立式鋼琴制作工藝的創新研究

[摘 要]從第一架古鋼琴出現到現在，鋼琴的發展已歷時300多年，經歷代制琴大師的不斷改進，鋼琴的構造日趨完善，音色也更加完美，已成為現代樂器中音域最為廣泛、表現力最為豐富的鍵盤樂器。現代鋼琴的結構和外形已經非常穩定，從外形上分為兩種：立式鋼琴和臥式鋼琴。立式鋼琴最早出現于18世紀初，它占地面積更小，內部工藝結構相比于臥式鋼琴也簡易不少，易于批量生產，大大降低了生產成本。立式鋼琴也是現在初學者以及普通鋼琴愛好者的首選，適合在小面積的家庭使用。因為制作工藝的不同，立式鋼琴在實際演奏和使用中和臥式鋼琴還是有不小的差異的。本文從實際演奏效果以及內部構造工藝的角度來研究立式鋼琴和臥式鋼琴性能上的差異，提出具體問題的解決辦法以及未來發展的可行性建議，為立式鋼琴性能的提高略盡綿薄之力。

[關鍵詞] 立式鋼琴;制作工藝;工藝創新

[中圖分類號]J624[文獻標識碼]A[文章編號]1007-2233（2020）10-0150-03

[基金項目]2017年度揚州大學研究生實踐創新項目（XSJCX17_049）。

[作者簡介]曹"彬（1983—"），男，揚州大學音樂學院碩士研究生。（揚州"225000）

一、立式鋼琴的產生

1709年，第一架鋼琴在意大利誕生，巴托羅米歐·克里斯托福里（Bartolommeo Cristofori）在意大利制造出第一架帶有強弱效果的羽管鍵琴（gravicembalo col piano e forte）[1]，擊弦的槌頭是用皮質材料做成，代替了羽管鍵琴的支柱和羽管，相比古鋼琴和羽管鍵琴聲音效果要稍稍強烈一些，但聲音效果和古鋼琴和羽管鍵琴仍然非常相似。直到后來的早期鋼琴制造者高特弗列德·西爾伯曼（Gottofried Silbermann）和約翰·朱姆貝（Johann Zumpe）擴展和修改了克里斯托福里的概念，設置更加結實和更大的弦和共鳴板后，鋼琴的聲音開始變得洪亮且明亮。此時的鋼琴的外形就是我們現在所看到的臥式鋼琴，俗稱“三角鋼琴”。1745年，希爾伯曼設計并制造了第一臺立式鋼琴，不過這種立式鋼琴并非我們現在看到的立式鋼琴，而且很高，最高達到了2.24米左右，琴箱體類似塔形，在當時也被稱為塔形鋼琴。這種鋼琴極大地減少了琴體所占的面積。1769年，贊帕在英國倫敦制造出四方形的四角鋼琴，與塔形鋼琴相比，它的占用面積更小，制造工藝更加簡單，為后來的立式鋼琴奠定了基礎。

二、立式鋼琴與臥式鋼琴的不同

立式鋼琴的占地面積遠遠小于臥式鋼琴，立式鋼琴的擊弦機、音板、鋼板采用了立式設計，琴弦采用了交叉琴弦的設計。這種設計降低了制作工藝的難度以及生產周期，更適合面積較小的家庭使用。制作成本相較于臥式鋼琴也降低了不少。立式鋼琴的擊弦機是直立的，琴槌位于琴弦的前方;臥式鋼琴的擊弦機則是平放的，琴槌位于琴弦的下方。兩者的工作原理類似，運動方式和擊弦方式、方向則大相徑庭。臥式鋼琴靠頂桿推動琴槌擊弦，靠重力回落歸位;立式鋼琴則靠頂桿推動琴槌向前方擊弦，靠慣性回位。

立式鋼琴的踏板功能和工作原理和臥式鋼琴也不盡相同。鋼琴踏板的結構分為右踏板、中踏板、左踏板，在鋼琴演奏實踐過程中，踏板技法是高水平演奏的基礎與前提，因此踏板成為不容忽視的重要部分。鋼琴踏板的使用使得音樂作品的音量、音色更有層次，特色更為鮮明。踏板作為鋼琴極具個性的組成部分，使用不同踏板技法可讓音樂作品更趨豐富，因此踏板技法的應用對鋼琴演奏具有十分重要的意義。立式鋼琴一般有三個踏板（極少數立式鋼琴上會裝載有第四個踏板，在中間位置，作用和臥式鋼琴上的中踏板即選擇性延音踏板相同）。這三個踏板分別是延音踏板、柔音踏板、靜音踏板。延音踏板踩下之后，止音器全部打開，延長彈奏的相應的音，使所有具備共振條件的琴弦都參與共鳴和共振。

靜音踏板比較特殊，只在立式鋼琴上出現，通過靜音踏板使一層羊毛氈擋在弦的前面，弦槌有了阻隔，只能發出朦朧的柔音，音量大減。這并不是真正意義上的靜音和柔音，更多的是為了不打擾到鄰居或者隔壁房間的人所設置的，也稱為練習踏板。

最左邊的踏板是柔音踏板，這個柔音踏板的工作原理和臥式鋼琴上的柔音踏板大相徑庭。踩下柔音踏板時，弦槌向前移動，縮短了擊弦的距離，從而達到弱化聲音、柔化聲音的目的。缺點也很明顯，踩下踏板時，琴鍵會下沉3mm左右，琴鍵的觸感會顯得空洞而沒有阻力，對手感有不小的影響。

臥式鋼琴的右踏板延音踏板工作原理和立式鋼琴的延音踏板一致，不過需要注意的是，在一些靈敏度很高的好的臥式鋼琴上，止音器只設定到第68鍵左右，高音區琴弦短聲音衰減快，所以不設置止音器，高音區的音不踩踏板就可以獲得共振延音效果。而且相較于立式鋼琴，臥式鋼琴的踏板下沉距離更小一些，在踩下延音踏板的止音器開始工作的時候會有一個明顯的層次感，操控性能更加出色，容易把控。

臥式鋼琴中間的踏板是保留音踏板，也叫選擇性延音踏板，這點和立式鋼琴的中踏板功能完全不同。這個踏板的工作原理是保留踩下踏板之前的音，踩下踏板之后的音都不做保留和延長，這個裝置使音的保留和延長更具有目的性和選擇性，能夠更好地表達某些作品的聲音效果和意境。

臥式鋼琴的柔音踏板比立式鋼琴的柔音踏板有著更為顯著的效果，它保留了之前的工作原理，移動整個鍵盤和擊弦器，只敲打中高音區的兩根弦，低音區的一根或者兩根（根據鋼琴不同而有所區別），這種情況下音量變小，同等力度下的單弦泛音數量不變。

立式鋼琴和臥式鋼琴的工作方式不盡相同，在音量大小、琴體共鳴程度及音色效果上有很大的差別。立式鋼琴可以看成是臥式鋼琴的一個簡化通用版本，縮小了內部空間，縮短了音板和琴弦的長度，減弱了箱體共鳴效果，工藝制作流程相對簡單，制作成本相較臥式鋼琴更小，但是更為簡潔便利和易于搬運，標準音樂廳演奏用琴一般不會采用立式鋼琴，在適用場景和經濟成本上相差甚遠。

三、制作工藝所導致立式鋼琴的不足

一般立式鋼琴的高度在118～128cm，除了個別特殊型號有112～114cm的高度，適用于更小的空間。也有更偏向演奏效果達到131cm及以上的大型號立式鋼琴。但臥式鋼琴最小尺寸的也有150cm的長度，相比之下，立式鋼琴體積小，相對應的音板要比臥式鋼琴短了不少，長度沒有臥式鋼琴長，琴弦也比臥式鋼琴短。立式鋼琴的音板和鋼板受力小，振幅沒有臥式鋼琴大。振幅的大小直接影響到琴體整體的共鳴和音色效果。所以立式鋼琴在音量及聲音的厚度上存在不足。

立式鋼琴的音板造型、面積以及音板肋木的構造有區別。立式鋼琴的音板是長方形，臥式鋼琴則是類似帶弧形的三角狀音板。音板是鋼琴中最為重要的部件，聲音通過音板得到不同程度增幅，從而獲得各種音色效果。臥式鋼琴的造型更適合做出不同厚度音板，使不同位置的音色過渡更加鮮明，臥式鋼琴的音板呈微拱形，聲音更加飽滿。立式鋼琴因為自身空間的關系，音板的形狀和大小都受到了限制，不易做成不等厚度的結構，所以聲音的過渡沒有臥式鋼琴有層次感。音板的材料也是一個很重要的因素，在現代因為工藝的變革，很多立式鋼琴的音板沒有使用傳統的木頭作為材料，使用了復合板材。復合板材的使用反映了制作工藝的進步，但是，復合板材作為音板材料使用會使鋼琴的音量變小，音質變差，從聲音的角度來說不及完全以木材作為音板材料的音板。

立式鋼琴的左踏板是靠縮短了擊鍵距離來達到弱化以及弱奏的效果，臥式鋼琴是靠減少擊弦數量來達成的，不縮短擊鍵距離。所以立式鋼琴左踏板的擊鍵手感會變得很不一樣，只能做到弱，但是做不到柔。音色變化的效果遠遠不及臥式鋼琴。立式鋼琴的中踏板也起不到選擇性延音的作用，表現力和演奏效果不及臥式鋼琴。

立式鋼琴的擊弦機大部分依靠慣性回彈，臥式鋼琴擊弦機則是依靠自然重力回落。立式鋼琴的琴槌琴鍵回彈次數遠遠沒有臥式鋼琴多和快。在立式鋼琴上彈奏快速輪指的時候可以明顯感到這一點，丟音現象很嚴重。

臥式鋼琴琴鍵按下之后，中間會有一個比較強烈的二段式的感覺，更加具有操控性，琴鍵具有一定的托進感，立式鋼琴幾乎沒有琴鍵托進感。

琴弦粗細不一樣。立式鋼琴因為音量不大，所以采用細一些的琴弦來提高振幅，振幅高了，聲音會變得亮一些，同樣也會變脆，振幅越大，聲音越會被拉扁。

因為內部空間的限制，立式鋼琴在振幅、共鳴度以及音色效果上表現不夠，踏板功能不完整，低音區泛音不足，聲音厚度不夠。

四、改進辦法及未來展望

（一）改進辦法

優質的鋼琴會選用大量的實木木材，實木在硬度、韌性和密度上的確是上佳之選，站在經濟成本的角度以及現代加工工藝的發展，大量的立式鋼琴采用了復合板材作為主體，復合板材相對傳統木質結構的優點在于價格更低，缺點在于韌性、張力不足，振幅不夠，對聲音的表現有影響。結合現在的生產技術，為了彌補立式鋼琴的先天不足，可先從音板的材料入手，時下較為流行的碳纖維材料具有很強的可塑性，可一體成型。設計好音板模型，適當增加立式鋼琴的寬度，把立式鋼琴的音板形狀做成微拱形，根據換音區的位置調整厚度，不再是原來的統一厚度，從而增加音色的對比，適當增寬的厚度也能加大立式鋼琴的腔體共鳴效果。雖然立式鋼琴可以通過增加高度的辦法來增強音量以及共鳴效果，但是高度的增加意味著音板和琴弦的長度也會增加。琴弦、音板和鋼板長度的增加會加大成本預算。家庭用立式鋼琴的初衷就要節省空間以及控制經濟成本。增加寬度則不會導致音板和鋼板的長度和規格發生變化。碳纖維材質雖然可塑性很強，也易于一體成型，而且很難變形開裂，堅固耐用。但是相對于傳統材質，韌性不足，韌性決定了振幅的大小，振幅大小又決定了聲音共鳴效果的大小。在此情況下，可采用加裝電子振動配件對碳纖維音板進行加振和減振處理，把電子振動器和電子力度回饋系統和右踏板杠桿進行聯動，那么就可以根據右邊腳踏踩下的力度和速度來決定加振幅度。[2]這樣的振幅不會固定死，可以靈活調整，使聲音的增幅效果變得更有層次感，從而彌補材料因為韌性而導致的振幅不足的情況。

眾所周知，擊弦機的位置是固定的，所以琴槌擊打琴弦的位置是固定不變的。但是根據實際測試，琴槌敲打琴弦的不同位置能夠得到不同的音色質感。

在這個位置如果聲音比較柔和的話，想要獲得更亮的音色，可以通過抬高擊弦位置來實現。這個實驗說明在相同的條件下，擊弦位置的改變可以起到改變音色的效果，那么，可以對于立式鋼琴的擊弦機進行改造，對琴槌的頂桿加裝可以升高的墊子，改變琴槌的位置高低。墊子的觸發可以和琴鍵下鍵的力度相關，通過電子力度回饋器的設置，隨著下鍵力度的增大，琴槌的位置也隨之跟著抬起不同的高度。這樣可以獲得不同位置的音色效果，讓聲音更加具有層次感。

針對立式鋼琴左踏板縮短擊弦距離造成的手感上的差異，可以通過移動這個擊弦機來作為改進的方向，立式擊弦機在下方加裝杠桿和頂桿，整體推動擊弦機向右側移動，達到和臥式鋼琴一樣的柔音、弱奏效果，不必縮短擊弦距離，影響演奏手感，表現效果更好。選擇性延音踏板在某些品牌的立式鋼琴上已有加裝，和臥式鋼琴中踏板效果一致。踏板數量從三個變成四個，不過普及率不高。

制音器的位置不同，會對琴弦振動時產生的泛音效果有影響，根據測試，制音器的位置往下推移，可以有效地增加泛音的效果，對泛音有一定的增幅作用。針對立式鋼琴上低音區部分泛音不足，比較干澀的情況，制作出可以改變制音器位置的裝置或者為低音區單獨設計一組制音器可以達到這樣的效果。這種單獨控制的結構類似以前鋼琴上高低音區單獨分開作用的手動音栓和腳部鍵盤。不過獨立的設計也就意味著踏板數目的增加，這會增加演奏時的難度。

琴鍵下鍵的時候會有一個二段式的托進感，這一點在臥式鋼琴上比較常見，這種二段式的托進感對演奏者擊鍵力度的控制有很大的幫助。但是這個托進感在很多立式鋼琴上很弱或者幾乎沒有。琴鍵一觸到底，不利于力度和速度的控制。擊鍵時的托進感主要是靠頂桿和橫桿上的一個凸輪來實現的。因為立式鋼琴內部空間有限，如何在立式鋼琴上實現這個功能還有待進一步的研究和驗證。

綜上所述，立式鋼琴可以從材料、電子設備輔助、擊弦機位置的改動、音板的結構這幾個方面進行工藝改良和創新。其目的在于增加音響效果，增大音量，彌補立式鋼琴聲音厚度、層次，達到和臥式鋼琴相媲美的效果。

（二）未來展望

筆者認為，新式材料和電子智能配件及芯片的加入是未來發展的趨勢，電子設備的發展，減少了聲音效果的不確定性，增加了穩定度，彌補材料本身先天上的不足，拉近新型材料和傳統木制材料的差距，降低生產成本。立式鋼琴設計的初衷就是方便和經濟兩者兼備，臥式鋼琴的效果雖然出眾，但價格和占地面積決定了它并不是每一個家庭都能隨意添置使用的。在有限的條件下，傳統木質結構的構造使得立式鋼琴先天不足，電子輔助裝置可以起到一個填充和加強效果的作用，使演奏性能得以提高。演奏者能夠更加直接地調用所有的音色效果。立式鋼琴在整體大小不變的情況下，彌補先天不足，電子設備的加入是一個很好的選擇和方向。

結"語

通過對立式鋼琴內部結構的研究和調查，以及實際演奏中所遇到的問題，提出了問題的改進方式和解決方向，旨在在有限的空間內讓立式鋼琴的性能得到一定程度的提高，縮小立式鋼琴和臥式鋼琴的差距，提升立式鋼琴在演奏時對聲音的操控性，讓內部結構更加靈敏，力度和速度的傳動更加直接，可以使只能使用立式鋼琴的演奏者和愛好者能夠享受到更好的聲音，體會到演奏的樂趣。

注釋：

[1]約瑟夫·班諾維茨.鋼琴踏板法指導[M].朱雅芬譯.上海：上海音樂出版社，2010：6.

[2]劉"娟.鋼琴實木音板與復合音板的比較分析[J].黃河之聲，2019（07）：50—51，87.

（責任編輯：崔曉光）