钢琴的构造.doc

_钢琴的构造钢琴从构成分为三大部分。马克系统、键盘系统、击弦机械系统。1) 马克系统音板、支架、弦列装配后的半成品称为马克。音板音板（Soundboard）音板位于钢琴内部的一块大木板，高档钢琴用枫树实木板拼成，现代低端普及琴有用密度板。它连着调音钉，紧贴着琴弦，当琴弦振动，音板会使声波高效率耦合到空气中，即将声音透过响板反射以及扩大出来。钢琴的共振板选用云杉制造。云杉是世界上最优秀的乐器共振板材料。按树木学分类，云杉类树种(Sprce)为松科(pinaceae)云杉属(picea)，产于地球北半球，共约有40种。在中国，最好的音板用树种是丽江云杉(P.Likiangensis)。在世界上，著名的乐器用云杉树种有：欧洲云杉(EuropeanSpruce)丽江云杉(LikiangS.)西加云杉(SitkaS.)英格曼云杉(EngelmannS.)鱼鳞云杉(JezoS)等。云杉类木材被用于乐器共振板，是由于其固有的木材学显微结构和宏观特征所决定的声响特性。通过对云杉径切材进行的一系列物理、力学、声学科学实验，并对照钢琴这种乐器设计原理、乐音频谱规范的研究，实践证明云杉类树种的品质 、性 能 和 品 位 ，大 大 优 于 其 它 树 种 ，是 最 完 美 的 乐 器 共 鸣 资 材 。在 制 造 上 ，音 板 选 用 质 轻 、有 弹 性 、年 轮正 且 均 匀 、年 轮 线 密 集 的 云 杉 木 制 作 。目 前 的 选 材 标 准是：高级钢琴的音板材每英寸年轮为8条或8条以上。多于4条而不足8条的木材用于较低档的钢琴。加工上，先让木材天然持久充分的干燥，然后经过多道程序精选，再进行窑干工序，使木材能适应恶劣的气候和环境。共振板的材料，是决定音板能否呈现良好共振形态的条件。共振板厚度的选择，则是决定音板能否产生良好共振形态的人为因素。共振板过厚，会增大其质量，不利于共振；共振板过薄，会出现共振峰谷差度过大而破坏音的均匀、谐调。音板工作时，它的各个结构件的作用不同，既相辅相成又相互影响。共振板与肋木在增强声波辐射和过滤声波的功能方面尤为显著，形成了钢琴的一个重要特性。为了使音板的作用发挥得更好，尽显共振板与肋木的工作品质是十分重要的。制造钢琴中，为保证共振作用的发挥，对共振板和肋木的用料、选材苛刻严谨的程度令人愕然。共振板用料只能选用那些能够高速传播声波，弹性好、密度小的树种，此外还对这些木材的材质、切向极为挑剔。以至于那些根本不被一般木器加工业视为瑕疵的不利于高速传播声波的木材缺陷，例如直径不大的活节、死节及树脂串等微小缺陷的板料和加工成的半成品，统统不能用做共振板和肋木，只有另派其他用场了。音板分实木音板和复合音板两类。现代专业音板厂的制造工艺过程是：实木音板实木音板采用AA和A级世界各类云杉径切材，对木材的树种、密度、纹理、色差、声学性能和含水率等均按严格标准进行人工多点选材和仪表测试后，按音板设计规格和角度套模配板为企口或平口方式，再用塑性胶合剂拼板，然后用280号砂带进行等厚或不等厚定厚砂光。主要的品种有：等厚或非均匀不等厚平口拼接实木音板、等厚或不等厚企口拼接实木音板、指接实木音板。复合音板复合音板是按钢琴声学要求选材制造的一种复合板而非普通层板。复合音板一 般 为 三 层 ，中间一层厚约5-7毫 米 ，两 边 各 厚 约1-2毫 米 。音 板 厚 音 量 小 ，反 之则音量则大。通常音板的厚度在8-11mm之间。复合音板芯板采用世界各类云杉径切无节材，采用整幅成形定厚工艺，用聚氨酯塑性胶拼接。表层为斜拼AA级云杉径切单板，低压低温胶合，确保木材无压损而保持天然优点。复合采用的胶粘剂属抗老化配方。其独特的产品结构和工艺方法既满足了传统实木音板性能，又突显了复合音板的各向强度均齐、耐候性好的长处。使音板具有一触即发的长久活力。并按其采用不同的拼接方式和产品等级，适合各类钢琴选用。主要品种有：竖、横、斜拼芯等厚或不等厚实木复合音板。在音板的背面还要装配肋木。肋木胶和后，音板中间就凸起呈弧状。肋木的主要作用是承担弦对音板的压力，从而增强音板的弹力，肋木还能将音传到音板各部，使音板引起共鸣。肋木一般为10根左右，其根数的多少依音板的面积而定。肋木通过四面刨光形成有弧度的成品肋木主要品种有：实木通木肋木、实木指接肋木和实木拼宽肋木。在音板的正面胶有弦码。弦码的作用是将弦的振动传播给音板。弦码上还装有别弦钉，用以固定弦的位置。将肋木采用环保胶水通过高频介质与音板加热压合的音板总成应用预应力成弧技术使音板振动更自由，以保证钢琴的音色更加优美动听。支架支架是整个钢琴的骨架，其作用是牢固地支撑张紧的弦并稳固音板、键盘机械和外壳。支架由背架和铁架两部分组成。因为钢具有受压变形的弹性，会使钢琴音准不稳定，因此制造铁架并不采用钢，而是采用生铁浇铸成型，硬度高不变形。它的作用是加强弦的拉力,从而获得清脆、浑厚的音响。铁架与背架用螺拴牢固的结合到一起，支撑着整个钢琴弦的拉力。铸造成形后的铁架经打磨上漆后就可用于装配。背架用硬质木材制成，它的上下端均胶有横梁，中间胶有方木，上梁还胶有弦轴板。弦轴板是背架上的一个重要部分，它的作用是固定弦轴。在弦的拉力下，弦轴在弦轴板上只要有一点松动就会影响音准。为防止弦轴变形，立式钢琴的弦轴板一般用3-5层硬枫木横竖交叉制成。调音钉（弦轴钉）调音钉（Tuning Pins）是一些能够用特制扳手扭动旋转的钉状螺栓。它的旋床是有锁口的特制高碳钢，因而琴弦能牢固地绕在弦轴钉上，致使音准在琴弦高强度拉力作用下能长期保持并稳定下来。弦列钢琴的发音主体是琴弦。弦列的作用是使弦在受击发而振动时发出一定频率的 音 响 。不 论 是 哪 种 钢 琴 ，琴 弦 都 是 由 低 到 高 依 次 排 列 的 ，低 音 长 而 粗 ，高 音 弦 短 而 细 。为 获 得 低 频 率 的 音 ，低 音 区 采 用 缠 弦 ；高 音 区 及 中 音 区 采 用 裸 弦 。为 加 大弦的振动面积，在中音区与低音区的分界处，琴弦采用交叉排列法。现代钢琴共有88个或85个琴键(应琴的大小而异)，也就是说包含了乐音体系的所有88个或85个音，但是，这并不意味着钢琴是由88根或85根弦组成的。钢琴的大部分音由3根弦组成，只有低音区的音是由1根或2根弦组成。组成同一个音的2根或3根弦称为同音弦组，同音弦组各弦的振动频率相同。弦的上端都 扭 在 弦 轴 上，弦 越 过 弦 枕，再 经 过 弦 码 上的 别 弦 钉，下 端 套 在 挂 弦 钉 上。为 使 同音弦组各音振动频率一致，在中音区及高音区的弦轴与枕之间另加有压弦条，低音区则没有此装置。弦振动的部分是在上端的弦枕与下端的别弦钉之间。弦码和别弦钉对音的传导同样起着很大作用，单靠弦的振动发出的声音比较微弱，弦通过别弦钉及弦码将它的振动传给音板，再通过音板的谐振产生共鸣以扩大音量并使声音延长。此外，琴的音准取决于琴弦的张力，而琴弦的张力又受弦轴及弦码的影响，如果弦轴松动或者弦码开胶都会减低弦的振动频率而直接影响音准。将音板和支架，弦列装配后的半成品称为马克。外壳及支撑结构件钢琴的 外 壳 包 括 顶 盖、键 盘 盖、上 门 板、下 门 板 及 边 板。外 壳 的 作 用是 稳 固 键 盘 机 械 、踏 板 机 械 和 张 弦 结 构 ，并 防 止灰 尘 进 入 ，保 证 内 部 零 件 不 受 损 坏 。此外，它还能增强音量，并使音色更加悦耳。自从1880年斯坦威成功采用胶合板制造钢琴外壳以后，这种方法被世界各琴厂广泛使用。现在，几乎所有的钢琴都采用胶合板做外壳。近十来年以来，由于木材资源的紧张和木材价格的大幅顶盖、键盘盖度上升，致使各琴厂纷纷将立式钢琴的外壳改为用人造纤维板来制造。这样虽然使钢琴的重量有了较大幅度的增加，但避免了钢琴价格的飞涨。而对于三角钢琴，由于存在弯 型 的问题，所以 仍 然 采 用 胶合 板 制 造。但 是，请不要 失望，因为 外壳 对 钢 琴 音色起不了什么直接的作用，甚至可以忽略掉。我们看到现在生产的钢琴上的木纹，一般都是贴上一层木皮或者是木纹色纸后油漆而成的。缓降装置踏板（Pedal）钢琴下面用足踩的踏板而言。它是钢琴中除键盘外最重要的配件。1711年意大利乐器制造家克理斯多佛利（Bartolommeo Cristofori）在改造钢琴时发明的。主要分为三个部分。(其中最常用的是延音踏板）延音踏板（Damper Pedal）：右踏板，也叫做延音踏板，又叫共鸣踏板。是英国人布劳马（John Broadwood）于1783年发明，通常是钢琴下最右内侧的踏板，也有书上称之为“增音器”，当延音踏板被压时下，平时压在弦上的制音器（Damper）立即扬起。使所有的琴弦延续震动，将踏板放开后，所有的制音器又全部压在琴弦上制止发音。由于按下制音踏板会使琴声在一定程度上扩大，故又称强音踏板（Loud Pedal）。柔音踏板（Soft Pedal）：左踏板，也叫做弱音踏板（ulna cord）。在平台式钢琴里，踩下柔音踏板时，琴槌会立刻向旁推移，使音量减少，并使声音变得非常清纯、柔和。而立式钢琴，踩下柔音踏板时，琴槌移近琴弦，藉以减轻冲力，减少打击的长度与强度，使音量变小。它的作用就不仅是帮助演奏者弹得更弱，也是为了增加声音的柔和，并除掉音质中任何敲击的成分。左踏板往往被比作旋乐演奏者的弱音器。消音踏板（Sostenuto Pedal）：中踏板、选择延长音踏板（sostenuto）。具有特殊性能的踏板。三角钢琴中间踏板的用途是“特定连音踏板”，用法是先弹下琴键并保持，踩下“特定延音踏板”不放，刚才所弹键会继续延音，其他键不受影响。大部分现代立式钢琴的中间踏板被踩下时，一块活动的绒布会夹在琴槌和琴弦之间，使音量变得极低。通常只使用于夜间或清晨弹奏钢琴之时，以免惊扰邻居的安宁。所以有时候也称为也有称之为倍弱音踏板。2) 键盘系统键盘琴键的总和称为键盘。键盘上的黑白两种琴键共有85个或88个。琴键按半音之差顺序排列，共分为7个多字组(从大字二组的A到小字五组的C) 每7个白键和5个黑键组成1个音组。键盘由键盘架和琴键 两部分组成。键盘架在琴键下面键盘架上前中后3条枕木和几条纵木组成。前枕木上钉着两排 椭 圆 销 钉，外排合理排的椭圆销钉分别为白键和黑键所用，琴键偏松或偏紧时，可通过旋转椭圆销钉来调整。中枕木上的圆销钉用以固定琴键的活动范围。为了使弹奏时没有杂音，并使琴键高低一致，椭圆销钉及圆销钉上套有呢圈和纸圈，后枕木上还胶有一条呢毡。琴键用椴木或红松制成。胶有黑、白键皮的一端是前端，装有金属钉(称为卡钉（绞盘螺钉）)的一端是后端。黑键皮多用硬质塑料压制而成，琴键有复合的和实木的。白键原来都采用象牙制造，自联合国禁止象牙贸易公约生效后，都改为丙烯酸等高分子材料制造。琴键底部中间的开口处胶有包松呢，圆销钉（中销钉）由此插入。琴键前端的底部开口处也胶有包松呢，椭圆销钉由此插入。键盘架用螺丝固定在底盘上，使琴键后端的卡钉对准击弦机底部。3) 击弦机械系统击弦机（Action）击弦机又称琴胆，它连接着琴键和榔头。击弦机是击发琴弦振动的主要部件，它由契克、制音器（Damper）、（琴槌Hammer）和缩调四大部分组成，这四个部分互相制约，互相联系。击弦机是整部钢琴的灵魂和最重要的配件，也是钢琴结构中最复杂，可靠性要求最高的机械部件。击弦机一般按德国雷诺和英国郎阁两种技术规格制造。制音器（Damper）也称止音器制音器是与弦紧贴着，用来阻止弦的震动。例如当钢琴上的琴键被按下时，钢琴内部的琴槌会打在一条条用铜制造的琴弦上，借着琴弦的震动发出声音。琴槌（Hammer）也称榔头一般都采用澳大利亚羊毛制造，表面拉毛带双色防蛀剂，音色柔和有弹性的较好，寿命也相对长。琴槌外包着高品质的毛毡或绒布，由于这层“皮肤”多是羊毛造的，因而又称羊毛槌。它本身连着琴键，当琴键被按下时，琴槌便会打落琴弦上并借着琴弦的振动使钢琴发出声音。因此，它的作用是用来敲击被调音钉紧扣着的琴弦。击弦机的工作情况是：当按下琴键时，琴键后端的卡钉将契克顶起，契克的顶 器 向 上 移 动 ，推 动 榔 头 转 机 器 ，使 榔 头 去 击 弦 ，当 榔 头 距琴 弦 约 5mm时顶器的凸起部分与缩调 接 触，同时顶器离开转击器，余下的路程靠榔头的惯性 完成，榔头击弦后有迅速返回。当琴键按下约一半时，契克上的羹匙与止音器下部的羹匙，随着琴键的下降，止音器离开琴弦，榔头击到琴弦上，弦自由振动发出声音。当琴键抬起一半时，止音器开始止音。当琴键完全抬起时，整个机件完全恢复到静止状态。早在1730年钢琴问世不久，在欧洲就出现了专门制造击弦机的工厂。现在世界各国绝大部分钢琴厂使用的击弦机都是从专业化生产的击弦机工厂购买。比琴厂自己制造质量高成本低。在中国现也有了具有世界先进水平的专业