一、鋼琴的結(jié)構(gòu)
鋼琴是一種體形大、結(jié)構(gòu)精密復(fù)雜、性能全面的樂器。鋼琴發(fā)音優(yōu)美，音域?qū)拸V，彈奏舒適靈敏，造型美觀。鋼琴也具有隨意轉(zhuǎn)調(diào)，演奏各種和聲的、復(fù)調(diào)的多聲形式體裁樂曲的性能。鋼琴還有在音量上控制極其靈敏，對(duì)從極弱極強(qiáng)各種力度層次都有明晰反應(yīng)，運(yùn)用指彈和踏瓣技巧可獲得多種音色變化等獨(dú)特性能。鋼琴所以能有如此性能，是與它的合理精到的設(shè)計(jì)與精密復(fù)雜的結(jié)構(gòu)分不開的。
立式鋼琴和三角鋼琴一般都是由張弦部分、擊弦機(jī)械、踏瓣機(jī)械和外殼四大部分組成。圖l是立式鋼琴的剖視簡(jiǎn)圖，從中可以看出各組成部分所處的位置。鋼琴的各個(gè)部分都起著重要作用，雖然在不同的鋼琴設(shè)計(jì)中，有的零部件構(gòu)成方式有所差異，構(gòu)成件的數(shù)量有所不同，但是構(gòu)成鋼琴各主要部分的作用都是不變的。
上述鋼琴結(jié)構(gòu)的劃分，是按照鋼琴零部件的組合單位與在鋼琴中的使用功能相結(jié)合而形成的。也有人主張將鋼琴分為弦列、音板、支架、鍵盤和踏瓣機(jī)械、外殼五部分等分法。盡管劃分安排上有所不同，但是鋼琴的各相關(guān)部件的結(jié)構(gòu)和功能還是相同的。
目前，立式鋼琴是分布最廣泛、數(shù)量最多的鋼琴品種本文的重點(diǎn)放在介紹立式鋼琴的結(jié)構(gòu)方面，對(duì)三角鋼琴的某些結(jié)構(gòu)只做對(duì)比性的簡(jiǎn)述。
(一)張弦部分
張弦部分也稱張弦總成或張弦結(jié)構(gòu)，人們習(xí)慣地將它比作鋼琴的脊柱。張弦部分長期地支撐著按順序排列起來并且繃緊形成巨大張力(約16000公斤以上)的琴弦，穩(wěn)固地使琴弦、弦架、共振系統(tǒng)等多種金屬、木質(zhì)構(gòu)件組合成為一個(gè)整體，使鋼琴形成一個(gè)可靠的支撐基礎(chǔ)。它對(duì)整架鋼琴能在每時(shí)每刻“重載”的狀況下正常工作，起到關(guān)鍵作用。
張弦部分是琴弦振動(dòng)發(fā)音與增強(qiáng)音的輻射的主體部分
張弦部分是由按規(guī)律分布排列起來的琴弦與弦架、弦馬、弦軸、弦軸板、壓弦條、銷釘、弦馬釘，以及音板背架與一系列起到連接穩(wěn)固作用的木螺釘、機(jī)螺釘，還有一些呢圈、呢條等構(gòu)件組成(圖2)。
1弦與弦列
(1)弦
弦是琴弦的簡(jiǎn)稱，是鋼琴的發(fā)音源。被張緊的琴弦，當(dāng)受到外力
(弦槌的敲擊)的作用，改變了原來的靜止?fàn)顟B(tài)，象圖3所示意的那樣，開始在弦的兩端固定點(diǎn)(定位點(diǎn))間進(jìn)行著偏移一一返回一一偏移，于平衡位置附近做往返運(yùn)動(dòng)，直到弦得到的能量(弦槌敲擊而產(chǎn)生的)消耗完，這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)才停止，這就是弦的振動(dòng)。
弦振動(dòng)的能量在逐漸消失，弦的偏移位置在逐漸減小，直到恢復(fù)原來靜止的平衡狀態(tài)。弦從它的平衡位置到它的最大偏移位置，即弦離開其平衡位置的最大位移，被稱為弦的振幅。鋼琴發(fā)音的強(qiáng)弱是由弦的振幅大小所決定的。弦的振幅大則音強(qiáng)：弦的振幅小則音弱。音的強(qiáng)弱，也稱為音量或響度。在鋼琴中，影響音的強(qiáng)弱的主要因素是：①對(duì)弦的敲擊力；②弦的質(zhì)量與張力；③音板的性能。
弦在振動(dòng)時(shí)，振幅盡管會(huì)因能量的逐漸減少而減少，但是弦在單位時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)次數(shù)是不會(huì)改變的。弦在單位時(shí)間(秒)完成全振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率。頻率的單位是赫茲，簡(jiǎn)稱為赫，通常寫為Hz或周／秒、次／秒。弦振動(dòng)的頻率決定了音的高低。振動(dòng)的次數(shù)多，則音高；振動(dòng)的次數(shù)少，則音低。在鋼琴中，影響頻率的主要因素是：①弦的材料和質(zhì)量；②弦的長度；③弦的直徑：④弦的張力。
不同材料不口質(zhì)量的弦，發(fā)出的音高不相同。長度、直徑與材料相同的弦，如果張緊的力相同，其頻率(音高)相同，反之則頻率(音高)各異。同一根琴弦張力小則音低，張力大則音高：同樣材質(zhì)的弦，如直徑、張力相同，長的音高，短的音低：張力、長度相同時(shí)，粗的音低，細(xì)的音高。上述關(guān)系用公式表示如下：
(補(bǔ)入關(guān)系式：f=，，，，，，“f”用斜體字)
式中：f一弦的頻率(基頻)
L一弦長
M一弦的線質(zhì)量
T一弦的張力
弦的振動(dòng)，是屬于機(jī)械波的一種，弦即傳播波的媒質(zhì)。在張緊的琴弦各部分之間，存在著相互作用力，如弦受到弦槌敲擊的部分發(fā)生了振動(dòng)，由于它對(duì)周圍其它部分有力的作用，就會(huì)帶動(dòng)周圍部分振動(dòng)起來。同樣，周圍部分又會(huì)帶動(dòng)臨近的遠(yuǎn)處部分振動(dòng)起來。這樣接續(xù)下來，弦的振動(dòng)波(機(jī)械波)即從弦的一端傳到另一端。因?yàn)橄议城脫粝业奈恢檬窃诠潭c(diǎn)(支撐點(diǎn))之間，所以振動(dòng)波是向兩端傳播的，當(dāng)波傳到一端支點(diǎn)以后，又反轉(zhuǎn)方向往回傳播。波從振動(dòng)點(diǎn)開始，沿著振動(dòng)方向經(jīng)過弦的全長再回到振動(dòng)點(diǎn)，即完成了整個(gè)振動(dòng)周期。
鋼琴的弦分為裸弦與纏弦兩種。
裸弦也稱為鋼絲弦。主要用于頻率較高的高音區(qū)與中音區(qū)。理論上裸弦應(yīng)該是張于兩個(gè)固定點(diǎn)之間的完全剛?cè)岫鶆虻墓腆w材料構(gòu)成的細(xì)線。實(shí)際上它是具有極高抗張強(qiáng)度和好的塑性，且圓度好、線徑變化小的經(jīng)電渣重熔等工藝處理專為鋼琴琴弦使用的彈簧鋼絲--琴鋼絲。這里說的極高強(qiáng)度和好的塑性，是指具有承受每平方毫米180公斤(180kg／mm2)左右的張力不變形，并且沒有機(jī)械損傷的能力。按照鋼琴設(shè)計(jì)的一般要求，鋼絲弦的抗拉強(qiáng)度應(yīng)該是每平方毫米200公斤至260公斤。新的鋼絲弦被初掛到鋼琴上，經(jīng)調(diào)律等工作被張緊以后，會(huì)因鋼絲的塑性，生而稍稍伸長，造成弦的張力減小而振動(dòng)頻率隨之降低的情況。這樣的情況應(yīng)該算是正常的現(xiàn)象，但是要求這種塑性伸長越小越好。此外，還要求鋼絲弦張掛后的彎角處不出現(xiàn)裂痕。再者，為了使琴弦的使用壽命得以延長，要求鋼絲弦的表面經(jīng)過電鍍、發(fā)藍(lán)或拋光處理。
鋼絲弦的規(guī)格，是依照鋼琴的特殊需要選定的。銅絲弦從12號(hào)開始到26號(hào)截止，共分為25個(gè)規(guī)格(號(hào))，其中
12號(hào)最細(xì)為0．725毫米，26號(hào)最粗為1．6毫米。為保證琴弦功能的需要，對(duì)鋼絲弦每種規(guī)格的極限抗張強(qiáng)度及斷裂載荷、單位重量都有比較明晰的要求，如表l列出的那樣，不能任意變更。鋼絲弦也被習(xí)慣地稱為琴鋼絲，它的直徑與鋼絲號(hào)可用專用的琴鋼絲線規(guī)來對(duì)照卡試、測(cè)量，沒有琴鋼絲線規(guī)的時(shí)候，可用千分尺直接測(cè)定。
纏弦,也稱低音弦，是頻率較低的低音區(qū)使用的琴弦,
也有的用在中音區(qū)的起始幾組琴弦上。
纏弦是以鋼絲弦(裸弦)做核心(稱為芯弦)．在外面纏繞上經(jīng)過防銹處理的紫銅絲(稱為裹弦或銅絲弦)而制成的。作為包裹在芯弦外面的紫銅絲--裹弦，應(yīng)圓度好，線徑均勻，并且柔軟、纏繞性好。這樣才能使兩種不同材料纏繞在一起組合成整體性好的琴弦，振動(dòng)中不會(huì)發(fā)生分離，呈現(xiàn)出良好的工作狀態(tài)。
在低音區(qū)使用纏弦，是為加大琴弦直徑、增加琴弦質(zhì)量。從相對(duì)較短的琴弦獲得所需要的較低的振動(dòng)頻率。如果根據(jù)弦長與頻率的關(guān)系，用增加弦的長度來得到鋼琴所需要的低音頻率，那么低音弦將會(huì)太長，使琴體難以制造并造成人力、物力上的極大浪費(fèi)；如果用加大鋼絲直徑的辦法來獲取，則會(huì)因?yàn)殇摻z過粗、撓性不良，弦槌敲擊時(shí)不容易振動(dòng)以致發(fā)不出音來；并且也會(huì)因在弦架上的連接困難，帶來難以加工組裝、不易調(diào)律等工藝問題。用纏弦作為振動(dòng)頻率較低的低音弦，目前是比較理想的方法。纏弦不僅可以加大弦的質(zhì)量，而且撓曲性也很好．受激發(fā)時(shí)容易振動(dòng)，在提琴、吉他、豎琴等許多樂器上被廣泛采用。
新的銅絲被纏裹在銅絲弦上之后，很容易因人為的原因（如手的觸摸使其表面粘上汗液）和天然的原因(氣候潮濕)而生銹--表面覆蓋上銅綠，往往比經(jīng)過防銹處理的銅絲弦生銹更早。為了使它生銹來得晚些．較長時(shí)間保持低音弦的品質(zhì)和延長它的使用壽命。很多鋼琴的低音弦裹弦使用經(jīng)過涂膜處理的銅質(zhì)電線內(nèi)芯(漆包線)。因?yàn)樗瓤稍鰪?qiáng)防銹能力．又具有對(duì)裹弦所要求的主要性能。
由于低音弦的頻率變化以及變化中逐漸改變琴弦質(zhì)量(重量)的需要，裹弦的直徑也應(yīng)該隨著頻率的變化而改變。常用的裹弦銅絲，直徑從0．3毫米至1．8毫米，分為30多種規(guī)格．象選定鋼絲弦的規(guī)格一樣，這些不同直徑的裹弦，也是隨著低音弦頻率的變化和設(shè)計(jì)需要而從中選取的。鋼琴的低音琴弦確定以后修換琴弦時(shí)最好不要隨意改動(dòng)，遵照原有低音弦的芯弦直徑、裹弦直徑和纏繞裹弦的長度及其纏
繞位置來復(fù)制新的規(guī)格相同的低音弦，往往是最保險(xiǎn)可靠的。當(dāng)然．有時(shí)出于改善鋼琴局部音響效果的動(dòng)機(jī)而改變低音區(qū)琴弦，可以例外，但最好是謹(jǐn)慎從事。
纏弦分為單層纏弦和雙層纏弦兩種。單層纏弦是將裹弦直接纏繞在芯弦上(圖4）。雙層纏弦是在芯弦上纏繞一層裹弦--內(nèi)層裹弦后，再纏繞一層裹弦--外層裹弦而制成的(圖5）。雙層纏弦是用在頻率最低的幾根低音弦上。
纏弦是靠熟練的操作技術(shù)及傳統(tǒng)工藝在打弦車上精細(xì)加工而成。選配芯弦、裹弦規(guī)格恰當(dāng)，芯弦順直無折彎，裹弦纏繞緊密度均勻適當(dāng)、弦扣勻稱緊密(見弦的連接部分)。是對(duì)它的基本要求。纏弦裝在鋼琴上，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)沙音。這在很大程度上是由于裹弦纏繞過松 琴弦在振動(dòng)時(shí)相互碰撞造成的。有時(shí)也出現(xiàn)低音弦共振不起來、發(fā)音不良的情況．這被稱為木音。木音的產(chǎn)生主要因?yàn)楣依p繞不均勻，有的地方裹繞過緊，裹弦之間挨靠得過于緊密，制約了弦的振動(dòng)，琴弦象銅棍似的缺少良好的撓性引起的。沙音和木音通常是在低音區(qū)(有時(shí)也在中音區(qū)的起始端纏弦部分）里發(fā)生。在鋼琴聲學(xué)品質(zhì)要求中不
允許有這種情況發(fā)生，所以不論是新琴還是使用多年的舊琴，出現(xiàn)沙音木音的時(shí)候必須及時(shí)修好。
摘自《中國樂器》
