鋼琴音板作為鋼琴的音源部分，其主要功能是將琴弦的振動能量轉換成聲能傳播出去，音板對鋼琴音質的好與壞起著至關重要的作用。鋼琴振動有著不同于其他樂器的振動特性，因此，了解鋼琴音板的振動特性對音質的影響是十分有必要的。本文主要闡述了鋼琴的主要傳聲系統(tǒng)音板的震動對鋼琴音色的影響與鋼琴音板和音板的各個組成部分相互之間的震動影響。如果想了解鋼琴音色和傳音的性能，就要對鋼琴的音板進行深入研究。只有深入了解音板的震動特性才能制造出音色更加優(yōu)美的鋼琴，把美妙的聲音帶給千家萬戶。

一、鋼琴音板的歷史

鋼琴的音域寬廣，其振動頻率從27.5Hz到4186Hz，因此，對于一塊音板來說，要將所有的音都給予同樣的輻射是有困難的。幾乎所有音板，都不同程度地對極高音區(qū)和極低音區(qū)的音缺乏靈敏度，甚至對基頻不做輻射。

為了解決這一難題，歷史上的制作師們曾做過大量的實驗，包括材料的變化和結構的變更。除了我們現(xiàn)在常見的木材，還嘗試過其它各種材料的使用，例如早期曾使用過金屬材料，但因為金屬材料缺乏一定的彈性，后來又使用羊皮紙，但由于缺乏硬度，而以失敗告終。不僅在單一材料中作出改進，在復合材料領域也有許多改進。結構上，也出現(xiàn)了雙音板、分離音板、圓柱式共鳴器、盒式共鳴器，以及杠桿機構和輔助音板等。通過種種的試驗與探索，大約在1951年前后，音板的制作出現(xiàn)了固定的模式：音板材料采用云杉，云杉被證明是最理想的音板材料，主要是因為它具有較高的彈性，而又不乏一定的硬度，在木材中云杉質輕而又富有彈性，整塊共鳴板由板條拼接而成，木紋沿同一方向，該方向大致與弦碼方向相同。

從聲學效果上講，比較理想的音板振動應符合以下三點：1.音板應該能把它從弦振動得來的能量，盡可能避免過多損耗地傳遞到空氣中去；2.從音板輻射出的音，應過濾掉更多的有害泛音和多余的雜音，使其具有較好的泛音結構和足夠的響度及持久性；3.音板應該能均勻地增強鋼琴整個音域的所有頻率的音的輻射。

二、音板結構與音板震動

音板是由共振板、肋木、弦碼、音板框等組成的。共振板像一個薄片，在它的下面粘貼著按照一定距離和方向排列的木條，也就是肋木，在共振板的邊緣與音板框緊密相接。在共振板上面，分別固定著中、高音弦碼和低音弦碼。音板結構對于音質的影響通?？梢员憩F(xiàn)在響度、發(fā)音持久性以及音色上。要增強樂器的響度，就要加大音板的彈性；減少共振板的厚度（到一定程度，以出現(xiàn)共振峰頻率為條件）；增加穩(wěn)固音板邊緣的穩(wěn)固性；加大音板的面積；使用高而窄的弦碼，把弦碼的兩端安置在肋木上面。而發(fā)音持久性減小是因為：音板或其他組成部分的整個質量增大；音板邊緣穩(wěn)固得不牢靠；音板的彈性減??；音板的框架不夠沉重；音板上有顯著的膠拼縫；弦碼與弦接觸的支撐面過小等。

而音色是指音板頻率特性曲線內諧音的組成。音板的彈性高，在頻率特性曲線中諧音的組成就更完整。提高音板的硬度和音板的振動，及靠近它的邊緣，都會促進高頻率的輻射。如果音板的中間振動，而離邊緣較遠，那么音板輻射低頻就更好。如果音板的各部分相互之間連接得不夠堅固，那么對于聲學品質就影響極大。

形狀和外圍尺寸，基本上已被既定的鋼琴外輪廓所確定。三角鋼琴具有翼形的特征，立式鋼琴則為長方形。我們不應該認為音板的外圍尺寸越大，鋼琴的音質就越好。參加振動的并不是音板的整個面積，而只是它橢圓形的基本部分。如果這個長軸的尺寸不變，那么音板任何一個邊的擴大實際上都是沒有用的。由此可見，音板理想的形狀是橢圓形，并順著高音弦碼的方向伸展，但由于把音板直接做成橢圓形在制造技術上不方便，因此把音板做成長方形而去掉多余的角，或者用堵木把多余的角阻隔開。靜角的尺寸可以按共振板構成近似橢圓形構造的方法來確定，而橢圓形的長軸直徑的長度大約等于高音弦碼的長度。立式鋼琴的音板，大半都是把下面的角切除，把上面的角用堵木阻隔開。

音板共振板厚度，一般在8毫米到10毫米之間。過厚的質量太大，影響共振板振動，衰減較快；過薄會使版面共振峰谷差值過大，破壞音的協(xié)調性和均勻度。傳統(tǒng)立式鋼琴的音板共振板厚度一般在8.5毫米左右，三角鋼琴共振板的厚度一般在9.5毫米左右。

肋木是音板不可缺少的組成部分，它可以加強共振板的強度，抵抗來自弦碼的壓力。由于聲波在通過木材中順年輪和橫年輪的時候的傳播速度不同，因此聲波振動通過弦碼振動。我們可以通過后面的實驗顯而易見地看出這一點。

肋木在音板上布列的根數(shù)，是依據(jù)音板面積和音板受力情況而設計，通常每塊音板上布列有 9 根、11 根、17 根不等。小型鋼琴的音板面積小，它的肋木根數(shù)較少；大型鋼琴的音板面積大，它的肋木根數(shù)就較多。肋木在共振板上的排列間距一般在90—140毫米之間，也有排列間距比這個數(shù)字小的，是為使聲波在音板上傳播得更快，音板能夠更有效地支撐來自琴弦的作用力。經(jīng)驗認為：肋木的間距如果過小，音板會變得過硬，往往不能得到好的音響效果；肋木的間距如果過大，則會因音板支撐力不足而導致過早變形等問題的產(chǎn)生。同一塊音板上，肋木并不是完全等距離排放的，通常處于高音區(qū)域的肋木排列的距離小一些，以使音板的這個區(qū)域比較硬，增強傳播高頻的能力。在低音區(qū)排列的距離相應大一些，這樣有利于低頻的傳播。

觀察新鋼琴的背面，會發(fā)現(xiàn)共振板與肋木的結合面都是呈兩端向上翹的弓形。這是因為肋木在與共振板組合以前，就制成了向上翹起的弓形。肋木于共振板粘連后，使音板呈中間隆起的穹頂狀，提高了音板的彈性、負載能力及共振性能。肋木的負荷是中間最大，向兩端逐漸減小，臨近兩端的部分最小。為了增強音板的彈性，使音板不致過“死”過“硬”，避免振動不良、發(fā)出“梆硬”的聲音，把肋木兩端荷重較小的區(qū)域做成由高到低的過渡呈順圓斜坡狀。由于傾斜布置的肋木每根所處的位置不同，音板各區(qū)域要求的硬度也不一樣，所以每塊音板上的每根肋木的長度、兩端過渡斜坡的尺寸也有區(qū)別。

大部分的肋木的截面形狀是頂面呈圓弧狀的四邊形，也有一部份鋼琴的肋木截面是呈頂面被削去兩個角的四邊形。一塊音板的肋木，雖然應該只取一種截面形狀，但是每根肋木的截面尺寸都有差別，這是為了保證音板的彈性均衡而有意安排的。肋木的截面尺寸的大小應隨其長短變化而相異。通常長一些的肋木，截面尺寸要大一些；短一些的肋木，截面尺寸要小一些。一般來說，立式鋼琴傳統(tǒng)音板的肋木寬度不小于20毫米，高度在15毫米到22毫米之間。有的多層膠合板式復合音板，由于共振板面較硬（與傳統(tǒng)音板相比），而降低一點肋木的高度，或剪薄一點兩段過渡斜坡的厚度，或兩種方法并舉。這樣做，能適度降低共振板的硬度，調節(jié)彈性，增大聲音的衰減率。

弦碼是將琴弦振動的能量傳遞到音板上的橋梁，并為有效弦長提供一個支撐點。琴弦的上支點——弦枕是依附在弦架上的，弦架鑄造成型以后弦枕的位置就不能再變動，有效弦長只有靠琴弦的下支點——弦碼的膠裝位置來確定。這也是弦碼除傳導聲音外的又一作用。

由于巨大張力的弦列直接壓在弦碼上，而且弦碼上需要釘裝許多弦碼釘，要保證弦碼自身不變形、損壞，弦碼釘不松動、脫位，制造弦碼應該使用較高強度和擁有足夠握釘力的結構細密的木材，如色木等。音板框與肋木一樣，都被牢固地粘貼在共振板的背面，不同的是音板框處于共振板的周邊位置。音板框的用料，一般是魚鱗云杉或是紅松。為保證音板板面向上拱起且形態(tài)穩(wěn)定，需要將音板框做成中間略微突起的弓形，這樣有益于音板保持一個良好的工作狀態(tài)。前面介紹過的為隔開音板靜角而設置的斜框，應屬于音板框的組成部分。斜框的膠裝應與四個邊框的拱起狀態(tài)及斜面相符合。

肋木是通過斜框、邊框下開出的槽口，被牢固地嵌壓在共振板上。音板構件之間相互結合緊密、穩(wěn)固，是使音板從琴弦的工作中獲得能量并有效地發(fā)揮出來的重要條件之一。小型立式鋼琴，為了減小琴身的寬度，常常將音板框與背架合為一體，用比較堅硬且強度高的楓木等制成截面積比較大的音板框，用以代替背架，這種鋼琴被俗稱為無背架鋼琴。這種結構的音板框，不僅可以粘接、穩(wěn)固住音板，而且起到支撐琴體、與弦架共同承載弦張力等作用。這種音板的邊框截面尺寸大，影響到音板的共振面積（使音板的工作區(qū)域減小）。而四邊粘音板框的音板，是預先把共振板與肋木粘貼好以后，再將肋木端頭裝進音板框上相應的預制槽中，與音板框粘連形成一個音板組合件。它被組裝到鋼琴背架上以后，會給音板的拆卸、更換等大修工作帶來方便。另外一種結構的音板，其音板框預先加工成L形界面，在制造背架的過程中就被粘接到背架上，與背架形成一個不可拆分的整體，然后再將粘接好肋木的共振板粘貼在四邊呈L形的音板框上，使肋木的端頭被夾在音板框缺口及共振板之間。這種固定式音板框在設計和制造合理時，可以起到部分增大音板共振面積的作用，有利于提高音板的響度，但會給音板的翻新、拆修、更換工作帶來一定的麻煩。在需要拆修、更換音板的時候，請注意事先看好音板與背架之間的連接方式再動手，以免造成不必要的損失。

三、實木音板與復合音板傳音性能比較

在鋼琴中，音板與弦架（鐵板）、背架等張弦系統(tǒng)的主體結構件，共同承載著來自琴弦的巨大張力。當琴弦受到激發(fā)而振動時，通過緊附在音板上的弦碼傳導，音板被撼動起來。音板不僅對來自琴弦的振動產(chǎn)生響應，并且發(fā)生共振，大面積增強聲波的輻射，使音量得以加強。音板又像濾波器一樣，能使鋼琴的音色得以潤飾。這是大家對鋼琴音板主要功能的共識。正因為如此，人們在談起一架鋼琴音響效果的優(yōu)劣時，通常會直接聯(lián)想起它的琴弦和音板的品質。

近幾十年來，在占鋼琴總產(chǎn)量和銷售量最多的普檔、中檔立式鋼琴中，較為廣泛地采用了復合音板，替代為數(shù)不少的傳統(tǒng)結構的板條拼粘音板（以下簡稱傳統(tǒng)音板）。部分鋼琴愛好者和關心鋼琴制造的朋友提出質疑，認為新結構的復合音板不符合聲波傳導的理論，會使鋼琴音量減弱、音色變差，變傳統(tǒng)音板為復合音板是鋼琴質量的倒退，是不可取的舉措。而另一部分看法則不同，認為鋼琴音板從傳統(tǒng)的板條拼粘結構轉變到表面復貼薄木單板的復合音板，是人們強化鋼琴制造理論和工藝技術的反映，是鋼琴共鳴體系統(tǒng)的一項革命。還有一部分朋友，因為看到新結構鋼琴復合音板從根本上解決了長期存在的音板開裂問題，由音板開裂而造成一系列影響鋼琴聲學品質的困擾也隨之消失，所以他們?yōu)閺秃弦舭迥軌蛱娲鷤鹘y(tǒng)音板而叫好。再有一部分朋友認為，音板開裂是鋼琴使用中的正?，F(xiàn)象，音板如果不是開裂得非常嚴重，一般不會影響到鋼琴的聲音。因此指出沒有必要將傳統(tǒng)音板改為工藝復雜、經(jīng)濟效益不大的復合音板。

參考文獻：

[1] 馬偉：《鋼琴的結構與維修》，《中國樂器》2001年第7期。

[2] 劉寶利：《鋼琴音板振動的有限元分析》，《樂器》1992年第2期。

[3] H·A捷亞柯諾夫[蘇]著，關肇元、金菊生合譯：《鋼琴制造》，中國輕工業(yè)出版社，1960年版。

郭靖汾 沈陽音樂學院初級實驗師

（責任編輯 于洋）