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一、音板对音量的影响。
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同一种乐器,同一种琴弦,同一激发琴弦的方式和同一的击弦力度,其音量的不同取决于共振体(腔)的性能,而共振体的性能取决于共振体的材质、设计结构、加工工艺绪因素。- h! _" C; y) j e, l
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钢琴的音量取决于四方面:一是音板的性能;二是琴弦的质量和张力;三是弦槌的质量和硬度;四是键盘机械的有效性能。
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; d( ?/ l) B6 t+ q8 H; T& G 1、音板的结构
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6 T% J7 r/ |" u( Q2 n 音板是由共振板、肋木、弦马、音板框、斜梁构成,其中共振板和肋木承担将琴弦振动的能量扩大,同时承载将琴弦振动的声波以最小的损耗辐射到空气中去,同时还要适当的“延留”使声音不会过于短促。: W1 G/ A: q/ J
3 A' f* k/ H$ E* i) K 2、共振板! w, U' G! O% h0 W% S
7 q1 _% _$ `) H9 y! j6 J0 m 共振板是音板的主体,其面积因琴体大小的不同从约1.5平方米到3平方米不等。共振板的厚度仅为7-9毫米,这么大的薄木板,不可能以大块木板作成,而是使用10毫米左右的板条拼粘而成。为使音板较易于振动,采用了较松软而富有弹性的木材——松木来作共振板。松木有明显的年轮即疏密相间的纹理,致密部分硬度较高、强度大,疏松部分密度小易于声音的传导,所以钢琴、提琴、竖琴都采用松木作音板。我们所听到的钢琴的声音虽源于琴弦,而音量的大小和音色的好坏取决于共振板的性能。
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4 z4 w% E7 M `. u8 z9 q- H 3、肋木
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; W, z- b+ V9 Z& [8 c& l 虽然音板采用径切可以提高强度而不影响声音的传递,但是由于弦马平面高于琴弦平面,琴弦张紧后通过弦马给予音板的压力高达5百多公斤,肋木就起到了支撑压力使共振板不塌陷的作用。2 l# C5 |/ J* I; Z9 y
8 G! x& \# R: z: S4 a% U6 w 尽管共振板采用了弹性较好的松木,且采用径切方式来增加共振板的弹性,但仍感不够。为增强音板的弹性,钢琴技师们设计出将音板作成拱形——就如同桥梁的拱型——音板之所以能成为拱型就是靠把肋木作成弧形,然后把凸起面粘贴在音板上,形成音板的拱型(只是由于把琴弦张紧后,这个拱型就不那么明显了)从而加强了音板的弹性.但是由于弹性越大,波阻抗越大,振动能量损耗越大,所以肋木也要以松木制作,以便使共振板能获得适当的弹性。4 ?! z( l: V- A. U
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肋木的另一个作用就是传导声波:在共鸣盘(张弦系统)中,音板的年轮是与弦马的音响相一致,按照由低音至高音,由下向上(立式琴)成对角线布置。实验证明:声波在木材的传播中,顺年轮要比横跨年轮快的多,这就不能使共振板充分响应从弦马所获得的弦的振动能量,使得共振板振动面积减少,且不够均匀。因此把肋木与音板的年轮将走向相垂直粘接,就使音板对声音的传播成为网状,使音板在任何一点上获得振动能量,都会迅速传导到大部分共振板,从而使音量得以扩大和谐音增强。. ^- X& x" A7 D1 C" G; z- e
& B( P3 [" a& M1 O* W$ k 4、斜梁
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装置在共振板低音上部,音高下部的斜梁,是为加固共振板的边缘,使共振板的振动更符合理想的,按弦马走向长轴的椭圆形共振区,使声波衰减缓慢,音量得以保证。+ Y& D$ A4 S7 g, y3 |: p& m" O& b
' g2 B" A7 s9 r0 s9 f0 e 5、音板框
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音板框是固定共振板的载体。音板边框多以硬质木材加工,目的是减少共振板振动能量的损耗,若共振板边框使用易于振动的木材则共振板振动时边框也随之振动就会使振动能量无效的消耗,使音量减小衰减加快,声音短促。; @, g3 Z i* b/ U! z/ j
/ k8 K% ?; F# G) Y9 f: O 6、弦马7 K, \" g6 f6 e6 N# [
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大家都知道弦马的主要功能是支撑琴弦和传导声音,但是弦马对音量和音色的影响绝不可忽视。1 U1 E9 \; K# d' W
9 N5 _) k7 _9 z2 D 弦马应使用硬质木材制作,因为一则弦马要支撑琴弦;弦马必须有足够力度来支撑有一定角度的上、下马钉;再则硬木传声速度快于软木;三则硬质木材声音能量传导的损耗小。
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中、高音弦马的横截面大体上是30χ30毫米不同型号和不同品牌的琴略有差别,如果同样的截面积,将高度降低,宽度加大,通常声音的衰减会差一些,但音量会有所加强,反之将弦马作的窄一些高一些,音量会略有减弱,将弦马的截面积加的越大,音量就越小。反之把截面减小,音量就会加大,这是因为弦马截面积增大,声波通过时弦马的内摩擦增加,音量减小,尤其低频谐音减少音色会变的单调,反之,弦马截面积减小,音量会加大但音色会有“不纯”之感,现普遍采用的弦马规格并非通过计算而取得,而是钢琴技师多年来大量积累的经验成果。
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% ]2 _! J: S! h5 A) ]. ^. `' H' M7 c 观察三角琴的低音弦马可以发现,它比中、高音弦马高出30多毫米,这是因低音琴弦直径,长度,张力都比中高音大,加大弦马截面积可以使低音区的音量与中、高区的音量音取得平衡。
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二、琴弦对音量的影响
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上面讲到琴弦的质量,张力,频率都对音量有很大的影响。观察一下大型三角琴的低音弦,最长约2米,直径也有约4-5毫米,张力约180kg,而最高音区琴弦,长度仅为50毫米,直径只有0.775毫米,张力约70多公斤,两者相差是如此之大,再者低音琴槌比高音弦槌重量要大1-3倍,我们将最低、最高两个音同时以大力度弹奏,高音弦所发之音并觉得十分的弱,按上述声学理论的“遮蔽效应”似乎高音区应为强大的低音所“遮蔽”,然而我们在键盘上取任意几个琴弦的长度,直径,张力差别很大的音,以大力度去弹奏,我们能清晰的听到每根弦所发出的声音,如果我以一个仪器(分贝仪)去测定每个弦的音量(距离1.5米)分别都可以达到90-100分贝,但是我们用三个键同时以同样的力度去弹奏音量却非成倍数增加。# `( |7 }3 j. l2 T
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钢琴的最低音是单根的双层缠弦,10-20键起为双根单层缠弦,自19-21键以上的中音区就成为三根裸弦。在1根到2根弦,2根到3根弦的交接处,我们基本听不到钢琴音量的改变,只是反映出音色的变化,这是因为当频率提高,弦的长度就相应减小,弦的发音就会出现“失谐”,弦越短,失谐现象就会越明显,所谓“失谐”即是弦在重力敲击时发出的泛音不谐和现象严重时音高也会改变,例如小提琴大力度“砍”时,音高会有些许降低的感觉。改变泛音不谐和的有效办法就是增加弦的长度和应力,因此当低音频率提高到一定程度时可采用减少弦的直径,增加弦的长度,加大弦的应力,达到减少声音的失谐程度,所以从低音的一根弦过渡到二根、三根弦的目的不仅是为增加音量,改变音高,还与音色有关。' I( r: i. \- D- z* _8 F
6 D8 H! O2 R) Q 由于弦的特性及声学原理,由第一号键A2的27.5HZ到A1的55HZ,乃至到A25的110HZ,必须有又粗又长而质量又大的琴弦,配合以较大的弦槌,以较大的冲击力去激发琴弦,才能获得与中音区相匹配的音量。& c+ C' R! e* n9 i' ]' U. I9 T
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键盘机械对音量、音色的影响是可想而知的,键盘机械不能形成有效的击弦运动,则音板琴弦都无从谈起。 |
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