鋼琴在發(fā)展的300多年中經(jīng)過(guò)了多次改革，進(jìn)入20世紀(jì)總體上已定型，為追求音色更完美，張弦系統(tǒng)不時(shí)有改進(jìn)，鋼琴的聲音也確實(shí)是越來(lái)越好。但是鋼琴的擊弦機(jī)近60年來(lái)卻基本上無(wú)創(chuàng)新、無(wú)大改動(dòng)。這一現(xiàn)象說(shuō)明鋼琴擊弦機(jī)結(jié)構(gòu)已趨完美，但更為本質(zhì)的原因是鋼琴演奏者的認(rèn)同問(wèn)題。因?yàn)殇撉傺葑嗾呔毩?xí)技藝十分艱辛，為提高演奏技藝，經(jīng)幾百年來(lái)現(xiàn)代鋼琴的演奏技術(shù)已形成了一套完整的訓(xùn)練方法，展現(xiàn)了鋼琴所能表現(xiàn)的極弱的音到極強(qiáng)的音都能自如地、豐富地表現(xiàn)出來(lái)，甚至連各種斷續(xù)音、連續(xù)音等都能敏銳而隨意地表現(xiàn)出來(lái)。
    當(dāng)一位鋼琴演奏者正在全神貫注地演奏鋼琴時(shí)，他很少會(huì)考慮到在他用手指按鍵與發(fā)出音響之間，會(huì)產(chǎn)生什么樣的一系列力學(xué)過(guò)程。但是他憑借他多年的豐富經(jīng)驗(yàn)，知道如何用高深的彈鍵技巧，才能在鋼琴上演奏出抑揚(yáng)頓挫的聲調(diào)來(lái)。按琴重一些，就會(huì)發(fā)出較強(qiáng)的音響，這是人盡皆知的道理，但也是一個(gè)基本前提。鋼琴之所以比電子琴更能動(dòng)人心弦，就是因?yàn)殡娮忧俚囊繇懘笮。旧现慌c預(yù)先的調(diào)節(jié)狀況有關(guān)，很少再取決于每次按鍵時(shí)用力的輕重，而鋼琴則不然。對(duì)于一位鋼琴演奏者來(lái)說(shuō)，當(dāng)他想要表達(dá)他的內(nèi)心感情時(shí)，他能否把自己的力量始終保持在演奏一段強(qiáng)力樂(lè)章的狹窄作用范圍內(nèi)，以及在鋼琴上強(qiáng)制做到平靜和抑挫，是十分重要的。只有在樂(lè)曲本身的豐富感、感情內(nèi)容與演奏者的動(dòng)人彈奏的共同作用下，才會(huì)造成把演奏者的自我感受再傳播給聽(tīng)眾。
    有些鋼琴教師給學(xué)生講解鋼琴力學(xué)，告訴學(xué)生在琴鍵運(yùn)動(dòng)與琴弦振動(dòng)之間發(fā)生了什么樣的力學(xué)過(guò)程。這時(shí)，了解下面這一事實(shí)是十分重要的：弦槌在頂桿的推動(dòng)下以轉(zhuǎn)擊器軸心為圓心運(yùn)動(dòng)擊弦，為了保證琴弦充分振動(dòng)，弦槌擊弦歷時(shí)必須很短（弦槌撞擊琴弦時(shí)與弦接觸的時(shí)間為3ms），為保證弦槌擊弦歷時(shí)盡量短，弦槌距弦2~4mm時(shí)，頂桿靠調(diào)節(jié)鈕作用，使頂桿從轉(zhuǎn)擊器下部脫出，弦槌靠慣性擊弦（即弦槌碰擊琴弦前所運(yùn)動(dòng)的最后一段路程，是自由下落的）；也就是說(shuō)，這時(shí)已經(jīng)脫離了演奏者的實(shí)時(shí)手指控制。因此，對(duì)于隨后所發(fā)生的聲學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)，弦槌的速度，比按鍵技術(shù)因素，和鋼琴構(gòu)造特性更為重要。這些構(gòu)造特性包括：弦槌的重量與強(qiáng)度，琴弦的張力與粗細(xì)，以及弦槌自由落到弦上所經(jīng)過(guò)的路程等。這就意味著，對(duì)演奏者來(lái)說(shuō)，最終決定音響大小的，僅是弦槌運(yùn)動(dòng)速度的大小，而不是彈鍵用的力。
    因此，如果想在一組和聲中加重某一單音，只要使與該音有關(guān)的琴鍵，比其他琴鍵運(yùn)動(dòng)得快一些就可，通過(guò)適當(dāng)?shù)亟M合好手和手指的動(dòng)作，就完全可以達(dá)到這一點(diǎn)。
    弦槌只要有每秒數(shù)厘米的速度，就足以引起琴弦振動(dòng)；要使鋼琴產(chǎn)生極強(qiáng)音響，就需要弦槌最后行走的速度達(dá)到每秒數(shù)米。這時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)，不僅強(qiáng)弱不同，而且波形也不同，因此聲譜也不相同。這種研究弦槌與琴弦間動(dòng)力學(xué)行為的關(guān)系是數(shù)學(xué)方面的課題。
    弦槌擊弦時(shí)激發(fā)出來(lái)的聲譜與弦槌、琴弦的質(zhì)量之比有很大關(guān)系。對(duì)于打擊琴弦中部這一特殊情況來(lái)說(shuō)，原則上講總是存在著一個(gè)由基音到較高諧音，其音響大小逐漸減弱的聲譜。聲譜中伴陪諧音的成分與所謂的“質(zhì)量比例”有關(guān)。和一個(gè)質(zhì)量與琴弦相等的弦槌相比起來(lái)，弦槌較輕的，其伴陪音就微弱一些；弦槌較重的，其聲譜就更為豐滿。這種差別在八度音上還不十分明顯，而在高兩個(gè)八度上則往往會(huì)達(dá)到相當(dāng)劇烈的程度，當(dāng)弦槌減輕到四分之一或加重到四倍時(shí)，音量大小的變化將達(dá)3分貝，而且對(duì)于更高的諧音，其變化還要大一些。
不但諧音與基音之比與弦槌、琴弦的質(zhì)量大小有關(guān)，就是基音本身的振幅，以及聲音的總的響度與弦槌、琴弦質(zhì)量比例也有關(guān)系（這里假定弦槌到達(dá)琴弦時(shí)的速度相同）。如果減輕弦槌重量，使之等于琴弦之半，則其振幅將降低到弦槌、琴弦重量相等時(shí)的65%；再減輕弦槌重量到四分之一時(shí)，振幅進(jìn)一步下降到35%。如果弦槌重量加重一倍時(shí)，基音振幅增大1.6倍；弦槌重量增加三倍時(shí)，振幅增大2.3倍。了解這種物理現(xiàn)象，對(duì)于人們考慮從鋼琴最低音到高音單根琴弦變化多大范圍，以及弦槌放置多遠(yuǎn)才能適應(yīng)這種重量分布，都是有好處的。這里要注意到，重要的是整根琴弦的重量，而不是每厘米琴弦的重量。
    研究弦槌與琴弦間作用的力也是有趣的，因?yàn)檎沁@種打擊于琴弦上的力引起了聲譜中的高頻伴陪諧音，這里的力并不是隨著時(shí)間作簡(jiǎn)單的上下升降，而是一種復(fù)雜的曲線變化。這表明：根據(jù)這種力學(xué)規(guī)律，這些力一方面有改變鋼琴音質(zhì)的可能性，另一方面在相鄰琴弦重量比例不適時(shí)，在奏出的音階中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)不正常的音響。
    從1965年前后開(kāi)始，以西德為中心發(fā)表了許多面向鋼琴設(shè)計(jì)實(shí)用化的諧音計(jì)算、弦的張力計(jì)算、靜力學(xué)、鋼琴聲學(xué)等方面的論文。據(jù)此，被視為鋼琴生命的音色、觸感等等，在其設(shè)計(jì)階段即可事先在某種程度上確定了。只有通過(guò)耐心學(xué)習(xí)和研究鋼琴結(jié)構(gòu)的物理性能及不斷實(shí)踐改進(jìn)，才能使鋼琴擁有柔和、純美的音質(zhì)和卓越的演奏性能。