2011年2月28日 星期一

鋼琴設計 / 賴克

鋼琴的前身是巴洛克時期的大鍵琴與古鋼琴,大鍵琴以撥弦的方式發聲,而古鋼琴是用擊弦的方式;但由於大鍵琴沒有辦法有音量變化,古鋼琴音量又太小,使得這兩項樂器需要被加以改良。而鋼琴便是這兩樣樂器改良後的成品,第一部鋼琴是由樂器製造師父克理斯多佛利(Bartolommeo Crisitofori)於1709年製造而出。當時的鋼琴改善了大鍵琴無法產生音量變化的問題,也由於擊弦機制的改善,可以連續敲擊同一樂音,使得演奏上可以有更大的彈性。


現存最早的鋼琴,製於1720年,收藏於美國紐約大都會博物館。
而後至今天三百年間鋼琴被陸陸續續的改良,包括柔音踏板的產生、音域的擴展、方形及直立鋼琴的發明、延音踏板的發明及琴槌、框架、琴弦的改良等,使得鋼琴愈臻成熟,發展完備;也由於許多作曲家對於鋼琴的熱愛與支持,使得這項樂器加速發展。




鋼琴的主要構造:
1. 踏板(Pedal):
踏板是鋼琴中除鍵盤外最重要的配件,主要分為三個部份:

(1) 制音踏板(Damper Pedal):
是英人布勞馬John Broadwood)於1783年發明,通常是鋼琴底下最右側的踏板,當制音踏板被壓時下,平時壓在弦上的制音器(Damper)便會揚起。使所有的琴弦延續震動,產生聲音延長的效果,而當踏板放開後,所有的制音器又全部壓在琴弦上以制止發音。由於按下制音踏板會使琴聲在一定程度上擴大,故又稱強音踏板(Loud Pedal)。

(2) 柔音踏板 (Soft Pedal):
是一個位於鋼琴底部最左則的踏板。它有兩種不同的作用:在平台式的鋼琴裡,踩下柔音踏板時,琴槌會立刻向旁些微推移,使它只敲三弦中之二弦,或二弦中之一弦(如果每一音有三根弦,就只敲到二根弦;如每一音只有一根弦,移動的結果使琴槌較軟的部份敲到弦),如此一來音量便會減少,並使聲音變得非常清純、柔和。在直立式的鋼琴中,踩下柔音踏板時,則所有的琴槌移近琴弦,藉以減輕衝力,減少敲擊的距離與強度,使音量變小。

(3)持音踏板(Sostenuto Pedal):現代鋼琴除了制音踏板及柔音踏板以外,位於中間的一根具有特殊性能的踏板。它有著令聲音或弦的振動持續下去的作用。但由於持音踏板使用機會少,所以現在的持音踏板構造和作用都有所改變。大部份現代鋼琴的持音踏板被踩下時,一塊活動的絨布會夾在琴槌和琴弦之間,使音量變得極細和模糊。通常只使用於夜間或清晨彈奏鋼琴之時,以免驚擾鄰居的安寧。

2.調音釘(Tuning Pins):
是一些能夠發出熱能的特別裝置。它的鏇床有切口纖維,因而琴弦能牢固地繞在調音釘上,致使音質能保持下來。


3.琴槌(Hammer):
外包著高品質的毛氈或絨布,由於這層外衣多是羊毛造的,因而又稱羊毛槌。它本身連著琴鍵,當琴鍵被按下時,琴槌便會打在琴弦上,並藉著琴弦的振動使鋼琴發出聲音。因此,它的作用是用來敲擊被調音釘緊扣著的琴弦。

4.制音器(Damper):
制音器是與弦緊貼著,用來阻止弦的震動。當鋼琴上的琴鍵被按下時,鋼琴內部的琴槌會打在一條條用銅製造的琴弦上,藉著琴弦的震動發出聲音;而制音器的作用就是在琴鍵按下後,阻止琴弦繼續震動和發出聲音,使彈在琴鍵上的每一個高低音都能清楚地聽到。


琴槌(弦下)與制音器(弦上)
5.琴膽(Action):
琴膽連接著琴鍵和琴槌,是整部鋼琴的靈魂和最重要的配件。


6.響板(Soundboard):
響板位於鋼琴內部最後面的一塊大金屬鋼板,它連著調音釘,緊貼著琴弦,當琴弦被引發振動而發出聲音時,響板會使聲音產生雙重共鳴,即將聲音透過響板反射並擴大出來。

7.琴鍵(Keyboard):
鋼琴的琴鍵都是由黑鍵和白鍵組合而成,用均質木塊切割,使琴鍵的外觀十分整齊,所有的白鍵或黑鍵都有著平均的大小,且高度相仿,不會令琴鍵的外觀起伏不平。黑鍵和白鍵都會經過嚴格的重量以及平衡檢測,使彈琴的動作達到平滑的效果。

在設計及製造鋼琴的過程中,音色、觸感、調音穩定性、耐久性、外觀及琴弦的張力這幾項是最需要留意也最重要的。

1.音色:
要選擇具有豐富清晰而且持久的音色,從極度輕奏、小聲的音量到非常響亮、大聲的音量,都要有好的音色。好的音色其特性必須聽起來是和諧且平衡的。而最好的鋼琴是其響板的形狀設計成一個永久冠形,在全長方向上再用數條肋木來加以保護,這樣便能使樂器的使用壽命增長。

2.觸感:
觸感要能令初學者感到舒服,又能令有造詣的演奏者感到得心應手。鋼琴的琴鍵內會插入了微細的鉛塊,以用來保持琴鍵觸感的平衡,使其不至於太輕或太重。然而改進觸感之外,還必須採用既準確又不易故障的擊弦機構。若鋼琴的零件公差能達到五百分之一毫米,便能使音量平均,觸感均勻,更能減少之後維修的次數。

3.調音穩定性:
因為弦所受的巨大張力(約20噸)會使得鋼琴容易走音,因此每台鋼琴在製作完成後,都必須要定期的去調整。也因此,鋼琴的後架結構,必須經過精心的設計,去提高抗應變的效率和延長調整的間隔期。調音針和調弦的方法也能影響調音後的穩定及準確性。

4.耐久性:
一般家庭的財產之中恐怕沒有比鋼琴更經久耐用的了,因此誰都希望鋼琴的性能、聲音與外觀能長期地保持不變。然而鋼琴的耐久性,是要通過精心地選擇材料,使用先進的生產設備(包括最新的科學數據和聲學專門知識)以及在整個製造過程中進行極嚴格的品質管理才能實現的。

5.外觀:
因為鋼琴在家裡往往是最引人注目的「傢具」,所以大部份的人均極重視鋼琴的外觀,因此在選擇鋼琴時,要先考慮一下將要放置鋼琴的房間,然後再挑選出最適合自己的鋼琴式樣。

6.張力:琴弦要被調音釘拉緊,這樣,琴槌打在弦上才能發出聲音。而張力就是指琴弦被拉緊的程度,張力的鬆緊除了影響鋼琴的音準外也影響其調音後的穩定性,故十分重要。



科技日新月異,故時至今日鋼琴仍被新技術新設計不斷的改造著,各種不同造型的鋼琴也推陳出新,就連向來以製造汽車聞名的奧迪(Audi)也在2009年與貝森朵夫(Bösendorfer)合作,設計了這台現代感十足的鋼琴。

Schimmel在1885年製造的Pegasus平台鋼琴
另外,由於古典鋼琴的體積巨大且笨重,近代也發展出如電子琴、電鋼琴…等的產品,好讓一般民眾作為日常學習、練習之用,或是藉由科技產生古典鋼琴所沒有的音響效果。


YAMAHA生產的混合式鋼琴,重量僅傳統鋼琴的1/3,卻能完美複製出傳統平台鋼琴的音色。
最後則和大家一起分享上述提到的奧迪鋼琴在製造過程中所拍攝的紀錄影片。