云杉木材共振板的振动特性与钢琴声学品质评价的研究 博士答辩
管小园
摘要：钢琴的灵魂和生命就是它的声学品质，保证一架钢琴的声学品质良好是所有钢琴爱好者所关注的事情。本文将通过对钢琴共振板的研究，来试图解开钢琴共振板的振动特性对于钢琴声乐品质的相关性。
关键词：钢琴共振板 钢琴声学 钢琴品质 钢琴
中图分类号：J624.1 文献标识码：A 文章编号：1008-3359（2017）13-0060-02
众所周知，一架钢琴声学品质的好坏，一大部分都是由钢琴共振板所决定的。然而，钢琴共振板特性究竟是从什么方面影响着钢琴声学品质的，这方面的研究一直鲜少存在。为了解读这个问题，分析钢琴共振板与钢琴声学品质的相对关系，本文将从钢琴共振板特性的几个方面开始进行研究，以此来解开钢琴共振板对于钢琴声学品质的相关性。
一、什么是钢琴
钢琴，英文piano，是pianoforte的缩写。钢琴第一次的亮相是在1768年英国的一次演出。对于钢琴的描述，欧洲最初这样说：“gravicembalo colpiano e forte”，具体的含义是：能够有可大可小音量的大型羽管键琴。钢琴虽然只有短短几十年的历史，但是其地位在音乐界是无法撼动的，被称为“乐器之王”。
钢琴发展到今天，其结构已经相当成熟。现代钢琴的结构大体上分为这几个个主体结构：1.钢琴琴弦——钢琴的高音区是每音三弦，钢琴的中音位是每音两弦，高琴的低音区是一音一弦；2.钢琴踏板——钢琴下面用脚踩的踏板，是钢琴中除了琴键最重要的一部分，其分为延音踏板、柔音踏板和消音踏板三种类；3.调音钉 ——指的是一种为了让琴弦高强度的呈拉力状态而钉在琴弦轴上的顶撞螺栓，扳手扭动调节音乐的高低；4.制音器——指的是在钢琴的琴键被按下后，琴锤打击在用铜线制作的琴弦上以此来发出声音；5.琴锤——也叫做羊毛锤，是外包着羊毛的小锤，用来打击琴弦发出声音；6.琴胆——这是整部钢琴灵魂的配件，他连接着琴键和琴锤；7.琴键——钢琴的整体琴键由黑白组成，用平均的木块切割的十分整体，外观大方美丽，外形高度相似，要做到平滑、不突出、无起伏，是乐手演奏时的第三只手。
钢琴之所以被称为“乐器之王”，是由于人类的精神文化和科技文化所融合而成的。作为乐器，钢琴既成为了人类宣泄情感思想的通道，也从另外一个方面反映了人类社会不断发展的社会精神生活。而作为一个乐器，钢琴为音乐家的艺术做出了贡献，音乐家创造发展的钢琴文化又让钢琴进一步的成熟生化，如今认识钢琴、学习钢琴已经成为了一个艺术人才必学的科目了。
钢琴作为一种键盘乐器，用键盘拉动琴锤以击打琴弦。因此，对于琴弦的制作工艺、制作材料和结构要求极高。这与钢琴本身的声学品质是密不可分的，甚至判断一架钢琴声学品质的好坏，都要依靠琴弦的制作工艺、制作材料和结构来判断。除此之外，钢琴共振板的作用在钢琴整体声学品质当中的意义也是重要非凡，下面，我们就要具体实验一下，钢琴共振板的振动特性会和钢琴声学品质有着什么样的关联性。
二、测试钢琴共振板对钢琴声学品质的方法和具体要求
对钢琴的声乐品质进行评价分析，最主要的方法是专家对钢琴进行主观评价。这种方法用人的听感来对钢琴演奏的声音进行分析，做出定性或者定量的判断。其优点在于，手续简单、并且评价结果一般较为吻合。在选择钢琴声学评价场地时，应该对评价现场有严格的要求。要求场地具有良好的隔音和混音效果，背景噪音低于50dB范围，不能有回响、共鸣等情况。同时应该注意环境的温度变化和混响时间的测量，为了保证现场的准确性，需要多次在现场的不同地点测试多次，以达到一个合理的数据。
同时在用主观的钢琴声学品质评价方法时，测试场地内应该仅仅摆放钢琴以及必需的桌椅等，现场人员则除了评价钢琴声学品质的专家和必要的工作人员外，其他人一概不允许视听，更不允许在视听过程当中出入场所，尽可能地保证钢琴学乐品质专家的视听环境良好。
而钢琴学乐品质专家对于钢琴学乐品质的评价原则，应该尽可能的按照已设定好的标准来。评分标准和个人主观意见，钢琴学乐品质专家都应该结合各种要素为本次测试的内容进行评估。而一般情况下，钢琴学乐品质的评价得分是分五个等级。分别是“优、良、中、差、次”。
最后对于演奏曲目和演奏者以及钢琴学乐品质评价专家都应该选择有代表性的角色。曲目需要选择能够反映出钢琴学乐品质的演奏曲目。演奏者的水平也在某种程度上决定了钢琴学乐品质，因此需要选择有相当高水平的钢琴演奏者。而钢琴学乐品质评价专家更是要选择熟知钢琴领域、听力良好、音乐知识丰富的专家。并且保证自己良好的“听感”，每听完一一首曲子，都要停下一段时间缓冲一下，休息一会。
由于乐器本身就是用来欣赏的，决定乐器音质的好坏也多体现于人的心理变化上，所以人耳在乐器声学品质鉴赏这一方面上，有着无可撼动的地位。所以有时候会有一种乐器在各种定量指标都满足的情况下，对于听众听感的感觉不佳，最后仍然有被淘汰或者不被认可的情况出现。
三、通过实验评价钢琴共振板对于钢琴声学品质的影响
在通过钢琴声学品质评价专家用人耳对钢琴声学品质做出主观的评价后，我们得到了一些数据，并以此开始进行分析判断。
（一）钢琴共振板的弹性对于钢琴声学品质主观评价中的相关性
在钢琴构造当中，钢琴共振板的弹性是反映出钢琴共振板特殊的重要数据。只有适当的钢琴共振板弹性才会让钢琴音板将钢琴琴弦传递的乐声越大化的扩散出去。我们通過数据归纳、分析得出钢琴共振板弹性X方向和Y方向的弹性数据主要是与钢琴总体音质得分、钢琴声学品质平均得分和计权得分这三方面有关。通过数据可以看出，钢琴共振板X方向的弹性数据和三个计分方面相关性较弱，而钢琴共振板Y方向的弹性数据则与三方面数据关联较强。说明，钢琴共振板Y方向的弹性数据和我们钢琴声学评价专家得出的数据之间是呈正比例的。
（二）钢琴共振板纵波传播速度和钢琴声学品质主观评价中的相关性
钢琴共振板的纵波传播越大，就能越容易让钢琴的振动传递到钢琴音板当中，当音板受到振动传播振动后，钢琴琴弦的乐声才能整个发散出去。通过我们的数据分析得出，钢琴共振板在X方向和Y方向的纵波传播速度和钢琴升学品质评价专家所得出的数据评分是呈比例关系的。在钢琴声学品质平均得分、综合得分和计权得分三个方面上，数据表明钢琴共振板X方向的纵波传播并不会和这三个方面产生太多相关影响。而钢琴共振板Y方向的纵波传播则会大大的影响到这三个方面的得分情况。
（三）钢琴共振板边部斜纹理试件弹性和钢琴声学品质主观评价中的相关性
通过对钢琴共振板边部进行模板加工时，发现钢琴共振板边部斜纹理试件弹性也会在一定程度上影响到钢琴共振板的振动效果。我们通过数据分析，得出钢琴共振板边部斜纹理试件弹性在钢琴声乐品质主观评价中的三个得分都有着密切关系。从数据上看，共振板X方向的边部斜纹理试件弹性和钢琴声乐品质主观评价中的三个方面并不具有什么明显的逻辑关联，而钢琴共振板的Y方向斜紋理试件弹性则和琴声乐品质主观评价中的三个方面得分呈现了相关的比例关系。在三次的测试当中，它们的相关系数分别是：0.8182、0.8890、0.8670。可以看出Y方向的斜纹理试件弹性数据明显和琴声乐品质主观评价中的三个方面相关，甚至我们可以在通过检测钢琴共振板上Y方向的斜纹理试件弹性数据来简单判断一架钢琴的声学品质高低水平。
（四）钢琴共振板音板的振动响应时间与琴声乐品质主观评价中相关性
在钢琴共振板的构造当中，钢琴音板紧紧的黏贴在钢琴共振板的后面，通过钢琴音板的振动时响应时间，就可以判断钢琴音板对于振动能力的传递速度快慢和整个钢琴音板振动是否均匀、保持能力不外泄的品质。根据我们的数据判断，钢琴共振板音板的振动响应时间与琴声乐品质主观评价中的三个方面息息相关。从数据中可以看出，钢琴共振板的音板竖纹理的振动响应时间是与琴声乐品质主观评价中的三个方面相关性较低的，而钢琴共振板音板横纹理的振动响应时间则与琴声乐品质主观评价中的三个方面关联性极高。随着钢琴共振板音板横纹理的振动响应时间降低，钢琴的声学品质也会随之增高。我们经过研究判断，得出这可能是因为木材的条纹异性导致，因为横竖纹理的不同，让音质有不同的扩散方式，从而导致了对钢琴声学品质关键性的影响。
四、结语
关于如何鉴别钢琴声学品质，一直众说纷坛。本文通过对钢琴共振板的研究，得出了钢琴共振板的弹性、钢琴共振板纵波传播、钢琴共振板边缘纹理试件、钢琴共振板音板的振动响应时间四个方面对于钢琴声学品质影响的相关性。希望可以为我国音乐事业的蓬勃发展添砖加瓦。
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