钢琴调律的深度认识(九)―― 论钢琴的音色(下)


      钢琴是键盘击奏弦鸣乐器。其中键盘表明了演奏方式,击奏表明了激发琴弦的方式,弦鸣指出音源的所在。我们所听到钢琴的声音特色的核心就在于击奏弦鸣。以上我们讲到了对音源激发方式的不同所产生的影响,即同一发声体因激发方式的不同会产生不同或完全不同的音色。而音源是声音产生的根本。以不同方式激发音源会产生不同音色。同样以弦为音源,用击弦发音和拨弦发音,同样会产生鼓状音,但音色就有很大的不同。激发琴弦的不同位置——称为击弦点——也会产生不同的音色。由此我们可归结为:不同的音源,与不同的共振腔体相复合,以不同的方式激发音源,将会产生不同的音色。 
      钢琴有着特殊的音色,它的音色的形成是以琴弦为音源,以木板为共振体,以弦槌(毛毡槌)击弦所产生的特有的音色。
      影响钢琴音色的因素有多种,其中最主要的是弦列设计,音板的设计与加工工艺,弦槌的制作与安装调试等三项内容。
弦列 
     钢琴的弦列是指将琴弦以不同的长度、直径、张力按其各自的需要,有序地排列起来,张挂在铸造成的铁板(骨)上。
     说到弦列,就应将琴弦简要地加以介绍。弦是细长柔顺,劲度(刚性)不明显,振动取决于张力的固体物质的弦线。其中细长、柔顺、劲度都是相对的概念。钢琴的中、低音弦都以钢丝为弦,直径约在2mm左右,这应该说并不柔顺,劲度也不算小,但是它们有1到2米的长度,其相对的柔顺度就比钢琴高音区直径仅有0.775mm长度仅5cm的钢丝要柔顺得多,劲度也要小得多。
     凡符合上述三个条件就可称为弦。鼓皮符合柔顺,劲度不明显,振动频率也取决于张力,但它是扁平的。取一定长度的细小竹简,劲度不明显,截取不同长度排列起来也可奏出音阶,但其振动频率不取决于张力,而取决于竹简的长短和粗细,所以它们不是弦。
      弦的振动需要三个条件:两端有支点,振动取决于张力,以及适度地激发。就钢琴而言,两端的支点,上端为弦枕,下端为弦码。几乎所有的弦鸣乐器必有两个支点,它们不但是支撑琴弦振动的条件,更是确定琴弦有效长度的必要条件。
      弦的振动属于物理学研究的范畴,其研究成果之一的谐音列,即一条弦在激发振动时,会产生一系列谐音。乐器工作者正是以技术手段,以各种共振腔体,使弦振动的不同的谐音得到加强,而形成音色各异的弦乐器大家族。
      资料显示,弦的振动在声学仪器上可观察到16次之多。(配谐音列线谱示意图)
通过观察谐音列我们可以看到如下内容: 
谐音序列 1为基音是我们能清晰地听到的音高,其余各谐音在低、中音区仔细辨别可以听到,尤其在钢琴的低音区谐音更为明显可闻,最低音区三根弦则听不到基音,只能听到谐音; 
谐音列中的2、3、4……均为基音振动频率的整数比,其中包含有谐和音程,亦有不谐和音程,即使谐和音程也不完全符合平均律音程的音高; 
谐音列除2、3、4、8、16之频率符合乐谱标注之音高,其余各次谐音均与谱表之音级音高的频率值有不同的差异; 
我们听到的同度、八度、四五度之所以在不同音级上都感到和谐,而大小三度、大小六度之不完全谐和,大小二度、七度之所以不谐和,皆因谐音造成,即八度之谐和是因基音的二次谐音与高八度的频率相等,四五度是3、4及2、3次谐音的频率相等,大小三度、大小六度所以不完全谐和是因其谐音的频率与平均律音高的差异而产生,若按纯律音高调大小三度、大小六度就都是谐和的。 
  对调律师来说,似乎了解这些纯理论是不必要的,但当有些音出现不和谐,又不能调准,如何去解决它们,就成为难题,正是:只有理解了的东西,才能更好地把握。若只会调调音,则断然不能成为高级技师和调律师。 
弦长 
     从表面看来,弦长是以三度琴的长度立式琴高低来确定的。这似乎很简单,但理论上则不那么简单,世界最大的三角琴通常为九英尺,274cm,作为演奏用琴,是否可以生产更大的三角琴?就工业生产技术而言是没有问题的,但弦列的设计却起着决定性作用。例如钢琴88键,音高4186HZ,弦长为5cm,若按音高降低八度,弦长增加一倍的公式计算(直径张力不变),低音第4号键C2的弦长,就应达到12.8米,如此细而长的琴弦,其振动效果和能量可想而知……因此琴体大小是因弦列的合理设计而确定的,低音弦所以加粗,不仅是为缩小琴身的长度,更主要的是加大低音弦的振动能量。实验证明,人的听觉感受,在对音量的评价时,因频率即音高而有不同的感受,要想得到均衡的音量,低音弦的振动能量就需加大几倍甚至十几倍,而一旦弦的质(重)量加大,就需有相应的激发能量,才能使其发挥应有的效用。所以当我们打开钢琴,可以看到粗而长的缠弦,和与其相适应的由大到小排列的弦槌。因此,弦列被设计成由低至高音渐次缩短,直径也渐次减少,弦槌也由大渐小的排列。
弦直径与张力 
      弦列的排布与频率、张力、弦长和直径相关,在频率、张力、弦长确定以后,就以弦直径的调整来满足弦长和张力均衡的要求。琴弦的直径按标准制成12~26号,每半号直径差为0.025mm。因此,自88键用13号钢丝,经低音排列,通常每隔4~6个半音,换一个弦号,即增加0.025mm直径,不少进口琴把弦号标注在铁板或弦码上,以保证挂弦的技师和调律师张挂琴弦时不会搞错。
  在弦长、张力不变的条件下来确定弦的直径,显然是简便的办法,每隔4~6个半音把弦的直径增加半号,也是常采用的方法。但有时某个音的音质不好,或音量弱,或衰减太快而缺少共鸣,调整弦的直径有时会有所改善。因为改变弦的直径而改变弦的张力。弦振动取决于张力,张力太小,音量不足,过小会导致弦振动的失谐(弦振动的规律受到影响),弦的张力过大,则增加弦的波阻抗,使弦的劲度加大,弦的音色失去美感,而显得“浅薄尖细”。