【鋼琴分類及鋼琴的音樂聲學原理（論文）6100字】

鋼琴分類及鋼琴的音樂聲學原理TOC\o"1-3"\h\u15917前言 前言樂器是音樂的發(fā)聲工具，隨著人們音樂素質(zhì)的普遍提高，人們對樂器的認識也發(fā)生了觀念性的變化?，F(xiàn)代人看樂器的著眼點也已從“視感’，轉(zhuǎn)移到了“聽感”，因而對樂器聲學品質(zhì)的要求越來越高馬清.《鋼琴彈奏方法對音色影響的音樂聲學分析》馬清.《鋼琴彈奏方法對音色影響的音樂聲學分析》[J].《中央音樂學院學報》.1990年第二期.一、背景分析（一）關(guān)于“鋼琴的聲學原理”的研究現(xiàn)狀目前，國內(nèi)對鋼琴的聲學原理的客觀研究尚處于起步階段，缺少實質(zhì)性的研究成果，多是結(jié)合鋼琴家的經(jīng)驗之談與人耳主觀聽覺感知這一層面進行探究。鮮有利用測量觸鍵速度、觸鍵力度或是頻譜、長時頻譜的方法對音色進行客觀分析。西南大學音樂學院碩士蔡嫻的2015年碩士畢業(yè)論文《鋼琴觸鍵技術(shù)影響音質(zhì)效果變化的可控因素討論》，對鋼琴觸鍵速度和觸鍵頻譜分析做了相關(guān)實驗，探究觸鍵方式與音質(zhì)的變化。國外對觸鍵方式與音色關(guān)系的研究相對比較成熟，相關(guān)的文獻也較多。來自奧地利、瑞典、俄羅斯的WernerGoebl,RobertoBresin,AlexanderGalembo三位學者在2015年共同發(fā)表的文章7中，通過不同觸鍵方式和不同觸鍵力度研究鋼琴擊弦機瞬間的運動狀態(tài)。從所查閱的文獻資料來看，國內(nèi)對于鋼琴的聲學原理的研究還有很多未曾涉及，而國外對這一問題的研究從時間上來看起步更早，從研究結(jié)果來看已經(jīng)初見端倪。（二）釋題——本題與他文的區(qū)別本研究是基于《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學導論》一書對鋼琴基本發(fā)聲原理進行分析，將聲音音色與物理客觀性相聯(lián)系，以及論述不同表現(xiàn)技法給音色帶來的影響，在國內(nèi)這一研究方法只有個別人嘗試，因此本次研究具有一定創(chuàng)新意義。二、從樂器分類法看鋼琴的類屬（一）幾種常見的樂器分類法而對于其他國家來說，他們對器樂的分類認知都有各自的特點。與中國和歐洲國家小同的是，阿拉伯人則把樂器分為固體(包括打擊樂器和弦樂器)和空洞(管樂器)兩大類類別。印度人的樂器分類法較為復雜:一種是“二分”法，把樂器分為兩大類，即弦樂器和氣樂器；第二種叫“五分”法，把樂器分為五個類別，分別為單皮樂器、雙皮樂器、前皮樂器、打擊樂器、氣樂器；此外還有“四分”法，這種方法又有兩種內(nèi)涵:一種是把樂器分為皮樂器、弦樂器、金屬打擊樂器、氣樂器等四類。另一種是把樂器分為弦樂器、管或氣樂器、皮制打擊樂器、金屬打擊樂器等韓寶強.《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學導論》韓寶強.《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學導論》[M].中國文聯(lián)出版社.2003年版.此外，小同國家和地區(qū)對樂器還有很多種分類法:把包括各種小同演奏方式如拉奏、拔奏、擊打等的弦樂器統(tǒng)稱為弦樂器；把小同的吹奏樂器統(tǒng)稱為管樂器，把簧片作為發(fā)音材料的樂器稱為簧樂器:以及打擊樂器、鍵盤樂器等等。（二）鋼琴的類屬在不同分類法中的矛盾按聲學原理劃分，鋼琴應屬擊弦樂器。鋼琴類樂器按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為立式琴和三角琴。立式鋼琴由于琴弦的豎向布置使琴體旱站立姿態(tài)，故而得名:三角琴則是因琴體近似于一個三角形而得名，又因其旱水平方向放置，故又稱臥式琴或平臺琴，且由于三角琴多用于音樂會，因而又稱演奏會用琴。三、從音樂聲學的視角對鋼琴原理的剖析（一）按聲學振動體的物理特征歸類1、預置張力的獲得所有弦樂器都是通過卷繞將弦拉緊這一基木措施來獲得琴弦的預置張力，但拉緊的具體方法因樂器的不同而各異。2、初始位移的獲得弦能獲得初始位移是由于激發(fā)力的作用。鋼琴是一種擊弦樂器，弦振動的激發(fā)力來自于弦糙的打擊。打擊的激發(fā)過程是一種只能按毫秒來計算的極短過程。當壓下琴鍵后擊弦機開始動作，弦糙在演奏力的推動下奔向琴弦。3、復位條件的獲得隨養(yǎng)琴弦位移的逐漸加大，琴弦因內(nèi)應力形成的復位力也在不斷的增大，而弦糙的沖力卻在不斷減?。划斚也诘臎_力變?yōu)榱銜r速度也隨之降到零，這時弦便獲得了復位條件，弦糙在恢復力的作用下返同平衡位置，弦的振動便被建立起來田澤林.《鋼琴的聲學原理（一）》田澤林.《鋼琴的聲學原理（一）》[J].《演藝設備與科技》.2006年05期.（二）鋼琴六類系統(tǒng)的分析1、激勵系統(tǒng)與其他弦樂器不同，鋼琴的激勵系統(tǒng)是最復雜精密的，是鋼琴的最核心部分，也叫做擊弦機。它包括琴鍵、杠桿傳動裝置、和最終引發(fā)弦振動的琴糙。手指發(fā)力將琴鍵按下后，鋼琴內(nèi)部的杠桿傳動裝置被觸發(fā)，推動琴褪向琴弦的方向快速運動，最后琴褪脫離杠桿傳動裝置，自由敲擊琴弦。激勵系統(tǒng)控制鋼琴發(fā)出樂音的長短、聲音強弱以及在聽覺中制造出不同音色感覺。琴褪直接觸碰琴弦，所以它的材料、質(zhì)量、大小、軟硬等參數(shù)直接影響音色的變化。高低音區(qū)分布的琴褪大小、形狀都不同，就連毛氈的厚度也隨音高的升高而減小。在激勵系統(tǒng)中，由于其絕對的高精密度，任何一個小部件的變形都意味者會給擊弦機系統(tǒng)正常工作帶來隱患，因此在材料一選擇上盡量選擇不易變形的、穩(wěn)固的木材，常見的有云杉木、楊木等。擊弦機的杠桿原理會在下一章中詳細闡述。2、弦振系統(tǒng)組成鋼琴振動系統(tǒng)的部件，即琴弦和張弦結(jié)構(gòu)，琴弦是振動的主體。弦由靜止狀態(tài)變成振動狀態(tài)，便會產(chǎn)生音響。鋼琴上的琴弦以分段的方式振動，由此產(chǎn)生基因與泛音。琴弦兩端被固定住，琴褪敲擊琴弦后，受琴褪的外力作用，琴弦向外力的方向發(fā)生位移，達到最大位移后又反向運動，回到初始狀態(tài)，由于受到慣性作用，繼續(xù)反向運動，重復上述過程。如此反復。這樣的往復運動在動能量完全消耗完后停止，這就是弦振動的過程。這一過程中，弦從初始狀態(tài)到其運動的最大位移即振幅，振幅大小決定響度的大小。每秒鐘弦往復運動的次數(shù)(即振動次數(shù))為弦振動的頻率，頻率決定音高的高低田澤林.《鋼琴的聲學原理（二）》田澤林.《鋼琴的聲學原理（二）》[J].《演藝設備與科技》.2006年06期.弦的長短與粗細同樣影響聲音的音高。由于鋼琴體積有限，如果使用同樣粗細的琴弦，那么低音區(qū)的琴弦長度或許超出普通房間的長度，為了解決這一問題，低音區(qū)的鋼絲弦外纏繞銅線圈，這樣相當于增加了琴弦的直徑和質(zhì)量，在張力不變的情況下，琴弦越粗，音高越低。相反，高音區(qū)的琴弦需要細琴弦，且長度越短，音高越高。為了克服由于琴弦粗細不均所帶來的振動能量過于懸殊的差異，故在中高音區(qū)每個音由三根琴弦組成，即琴褪同時敲擊三根琴弦，低音區(qū)每個音由兩根琴弦組成，琴褪同時敲擊兩根琴弦，極個別最低音區(qū)只有一根琴弦。這樣的做法使琴弦振動產(chǎn)生的能量得到均衡，從而使聲音響度達到平衡。3、共鳴系統(tǒng)鋼琴聲音的質(zhì)量在很大程度上取決于共振系統(tǒng)，例如對聲音輻射擴散的能力，音板的禍合作用在一定程度上會影響鋼琴聲音的泛音組成。鋼琴的共振系統(tǒng)主要有音板、肋木、弦碼、琴箱等。弦碼將琴弦的壓力傳遞給音板，音板和肋木通過弦碼接收來自琴弦振動的能量，并且增強聲音輻射的能量。肋木是橫跨音板木材年輪安裝的，這是由于聲波在順著年輪傳播的速度要大于橫跨年輪傳播的速度，這樣安裝有利于聲波迅速傳遞到整個音板，通常按照鋼琴音板的大小，肋木的條數(shù)也會隨之增加或減少。音板的聲學品質(zhì)與其木材的彈性模數(shù)和密度有關(guān)。為了增加聲音的響度和持久性，需要音板的彈性較大，適度減少音板的厚度，增加音板面積，牢固音板邊緣，這些做法都是提高音板聲學品質(zhì)的手段。另外，木材本身的密度是否均勻(有無節(jié)點、缺陷)，也是音板的衡量標準之一。4、調(diào)控系統(tǒng)調(diào)控系統(tǒng)影響聲音的品質(zhì)，在一定程度上能改變聲音的響度、音色。例如鋼琴的踏板、制音器、調(diào)音釘?shù)?。制音器的工作機理會在下一節(jié)中詳細敘述，固在此不再贅述。鋼琴最右邊的踏板是延音踏板，其作用是將本該消失的樂音聲音延長，踩下延音踏板，壓在琴弦上的制音器抬起，琴弦沒有外力的阻止，會持續(xù)振動，聲音得以延續(xù)，直到琴弦振動的能量釋放完畢，聲音停止。通過延音踏板，聲音得到了延續(xù)的效果，松開踏板，制音器壓回到琴弦之上，抑制琴弦振動，聲音立即停止。鋼琴最左邊的踏板是弱音踏板，也叫柔音踏板，踩下后聲音的響度減弱，同時在一定程度上音色也得到改變，更加柔和，立式鋼琴弱音踏板是通過拉近琴褪與琴弦之間的距離實現(xiàn)的，三角鋼琴則是使整排琴鍵和琴褪向右稍稍移動，減少琴褪敲擊琴弦根數(shù)，原來的三根琴弦只敲擊兩根，原來的兩根琴弦只敲擊一根，以此實現(xiàn)弱音效果。鋼琴中間的踏板在立式鋼琴與三角鋼琴中的應用不同，立式鋼琴在琴褪與琴弦之間加了一層毛氈，以此將聲音降低的更弱，三角鋼琴中間的踏板叫持音踏板，踩下后，之前按下的琴鍵聲音延長，而踩下后按的琴鍵聲音不發(fā)生改變。弦軸決定琴弦的張力，調(diào)琴時最常見的就是旋轉(zhuǎn)弦軸來校對琴弦的音準。影響鋼琴聲音的因素極其復雜，上述的四個聲學結(jié)構(gòu)都會對鋼琴聲音帶來或多或少的影響，對于演奏者來說，了解鋼琴聲音發(fā)出的過程是十分必要的，究其眾多因素來說，演奏過程中，演奏者自己所能控制的只有激勵系統(tǒng)的琴鍵，然而這部分結(jié)構(gòu)對聲音的影響對于大多數(shù)人來說，多是經(jīng)驗主義的主觀認識，即根據(jù)前人經(jīng)驗和自己的長年練習產(chǎn)生的主觀上的感覺，而缺少客觀的物理、聲學分析，所以對這部分內(nèi)容的探索還是具有創(chuàng)新和實踐意義的。5、傳導系統(tǒng)弦能獲得初始位移是由于激發(fā)力的作用。鋼琴是一種擊弦樂器，弦振動的激發(fā)力來自于弦糙的打擊。打擊的激發(fā)過程是一種只能按毫秒來計算的極短過程。當壓下琴鍵后擊弦機開始動作，弦糙在演奏力的推動下奔向琴弦。如果擊弦機在設計和調(diào)整上都是止確的，那么在弦糙與弦尚未接觸的某一恰當時刻，擊弦機中的頂桿便會與轉(zhuǎn)擊器突然脫開，弦糙將憑借自身的慣性沖向琴弦，然后在某一時刻、在弦上的某一點處與弦接觸，自此，琴弦便可在弦糙激發(fā)力的繼續(xù)作用下獲得聲音傳導。6、鍵盤控制系統(tǒng)鍵盤機械的靜阻力是指能夠使琴鍵被按下去所使用的最小的力，靜阻力受琴鍵本身的重量、各級杠桿等其他零件的重量及其之間的摩擦力的影響。在捷亞柯諾夫的《鋼琴制造》一書中記載：“在起初4毫米的行程中，力增長的很慢。隨后就遇到制音器彈簧的阻力。要克服這個阻力就必須大為增加力量?！薄皶羞€提到，用PP的力量彈奏琴鍵時，施加在琴鍵上的力大概需要100g左右，即1N左右。鍵盤機械的動阻力是指能夠使琴褪達到敲擊琴弦時的最大速度所需要的力。理論上來講，琴褪擊弦的速度與施加在琴鍵上的力成正比，即彈奏力量越大，琴糙敲擊琴弦的速度越快。但是當琴褪的速度達到一定值時便不會再上漲。琴鍵被按下的前幾毫米，琴鍵的阻力較小，是因為此時還沒有受到來自杠桿等機械的阻力，當受到這些阻力后，琴鍵的速度會下降，只有施加更多的力才能保證琴褪有較大的速度敲擊琴弦?！兑舻臍v程——現(xiàn)代音樂聲學導論》中對琴糙力的沖量給出了這樣的公式：I=(m+mn)vI-力的沖量M-琴褪的品質(zhì)MP-彈奏者手的有效質(zhì)量V-琴褪獲得的速度（三）特殊技法對鋼琴音響的影響1、音色與觸鍵鋼琴演奏中要獲得變化無窮的音色只有通過手指細致入微的控制才能達到如：觸鍵與離鍵的速度影響聲音的清濁濃淡；指尖或指面觸鍵的控制、觸鍵的方向決定聲音的剛?cè)?；用力的大小深淺能引起聲音動靜虛實的變化；觸鍵位置與用力方向的不同產(chǎn)生聲音明暗的對比……當然這些方法決非孤立的，他們之間相互滲透相互影響，不可能將其截然分開，這就靠演奏者的敏銳聽覺去把握多變的音質(zhì)。2、塔板的運用有人說踏板是音樂的靈魂，在中國鋼琴音樂中，踏板的使用也是以音響為目標的。要根據(jù)作品所表現(xiàn)的具體意境，音區(qū)節(jié)奏，和聲與裝飾音的性質(zhì)等因素來調(diào)整。中國鋼琴音樂富含西方鋼琴曲的各種彈奏技巧，然而，從音樂的創(chuàng)作手法和表現(xiàn)內(nèi)容上卻有著與西方鋼琴音樂截然不同的風格，具有獨特的個性和多彩的民族風格。在延音踏板的運用上保留了這種民間音樂的基本特色，既不失民族傳統(tǒng)，又有現(xiàn)代氣息。3、裝飾音演奏裝飾音的巧妙運用是是民族韻味、民族風格得以形成的基本元素之一。這些裝飾音或用以營造特定的音樂氛圍，或模擬某種民族樂器的獨特性奏法，均不可替代、不可或缺，往往起到了畫龍點睛的作用。鋼琴音樂史上，大量采用裝飾音的做法可以追溯到巴洛克時期，尤以復調(diào)音樂的鼻祖巴赫為甚。彈奏巴赫作品時，各種具有那個時代特點的裝飾音隨處可見，并且作為巴赫作品的重要組成部分而考驗著彈奏者復調(diào)音樂的彈奏水平?！睹坊ㄈ?、《陽關(guān)三疊》這兩首作品均改編自古琴曲，古琴譜上一般只有音高而無節(jié)奏，即使有也只是對節(jié)奏變化的少許提示，非?？辗?，比如“省”—少息，略歇息；“當”—急，急彈；“愛—緩，放慢。22這種散的審美風格，為藝術(shù)家們提供了廣闊的自由馳騁空間，依譜而又不拘泥譜，有自由而又不失規(guī)矩，正是在小小的變易中，產(chǎn)生了一首琴曲有不同的版本，而同一版本的琴曲依演奏者的不同而又有不同譜本的結(jié)果。如古琴曲《梅花三弄》。譜例1以上譜例1是鋼琴演奏家吳景略的演奏譜。我們從中可以看出這支曲子演奏的個人化特性：它隨心所欲，不拘一格。在改編的鋼琴樂譜中，雖然有明確的小節(jié)線，但節(jié)拍變化還是隨處可見。如四二拍、四三拍，交替變化，有時甚至一小節(jié)就更換一次，從而創(chuàng)造出豐富的鋼琴音響韻味。結(jié)語基于《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學導論》一書，本文對鋼琴基本音學原理進行了剖析。綜上所述，在對鋼琴的聲學結(jié)構(gòu)充分了解過后，可以很快的就查找出影響鋼琴音質(zhì)的關(guān)鍵因素，并能夠通過實際工作中發(fā)生的問題進行解決，以此來了解鋼琴的物理構(gòu)造與琴聲的關(guān)系。作為聲樂中重要的樂器之一，鋼琴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與鋼琴音響間的關(guān)系仍需不斷的進行推敲和學習，并結(jié)合合理的演奏技巧進行表現(xiàn)聲音的特征，只有這樣才能讓鋼琴演奏出更加美妙的音樂。【參考文獻】馬清.《鋼琴彈奏方法對音色影響的音樂聲學分析》[J].《中央音樂學院學報》.1990年第二期.馬清、單適南、白濱：《鋼琴由不同彈奏方法產(chǎn)生不同音色的聲學研究》[J].《應用聲學》.1991-05-01.北京樂器廠鋼琴試制組.北京樂器研究