基础钢琴练习法 II-24 柔音踏板,音色,及琴弦的常态震动

来源:钢琴网  2009-09-08  作者:钢琴网
钢琴网导读:基础钢琴练习法 II-24 柔音踏板,音色,及琴弦的常态震动

  一架便宜的钢琴,无法使用像高价钢琴一般的坚固材料,所以节点都会较松,这会使琴弦的能量容易消散。所以较便宜的钢琴,声音的延续性较差。较大的钢琴由于琴弦较长,所以能够产生较大的音量,琴弦的张力较强,也能储蓄较多能量,较重的琴架,较坚固的节点,也较能防止能量的散失,所以声音的延续性也较佳。

  将三条琴弦的端点放在一起,那它们的常态模式又会如何呢?琴弦可以朝同一个方向震动,钢琴会被拉往这个方向,或是琴弦朝相反方向震动,这种情形下钢琴本身是不会跟著移动的。这种相反震动的模式称之为对称模式(Symmetric mode),此时,琴弦绕著琴弦的重心,依相反方向震动。琴弦的重心在此时是不动的。因为钢琴本身的重量太重,以至于非对称模式的震动很快就消失,只有对称模式会持续下去(对 3 条弦而言)。

  在 3 条弦的情形下,垂直震动只有一种常态模式存在,就是中间的弦往一个方向震动,旁边两条往相反的方向震动,但是振幅只有一半。水平分量有两种常态模式:一种是中间的弦不动,旁边的弦朝相反的方向震动,另一种是中间的弦往一个方向震动,旁边的弦朝相反方向震动,且震幅只有一半。对于双弦的系统,没有垂直震动的常态模式!一条弦往上,另一条往下的震动模式不是常态模式,这种模式会扭转整个钢琴。

  只有一种水平震动的常态模式存在,就是两条弦往水平不同的方向震动。缺乏对称震动模式,是位于低音段的双弦与单弦系统的基音较弱的原因,但是它仍然可以维持相当的谐音。琴弦的震动可以是各种常态震动的组合。不同组合的常态模式震动,决定了琴弦震动的极化( Polarization)特征。极化特征随著时间改变,也改变了钢琴的音质,特别是我们所不愿见到的拍频现象(Beats)。

  现在我们可以解释一下当音槌敲击到三条琴弦时会发生甚么现象。在刚开始的时候,琴弦大多是常态模式的垂直震动。这种垂直震动的常态模式会很有效率的将震动传至钢琴的响板(响板在这个方向是较具有弹性的,意即,响板在这个方向较薄),此时会产生一个较大的声响。由于这种有效率的声音传导,响板会像鼓面一样震动,而产生类似鼓一样的敲击声。由于琴弦两边的部位不是对称的,垂直震动会产生一些侧位移动,会让垂直震动的能量转化成水平震动的能量。水平震动的能量传递至响板的效率较差,响板在水平方向相对较厚,且无法在水平方向震动。

  这也会在响板激发出不同的震动模式,因而使音色改变。因此,水平震动的状态会比垂直震动的状态持续的更久,而产生「延续音( After sound )」,这种声音持续较久,而且有著不同的特质( Scientific American, P.120 )。因此,当三条弦系统被音槌敲击后,会有一个明显的敲击声,接著是较柔和的延续音。音槌敲击琴弦所发出的声音,会分为两个部分,一开始是包含各种频率的震动,接著是常态震动模式。因为一开始的声音,音量通常很大,这也是会损害耳朵的声音,尤其是一些磨耗的音槌,会在音槌接触弦的瞬间,释放大部分能量。

  请参阅 2-VII-1 节中关于整音( Voicing )的叙述,当中会有关于磨耗的音槌与弦的交互作用。对于一部音槌磨耗的钢琴,盖上琴盖或许是聪明的抉择(对于大多数的钢琴拥有者或许都会这么做,因为这时候钢琴的声音实在令人难受)。这时候能做的只有将音槌好好整音。

  上面的叙述显然的将问题过度简单化。就连《美国科学杂志》(Scientific American)的文献都未能适切的解释三条弦的系统。这个文献中大多是讨论一条弦的系统,以及两条弦在简化的理想状况下的交互作用。文中并无三条弦系统的讨论。

  多数的讨论都是在于弦的横向震动,由于这是最显而易见的,文中也解释了基频与和声。由于节点并不会传递横向震动,然而却会传递弦的张力。在「整音」一节中会提到,弦的张力是不可以忽略的,因为它比横向震动的力量大多了,并主宰了整部钢琴的音效。上述常态模式的结果会受到耦合常数( coupling constant )的影响很大。对于较小的耦合常数,整个系统会成为耦合及非耦合运动的总成,这会允许相当多的组态存在。

  上述的讨论,对于钢琴真正音响的成因,只有一些特性的描述,并没有量化的讨论及精确的机制描述。对于钢琴音响的了解,有助于我们能正确使用钢琴的延音踏板(damper pedal )。如果我们在弹下一个音以前先踩下延音踏板,一开始的「泛音(White noice)」会激发所有的弦,而产生一个嗡嗡声的音效。如果将手指放在弦上,你会感觉到弦的震动。

  当然八度音及其它和弦音,比其它弦有较大的振幅。这可以解释为何一开始的泛音并不是在每个音频都有著相同的振幅,而是会有较大的能量是在常态模式。这是可以预期的,因为当音槌敲?琴弦时,琴弦的两端是固定的,这会抑制非常态模式的震动。钢琴不只选择性的让常态模式留在钢琴中,还会选择性的发出常态模式的音响。

  如果在弹下一个音之后再踩下延音踏板,此时就只有八度音及一些和弦音的弦会受到影响而震动,其它的弦几乎都不会受到影响而保持静止状态。这会产生一个干净的延续音。这里所要学的是, 延音踏板要在弹下音之后马上踩下,而不是弹下音之前就踩下 。这是一个要培养的好习惯。

  上述的解说,大多可以由实验来获得验证。弦的震动可以由很多现有的仪器来量测。第二个方法是利用弦震动的线性模式,意即,振幅是随著时间呈指数型衰减。如果将弦的振幅依时间画在一个指数座标上,它会成一条直线(参阅美国科学文献)。

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