鍵盤配重結構，以鍵盤機械靜阻力的基本要求做重量的調配限制，以鍵桿的底部空間做形態限制，在保證鍵盤機械正常工作，且不影響擊弦效果的基礎上設置滑塊與滑軌。滑塊與滑軌的檔位孔為凸鈕嵌入式設計，不會由于長時間的彈奏產生滑塊移位的問題，一般家庭只要掌握一些鋼琴結構的基本常識即可自行調整滑塊位置①觸鍵重量的來源為機械靜阻力與動阻力兩部分，鍵盤機械的靜阻力值是配置杠桿及觸鍵重量準確性的指數，而動阻力是彈奏者在迅速而用力地敲擊鍵子時的機械阻力，由質量的轉動慣量、零件和襯墊的撓性及質量的運動速度來確定。因此，琴鍵杠桿關系中的阻力不考慮動阻力。。

（二）可調式鍵盤結構的配重關系

這種具有可調節其觸鍵重量的鍵盤結構，是在鋼琴88個鍵子的下面后端安裝了一個可以前后調節鍵盤配重的滑塊（圖2），滑塊可在滑軌的六個檔位之間滑動，每個檔位都有不同的觸鍵力度的改變。根據不同人群對彈奏鋼琴鍵盤配重的需求，輕松地調節配重滑塊位置，滿足演奏者的力度要求。可調式鍵盤配重結構較以往的鉛塊配重方式不同，它用滑塊代替不可移動的鉛塊，通過調整滑塊位置隨時調節琴鍵的力臂關系，從而有效地改變觸鍵重量。在琴鍵中銷釘到卡釘之間的鍵桿底部裝有滑軌，軌道設有的六個檔位，各檔位孔之間的距離為12mm，滑軌上設置有長（l）26.6mm、寬（w）22mm、高（h）9.5mm的長方體滑塊，滑塊凈重14g，選用尼龍材料，滑塊內部包有配重鐵塊，滑塊上兩面塑有凹槽與滑塊的凸邊結合，以滑塊中的頂珠方式與檔位孔接觸定位，可通過移動鍵桿底部滑塊的位置來改變觸鍵重量。

圖2　

一般情況下，滑塊設置在c檔位的位置，此時鋼琴的觸鍵重量大約為正常值52g左右；將滑塊移動至最靠近中銷釘的檔位A時，此時鍵子的觸感最輕，檔位越靠近卡釘時，琴鍵觸感則越重。六個檔位的重量可調范圍為5g。以下對哈曼尼立式鋼琴（H-133T6-R）的琴鍵進行實際測量：在該型號的鋼琴中、高兩個音區，各選取兩琴鍵個，分別為小字組a、c、f和小字一組a1。由于低音區琴鍵所需的下沉力度比中高音區明顯，不足以說明問題，固不作為測量樣本。

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。取出待測的琴鍵，將滑塊調整至六個檔位孔中最靠近中銷釘的A檔位，調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，記下此時的砝碼克數。完成后將琴鍵再次取出，將滑塊調至B檔位，按以上測量方法完成對B檔位的觸感力度的測量。然后以相同的方法完成對C、D、E、F檔位的觸感測量，測量數據如下：

根據測量數據可見，c鍵、f鍵、a鍵六個檔位的觸感變量為5g，a1鍵六個檔位的觸感力度變量為4g。由于人工測量存在誤差，因此可得出結論：可調節鍵盤觸感裝置六個檔位的變量約為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力度的要求，使觸感的調整更便捷有效，也使鋼琴成為更加人性化的樂器。

二、影響立式鋼琴觸感的主要因素

影響鋼琴的觸感因素有很多，主要由鍵阻力、下鍵深度、鍵盤機械的靈活性等方面決定。對于觸感的調整主要從以下幾個方面進行論述：一是鋼琴的鍵阻力主要來自于擊弦機的動、靜阻力及鍵盤機械各部分的摩擦力，它決定了鋼琴的觸鍵重量。國家標準的鍵阻力要求，從高音區到低音區在55g-130g之間均勻過度。鋼琴的鍵阻力在出廠時均已設定，如果想通過改變鍵阻力大小來增減觸鍵重量，則需要調整卡釘前后位置、增減配重鉛塊的數量或調整勺釘前后位置等方法達到配重要求。調整鉛塊的配重工作較為復雜，但對于改變鋼琴觸鍵重量也最為有效，觸感可調式鍵盤以解決鍵盤配重的問題為出發點，在便于操作的基礎上，利用滑塊改變力臂長度的杠桿原理，成功解決了鋼琴鍵盤配重的后期調整問題。二是下鍵深度與觸感的關系直接影響演奏者的音樂表現力。國家標準下鍵深度9.5mm-10.5mm，根據不同人群的不同演奏需要可在這個范圍之內做相應調整。不同的下鍵深度的調整，可在一定范圍之內改變琴鍵的觸感。三是鍵盤機械各部分的連接是否符合要求，關系到鍵盤機械的靈活度，擊弦機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會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機械阻力保持平衡。由于觸鍵力度的大小在鋼琴觸感中起到了至關重要的作用，因此在立式鋼琴中，除個別大型立式鋼琴會根據擊弦機的位置增加鍵桿長度外，為滿足鋼琴的觸感要求，琴鍵前端至中銷釘的距離F1與鍵尾至中銷釘的距離F2的比例關系約為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杠桿力的平衡性決定，琴鍵前后所受的壓力平衡對鋼琴觸感有直接影響。

三、立式鋼琴可調式鍵盤觸感的適應性

由于鋼琴的受眾范圍不斷擴大，鋼琴觸感也有了新要求，主要體現在彈奏者的年齡差異、鋼琴的不同功用以及不同風格鋼琴作品的演繹三方面。因此，鋼琴觸感需求的多樣化、個性化要求，使鋼琴觸感調整的必要性日益凸顯出來。

（一）對兒童演奏群體的適應性

隨著鋼琴在一般家庭中的普及，鋼琴教育出現早齡化現象。許多家長早在孩子三四歲時便開始了鋼琴教育。但由于兒童的手部骨骼、肌肉發育不完善，因此適合兒童力度要求的鋼琴觸感，對兒童彈奏鋼琴時的發力方法與正確手型的養成有重要影響。手指動作大部分由屈肌系統和骨間肌系統兩個肌肉系統控制，屈肌系統發育最早，但是這些肌肉不利于控制精細的手指動作且容易引起腕部的勞損，所以對于訓練一個好的鋼琴手指肌能來說卻并不適合。骨間肌系統位于手掌中，在彎曲關節時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。由于屈肌系統發育早，當兒童感覺到鋼琴觸感較重，無法克服琴鍵重量時便會使用該肌肉系統作為發力的主要方式。因此，要想使骨間肌從支持性肌肉成為主要運動者，必須減輕鋼琴鍵盤的配重，改變鋼琴觸鍵重量。調整觸鍵重量能夠使孩子依靠骨間肌奏響鋼琴，從而提高對骨間肌的運用。隨著年齡的增長，骨間肌慢慢發育完善，彈奏鋼琴時，骨間肌的使用也在長期的培養中占支配地位，此時再加重觸鍵重量則不再會影響觸鍵的發力方法。由此可見，一架陪伴孩子成長的鋼琴，其觸感的可調性十分重要，可調式鍵盤則可以根據兒童年齡的增長與手部發育狀況的改變隨時對鍵盤配重作出相應調整。

（二）對不同使用群體的適應性

鋼琴作為一種能夠與人產生交流的大型鍵盤樂器，不同目的的演奏群體對其觸感的要求也不盡相同。那些對鋼琴演奏有專業要求的演奏者來說，鋼琴的觸感偏輕有助于手指的跑動觸鍵練習，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。可調式鍵盤可根據演奏者的練習要求，將滑塊從中間位置向卡釘方向移動，從而增加觸鍵重量。而作為鋼琴音樂愛好者，通常并非是自幼對鋼琴演奏進行專業訓練的群體。該類人群并不刻意追求正確的觸鍵方式與手指的靈活性，對于鋼琴作品的演奏偏向于個人的情感表達，他們對于觸感的要求一般表現為，觸鍵輕且能在自己的手指發力強度范圍內明確表達強弱音即可。因此，輕觸鍵則更適合此類人群。觸感可調式鍵盤可將滑塊往中銷釘方向移動，通過縮短阻力臂的方式達到減輕觸鍵重量的目的。當演奏者的鋼琴水平有所提高時，即可向卡釘方向移動滑塊，適當增加觸鍵重量來達到練習的目的。

（三）對不同風格音樂作品演奏的適應性

在音樂作品的表達上，有些音樂家對鋼琴觸感有所要求。例如：演奏悲情色彩的慢板樂曲時，音符綿長深沉，音樂情緒的低沉帶動演奏者手指的下鍵方式也較為堅實、沉重，這勢必會增強演奏音量。但是，作為慢板樂曲，情緒的起伏也應從音量的強弱變化上體現出來。因此，鋼琴觸感應能夠在有力、沉重的觸鍵下表現出相對的弱音，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聲，手指稍用力則會有強音效果，所以不利于豐富情感的表達，較重的觸感則更加適合該類型作品，可以使演奏者在音樂作品整體的悲憤情緒下，依然能夠通過手指的力度表現出強弱音的起伏感。由于琴鍵配重的固定性以及觸感調整的復雜性，一般情況下，演奏者不會為了一首樂曲而調整鍵盤觸感。可調式鍵盤的優勢就在于其觸感調整的便捷與有效，演奏者可以在掌握鋼琴結構基本知識的情況下，自行調整觸鍵重量，從而使鋼琴觸感能夠滿足不同風格音樂作品的要求。

結語

良好的鋼琴演奏觸感一直是鋼琴制造者追求的目標之一。近幾年來，中國鋼琴制造產業的巨大進步，標準化的鍵盤機械加工手段，為鋼琴演奏觸感的品質提升，提供了有力的保障。鋼琴的使用無論是專業練習還是休閑娛樂，用戶都希望能擁有一架觸感、音質、外觀都適合自己的鋼琴。因此，鋼琴的需求向著“多樣化”“個性化”的趨勢發展。這種可調式鍵盤觸感結構的出現，即是在滿足“多樣化”的演奏者需求的同時，來使鋼琴達到個性化的音質與觸感的演奏要求。

［1］H·A·捷亞柯諾夫.鋼琴制造［M］.關肇元，金菊生，譯.北京：輕工業出版社，1960.

［2］秦敏靜.鋼琴制造工藝基礎理論［M］.沈陽：春風文藝出版社，2013.

［3］李忠.立式鋼琴觸感的調整［J］.淮北煤師院學報：哲學社會科學版，2001（8）：180-181.

【責任編輯曹萌】

J621.2

A

1674-5450（2015）03-0171-03

2014-11-30

沈陽音樂學院項目（2012kyL15）

秦敏靜，女，遼寧沈陽人，沈陽音樂學院教授，主要從事樂器工藝學鋼琴制造及鋼琴調律理論研究。