我眼中的现代钢琴结构(2)

文/吴红江

(接上期)

不同型号的钢琴的弦马结构也会有所不同，可见弦马结构和重量对于声音的传导有着举足轻重的作用。

Bluthner 弦马1

Bluthner 弦马2

弦马结构影响其对琴弦振动成分的滤波性能，及其对琴弦振动能量的传递性能。弦马与共振板的关系无非三点：滤波传递（什么样的）声音成分，多大的马压（琴弦通过弦马施加给共振板的压力），在何处施加马压。

弦马尺寸与马压的关系

弦马规格与琴弦振动能量传递性能的关系

弦马上表面宽度决定琴弦在马钉处的折角大小，也会影响弦振动能量的传递。

想来材质、纹理和结构会影响到弦马的滤波性能。从某些名琴的弦马并非完全落在共振板之上可知，在何处施加多大的马压是影响声音传导的重要因素。为此，与其他所有钢琴品牌不同，Baldwin系统的琴弦并不落实到挂弦钉的根部，悬挂高度是依照所需要的马压值来设定的。

Baldwin 系统

当代钢琴中，也有设计者注意到这一问题——凤凰系统消除了共振板所承受的过度马压，振动能量良好传递，无共振板延展之虞。

Julius Feurich（朱里士福里希）的凤凰系统

理论上，弦马安装到共振板中部能够更好地传递振动能量。长度适度的中、高音琴弦的弦马能够满足这一条件，而与之不同在高度上交叉悬挂的长度更长的低音琴弦的弦马则不然。为了保证低音琴弦乐音振动段的长度（影响基音频率及其谐音状况），低音弦马势必靠近共振板边缘，这就导致传递给共振板的振动能量通常不够充分。为了既保证低音琴弦乐音振动段的长度，又获取足够振动能量的传递，低音弦马经常加装马桥及垫板装置。

共振板及弦马（Steinway）

低音弦马（Steinway）

弦马贯穿共振板，带动它充分振动。为了使振动能量迅速传递，共振板一般与弦马近似同向，但这也不是绝对的。

Fazioli的音板

同时，为了获取足够的弦振动谐音，共振板必须向弦马方向呈球面隆起且不等厚。

共振板不等厚是为了对应马压与相对面积调整阻抗以获取均衡的传导能量与传导速度。共振板阻抗对声音的影响可以从美国技师通过在共振板上加装铜砝码和小肋木改变钢琴音色的做法得到证明。

改变共振板阻抗的铜配重块和小肋木

相关链接：Mason & Hamlin的声学模型“音叉增鸣器”

将音叉安置于底部两端带有托板的3.5mm厚的杉木板上。示范步骤如下：先敲击音叉使其发音振动，再将两托板向内略微压进，使带有音叉的杉板弯曲。此时音叉所发出的音量明显增大，延音也明显增加。这个试验证明了钢琴共振板的弧度对钢琴的音量及延音起着举足轻重的作用。

Mason & Hamlin的声学模型“音叉增鸣器”

不等厚共振板（Strunz）

为了抵抗马压，辅助共振板保持球面弧度的肋木被加装到共振板没有弦马的一面。它的排列方向与弦马近似垂直，这就加速了弦振动能量的传递。当然，这种排列方式是现代钢琴才采用的。

共振板及肋木（Steinway）

Emerson up共振板及肋木

共振板、弦马及肋木构成了音板。

振动能量不损失要求音板拥有牢固的支撑。

但是在巨大的马压之下，音板存在着延展性。

相关链接：Mason & Hamlin的声学模型2音板拱形器

将一个长短恰到好处的杉木长条（105 ×20 ×4.5mm）平放在带有两个固定终端的基座上。只需将一张名片插入杉木长条与固定终端的交接处，杉木长条就会高高隆起。这个现象印证了内框架“差之毫厘”的变化，足以给共振板弧度带来“失之千里”的影响。

Mason & Hamlin音板试验“音板拱形器”

延展性导致音板球面弧度降低，谐音成分减少，延音缩短。为了抵抗音板的延展现象，Steinway设计了独特的外壳工艺，梅森设计了“拉力共振器（蜘蛛背）”。外壳对于钢琴的声音有着巨大的影响，这也是我将钢琴外壳视作共振系统的原因。

相关链接：Steinway的边框和外壳

一架钢琴的边框和外壳（这两个概念常常一起或者交互使用）的功能是多方面的：对于铸铁架和琴弦来说，它们起着强有力的支撑作用，同时它们是音板的坚实基础。对于键盘和击弦机而言，它们又是非常坚固的平台。除此之外，它们是整架琴的外壳。

钢琴的边框分为内框和外框两个部分。外框的作用是形成弦和音板振动的外围结构，同时起到对钢琴声音增大的作用。内框上面放置音板和骨架，它必须坚实而有足够的承重力量。

在这一部分的制作上，大多数钢琴制造商都是先从内框开始，制作好内框后，将音板固定其上，然后从外围绕它并与之相粘接。

边框和外壳的常规做法

这种方法使得结构的统一性遭到破坏，直接造成了声音振动传播的散失。Steinway钢琴公司的独特方法是制造内外框的工作是同时进行的，并且是将内外框作为一个整体来制作。

Steinway 边框和外壳

相关链接：Mason & Hamlin拉力共振器

为了避免年久钢琴音板延展导致外壳弛张对钢琴音质带来不良影响（参看美森翰林的声学模型1），美森翰林制作了它非常独特的声学结构，在其平台钢琴的音板背部设一拉力共振器，俗称“蜘蛛”，用米字型钢筋将音板的栖身所在（内框架）紧紧地绷为一体。这些内框架连同外框架均以自然界的硬木之王——枫木多层胶合而成。

Mason & Hamlin 拉力共振器（蜘蛛背）

Mmason & Hamlin up拉力共振器

(待 续)