现代钢琴结构精密复杂,琴身内有一万多个零件协同工作,立式钢琴和三角钢琴基本结构是一样的,主要由琴壳、琴弦、支架、音板、击弦机系统(键盘、止音器、琴槌)和踏板系统(顶杆和踏板)六大部分组成。
1、击弦机系统
整个击弦机系统由数千个零部件组成,这些精心安排的构件严整地组合在一起,构成一个完整的复奏式杠杆系统。为了让手指的运动引起琴槌敲击琴弦发出声音,并准确地表达演奏者的音乐感情,每个零部件都必须调整到近乎苛刻的精确度要求。
击弦机的运行原理是:手指触键时,琴键后端跷起,它后端的卡钉触推联动杆,使它以主梁为轴绕动,装在联动杆上的顶杆随着联动杆的抬起,触推转击器,使转击器绕主梁运动,带动装在转击器上的琴槌,使之触击琴弦发音。发音完成后,琴槌需要及时返回原位,以备下次敲击。
平台钢琴和立式钢琴在击弦机与键盘的机械结构上有差异。立式钢琴的琴槌从横向敲击琴弦后,借助弹簧的力量返回原位,而平台钢琴的琴槌则从下面击弦击,弦完成后靠自重返回原位,琴槌的动作更省力。因此,平台钢琴的单键连击能力比立式钢琴的强。
键盘:钢琴键盘包括琴键和键盘框。一般钢琴有88个键(有些贝森多芬钢琴有92个或97个键),其中36个黑键、52个白键,从低音开始,键盘可以分为大字二组、大字一组、大字组、小字组、小字一组、小字二组、小字三组、小字四组和小字五组。所有的琴键都是由均质木块切割而成,大小平均、高度相仿,并经过严格的重量及平衡检测,以保证触键时达到平滑的效果。
琴槌:俗称榔头,由优质的羊毛缩绒成毛毡(或绒布)后与木材粘接制作而成。琴槌经过上述传动装置与琴键关联在一起,当琴键被按下时,琴槌敲击琴弦使之振动发音。所以琴槌的形状、重量、弹性对音量、音色会有很大的影响。低音部琴槌厚而较软,高音部琴槌薄而较硬。为了实现琴槌的差异化,毛毡的选择与制作也是很精细的。
制音器:演奏者弹完一个音,放开该琴键后,琴弦的震动能立即静止,这是由制音器来完成的。制音器是由软而厚的呢子制成,它们与弦紧贴在一起,用来将振动的琴弦压住,制止琴弦发音。
2、支架
支架是钢琴的中心框架,也是钢琴的共鸣盘,主要由铸铁制成,其轮廓清晰、表面光洁、质量稳定。因为需要承载全部琴弦的张力,所以铸铁支架外观巨大,具有极高的耐力。三角钢琴的支架重量超过总重量的1/3,承载全部琴弦约20吨的拉力。立式钢琴的支架结构通常为矩形结构,承载全部琴弦约15吨的拉力。
其中调音钉是一种能用特制扳手扭动旋转的钉状螺栓,用来将琴弦紧扣在支架上。调音钉的旋床是有锁口的特制高碳钢,能让琴弦牢固地绕在弦轴钉上,并在琴弦高强度拉力作用下使音准长期保持稳定。
3、琴弦
琴弦是钢琴发声的核心部分,琴弦排列起来绷在支架上,构成弦列。一般钢琴的琴弦有220根左右,不同品牌的钢琴琴弦数量有差异。琴弦分为高音区、中音区、低音区三组,高音区每音3弦,中音区每音2弦,低音区一音1弦。一音3弦称为同音弦组,即3根弦调成同样的音高(频率),以增加音量、改善音色。
一般钢琴琴弦是使用纯度极高的碳钢丝做成的,平均可承受120公斤以上的拉力。高音区和中音区的琴弦为裸弦(一根强度、韧性很好的特殊钢丝),低音区琴弦则是缠弦(在钢丝外缠绕细铜丝,以增加弦的附加质量,获得良好的低音)。琴弦的质量直接关系到钢琴质量的好坏。琴弦必须延展性强、韧性好,且保持干净,这样才能使声音的振动更为准确,获得好音色。
4、琴壳
琴壳是钢琴最直观的组成部分,作为钢琴的外壳,能起到支撑、保护内部装置,以及美观的作用。钢琴70%的材质是木质的,钢琴外壳木材的耐久性、坚固性是衡量钢琴外壳质量的关键。优质钢琴的外壳采用纯实木制成,天然实木承重力强,不易老化或脆裂,保存时间更长,所以天然实木制作的钢琴使用寿命也更长。
5、音板
音板是能影响钢琴声学品质的重要部件之一,它由共振板、助木(又称排档)、音板框和弦码组成。整块音板是由一条条木板拼接而成的,当琴槌敲击琴弦振动时,与琴弦紧密相连的高低音弦码将振动的能量传递给音板,增强音辐射,将琴弦振动释放的能量尽可能多地传播开去,增强音响效果,并实现对不同频率振动波的过滤和润色。
立式钢琴的音板藏在琴体里面,听起来乐声有些低沉。而平台钢琴的音板在铸铁板下面,当琴盖打开时,乐声会增强。[5]
6、踏板系统
钢琴的踏板系统经历了150多年的复杂演变过程。踏板的运用被称为钢琴演奏的灵魂,恰当地使用踏板能使音乐更有光彩,更能表现乐曲的内涵。钢琴的踏板系统由顶杆和踏板组成,踏板通过顶杆连接到系统中的杠杆、弹簧等装置,作用到击弦机,从而控制钢琴的音量、音色和延音等。钢琴踏板分为左、中、右三个,一般由金属材料制成。
右踏板又称延音踏板,是1783年由英国人约翰·布伦伍德发明的。当延音踏板被踩下时,平时压在弦上的制音器立即扬起,使所有的琴弦延续震动,产生共鸣;将踏板放开后,所有的制音器又全部压在琴弦上制止发音。由于按下制音踏板会使琴声在一定程度上扩大,故又称强音踏板。除了加大音量,延音踏板还可以延长声响,增加声音的厚度与力度的变化,美化旋律。
左踏板又称柔音踏板,用于减弱音量和改变音色。平台钢琴和立式钢琴的柔音踏板在结构上是不同的。平台钢琴的柔音踏板是移位踏板,踏板踩下时琴槌会立刻向旁边推移,原本敲击3根弦的琴槌现在只敲击2根,原本敲击2根的现在只蔽1根,而只有一根弦的音则使琴槌较软的部分敲弦,从而使得音量减小,声音变得柔和。立式钢琴的柔音踏板是使所有琴槌移近琴弦,以减轻冲力,减少打击的长度与强度,使音量变小,声音变柔和。
中踏板在平台钢琴和立式钢琴中的作用是不同的。平台钢琴的中踏板是选择性延音踏板,也叫持续音踏板,它有着令声音或弦的振动持续下去的作用。与右踏板的区别是,右踏板踩下时所有的制音器会被打开;而中踏板只会将所弹的音的制音器打开。也就是说,弹下一个(或几个)音时踩下中踏板,则这一个(或几个)音会一直保持到自然消失。在这期间弹下一个音或使用其他踏板也不会对其造成影响。这种选择性延音踏板曾作为“尖端技术”用于高端琴,后来因为使用机会少,且为了节约成本,所以很多现代钢琴的中踏板的构造和作用都有所改变。立式钢琴的中踏板叫做消音踏板,用来在必要时降低整体音量。当消音踏板被踩下时,一块活动的绒布会夹在琴槌和琴弦之间,使音量变得细小而朦胧。这种功能在正常的乐曲演奏中通常不会用到,只有在夜间或清晨弹奏时为避免扰民而使用。
在实际的钢琴弹奏中,三个踏板互相结合起来使用。通常右踏板作用最大,使用最频繁,必须更灵活,所以一般右脚专门负责踩右踏板;左脚则以脚跟作为支点,脚前掌左右移动,负责左、中踏板。