闭着眼睛炒菜?摸彩?——论钢琴触键的物理学原理(上)
原声乐器里面,以琴弦为音源的多了去了,学术上叫做弦鸣乐器,细分还分为击弦乐器,拨弦乐器,拉弦乐器,具体的品种大致有:钢琴、提琴、竖琴、吉他、贝斯、古筝、二胡、琵琶、柳琴、月琴、阮、冬不拉、扬琴、班卓琴、三味线、曼陀铃、伽倻琴、箜篌......真要列举,还有很多。
有一样不知道大家有没有发现:上面列举的一大堆弦鸣乐器里面,只有钢琴是人的手指和琴弦没有物理连接的,也看不见琴槌敲弦的过程。其余的弦鸣乐器,都有以下三个特点:
(一)接触。用手指直接拨动琴弦,有的要戴个假指甲(古筝等)或手持拨片(吉他等)拨动琴弦,或是手持琴竹(扬琴等)敲击琴弦,又或是手持琴弓(提琴等)拉动琴弦。
(二)触弦位置可变。琴弦是有一段长度的所在,琴弦被触发的位置,是可以调整的,而调整的目的,通常是为了获得音色和音量的变化,丰富声音的色彩和层次。有这些乐器演奏经验的人,都很清楚。
(三)可视。只要演奏者愿意,都能看得到手指或工具和琴弦接触位置,因为姿势的关系哪怕不是在视线的正中心,也能用眼睛的余光照顾到,从而牢牢地把控住自己的演奏。
就拿以上三点来看,大家有没有意识到:原声钢琴,其实和其它弦鸣乐器差异很大呢?
至于别的有键盘的原声乐器,比如管风琴、手风琴、脚踏风琴、口风琴等,那些乐器按下琴键,就打开里面的气门开关,使气流驱动相应的簧片或音管发音,和原声钢琴也完全不是一个路数。
(A)非接触。要真正深入理解原声钢琴演奏技术中的触键技巧,这不能离开钢琴的发音原理。钢琴要发音看上去简单得很:把琴键按下去后就听到钢琴发出一个音符的琴音。就是说,按下去就会有个反应~对了,这样的玩意儿多了去了:门铃,微动按钮开关,限位按钮开关......生活处处可见。殊不知,钢琴的琴键按下去的过程中,其实里面可忙乎了,经过了多次七弯八拐的传动,才发出声音来:
(1)琴键后端上升,装在上面的卡钉也跟着上升。
(2)卡钉上升伊始,琴槌被顶杆驱动向着琴弦的方向运动。
(3)琴键下沉到总行程的1/2左右,止音器开始打开,琴弦逐渐处于能自由发音状态。
(4)琴槌运动到离琴弦3~5毫米(高端钢琴此数值更小)时,顶杆的推力突然一下子消失,琴槌凭原先运动的惯性继续向琴弦运动并瞬间完成击弦发音的动作。顶杆呢,在推力消失的刹那,也已经开始回退到初始位置。
(5)击弦后琴槌借着琴弦的反弹力,加上琴槌自身重力(三角钢琴)或勾簧组件的拉力(立式钢琴)的辅助,往远离琴弦的方向运动。
(6)如果击弦发音后琴键继续保持沉底状态,琴槌会被托木接住,停在回程中某处的位置:如果击键速度快的话,琴槌的停住位置会离琴弦近一些,如果击键速度慢的话,琴槌的停住位置会离琴弦远一些。
(7)松开琴键,琴槌完全复位,不踩延音踏板的话,琴键复位过程中止音器开始重新捂紧琴弦:“闭嘴,闭嘴......”。如果之前击键速度快的话,琴槌离原始位置远,积蓄的复位势能相对较大,导致松开琴键后,琴键的复位速度较快;如果之前击键速度慢的话,琴槌离原始位置近,积蓄的复位势能相对较小,导致松开琴键后,琴键的复位速度较慢。这些所谓快与慢,都是相对而言的,其实只有细微的差别,琴键都会很敏捷迅速地复位,不会影响后续演奏的。
整个过程,人的手指与琴弦,没有任何直接和间接的接触,连最后的琴槌击弦,也已经是琴槌被抛出去后的事情了。就好比拿个皮球往墙上砸,皮球触墙前要撒手,总不能说手摸到墙了吧?
(B)击弦点固定。原声钢琴的击弦点位置已经被设计好,不可变的了。通常是弦长的1/7~1/9处,如果偏了,因为泛音的品种和强度会跟着击弦点变化,所以可能会导致音色大变。
(C)不可视。无论是立式或三角钢琴,正常情况下,演奏者是看不到琴弦和琴槌的。要看也可以——把立式钢琴的顶盖打开,上门板拆下,最好谱架和键盘盖也拆掉,就琴弦和琴槌都看得一清二楚了;把三角钢琴的顶盖撑起,谱板拆除,除了被铁架筋条遮住的地方,就能看到大部分的琴弦和琴槌,但是高音区那里会被弦轴板阻挡了视线,琴槌是看不到的。总之原声钢琴要看琴弦和运动的琴槌还真不容易,要拆这个拆那个才能做到。况且,除了调琴修琴的工作需要,正规的钢琴演奏,是不能拆掉任何外壳板材的。
凡事有例外,我也不能把话说死,对于某些非主流的钢琴,比如有的立式钢琴上门板是透明的,有的三角钢琴用透明材料的外壳,那就一目了然啦:
也许有人会说:"研究这个干嘛呢,上述(A)、(B)和(C)我都知道,用不着你在这里贫嘴......"吧啦吧啦一番。且慢,我当然不会给自己挖坑,也不会给自己找抽,欲知详情,下回分解,敬请期待。
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