秦敏靜

（沈陽音樂學(xué)院樂器工藝系，遼寧沈陽110818）

立式鋼琴可調(diào)式鍵盤觸感的結(jié)構(gòu)

秦敏靜

（沈陽音樂學(xué)院樂器工藝系，遼寧沈陽110818）

觸感是評價(jià)鋼琴品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。立式鋼琴可調(diào)式鍵盤觸感，是將可調(diào)節(jié)觸感的人性化結(jié)構(gòu)裝置安裝在普通的鋼琴鍵盤上，能有效地根據(jù)演奏者對觸感的需求進(jìn)行觸鍵力度調(diào)整。這種可調(diào)式鍵盤觸感的研究，是以鍵盤機(jī)械的動、靜阻力與力臂之間的力學(xué)關(guān)系為基礎(chǔ)，運(yùn)用鍵盤機(jī)械的傳動原理，總結(jié)出可調(diào)式鍵盤機(jī)械的觸感調(diào)整方法，為本課題的研究提供一定的理論依據(jù)。本課題的創(chuàng)新之處在于將可調(diào)式鍵盤觸感這一結(jié)構(gòu)應(yīng)用于鋼琴的批量生產(chǎn)中，標(biāo)志著中國鋼琴制造產(chǎn)業(yè)的工藝研發(fā)與技術(shù)創(chuàng)新能力，為國產(chǎn)鋼琴占領(lǐng)國際市場打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

立式鋼琴；可調(diào)式鍵盤；觸感；結(jié)構(gòu)

觸感是指演奏者手指彈奏鍵盤時(shí)，作用在琴鍵上力傳遞給擊弦機(jī)械時(shí)所感受到的一種力量的反應(yīng)能力。這種反應(yīng)能力，是鋼琴鍵盤通過擊弦機(jī)上的聯(lián)動杠桿及弦槌所完成的一系列擊弦運(yùn)動所產(chǎn)生的。因此良好的鍵盤觸感，能夠使演奏者在手指觸鍵時(shí)，感受到觸鍵力度的不同層次，從而滿足了演奏者對音樂表達(dá)的最佳演奏效果。

一、立式鋼琴可調(diào)式鍵盤觸感結(jié)構(gòu)及其理論根據(jù)

鋼琴鍵盤的配重是按照國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)音區(qū)的重量要求進(jìn)行的。從現(xiàn)代鋼琴所使用的受眾群體來看，不僅是成年人在使用鋼琴，更多的幼年兒童也在使用鋼琴。而按成年人使用要求設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化的鍵盤配重，沒有考慮到不同年齡段的使用者在彈奏鋼琴時(shí)對觸鍵力度的具體要求。4-5歲的幼兒由于手部骨骼發(fā)育不完全，手指力量不足，彈奏為成年人力度配重的鍵盤，確實(shí)有一定難度。許多琴童為使鋼琴奏出強(qiáng)有力的聲音，手指關(guān)節(jié)等部位出現(xiàn)嚴(yán)重變形，久而久之養(yǎng)成不良的觸鍵習(xí)慣。另外，成年人在彈奏水平日益增長后，對于鍵盤的觸鍵要求也會發(fā)生變化。尤其是針對專業(yè)練習(xí)用的鋼琴鍵盤，通常比一般鋼琴的鍵盤觸感重一些，目的是加強(qiáng)對手指靈活性的鍛煉。立式鋼琴可調(diào)試鍵盤觸感，將鍵盤的配重工藝控制在可以調(diào)整的狀態(tài)下，隨時(shí)可以根據(jù)演奏者不同彈奏力度的需要進(jìn)行調(diào)整。這種人性化的鍵盤配重裝置，在保證擊弦機(jī)和鍵盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)不發(fā)生任何變化的情況下，實(shí)現(xiàn)了立式鋼琴的鍵盤手感可調(diào)性的配重功能。

中國鋼琴制造產(chǎn)業(yè)已具備了專業(yè)化的鍵盤機(jī)械生產(chǎn)能力，鋼琴觸感的個(gè)性化需求已經(jīng)能夠在鋼琴產(chǎn)品中得以實(shí)現(xiàn)。福州和聲鋼琴有限公司生產(chǎn)的哈曼尼133型號的精品R系列的鋼琴，即是將觸感的可調(diào)式理論應(yīng)用到鋼琴生產(chǎn)實(shí)踐中，該技術(shù)已獲得國家專利《一種立式鋼琴鍵盤手感調(diào)節(jié)裝置》，并產(chǎn)生良好的觸鍵效果，使鋼琴的品質(zhì)得到全面的提升。

（一）可調(diào)式鍵盤結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)

琴鍵是鋼琴鍵盤機(jī)械的一級杠桿，由鍵桿、前銷釘孔、中銷釘孔、導(dǎo)向板、頂柱組成（圖1）?？烧{(diào)式鍵盤結(jié)構(gòu)的理論依據(jù)可追溯至靜力學(xué)原理的應(yīng)用，根據(jù)杠桿力臂關(guān)系公式可得出：動力（F1）×動力臂（L1）=阻力（F2）×阻力臂（L2），在鋼琴鍵盤上具體應(yīng)用為：動力（F1）——鍵盤的觸鍵力度；動力臂（L1）——琴鍵前端至中銷釘?shù)木嚯x；阻力（F2）——鍵盤機(jī)械的靜阻力與摩擦力；阻力臂（L2）——滑塊到中銷釘?shù)木嚯x。由于鋼琴中銷釘至琴鍵前端的距離不變，即動力臂（L1）不變，鍵盤機(jī)械的靜阻力與各部分的摩擦力不變，即阻力（F2）不變。依照靜力學(xué)等式，當(dāng)移動滑塊位置改變阻力臂（L2）時(shí)，手指所要施加在琴鍵上的力（F1）也應(yīng)根據(jù)阻力臂（L2）長短的改變而發(fā)生變化，從而使鋼琴觸鍵重量產(chǎn)生相應(yīng)的改變。鍵盤機(jī)械的靜阻力，即導(dǎo)致琴鍵完成完全下鍵與抬起的整個(gè)過程所需的力值，該力值也稱為鍵盤機(jī)械的靜力特性。擊弦機(jī)工作時(shí)各個(gè)零部件的重量、摩擦力、彈簧的硬度以及杠桿臂的正確比例都會對鍵盤機(jī)械靜阻力產(chǎn)生影響。我們通過測量琴鍵前端下鍵的力值得出，在良好的鍵盤機(jī)械中，磨擦值一般不超過10g。在手指觸鍵力度達(dá)到35—40g時(shí)，琴鍵克服各種阻力開始下沉，當(dāng)琴鍵完全沉下去時(shí)，阻力在高音區(qū)達(dá)到50g左右，在低音區(qū)達(dá)到80g左右。以PP力度彈奏時(shí)，在琴鍵上所施加的力大約在80到100克左右，鍵盤機(jī)械的靜阻力不應(yīng)再低于這個(gè)值的30%。

圖1　

可調(diào)式鍵盤配重結(jié)構(gòu)，以鍵盤機(jī)械靜阻力的基本要求做重量的調(diào)配限制，以鍵桿的底部空間做形態(tài)限制，在保證鍵盤機(jī)械正常工作，且不影響擊弦效果的基礎(chǔ)上設(shè)置滑塊與滑軌?；瑝K與滑軌的檔位孔為凸鈕嵌入式設(shè)計(jì)，不會由于長時(shí)間的彈奏產(chǎn)生滑塊移位的問題，一般家庭只要掌握一些鋼琴結(jié)構(gòu)的基本常識即可自行調(diào)整滑塊位置①觸鍵重量的來源為機(jī)械靜阻力與動阻力兩部分，鍵盤機(jī)械的靜阻力值是配置杠桿及觸鍵重量準(zhǔn)確性的指數(shù)，而動阻力是彈奏者在迅速而用力地敲擊鍵子時(shí)的機(jī)械阻力，由質(zhì)量的轉(zhuǎn)動慣量、零件和襯墊的撓性及質(zhì)量的運(yùn)動速度來確定。因此，琴鍵杠桿關(guān)系中的阻力不考慮動阻力。。

（二）可調(diào)式鍵盤結(jié)構(gòu)的配重關(guān)系

這種具有可調(diào)節(jié)其觸鍵重量的鍵盤結(jié)構(gòu)，是在鋼琴88個(gè)鍵子的下面后端安裝了一個(gè)可以前后調(diào)節(jié)鍵盤配重的滑塊（圖2），滑塊可在滑軌的六個(gè)檔位之間滑動，每個(gè)檔位都有不同的觸鍵力度的改變。根據(jù)不同人群對彈奏鋼琴鍵盤配重的需求，輕松地調(diào)節(jié)配重滑塊位置，滿足演奏者的力度要求?？烧{(diào)式鍵盤配重結(jié)構(gòu)較以往的鉛塊配重方式不同，它用滑塊代替不可移動的鉛塊，通過調(diào)整滑塊位置隨時(shí)調(diào)節(jié)琴鍵的力臂關(guān)系，從而有效地改變觸鍵重量。在琴鍵中銷釘?shù)娇ㄡ斨g的鍵桿底部裝有滑軌，軌道設(shè)有的六個(gè)檔位，各檔位孔之間的距離為12mm，滑軌上設(shè)置有長（l）26.6mm、寬（w）22mm、高（h）9.5mm的長方體滑塊，滑塊凈重14g，選用尼龍材料，滑塊內(nèi)部包有配重鐵塊，滑塊上兩面塑有凹槽與滑塊的凸邊結(jié)合，以滑塊中的頂珠方式與檔位孔接觸定位，可通過移動鍵桿底部滑塊的位置來改變觸鍵重量。

圖2　

一般情況下，滑塊設(shè)置在c檔位的位置，此時(shí)鋼琴的觸鍵重量大約為正常值52g左右；將滑塊移動至最靠近中銷釘?shù)臋n位A時(shí)，此時(shí)鍵子的觸感最輕，檔位越靠近卡釘時(shí)，琴鍵觸感則越重。六個(gè)檔位的重量可調(diào)范圍為5g。以下對哈曼尼立式鋼琴（H-133T6-R）的琴鍵進(jìn)行實(shí)際測量：在該型號的鋼琴中、高兩個(gè)音區(qū)，各選取兩琴鍵個(gè)，分別為小字組a、c、f和小字一組a1。由于低音區(qū)琴鍵所需的下沉力度比中高音區(qū)明顯，不足以說明問題，固不作為測量樣本。

首先選取一組總重為68g的砝碼，其中包括30g、20g、10g、5g、2g、1g砝碼各1個(gè)。取出待測的琴鍵，將滑塊調(diào)整至六個(gè)檔位孔中最靠近中銷釘?shù)腁檔位，調(diào)整好后將琴鍵安裝回原位。踩下右踏板，使制音器不再施力于琴鍵。將砝碼輕輕放至琴鍵最前端，選取砝碼的是按照重量由小到大的原則依次試用。直至琴鍵緩慢下沉至最低端，記下此時(shí)的砝碼克數(shù)。完成后將琴鍵再次取出，將滑塊調(diào)至B檔位，按以上測量方法完成對B檔位的觸感力度的測量。然后以相同的方法完成對C、D、E、F檔位的觸感測量，測量數(shù)據(jù)如下：

根據(jù)測量數(shù)據(jù)可見，c鍵、f鍵、a鍵六個(gè)檔位的觸感變量為5g，a1鍵六個(gè)檔位的觸感力度變量為4g。由于人工測量存在誤差，因此可得出結(jié)論：可調(diào)節(jié)鍵盤觸感裝置六個(gè)檔位的變量約為5g。該裝置使觸鍵重量成為可控的變量，從而滿足了不同年齡段的演奏者對力度的要求，使觸感的調(diào)整更便捷有效，也使鋼琴成為更加人性化的樂器。

二、影響立式鋼琴觸感的主要因素

影響鋼琴的觸感因素有很多，主要由鍵阻力、下鍵深度、鍵盤機(jī)械的靈活性等方面決定。對于觸感的調(diào)整主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述：一是鋼琴的鍵阻力主要來自于擊弦機(jī)的動、靜阻力及鍵盤機(jī)械各部分的摩擦力，它決定了鋼琴的觸鍵重量。國家標(biāo)準(zhǔn)的鍵阻力要求，從高音區(qū)到低音區(qū)在55g-130g之間均勻過度。鋼琴的鍵阻力在出廠時(shí)均已設(shè)定，如果想通過改變鍵阻力大小來增減觸鍵重量，則需要調(diào)整卡釘前后位置、增減配重鉛塊的數(shù)量或調(diào)整勺釘前后位置等方法達(dá)到配重要求。調(diào)整鉛塊的配重工作較為復(fù)雜，但對于改變鋼琴觸鍵重量也最為有效，觸感可調(diào)式鍵盤以解決鍵盤配重的問題為出發(fā)點(diǎn)，在便于操作的基礎(chǔ)上，利用滑塊改變力臂長度的杠桿原理，成功解決了鋼琴鍵盤配重的后期調(diào)整問題。二是下鍵深度與觸感的關(guān)系直接影響演奏者的音樂表現(xiàn)力。國家標(biāo)準(zhǔn)下鍵深度9.5mm-10.5mm，根據(jù)不同人群的不同演奏需要可在這個(gè)范圍之內(nèi)做相應(yīng)調(diào)整。不同的下鍵深度的調(diào)整，可在一定范圍之內(nèi)改變琴鍵的觸感。三是鍵盤機(jī)械各部分的連接是否符合要求，關(guān)系到鍵盤機(jī)械的靈活度，擊弦機(jī)是否能夠在接收到琴鍵傳遞的能量后立即作出靈敏的反應(yīng)會直接影響弦槌的擊弦效果。四是琴鍵的杠桿比，該比例能使鍵前端的觸鍵力與鍵尾的鍵盤機(jī)械阻力保持平衡。由于觸鍵力度的大小在鋼琴觸感中起到了至關(guān)重要的作用，因此在立式鋼琴中，除個(gè)別大型立式鋼琴會根據(jù)擊弦機(jī)的位置增加鍵桿長度外，為滿足鋼琴的觸感要求，琴鍵前端至中銷釘?shù)木嚯xF1與鍵尾至中銷釘?shù)木嚯xF2的比例關(guān)系約為3:2。即F1:F2≈3:2。鋼琴鍵桿后端末尾處通常安裝鉛塊，用來平衡琴鍵兩端的受力情況，增加琴鍵前端的觸鍵力度要求。鋼琴琴鍵的鉛塊位置由一級杠桿力的平衡性決定，琴鍵前后所受的壓力平衡對鋼琴觸感有直接影響。

三、立式鋼琴可調(diào)式鍵盤觸感的適應(yīng)性

由于鋼琴的受眾范圍不斷擴(kuò)大，鋼琴觸感也有了新要求，主要體現(xiàn)在彈奏者的年齡差異、鋼琴的不同功用以及不同風(fēng)格鋼琴作品的演繹三方面。因此，鋼琴觸感需求的多樣化、個(gè)性化要求，使鋼琴觸感調(diào)整的必要性日益凸顯出來。

（一）對兒童演奏群體的適應(yīng)性

隨著鋼琴在一般家庭中的普及，鋼琴教育出現(xiàn)早齡化現(xiàn)象。許多家長早在孩子三四歲時(shí)便開始了鋼琴教育。但由于兒童的手部骨骼、肌肉發(fā)育不完善，因此適合兒童力度要求的鋼琴觸感，對兒童彈奏鋼琴時(shí)的發(fā)力方法與正確手型的養(yǎng)成有重要影響。手指動作大部分由屈肌系統(tǒng)和骨間肌系統(tǒng)兩個(gè)肌肉系統(tǒng)控制，屈肌系統(tǒng)發(fā)育最早，但是這些肌肉不利于控制精細(xì)的手指動作且容易引起腕部的勞損，所以對于訓(xùn)練一個(gè)好的鋼琴手指肌能來說卻并不適合。骨間肌系統(tǒng)位于手掌中，在彎曲關(guān)節(jié)時(shí)起輔助和支持的作用。它靈活且易于控制，適合作為鋼琴演奏的手指控制肌肉。由于屈肌系統(tǒng)發(fā)育早，當(dāng)兒童感覺到鋼琴觸感較重，無法克服琴鍵重量時(shí)便會使用該肌肉系統(tǒng)作為發(fā)力的主要方式。因此，要想使骨間肌從支持性肌肉成為主要運(yùn)動者，必須減輕鋼琴鍵盤的配重，改變鋼琴觸鍵重量。調(diào)整觸鍵重量能夠使孩子依靠骨間肌奏響鋼琴，從而提高對骨間肌的運(yùn)用。隨著年齡的增長，骨間肌慢慢發(fā)育完善，彈奏鋼琴時(shí)，骨間肌的使用也在長期的培養(yǎng)中占支配地位，此時(shí)再加重觸鍵重量則不再會影響觸鍵的發(fā)力方法。由此可見，一架陪伴孩子成長的鋼琴，其觸感的可調(diào)性十分重要，可調(diào)式鍵盤則可以根據(jù)兒童年齡的增長與手部發(fā)育狀況的改變隨時(shí)對鍵盤配重作出相應(yīng)調(diào)整。

（二）對不同使用群體的適應(yīng)性

鋼琴作為一種能夠與人產(chǎn)生交流的大型鍵盤樂器，不同目的的演奏群體對其觸感的要求也不盡相同。那些對鋼琴演奏有專業(yè)要求的演奏者來說，鋼琴的觸感偏輕有助于手指的跑動觸鍵練習(xí)，有人則偏好觸感較重的鋼琴，以鍛煉手指肌群的控制力與抗疲勞能力，從而提高手指的靈活性?？烧{(diào)式鍵盤可根據(jù)演奏者的練習(xí)要求，將滑塊從中間位置向卡釘方向移動，從而增加觸鍵重量。而作為鋼琴音樂愛好者，通常并非是自幼對鋼琴演奏進(jìn)行專業(yè)訓(xùn)練的群體。該類人群并不刻意追求正確的觸鍵方式與手指的靈活性，對于鋼琴作品的演奏偏向于個(gè)人的情感表達(dá)，他們對于觸感的要求一般表現(xiàn)為，觸鍵輕且能在自己的手指發(fā)力強(qiáng)度范圍內(nèi)明確表達(dá)強(qiáng)弱音即可。因此，輕觸鍵則更適合此類人群。觸感可調(diào)式鍵盤可將滑塊往中銷釘方向移動，通過縮短阻力臂的方式達(dá)到減輕觸鍵重量的目的。當(dāng)演奏者的鋼琴水平有所提高時(shí)，即可向卡釘方向移動滑塊，適當(dāng)增加觸鍵重量來達(dá)到練習(xí)的目的。

（三）對不同風(fēng)格音樂作品演奏的適應(yīng)性

在音樂作品的表達(dá)上，有些音樂家對鋼琴觸感有所要求。例如：演奏悲情色彩的慢板樂曲時(shí)，音符綿長深沉，音樂情緒的低沉帶動演奏者手指的下鍵方式也較為堅(jiān)實(shí)、沉重，這勢必會增強(qiáng)演奏音量。但是，作為慢板樂曲，情緒的起伏也應(yīng)從音量的強(qiáng)弱變化上體現(xiàn)出來。因此，鋼琴觸感應(yīng)能夠在有力、沉重的觸鍵下表現(xiàn)出相對的弱音，從而使聲音的變化更有層次。輕觸感的鋼琴由于太容易碰觸發(fā)聲，手指稍用力則會有強(qiáng)音效果，所以不利于豐富情感的表達(dá)，較重的觸感則更加適合該類型作品，可以使演奏者在音樂作品整體的悲憤情緒下，依然能夠通過手指的力度表現(xiàn)出強(qiáng)弱音的起伏感。由于琴鍵配重的固定性以及觸感調(diào)整的復(fù)雜性，一般情況下，演奏者不會為了一首樂曲而調(diào)整鍵盤觸感。可調(diào)式鍵盤的優(yōu)勢就在于其觸感調(diào)整的便捷與有效，演奏者可以在掌握鋼琴結(jié)構(gòu)基本知識的情況下，自行調(diào)整觸鍵重量，從而使鋼琴觸感能夠滿足不同風(fēng)格音樂作品的要求。

結(jié)語

良好的鋼琴演奏觸感一直是鋼琴制造者追求的目標(biāo)之一。近幾年來，中國鋼琴制造產(chǎn)業(yè)的巨大進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)化的鍵盤機(jī)械加工手段，為鋼琴演奏觸感的品質(zhì)提升，提供了有力的保障。鋼琴的使用無論是專業(yè)練習(xí)還是休閑娛樂，用戶都希望能擁有一架觸感、音質(zhì)、外觀都適合自己的鋼琴。因此，鋼琴的需求向著“多樣化”“個(gè)性化”的趨勢發(fā)展。這種可調(diào)式鍵盤觸感結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，即是在滿足“多樣化”的演奏者需求的同時(shí)，來使鋼琴達(dá)到個(gè)性化的音質(zhì)與觸感的演奏要求。

［1］H·A·捷亞柯諾夫.鋼琴制造［M］.關(guān)肇元，金菊生，譯.北京：輕工業(yè)出版社，1960.

［2］秦敏靜.鋼琴制造工藝基礎(chǔ)理論［M］.沈陽：春風(fēng)文藝出版社，2013.

［3］李忠.立式鋼琴觸感的調(diào)整［J］.淮北煤師院學(xué)報(bào)：哲學(xué)社會科學(xué)版，2001（8）：180-181.

【責(zé)任編輯曹萌】

J621.2

A

1674-5450（2015）03-0171-03

2014-11-30

沈陽音樂學(xué)院項(xiàng)目（2012kyL15）

秦敏靜，女，遼寧沈陽人，沈陽音樂學(xué)院教授，主要從事樂器工藝學(xué)鋼琴制造及鋼琴調(diào)律理論研究。