鋼琴音準穩定性一直以來都是人們衡量鋼琴質量的一個重要因素,它反映了鋼琴在一段時間內音準穩定的持久性。使用過鋼琴的人都知道,鋼琴經過一段時間使用后,原本的音高頻率會隨時間的推移而發生變化,當偏離標準頻率逐漸增大,就會使人感到音不準了,就要請人進行調律,因此,人們當然希望鋼琴在使用的過程中,音準變化程度越少越好,變化的時間越長越好,這樣音準維持的時間就長,既省時省事又省錢。但就是這樣一個對產品如此重要的指標,在2008年前,還沒有一個客觀的衡量方法,無法對它進行檢測,無法客觀地判定鋼琴產品音準穩定性的好壞。
為了解決此難題,在《鋼琴》國家標準即將修訂之際,決定對鋼琴音準穩定性進行研究,探索一個能客觀衡量音準穩定性的方法,希望能夠將此方法應用到《鋼琴》國家標準中去,使鋼琴生產企業、產品檢驗部門、消費者都可以有方法去控制鋼琴的音準穩定性的關鍵指標,達到提高和控制產品質量的目的。
為了解決此難題,在《鋼琴》國家標準即將修訂之際,決定對鋼琴音準穩定性進行研究,探索一個能客觀衡量音準穩定性的方法,希望能夠將此方法應用到《鋼琴》國家標準中去,使鋼琴生產企業、產品檢驗部門、消費者都可以有方法去控制鋼琴的音準穩定性的關鍵指標,達到提高和控制產品質量的目的。
一、對音準影響的因素
對鋼琴音準穩定性影響的因素是有多種多樣的,如琴弦、鐵板、背架、弦軸板、弦軸、音板、環境溫度、濕度等等,為了掌握各種影響因素對音準穩定性的影響程度,就要對各種因素進行研究分析。
1、 琴弦對音準的影響
琴弦是一切弦樂器的音源,鋼琴也不例外,其音準、音色、音量直接影響鋼琴的聲學品質。琴弦是一個細長的金屬錢,要使它達到標準的音高頻率,必須在生產時對鋼琴的琴弦進行5-7次的張力調整,即對琴弦進行不斷的拉伸,由于琴弦有延伸的特性,因此在調試結束后它仍然有延伸的變化,這樣就使音準發生變化。因此,控制琴弦的延伸率是選材的一個關鍵因素。另一個是讓琴弦有一個塑性變形的過程,這就要控制好兩次調律間的時間間隔。
2、鐵板對音準的影響
鐵板是弦列的主要支撐物,它支撐著所有琴弦的巨大張力,因此其強度是音準穩定的基礎。一臺鋼琴,有220多根琴弦,以立式琴為例,每根弦最大張力達130公斤,整臺琴的張力將達17噸之多,而且,張力在鐵板上的分布是不均勻的,受力情況亦非常復雜,在受力比較集中的部位如果鐵板強度不夠,就會產生變形。當鐵板變形后,弦的支撐力降低,弦的張力同時降低,致使弦的音高頻率改變,導致音不準。
3、背架對音準的影響
背架的功能一方面加固鐵板,它與鐵板共同承受琴弦的張力,它的穩固對音準穩定性有很大的影響,當受琴弦張力及鐵板變形的作用,背架同樣會產生彎曲變形,因而造成音準不穩定。
4、弦軸與弦軸板對音準的影響
琴弦靠弦軸固定與調整弦力的,而弦軸是安裝在弦軸板結上,一臺琴有220多根弦,對應就有220多根弦軸,弦軸板上就要承擔穩固220多根弦軸的能力,這就要求弦軸板有足夠的握釘力,因此,對弦軸板的選材也是一個關鍵因素;另外,弦軸與弦軸板的孔的配合也至關重要,孔與軸配合緊,弦軸就不容易返松,但過緊又不利于弦張力的調整,配合過大,弦軸的穩固性不好,容易返松,即弦的張力慢慢地降低,因而造成音準不穩定。
5、溫度濕度對音準的影響
還有一個值得注意的因素是環境因素,因為木材(弦軸板)有干縮濕漲的特性,金屬材料(弦軸)有熱脹冷縮的特性,對音高來說,以20℃為標準,溫度升高,音的頻率降低,反之溫度下降,音的頻率升高。環境濕度的改變也會影響弦軸孔與弦軸配合的松緊度,相對濕度增大時,孔與軸配合會偏緊,相對濕度減少時,孔與軸配合會偏松,因此,環境也會導致音準的改變,對鋼琴來說,要使鋼琴的音準穩定性好,一定要控制好制作時和使用時的溫濕度。
6.音板對音準的影響
音板對鋼琴的音質、音色、音量都起到重要的作用,它通過鋼琴弦碼將琴弦振動的能量傳導給音板,以引起共振,起到擴大音量、美化音質的作用。在音板制作時,必須先讓其呈弧形拱起,其凹面以肋木作為支撐,音板在琴弦張緊時承受著巨大的琴弦壓力,使音板的拱形減少,但此時的音板仍然應該呈弧形拱起,如果音板的支撐力不足夠,音板就在壓力下會完全塌陷,導致琴弦的張力減少, 從而使音準產生改變。
上述影響鋼琴音準穩定因素由設計強度、加工精度,材料對自然環境的適應程度所決定,所以鋼琴音準穩定性是綜合反映鋼琴的設計、制造質量的一項重要技術指標。
通過以上分析,我們能找到影響音準穩定性的因素和控制的方法,但是如何才能評價音準穩定性好壞,還要通過一系列的試驗來決定。我們首先組織技術人員進行鋼琴音準穩定性的研究試驗,這一試驗周期長達一年,目的是要掌握鋼琴音準在一年各種氣候狀態下自然變化程度。音準穩定性的評價方法與多種因素有關,要衡量鋼琴音準穩定性必須將前后兩次的音準測試結果進行比較,變化大的,音準穩定性差,變化少的,音準穩定性相對好,但是,不同的相隔時間進行測量,會得出不同的測量結果,因此,相隔多少時間進行測量,是我們要通過試驗找出的第一個結論。
二、研究過程
要對鋼琴音準穩定性進行研究,首先要對音準進行測試,對測試數據進行研究分析,最終得出研究的結論。
1、試驗要求
音準穩定性試驗計劃周期長為一年,試驗樣品包括立式鋼琴、三角鋼琴,目的是測試和分析一年四季鋼琴在各種氣候、自然狀態下音準的正常變化值。在試驗過程中我們采用了時效處理和震奏處理兩種不同模式的試驗,同時選擇了剛完成最終調律、剛開箱未調試、開箱后調試完、干燥靜止等4種不同試驗的開始狀態。抽樣頻次為立式鋼琴不少于4臺/月,三角鋼琴不少于2臺/月。
2、試驗步驟
在指定狀態下對每一個音的音高逐一進行測量,相隔一段時間后,再對鋼琴的88個音的音高進行測量,每鍵只測量一條琴弦(但每次測量必須是同一琴弦),記錄各次的測量數據,并得出每次測量值與初始測量值的偏差值,但每一個樣品只能夠做一次試驗后,不得重復使用。
試驗過程我們采用兩種不同試驗方法,即是時效處理和震奏處理。并分別抽取了不同生產廠家生產的立式鋼琴12種型號規格的樣品和三角鋼琴3種型號規格的樣品進行試驗。另外,我們還分別采用不同靜置放置時間進行了53次試驗,如相隔1天、2天、5天、7天、10天、15天、30天之后對試驗產品進行測試;震奏處理后分別對試驗產品進行了80次測試,震奏次數有1萬次、2萬次、3萬次、5萬次、7萬次、8萬次等。
注:1.時效處理——鋼琴在常態下自然靜置,不彈奏,不作任何整理。
2.震奏處理——進行完第一次音高測量后, 用模擬彈奏的設備對鋼琴進行反復彈奏規定的次數。
3、數據分析及結論
通過試驗,得出了不少的數據,現把數據統計歸納為表1表、2和表3:
表1 時效處理音準誤差
全音域(A1~c3)
|
靜置放置時間(天)
|
1
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5
|
10
|
20
|
30
|
靜置放置后音準誤差(音分)
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-5~3
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-7~11
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-9~11
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-15~12
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-18~13
|
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基本組音域(f~e1)
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靜置放置后音準誤差(音分)
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-4~2
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-6~9
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-8~7
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-7~10
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-9~12
|
表2 震奏1萬次音準誤差值
音域范圍
|
c1 ~ b1
|
f~e1
|
||||
力度(公斤)
|
1.5
|
2
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2.5
|
1.5
|
2
|
2.5
|
音準誤差(音分)
|
-8~+5
|
-4~+6
|
-5~+3
|
-7 ~+5
|
-5~+6
|
-4~+5
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表3 全音域(A1~c3)震奏處理音準最大誤差
力度(公斤)
|
1~2
|
||||
震奏次數(次)
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2000
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5000
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7500
|
8000
|
10000
|
震奏后的音準最大誤差(音分)
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3
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6
|
8
|
7
|
9
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通過數據分析,我們發現,鋼琴調律完成之后,由于張力的改變使琴弦的頻率還在不斷地變化,變化到一定的時間才達到相對穩定。我們通過對不同組別的鋼琴進行音準變化的跟蹤測試,如相隔1天、2天、5天、7天、10天、15天、30天之后對試驗產品進行測試,經試驗我們得出,這一變化是比較漫長的,約10-15天,按這個變化速度,不利于進行產品的測試,為了加速這一變化,提前達到相對穩定,我們采用模擬人工彈奏的方法對經過調律的鋼琴進行震奏,同樣也采取了不同的震奏次數進行試驗,如1萬次、2萬次、3萬次、5萬次、7萬次、8萬次等,最后找出相對穩定的震奏次數,這是要通過試驗所要找出的第二個結論,由于我們每次都是對鋼琴的88個鍵的音高頻率進行測試,而且做試驗的鋼琴只能在調律一次的狀態下進行試驗,因此整個試驗期用了近百臺鋼琴,進行了130多次測試,最后我們通過對以上試驗所得到的數據進行分析,得到鋼琴音準穩定性的允許變化值(音高的頻率變化值),這是要通過試驗所要找出的第三個結論。
三、標準應用
通過對數據的分析研究,我們可以得出音準穩定性的最大誤差值,為方便音準穩定性的測量,決定采用震奏處理的方式加快音準變化的周期,縮短測量的時間,但考慮到要將研究的結果應用到國家標準中,而這一指標又是第一次應用,另外還要考慮到各生產廠家的技術差異和測量誤差,不宜控制得太嚴格,取音準穩定性允許的誤差范圍控制在10音分內較為合適,測量的音域范圍也縮小在小字一組的范圍,因為此范圍是常用的彈奏范圍。
終于我們把這些試驗方法和技術參數加入到新修訂的標準中, 如: 6.2.4音準穩定性 用符合GB/T 3451-1982規定的音準儀,在規定的音域范圍內分別對各音進行測試并記錄測試數據;在白鍵前端23mm處、黑鍵前端18mm處,用9.8N~19.6N的力對各琴鍵連續彈奏一萬次后,用上述的方法對各音再次進行測試并記錄測試數據,然后取同一音名前后兩次測試音分的差值。表2中音準穩定性要求為:測量的音域范圍c1~b1,允許音準穩定性誤差為10 音分,合格判定數≤2。