揭秘“乐器之王”结构的神秘面纱!钢琴不只是“琴”

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在所有乐器里,钢琴最像机器,一种人用手操作的机器。

一部钢琴由超过12000个零件组成,它是经过300多年的改进和演变,最终才成为我们看到的现代钢琴。钢琴之所以成为乐器大家族中的“王者”,是人类的精神文明及科技文明的发展所赋于它的。

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一段关于钢琴结构的分解动图

今天讲一篇硬科普,给大家介绍一下钢琴与机械。

十七世纪末的时候,欧洲进入了机械文明的黄金时期,在这期间发明了各种各样的擒纵机构,钟表业也迎来了井喷式发展。各类机械设计技术的普及为钢琴的出现奠定了基础。

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擒纵机构的一种

擒纵机构是一种机械能量传递的开关装置。擒,将主传动的运动锁定(擒住),此时主传动链是锁定的;纵,就是以震荡系统的一部分势能,开启(放开)主传动链运动,同时从主传动链中取回一定的能量以维持震荡系统的工作。

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斐迪南三世·德·美第奇(Ferdinando de' Medici)

美第奇是托斯卡纳的王子,也是托斯卡纳王位继承人。这位王子是个极具音乐天赋的人,会演奏弓形乐器。

酷爱机械发明的斐迪南三世·德·美第奇(Ferdinando de' Medici),于1688年高薪招募了巴尔托洛奥·克里斯托福里(Bartolomeo Cristofori)作为他的乐器制造师。

在1700年左右,克里斯托福里向斐迪南三世呈上了史料记载的第一台钢琴,在美第奇家族的发明目录里是这么记载的:

“Un Arpicembalo di Bartolomeo Cristofori di nuova inventione, che fa' il piano, e il forte, a due registri principali unisoni, con fondo di cipresso senza rosa... ”一台可以演奏强与弱的羽管键琴。

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Bartolomeo Cristofori 于1700 年设计的击弦机

克里斯托福的这个机械设计这简直就是当时乐器制造界的黑科技。不过这套设计还是存在不少缺点:这套机械系统需要将擒纵机的临界点设在琴槌碰到琴弦的那一刹那,太晚将导致琴槌滞留影响琴弦震动,太早又会导致力度不够并且在慢触键弱奏时失音。

事实上,在钢琴出现后的大半个世纪里,即使在有设计图纸的传播下,这种复杂的系统并非所有的钢琴制造商都能造的。真正普及钢琴的任务,是由一大批造价低廉技术简单的无擒纵结构的钢琴完成的,1768年J.C.巴赫就是用这种简单机械的钢琴作钢琴史上的第一次公开演奏。

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德国作曲家J.C.巴赫(Johann Christian Bach)

他是J.S.巴赫最小的儿子(排行第十一)。因其后来到伦敦,俗称“英国巴赫”。

接下来的二百多年里,钢琴经历了种种改良,并最终以现在人们常见的现代钢琴的样式呈现在人们眼前。现代钢琴的内部结构包含了六个主体结构:琴弦、铁排骨架、音板、击弦机系统、木质外壳、踏板。

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钢琴的主要构造

下面给大家简单介绍一下钢琴的构造:

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琴键(Keyboard):琴键由黑键和白键组合而成。

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踏板(Pedal):是指钢琴下面用足踩的踏板,它是钢琴中除键盘外最重要的配件。

钢琴踏板主要分为三个部分:

1)制音踏板(Damper Pedal):右踏板,也叫做延音踏板。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。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)。

2)柔音踏板 (Soft Pedal):左踏板,也叫做弱音踏板(ulna cord) ,往往被比作"旋乐演奏者的弱音器"。

3)持音踏板(Sostenuto Pedal):中踏板,延长音踏板(sostenuto)。具有特殊性能的踏板。它有着令声音或弦的振动持续下去的作用。

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击弦机系统(Action):击弦机由铁架、主梁、枕梁、调节器和起动器、转击器、止音器等多种零部件构成,这些经过反复设计,精心安排的构件严整地组合在一起,构成一个完整的复奏式杠杆系统,是整部钢琴的灵魂和最重要的配件。

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琴弦:琴弦是钢琴的核心部分,是钢琴音源的最重要部件之一。钢琴的琴弦一共有三组,其中高音区为每音三弦,中音区为每音两弦,低音区为一音一弦。因此,琴弦质量的好坏直接关系到钢琴质量的优次。一般钢琴弦是使用纯度极高的碳钢丝做成。

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音板(Soundboard):音板是由共振板(又称音板大板)、助木(又称排档)、音板框和弦码组成。共振板象一个薄板片,下面粘贴着一定距离排列开的助木,周边粘贴着音板框,上面固定中、高音弦码和低音弦码。琴弦振动时,通过紧附在音板上弦码的传递,振动音板,音板开始工作。

当钢琴的内部结构展示在你面前, 你会惊叹:钢琴的结构是如此的复杂!就是这样一个结构复杂的机器,能够演奏出动人的音乐。不得不感叹人类智慧的伟大!

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