田泽林：钢琴的声学原理-2钢琴的机械构造 230515

钢琴的声学原理-2钢琴的机械构造

文/田泽林 （晨声钢琴艺术中心）

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2钢琴的机械构造

乐器的机械构造是其声学构造的物化形态，是声学原理的具体体现。因此只有先了解乐器的机械构造才能从中解读乐器的声学原理。钢琴的机械构造由键盘、击弦机、音源、踏瓣机械和外壳五个部分组成。

2.1键盘

键盘是钢琴演奏时的操纵单元，钢琴发音时对琴弦的激发力就由此产生。键盘由88个相同的杠杆机构组成，每个杠杆对应一个音位。图3和图4分别给出了立式钢琴和三角钢琴的键盘及击弦机的结构样式。

2.2击弦机

击弦机是执行键盘的指令对琴弦进行激发的单元。击弦机是一种多级复动杠杆机构，由88套相同的杠杆系所组成。其中，弦槌是击弦机杠杆系的末级，在声学功能上即为激发体，担负对琴弦的直接激发。键盘及击弦机的机械性能和力学性能的优劣将直接关系到乐器整机的声学品质。

2.3音源

音源是钢琴在工艺上的一个独立组合体，负责乐器的发音，由弦列、音板、弦轴及弦轴板、铁骨、背架五个单元构或。因为其中的弦列也可以单独称为音源，为避免歧义，本文将该五个单元的组合体特称为音源总成*。

2.3.1弦列

弦列是一个由二百多条弦构成的体系型原始振动体，每条（或每组）琴弦各担负一个音级的发音。钢琴的弦不单单都是一种简单的弦线，其中还有一些呈一定的结构形态，故可分为两类：

(1)裸弦。裸弦是不存在何种结构的弦，就是一条光光的金属弦。每音配置3条弦，因此在工程上称作同音弦组，即三条弦同发一个音的高度。

(2)缠弦。缠弦是在裸弦的表面再卷绕上一层或两层的金属线。其中裸弦单称为心弦或芯弦，心弦表面的缠绕部分单称为外缠弦。缠弦在配置上有两种形式，一种是一音一弦，另一种是一音二弦，后者亦称同音弦组。立式钢琴和三角琴的琴弦在结构和配置上完全一样，只是尺度有所不同。

2.3.2音板

音板也是一个总成，是钢琴的放大体兼辐射体，由共振板（有时也称音板)、肋木、马桥、静角木、音板框所组成，本文称其为音板总成*。

(1)共振板。共振板未与其他构件组合前是一块平板，其作用是担负对弦振动的放大和声辐射。共振板在材料的结构形式上分为三种：

a，单层拚板。单层拚板的共振板是由若干块木板在宽度方向上胶拚而成。

b.人造板。该种形式的共振板在结构形式上与通常的胶合板完全一样，但所用的材料系指定树种，且技术要求也比普通胶合板严格很多。

c，复合板。复合音板是在单层拚板的两个表面上再胶贴一层薄木皮的板。不同材料结构形式的共振板具有不同的声学性征，因而将表现出不同的声学品质。

(2)肋木。肋木是胶压在共振板上的木条，其底面沿长度方向成弧形，因此在与共振板结合后而将共振板逼成拱形，从而提高共振板的刚度井文善具振动特性。

(3)马桥。马桥是琴弦与共振板之间的传振体，钢琴的全部琴弦都按照一定的折角压在马桥上。因为琴弦的交叉排列，所以马桥有两个，一个是高中音的长马桥，一个是低音的短马桥。立式琴长马桥和三角琴的马桥只是外形的弯折样式稍有不同，在细部结构上完全一样，都是一个上表面铲成台阶式的方形断面体；由于立式琴共振板的尺度较小，为使低音马桥远离音板的边缘，立式琴的低音马桥采用了一种悬挑式结构。

(4)音板框。音板框是音板的封边构件，在有的工艺中将其与共振板处理成一个结合体，而有的工艺中将其与下面即将谈到的背架处理成一个结合体。但无论种工艺方法，封边的作用在制造工艺上都是为使共振板的周边得以加固，并便于共振板与其他构件的结合。但由于音板框同时也担负着共振板振动时的周边支撑，因而对音板的声学品质也就存在着不可忽视的影响作用。然而，音板框的这一声学作用长时期以来并未受到足够的重视。对此，本文随后将进行专项的讨论。

(5)静角木。静角木仅是立式琴音板中的一个构件，作用是通过压住共振板的一个角，从而使角区处于振动中的静止区。

2.3.3弦轴及弦轴板

这也是一个组件，其中的弦轴用来张紧琴弦，弦轴板是用来稳固弦轴并承担琴弦的张力。弦轴及弦轴板在归属上应为辅助体。其中的弦轴板有两种结构形式：一种为多层单板结构，由钢琴配件厂提供：另有一种为厚板胶压而成的弦轴板，通常由钢琴厂自行制造。弦轴板的不可结构对弦轴的握着力存在有不同的影响。

2.3.4铁骨

铁骨是一个板状的铸铁框架，用来挂弦、支撑弦轴板和音板总成。铁骨框架的结构样式及尺寸井无定规，要根据琴的规格、弦列总张力、张力分布以及设计者的构思来确定。因为立式琴和三角琴的尺度及样式不同，所以二者的铁骨样式和结构也不相同。图5和图6给出了立式琴和三角琴铁骨的各一种样式。

2.3.5背架

背架是一个木制框架，其功能是作为音板与铁骨组合后的依托件，也协同铁骨承担琴弦的张力，同时还借助它的厚度以扩大音源总或与钢琴外壳的胶结面积。不仅立式琴与三角琴的背架样式不同，而且同属立式琴和同属三角琴的背架结构、样式也不相同。背架的结构和样式同样取决于弦列的张力情沉。

2.4踏瓣机械

踏瓣机械是对声音的音量、延时进行控制的操纵部分，是乐器构造中的控制体。三角琴踏瓣机械中的蹈瓣装在琴体外一个单独的盒子内。

2.5外壳

外壳在结构功能上担负着钢琴各结构单元的最终结合，从而使钢琴成为一个整体。由于外壳也等于是机芯的外包装，因而它同时担负着钢琴的造型和美化。但笔者对此须指出，外壳也有它的声学作用，对这一作用应给予足够的注意。