浅析钢琴中高音弦码曲面热压的优越性

浅析钢琴中高音弦码曲面热压的优越性
                      
海资曼钢琴公司   王耀中（总经理助理）
   钢琴，被誉为“乐器之王”。既是益于其宽广的音域，优美的音色以及近于完美的，把物理力学发挥得淋漓尽致的机械传动结构。同时，也得益于数百年来一代又一代致力于钢琴研究发展和完善的制造大师们。难以想象，现代钢琴的前身——尚处于幼稚阶段的古钢琴和羽管琴——能象现代钢琴这般鹤立于乐器之林的峰端.
二百余年来,在钢琴发展史这一丰碑上,嵌进了一个又一个为其研究进步施与划时代影响的制作家的盛名和业绩:克里斯托福里(1709,进退“擒纵”结构),布罗德伍德(1783,踏板结构),埃拉尔(1821,复式进退结构),巴布科克(1823.金属框架及交叉弦)…….近百年来被渐近定型的钢琴没有了划时代的革命是否是其发展的潜力已经穷尽?是否是其已经无懈可击?\答案是否定的.与现代科技的发展同步,因运用了高科技技术,钢琴向更纵深,更适合时代要求的内容充实着发展着.钢琴研究的课题更繁复也更精微.其每一个触角的研究,都需要几代人甚至更长时间人们的毕生努力,才能有所结果.特别是对于中国钢琴制造业而言,因与“世界级”钢琴有着无法否认的差距,有着太多的课题需要探索研究和解决.
本人自学校毕业踏进钢琴厂大门,近十年来耳闻目睹了许许多多在钢琴制造这一行业,倾注了毕生精力的前辈们兢兢业业的努力和取得的成就.为他们的敬业精神所感动所振奋,立志以有限之躯,为钢琴制造作无悔奉献.
比较国产钢琴与 “世界级”钢琴的制作不难发现,从初照本宣科的临摹到如今国际一流软硬件的应用, 中国钢琴制造业,基本具备了与世界接轨的前提.
但是,差距依然存在.如何弥补甚至填平,正是我们面临的课题.需要制作群体的共同努力,但作为每一个体都为其每一细节而努力的话,我想,中国钢琴从量变至质变的前景无疑是乐观的.
在此,本人想就影响钢琴音色音量的诸多原因之一的中高音弦码试作一浅显的分析.
影响钢琴钢琴音色音量变化的,无外乎有:弦槌的质量,击弦点,击弦速度,击弦历时,弦列的设计,琴弦本身的质量有效无效弦长的呼应以及音板系统等.对以上诸点无论是教科书中,还是制作过程中,都有深刻的论述及精道的实践.但是,也许是因为弦码隶属于音板系统,只作为把弦的振动传播给音板的媒介,我认为,以往对其重视的不够.(当然,也不排除因本孤陋寡闻所致)总之,我认为弦码在钢琴发音中起着到关重要的作用.
首先,让我们回顾一下教科书中关于弦码定义: “弦码是用来把弦的所有制动能量传播给音板的.…弦码的形状,决定于弦列的平面设计. …高中音弦码,大部分是用一条条方木粘拼成板,再锼锯出来. …”.
据此,我们可以知道:1.弦码置于琴弦和音板之间,承上启下地传播着弦的振动,而作为增幅装置的音板使琴弦的振动波辐射.融合并且增强.2.因受掣于弦列的设计,符合声音振动传播和加工工艺的直形中高音弦码必不可取,而需打用符合有效弦长曲率的弯曲形状.
至于第1点,弦码即便作为媒介,但也参加了声音振动传播的全过程.其横截面积的大小,在音板上的走向,位置等,都对声音的传播质量有着直接影响.因本文意在分析 “曲面热压”故此从略.
那么第2点,弯曲形状的弦码,无论在选材及加工中,都给制作带来了弊端.
目前,我们通常采用制作弦码的材料有二:其一,色木单板.其二,多层胶合板.
我以为弊端有:1因弦码的形状是弯曲的,采用色木单板锼锯,其木材年轮必然会在多处被切断,使用部分传播能量被迫向横越年轮方向传递.而我们知道,声波在木材中传播的速度顺年轮方向要比横越年轮方向快得多.可想而知,被切断年轮的弦码,使声波顺着弦码传播的条件无形中被损耗,能量被消弱,机械阻抗加大,弦在码上振动的衰减速度必然加快.进而,传递给音板的能量范围缩小,使音板增幅声音的响亮,有力和持久愈加困难.另外,被切断年轮的弦码坚固性被破坏,使弦码的使用寿命变短.同时在选材上,因面临着人类共有的危机——自然资源逐年减少匮乏——变得愈加困难.2.采用多层胶合板,无疑多层胶合板的开发和应用,是人类科技进步的产物.从原木过度到板材,进进而发展为复合材料,人类经历了漫长的过程,充分开发利用自然资源已成为人类的共识,也是必然趋势.
但是,把多层板应用于弦码,特别是平行于音板的层层相粘,却值得商榷.我们知道,多层胶合板是把约2mm的单板,平行排列,加胶及固化剂热压而成,而固化后的胶的质量和密度皆大于木材本身,这样就无形中增大了弦码的质量和内摩擦,能量在弦码中的消耗增加.同时,因弦的振动是通过弦码传导到音板,多层的横向拼粘给这种传导设置了更多的阻碍,难以获得理想的音响.
我们常说: “一石击起了千层浪.”在这里我们看到的是 “千层浪”,而石块的质量及被抛掷的速度这些重要前提被忽略了.现在我们假设音板被振动增幅并传于人耳的声音为 “浪”那么作为 “石块”的发源体——弦槌及弦的能量当然是愈快通过中介的弦码愈好. “浪”的层次也愈多.换言之,如果音板被撼动增幅的能量极佳,击弦结构及弦的质量也无可挑剔,作为中介的弦码却阻滞了声音的传播速度的话,音色及音量一定会大打折扣.
另外,大家都知道所有乐器的音板,都是以软质木材制成,其原因是: “因软质木材纤维中含有较多的毛细孔,它既是共振腔体,也是传播媒体.水平层压板的弦码,因每层薄板均为胶合板而胶合加压过程中,胶质渗透到木材的毛细孔,使得毛细管的空腔为胶质填充.因此,低.中频传导被大大阻隔,而高频音能得到较多的传导,中低区的声音必然不浑厚而呈尖锐趋向.水平层压弦码的钢琴,大多浑厚不足而尖锐有余即是例证.
由此,我们可以得出结论:用于弦码制做的材料,色木单板及多层胶合板皆不是佳选择起码是有缺陷的.
那么,用曲面多层热压方法,将3mm的单板弯压而成的弦码(以下简称曲压弦码)是否可以克服以上缺陷呢?
首先,我们了解一下曲压弦码的结构:(见文后附图)
关于曲压弦码,<<钢琴制造>>上有这样的论述: “弯压成的弦码……比锼锯成的弦码要坚固得多,能更好地适应声波快地传播的要求,但花费的代价要大得多.”
论证一:曲压弦码更有利于声波的传递.
因为曲压弦码是由多层单板热压成型,不存在年轮被切断现象,使顺年轮传递的声波能迅捷通过.同时对木材完整性要求减小,可采用具备物理机械性较高的木质,如:松木.椴木等.提高其弹性模数,减小质量和内摩擦,降低声波传导过程中在弦码中的消耗,更为有力地振动音板,获得高能量的增幅.
论证二:曲压弦码更有利于大机械化生产.
按<<钢琴制造>>所言:曲压弦码之所以尚未推广,是因为 “花费的代价要大得多”.我以为,此说法决定于当时作者所处的时代:1.小作坊式的生产环境加上传统手工的工艺方法,使其在考虑大机械化生产时,必然受到局限.2.作者是在材料价值大大低于工时费用的前提下,所得出的结论,我们从同一作者对钢琴油漆涂饰的论述可见一斑.(<<钢琴制造>>P227~239)
而当今时代,科技迅猛发展,为提高产量提高加工精度,淡化手工技巧,也为提高劳产率,大机械生产在现代钢琴生产中尽可能地替代了手工操作.如果从充分合理地利用日渐匮乏的自然资源,从工艺加工的精度,加工耗时,节约材料以及简化笨重体力劳动等因素综合考虑,曲面热压一次成型地制做高中音弦码,非但不会 “花费更多的代价,”反而会有效地降低生产成本,符合日渐扩大的钢琴生产规模.
论三:曲压弦码对木材材质的要求降低.
用色木单板制作弦码,对材质的要求非常挑剔,年轮走向,疤疖水线,干湿率,翘曲变形等都需严格控制.同时,因弦码是弯曲的形状,致使出材率非常低.而曲压弦码因是薄型单板热压而成,对材质的要求将相应宽松,木材的利用率相应提高.
论证四:曲压弦码对音板的压强更为连贯.
因选配料问题,单板弦码在中音区与高音区相接,铁板筋通过的位置断开,下面用薄板镶连.这无疑影响了弦码在音板上传导声波的贯通性,使高中音分档处音响的均匀连贯受损,致使有些高.中音区 “台阶”明显.而曲压弦码无需在先材上顾虑此点,从而使整体弦码在中高音分档处更均匀地传递弦的工作能量成为可能.
论证五:曲压弦码的针对性简单实验.
采用曲压弦码,除去以上诸点,须关心的应该是其 “反弹变形”.为此,曾做过简单试验:A按高中音弦码的外形尺寸及弯曲度做一内外胎具(木质). B将厚度3mm椴木单板13层双面涂胶后,置于胎具中间,C用F型卡具将其全部卡紧.D加温(电暧气),24小时后取出,静置24小时后,测量其外形曲线,反弹0.5毫米.E一周后再度测量,与上次结果基本一致,变化静止.通过以上简单实验说明:曲压弦码的反弹变形指数基本符合钢琴设计制做要求.
结论:
1. 曲压弦码声学品质优于传统弦码.
2. 曲压弦码的制作工艺可提高木材利用率,其环保意义不可低估.
3. 曲压弦码比传统弦码更省材.
4. 曲压弦码批量生产可大大缩短木材储备的周期.
5. 曲压弦码从经济效益上大大优于传统弦码.
综上所述,我认为应以曲压弦码替代单板或多层胶合板弦码.若此,会对生产加工艺的革新及钢琴声学品质的提高大有裨益.
       由于对钢琴事业的挚爱,作出以上粗线分析,诚望各位教师批评,正误.同时,借此向在论文写作过程中给予指导帮助的金先彬老师表示衷心感谢.