第七節 音質調整
１． 音質的決定因素
音質包括音色、響度與發音持久性三大要素。
１－１音 色
    音色，指音的色彩，與振動成分及其相對強度有關。
    樂音的泛音總體上強度自基音遞減，且呈開放排列。
    諧音列中諧音構成的音程二音頻率之間為簡單整數比，在聽覺上非常純凈。其中，七分段、九分段等振動產生出與基音不相協和的七度、二度等泛音。
１－２響 度
    響度，也稱音量或聲強，指聲音的大小或強弱，與振幅有關。音質性質使用響度這一稱謂更強調其決定于由該音產生的聽覺的量這一特性。因為音質感帶有強烈的主觀性質。
整音中要注意響度的特性——即使各自的振幅一樣，但頻率低的音聽起來總不如頻率高的音響——避免把低音調試得過于響。
１－３發音持久性
    發音持久性，指聲音延續的時間。從共鳴盤角度而言，其決定于弦振動的衰減率及音板的機械阻抗。弦的質量越大，張力越大，振動停止得越快，音也消失得越快；音板的機械阻抗越大，振動停止得越快，音也消失得越快。從弦槌的角度而言，擊弦歷時（弦槌擊弦時與琴弦接觸的時間）從一定程度上決定弦振動的衰減率——擊弦歷時長會壓制住弦的部分振動，加速弦振動的衰減。
２． 調整音質的原理
    實際上，整音就是為了獲取所需泛音成分并使其按一定強度排序的聽覺藝術工作。從聲學上來講，音質決定于激發弦使其振動的位置和方式。所以，琴弦及其被擊打位置和方式是我們進行整音時所要考慮的核心內容。
２－１選擇諧音成分
２－１－１激發弦使其振動的位置
    激發弦使其振動的位置，也就是弦槌的擊弦點，它決定了樂音的振動成分。英國物理學家托馬斯·楊（Ｔｈｏｍａｓ Ｙｏｕｎｇ）在研究用各種方法激發琴弦振動時發現，一條弦被激發振動時，波腹處在擊弦點上的泛音被加強，波節處在擊弦點上的泛音則被抑制或消除。根據楊氏定律，鋼琴在設計過程中將擊弦點設定在產生不協和泛音成分的琴弦１／７、１／９等處。
    當然，擊弦點的選擇并不是如此單一。《鋼琴制造》一書介紹說：低音區和中音區的擊弦點同樣都在弦長的七分點和九分點位置；第６ｌ弦組以上各弦組的擊弦點均勻地由ｌ／１０向１／１８甚至１／２４變化；硬而尖的高音槌的擊弦點可以縮小到弦長的１／３５，這時音色具有較尖銳的鈴聲般的色調。英國鋼琴設計家富雷建議，第８８弦組（ｃ５）的擊弦點應在弦長的十四分點處，第７６弦組（ｃ４）在十二分點處，第６４弦組（ｃ３）在十分點處，第５２弦組（ｃ２）在九分點處，第４０弦組（ｃ１）在八分點處（張茂林先生《鋼琴調律音樂聲學基礎》）。
    可見，這是琴弦振動非諧性這一特性影響下，楊氏定律理論在實踐中的現實反映。由于鋼琴在制造、組裝、使用過程中不可預知的種種因素，對擊弦點進行再次調整也是調律師進行整音所經常使用的方法之一。
２－１－２雙重共鳴的調整
    琴弦無效弦長部分也會產生一定的共鳴和上方泛音。對于這些聲音元素，一般在制作時會采用兩種對策。
２－１－２－１消音
    即在有弦軸的一端用呢氈墊在弦的下面。在弦馬和掛弦釘之間，則用一條呢帶編繞在弦上。
２－１－２－２增加共鳴
    在弦馬和掛弦釘處鐵架之間設置雙重共鳴器（金屬墊枕），使此段琴弦的基音與有效弦長部分的基音形成一個或兩個八度關系。有的雙重共鳴器可以移動，以便用適當的方法來調準此部分弦的音。
２－２激發弦使其振動的方式
    激發弦使其振動的方式，也就是弦槌擊弦時與琴弦的接觸面積與接觸時間。
    弦槌與琴弦的接觸面積大小，決定了其抑制琴弦振動的程度。弦槌與琴弦的接觸時間，即擊弦歷時，若短于弦的振動周期，弦得以充分振動，諧音被充分釋放，音色明亮。若其中的高次諧音過強，則會有刺耳的感覺，即通常所說的聲音太炸。若擊弦歷時過長，長于弦的振動周期，那么弦槌將壓制住弦的部分振動，音的響度因此而降低，音色弱而沉悶。適度的擊弦歷時會得到剛柔相濟的音色。
２－２－１弦槌與琴弦的接觸面積
    弦槌與琴弦的接觸面積主要取決于弦槌的形狀。弦槌頭部的弧型圓一些，與弦的接觸面積會大一些，對琴弦振動的抑制會大一些；弦槌頭部的弧型尖一些，則反之。
    改變弦槌形狀的手法主要包括熨燙（圖７－２）與打磨（圖７－３）。熨燙是為了使松軟的弦槌毛氈收縮，而被壓縮成較適宜的形狀。熨燙時一般要在弦槌上加墊潮濕的棉布。熨燙時間短，水分浸入弦槌毛氈；熨燙時間長，弦槌毛氈中的水分會蒸發出來。這些都是影響音質的因素。打磨是對弦槌搓磨，改變其形狀以改變其音質。
２—２－２弦槌與琴弦的接觸時間
    弦槌與琴弦的接觸時間主要取決于弦槌的彈性。在彈性方面，弦槌毛氈密度大，也就是弦槌硬，在敲擊弦時會把積聚的力一下就傳出來，擊弦歷時就短。如果弦槌毛氈柔軟，情形就相反，這時力的傳送是逐漸增加的。當弦槌過分柔軟時，它會粘滯在弦上，擊弦歷時就大為增加。
    改變弦槌軟硬程度的方法主要有兩種。針刺法主要是改變了弦槌毛氈的纖維緊密程度，使其松軟。針刺不同部位則會因松軟抑制了不同的泛音成分，而使得所產生出的樂音更遵循樂音的泛音總體強度自基音遞減的屬性。涂抹處理液則是通過改變弦槌的密度而增加其硬度。
２－３琴弦的調整
２－３－１張力的調整
    鋼琴琴弦的張力通常也被理解為琴弦在一定范圍內所受的拉力，其范圍在７５―１５０千克之間。鋼琴的每一個音的頻率是一定的，對同一頻率、弦長和直徑的音施加不同的外力，所發出的音色是不同的；對同一頻率和弦長，而不同直徑的音施加相同的外力，所發出的音色也是不同的。這說明了張力與音色存在一定的關系。
通過下列公式可以計算出所有琴弦的張力值：
Ｔ０＝πｆ２Ｌ２ｄ０２ρ０／ｇ （裸弦）
Ｔ１ ＝πｆ２Ｌ２［ｄ０２ρ０＋πｄ１ρ１（ｄ０＋ｄ１）］ ／ｇ（單層纏弦）
Ｔ２ ＝πｆ２Ｌ２［ｄ０２ρ０＋πｄ１ρ１（ｄ０＋ｄ１）＋πｄ２ρ２（ｄ０＋２ｄ１＋ｄ２）］ ／ｇ（雙層纏弦）
其中：
Ｔ。——裸弦的張力；
Ｔ１ ——單層纏弦的張力；
Ｔ２ ——雙層纏弦的張力；
π ——圓周率；
ｇ ——重力加速度９．８米／秒２；
ｆ ——琴弦振動的頻率；
Ｌ ——有效弦長；
ｄ０ ——裸弦（鋼絲）的直徑；
ｄ１ ——里層纏弦銅絲的直徑；
ｄ２ ——外層銅絲的直徑；
ρ０——鋼絲的密度；
ρ１ ——里層銅絲的密度；
ρ２ ——外層銅絲的密度。
    依據這些張力值繪制成音色曲線。如果該曲線在其范圍內呈現出光滑連接，就表明了該琴音色是出于較佳狀態，如果該曲線在其范圍內出現起伏點，就表明該琴音色在起伏點處音色有不均勻現象，需要加以修正調整。
調整的方法是，在其范圍內更換不同較佳直徑的琴弦，從而改變它的剛性和張力使曲線呈光滑連接狀態，以獲取較佳的音色。
２－３－２張力百分比的調整
    張力百分比是在計算張力的基礎上計算出來的，它對音色的影響力要遠遠超過張力對音色的影響。所謂張力百分比即是指使用張力Ｔ與極限強度下的拉斷力Ｐ 百分比，即Ｔ％ ＝Ｔ／ Ｐ × １００％。
     張力百分比數值過小時（即小于２８％）弦的振動頻率就會呈現不穩定狀態，因此，在振動時，其能量內耗大，振幅衰減快，音量則小，音色自然就會不好。反之，如果張力百分比的數值過大（即超過７０％）琴弦已達到或者接近彈性極限時，琴弦會產生塑性形變，頻率也會不穩定，它將隨著時間的推移而逐漸下降這就是材料力學中常說的馳豫現象。這時，如果繼續調音，就會斷弦。
    一般說來，低音的張力百分比范圍在２８％至３５％之間，中音區的張力百分比范圍在４５％至６０％之間，高音區的張力百分比范圍在６０％至６５％之間較為適宜，如果超出這些范圍則須進行調整。
    調整方法與２－３－１類似，依據琴弦張力百分比Ｔ％的數值繪制張力百分比曲線，然后觀察曲線是否光滑連接，對連接不光滑的點更換較佳直徑的琴弦。???????? （下接第９頁）? ２－３－３琴弦的替代規號
    用任何其它弦代替時，其長度和頻率必須保持不變（長度已為鐵架及弦馬釘位置所決定），所以，可以變更的只有直徑和張力而已。因此，對于代用弦的直徑ｄ１和張力Ｔ１將有如下比例：
Ｔ ／ ｄ２ ＝ Ｔ１ ／ ｄ１２
    所需確定的是，使用代用弦，其張力變化將是怎樣的數值。
經過研究，證明不論在哪一方面脫離弦長度確定的張力而發生偏差時，要使鋼琴音質不發生本質變壞，其極限可能為３％－４％。
例如，某弦直徑規定為１．０ｍｍ（即１７ １／２＃），張力為７９．２ｋｇ，當采用最接近的一個大號，即１８＃弦時，（ｄ１＝１．０２５ｍｍ），它的張力為：
Ｔ１ ＝ Ｔ ｄ１２ ／ ｄ２ ＝ ７９．２×（１．０２５）２ ／１．０ ＝ ８２．６ｋｇ
即偏差規定張力３．８％。
如果采用最接近的一個小號，即１７＃弦時，（ｄ１＝０．９７５ｍｍ）來代替，則張力為：
Ｔ１ ＝ Ｔ ｄ１２ ／ ｄ２ ＝ ７９．２×（０．９７５）２ ／１．０ ＝ ７４．２ｋｇ
即偏差規定張力６％。
在這一場合下，較小一號的代用弦所產生的百分比偏差，較之大一號的代用弦大。
裝上較粗的弦時，勢必大為增加它的張力，以致過于剛強而響度降低；裝上較細的弦時，張力減小而變得松弛，以致過于剛強而響度降低。
要視情況采用代用弦，以求將脫離規定張力的偏差降到最小范圍之內。
４． 一些注意事項
    以上是針對鋼琴音質調整在聲學原理方面所做的一些簡單探討。在實踐中，整音的完美實現依賴于工作環境的相對理想化。試想，如果弦槌高低參差不齊，就無法確定擊弦點；如果同弦組的琴弦不在同一平面，就無法為音色狀況提供真實的參照。這些情況都反映出整音前機械整理的重要性。此外，只有經過精細調律，鋼琴的泛音狀況充分展現出來，才能為整音提供真實的聽覺參照。