鋼琴的結構和原理(lǐ)
鋼琴，有(yǒu)“樂器之王”的美譽，它以寬闊的音域，豐富的聲音層次表現而著稱。自從18世紀在歐洲問世後，三百多(duō)年來，鋼琴的結構由簡單到複雜經曆了一個漫長(cháng)的發展過程，它的制作(zuò)方法，工(gōng)藝也越來越完善、科(kē)學(xué)。鋼琴在音樂會、酒店(diàn)、家庭、教室、教堂等各種需要音樂的地方廣泛使用(yòng)。
下面針對立式鋼琴來介紹一下鋼琴音源部分(fēn)（也稱作(zuò)“共鳴盤”）的原理(lǐ)，它是鋼琴衆多(duō)部件中(zhōng)最重要的部分(fēn)。共鳴盤分(fēn)為(wèi)四大部分(fēn)，分(fēn)别是琴弦（弦列）、音闆弦碼、鐵闆和背架。
1、 琴弦是發聲的首要部件，主要材料是鋼線(xiàn)，是專門為(wèi)鋼琴和其他(tā)弦樂器生産(chǎn)制造的特殊鋼絲。早前，曾經使用(yòng)鐵絲和銅絲制作(zuò)，但其聲音太弱、不悅耳，直到19世紀才開始全面使用(yòng)強度特種鋼絲做專用(yòng)琴弦。此外，琴弦要被調音釘（弦軸）拉緊，弦槌打在弦上才能(néng)發出聲音，所以每條琴弦都要有(yǒu)一定張力，選材必須要謹慎，不然會造成斷弦和出現其他(tā)雜音的現象。而弦列是指按一定規律排列起來緊繃在鋼琴鐵闆上的琴弦，琴鍵對應的弦分(fēn)别由一條、兩條、三條或更多(duō)的弦組成，每一組弦的振動頻率相同，因此弦列的作(zuò)用(yòng)就是在琴弦受不同力度激發琴弦産(chǎn)生振動時，能(néng)發出具(jù)有(yǒu)固定頻率、不同響度、不同音色的音。
2、 鐵闆又(yòu)稱“鐵骨”，無論是卧式鋼琴還是立式鋼琴，其鐵闆的制作(zuò)都是最為(wèi)重要和關鍵的。鐵闆是琴弦張力的載體(tǐ)，在設計上應該注意琴弦拉力的分(fēn)布情況，它主要支撐高達18~20噸的琴弦張力，分(fēn)傳統砂模鑄造和真空技(jì )術鑄造。真空鑄造技(jì )術是近年來科(kē)技(jì )發展的結晶，具(jù)有(yǒu)鐵水分(fēn)布均勻、無氣泡、強度高等優點，一般用(yòng)在原裝(zhuāng)鋼琴及三角琴上（國(guó)内很(hěn)少使用(yòng)）。索菲娅.倫納德(dé)正在使用(yòng)此技(jì )術，效果非常顯著。鐵闆鑄造好後，在繼續加工(gōng)前，應特别注意觀察有(yǒu)無裂縫，完好的鐵闆需再進行弦枕位置的校對和鐵闆上的各個孔位的校對，合格後，再轉入外觀油漆塗飾。如果鑄造不好，鑄鐵闆會因為(wèi)承受不住琴弦強大的張力發生斷裂的情況，因為(wèi)鐵闆鑄成成品後是很(hěn)難焊接的，所以斷裂鑄鐵闆的鋼琴基本就報廢了。
3、 振動的琴弦發出的聲音通過弦馬傳遞給音闆，音闆再把振動得來的能(néng)量輻射到空中(zhōng)。音闆主要分(fēn)實木(mù)音闆（國(guó)外品牌一般都用(yòng)實木(mù)單闆，縱向拼接）和多(duō)層闆（國(guó)内品牌95%以上都在用(yòng)），縱向拼接的實木(mù)音闆在聲學(xué)品質(zhì)上優于橫向拼接的多(duō)層闆，但造價、技(jì )術工(gōng)藝都比多(duō)層闆高。實木(mù)材料優點：根據不同品質(zhì)木(mù)材，傳音效果不同，但整體(tǐ)傳音效果、音質(zhì)保持性能(néng)優于複合材料；缺點：抗張力、抗溫濕度性能(néng)較複合闆差，但經過嚴格篩選、成型、幹燥處理(lǐ)後（一般選用(yòng)寒帶生長(cháng)緩慢、密度較大、年輪分(fēn)布較密且均勻的魚鱗松、楓木(mù)為(wèi)主要原材料），一樣可(kě)以保證優良品質(zhì)，但就是造價及技(jì )術要求較高，因此價位高于同型号複合材料鋼琴。複合材料優點：抗張力、抗溫濕度強，生産(chǎn)成本（材料、技(jì )術）較低，價格較低；缺點：傳音效果差，音質(zhì)保持能(néng)力差（使用(yòng)2到3年就會出現不同程度的“回音”，音質(zhì)下降，這是由于複合音闆是橫向拼接制造，膠層影響聲音傳播造成的，因此多(duō)層闆鋼琴隻考慮機械質(zhì)量而不考慮聲學(xué)品質(zhì)，一般多(duō)做為(wèi)初學(xué)用(yòng)琴或練習琴），到了鋼琴彈奏程度較高時，很(hěn)多(duō)曲目在這種琴上就很(hěn)難彈奏出“感覺”了。
鋼琴的弦碼是所有(yǒu)樂器中(zhōng)最長(cháng)的（因為(wèi)有(yǒu)200多(duō)根琴弦通過弦碼），分(fēn)中(zhōng)高音弦碼和低音弦碼，分(fēn)布在音闆的不同位置，使中(zhōng)高音琴弦和低音琴弦交叉排列。弦碼的作(zuò)用(yòng)是将琴弦的振動傳到音闆上，從而擴大琴弦的音量，因此，弦碼的品質(zhì)也是至關重要的。但由于兩組弦碼在音闆上的位置不同，因此兩組弦列的張力在每台琴上的分(fēn)布都不相同，這是造成鋼琴中(zhōng)高音弦組與低音弦組經常産(chǎn)生不均勻音質(zhì)的主要原因，所以買琴最好有(yǒu)幾台琴來比較、挑選。對于二手鋼琴來說，弦碼的檢查就更為(wèi)重要了，碼橋承受了幾噸的琴弦張力，與音闆的膠合處會因為(wèi)時間或其他(tā)原因老化開膠，開膠或錯位的碼橋會造成音質(zhì)的較大變化，主要是發生“木(mù)音”，影響正常使用(yòng)，嚴重的需要大修或直接就報廢了！需仔細檢查！
4、 鋼琴的木(mù)質(zhì)支架稱為(wèi)“背架”，立式鋼琴和卧式鋼琴的背架形狀有(yǒu)很(hěn)大區(qū)别，但零件名(míng)稱相同。背架一般是框架結構，由上梁、下梁、邊柱、立柱（中(zhōng)柱）、後背闆和把手等組件組成。它是用(yòng)來支撐來自琴弦約20噸的強大拉力而必須使用(yòng)的部件，是整個音源部分(fēn)的“強大後盾”，一般選用(yòng)針葉樹，如紅松、白松等軟質(zhì)木(mù)材制作(zuò)。背架使用(yòng)的木(mù)材不能(néng)有(yǒu)腐朽、裂縫和較大的木(mù)節，為(wèi)提高利用(yòng)率，背架用(yòng)材可(kě)采用(yòng)層壓及指接工(gōng)藝。弦軸闆安(ān)裝(zhuāng)在背架和鐵闆之間，它緊固地支撐着弦軸釘，使琴弦挂上後不會松動并保證鋼琴音準的穩定性。
這四個部件經過一系列複雜的工(gōng)序首先将鐵闆、音闆、背架經過一系列工(gōng)序裝(zhuāng)配成一整體(tǐ)後，再裝(zhuāng)上琴弦，然後進行粗調律，再靜止，次日再進行反複調律，直到琴弦拉力相對穩定。這樣，一個成品共鳴盤就制作(zuò)出來了。因關系到音色和整體(tǐ)穩定性問題，一些知名(míng)品牌的工(gōng)廠會聯合一些經驗比較豐富的鋼琴制造大師到現場評估。一個好的“音源”能(néng)對一台好的鋼琴創造出好的性價比，當然也要鍵盤機械和踏闆機械來配合好。