田泽林：钢琴的声学原理-8音板的振动-4音板中的波-3波在音板中的叠加 240422

钢琴的声学原理- 8音板的振动-4音板中的波- 3波在音板中的叠加

文/田泽林 （晨声钢琴艺术中心）

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由于音板中有许多“次声源”以及反射的存在，因而，各声源所发出的波与波之间、各入射波与反射波之间以及反射波与反射波之间在相遇时都将发生波的叠加，从而就会有驻波的出现。但是，音板中的驻波与弦上的驻波在表现上有所不同。其不同之处在于：

（1 ）音板中的驻波节是线而不是点，驻波腹是面而不是线。这是因为音板中的波是发生在面上，而弦上的波是发生在线上。

（2）音板中驻波的节和腹的位置不像弦上的驻波那样在分布的位置上，具有可算性，而是一种随机状态。这是因为音板自身条件的情况与弦的情况不同。弦是一种情况单纯的声学器件，材料为人工制成，性能稳定、一致、可控，并得到了量化，且在应用领域又得到了较好的标准化，因而其特性可事先已知；而音板是一种天然的植物性材料制成品，不仅材料的本身是各向异性体，而且零件的用材因产地的不同、在原木上的生长部位的不同以及材料性能的不稳定受这些因素的影响，就使得每个音板的制成品之间不具备振动特性的一致性。因而，每台钢琴各有自己的节、腹位置以及节、腹的形状和面积，并且同一台钢琴的节腹图形也因不同的音位的声音而不同。

音板中的驻波与线上的驻波在本质上是完全相同的，不同的是表现形式。弦上的驻波是一种最简单的驻波，是由同一条路线上两个反向的线上波相遇而形成。而音板中的驻波则是多方向、多条线路上的波所综合形成的驻波。就是说，音板中的驻波图形实际上是由若干个线上的驻波图形所组成。因此，尽管从整体上看面上驻波图形中的节腹位置好像不合乎弦上驻波节腹位置的基本理论特征，但实际上构成面上驻波的各个线上的驻波已经蕴含了驻波的基因特征，只不过因条件情况的复杂凭当前的理论尚无法破解出其间的规律而已。

（3）音板中的驻波图形不是一成不变的。这是由木材的不稳定性所引起的音板力学状态的变化所致。

（4）关于驻波图形对声音音色的影响，在此有必要说明两点：

其一，弦上由于驻波节点的存在从而造成弦的分段振动，那么音板上因为有节线的存在便应该有分片振动。弦的分段振动最终促成谐波系列的生成，而谐波系列的不同又是决定音色的因素，那么音板中驻波图形的繁简便也应该与声音的音色相关联，因为它也是声音谐波成分的一种反映。因此，在音板的驻波图形发生变化以后，钢琴的音色就应当产生相应的变化。

其二，具有不同音板驻波图形的钢琴，其音色完全可能无甚差别；而音色相同的钢琴其音板的驻波图形又可能完全不同。由于笔者未见关于其原因的理论解释和测试资料，不敢妄加推测。