钢琴的发声原理：从琴键到声音

钢琴是一种靠敲击来演奏的弦乐器。按下琴键时，一组称为击弦机的杠杆把毛毡琴槌抛向琴弦。琴槌随即弹回，琴弦开始振动。

单靠琴弦本身，几乎推不动空气，你几乎听不见声音。琴弦的振动经由木制琴码传到音板上。音板是琴弦下方一块又大又薄的云杉木板，它推动空气，把声音放大。松开琴键时，毛毡制音器落回琴弦上，声音随之停止。

钢琴里的其他部件，都是为了让这几个步骤快速、均匀、可控，并让琴弦保持在应有的音高上。下面逐一介绍。

琴键是一根长长的木制杠杆。它的中部架在一个支点上，即中盘，所以按下前端时，后端就会抬起。

琴键后端顶起联动器，这是一组小杠杆。联动器上装有顶杆，负责向上推动琴槌。琴槌快要碰到琴弦时，顶杆的顶端撞上擒纵钮，从琴槌下方被拨开。这就是擒纵机构：在最后几毫米里，琴槌不是被推着走，而是被抛出去的，所以它击弦后会立刻落回，而不会压在弦上闷住声音。

约1700年，巴托洛梅奥·克里斯托福里在佛罗伦萨把这一构想用在了最早的钢琴上。到了1820年代，三角钢琴又多了一根杠杆：塞巴斯蒂安·埃拉尔发明的双擒纵中的重复杠杆。它接住下落的琴槌，把它托在半空，让顶杆在琴键完全回升之前就复位到琴槌下方。正因如此，钢琴家才能快速连续弹奏同一个音，弹出飞快的颤音。

琴槌落下时会被挡槌木接住，这样它就不会反弹回去再次击弦。

琴槌由木芯和包在外面的厚厚的羊毛毡组成，毛毡经过极大的压力压制而成。琴槌装在细细的木制槌柄上，槌柄在一个叫作转轴座的小铰链里转动。

琴槌按大小分级：低音区的琴弦粗，琴槌又大又重；高音区的琴槌又小又轻。每个琴槌都要与它所敲击的琴弦相匹配。

毛毡在很大程度上决定了钢琴的音色。硬毡声音明亮，软毡声音温暖。调律师通过整音来调整它：用针扎松毛毡，让刺耳的音变柔和；或者让毛毡变硬，使发闷的音变明亮。经过多年弹奏，琴弦会在毛毡上压出凹槽，音色变得刺耳，这时就要修整或更换磨损的琴槌。

如果没有制音器，你弹的每个音都会一直响下去，和下一个音混在一起。每个制音器都是一块底部贴着毛毡的小木块，压在各自的琴弦上。它挂在一根金属杆上，金属杆向下穿过导轨，连到制音杠杆。

按下琴键时，琴键后端会在琴槌击弦之前，把这个音的制音器从琴弦上抬起。松开琴键，制音器落下，声音停止。所以一个音的长短，正好等于你按住琴键的时间。

最高的那些音完全没有制音器，通常是最上面的一个半八度左右。它们的琴弦很短，声音几乎立刻就会自行消失。

一架三角钢琴有200多根琴弦，用高强度钢丝制成。大多数音有三根调成同一音高的琴弦，称为同度；较低的中低音区每个音有两根，最低的低音区每个音只有一根。低音弦外面缠着铜丝，增加重量，这样不必做得长到不可能，也能发出低沉的声音。

每根琴弦从铸铁骨架远端的挂弦钉出发，经过琴码，由小小的码钉固定位置，再穿过弦枕或从压弦条下方通过，最后缠绕在弦轴上。只有琴码与弦枕或压弦条之间的那一段会振动，这就是它的有效弦长。

弦轴打进弦轴板里。弦轴板是由多层硬木交错纹理胶合而成的木块，弦轴全靠摩擦力固定。把弦轴转动极小的角度，就能改变张力，进而改变音高：调律师做的正是这件事，一个音一个音地调。

钢弦有刚性，所以它的泛音会比基音的整数倍略高一点。调律师会把八度稍微拉宽来弥补，琴弦短的钢琴拉得更多，音乐会三角钢琴则少一些。

音板是钢琴的扬声器。它是一块又宽又薄的云杉木板，由窄木条拼接胶合而成：施坦威的音板中央厚8 mm，到边缘逐渐变薄到5 mm。琴码胶粘在音板上方，琴弦正好向下压在它上面。

音板下方，横跨木纹装着一根根木制肋木。它们让音板更坚固，并使它保持一个轻微向上的拱度，叫作隆起。隆起向上顶住琴弦向下的压力，让音板保持灵敏，声音饱满有力。

木材会吸收和释放水分。天气潮湿时，音板膨胀，隆起升高，把琴码向上顶，琴弦绷紧，钢琴音高偏高。天气干燥时，音板收缩，钢琴音高偏低。这正是钢琴随季节跑音的主要原因。

每根琴弦都以许多公斤的力量拉紧，而琴弦有200多根，合起来的拉力最高可达20吨。仅靠木框架撑不了多久，所以现代钢琴都装有一块铸铁骨架，也就是打开琴盖后在琴弦下方看到的那个框架。

琴弦的远端固定在它的挂弦钉上，它的支撑梁把负荷从挂弦钉一端传到弦轴一端。铸铁骨架是钢琴里最重的单个部件，这也是钢琴那么难搬的原因。

正是铸铁骨架成就了现代钢琴：更粗的琴弦、更高的张力，以及比莫扎特时代木框架钢琴更响亮、更饱满的声音。

踏板装在键盘下方的踏板架上，通过一路向上伸进琴身的拉杆和杠杆发挥作用。

右踏板是延音踏板，也叫制音踏板。它一次抬起所有的制音器，所以松开琴键后声音仍会继续，其他琴弦也会跟着共鸣。

左踏板是弱音踏板，又称“una corda”。在三角钢琴上，它让整个键盘和击弦机稍稍向旁边移动，使琴槌在有三根弦的音上少敲一根弦：声音变得更轻，音色也更柔和。

三角钢琴的中间踏板是持音踏板。它只把踩下时已经抬起的制音器保持住，因此你可以让一个低音持续，同时把其他音弹得干净清楚。阿尔伯特·施坦威在1874年为它申请了专利；马赛的布瓦瑟洛早在1844年就展示过一个更早的版本。

立式钢琴把琴弦和音板竖起来，所以可以靠墙摆放。一切都转了九十度：琴槌是向前而不是向上运动去击弦，回位靠的是弹簧而不是重力。

制音器位于琴弦前方，由弹簧压在弦上。按下琴键时，联动器上的制音勺把制音杠杆向后推，将制音器抬离琴弦。

立式钢琴的击弦机没有重复杠杆，所以琴键必须回升大半，才能再次弹响同一个音。这就是为什么音乐会钢琴家弹快速重复音时更喜欢三角钢琴。踏板也不一样：立式钢琴的弱音踏板让琴槌更靠近琴弦，中间踏板通常是练习用的消音踏板，会在琴槌和琴弦之间放下一条毛毡。

现在你就明白为什么音准从来不会一直保持了。琴弦以数吨的力量拉着全靠摩擦力固定的弦轴。音板随湿度起伏，带动琴码和上面的每一根琴弦。新琴弦会慢慢拉长。每个音都是木材、钢丝和铸铁之间的平衡，而这种平衡一直在变。

钢琴跑音的过程缓慢而不均匀，所以大多数琴主察觉不到。大多数钢琴每年至少应该调律两次，新琴或处在气候多变环境中的钢琴还要更频繁。

每架钢琴都由同样的部件构成，但每一架都有自己的制造商、年份和故事。序列号通常在铸铁骨架上，可以告诉你它是哪一年制造的。为它建立钢琴档案，把它加入图库，和来自世界各地的钢琴放在一起。