當演奏家在舞臺上表演時,我們看到他們靈巧的十指時緩時急、忽輕忽重,真所謂“靜若處子,動若脫兔”。通過什么樣的機械才能如此靈敏準確地傳達演奏者瞬息萬變、復雜細膩的動作呢?打開鋼琴頂蓋,就露出被稱為“鋼琴的心臟”的鍵盤機械,鍵盤機械在鋼琴里面產生著巧妙的作用,彈奏者依靠鍵盤機械,可以隨心所欲連續不斷地彈奏出長短不同的音。整個鍵盤機械是一個由多級杠桿連接組成的杠桿系統,一般由三個基本的杠桿組合件構成,就是琴鍵、過渡杠桿(聯動杠桿)和弦槌;此外還有第四個輔助杠桿組合件,即用以消音的制音器組合件。只是從工藝角度把它分為鍵盤和擊弦機兩部分。
打開鋼琴上蓋,首先映入眼簾的就是那一排黑白相間的第一個杠桿組合件鍵盤,它由88個琴鍵,52個白鍵、36個黑鍵,由7組音階集合組成,鍵子膠有白鍵皮和黑鍵皮的這一端叫前端,與擊弦機接觸的一端叫后端,鍵子的中間有個長方形開口,開口的邊上膠有紅呢,叫包松呢。開口的中間穿露出中枕木上的銷釘,以銷釘為中心成為一個支點,使鍵子成為一個杠桿。同樣在每個鍵子的反面底部都開有一個長方形的小開口,讓前枕木上的銷釘從中空過,開口的邊上也膠有包松呢。所有的鍵子都安置在一個框架上,這個框架稱為鍵盤架。鍵盤架由前檔、中檔、后檔三條橫枕木再加幾條縱木聯結組成。在鍵盤架的中檔上釘著圓形柱銷(圓銷即鍵子中間開口處露出的銷釘),為鍵子蹺動當軸用;在前檔上釘著橢圓形的柱銷(扁銷即插入鍵子前端背后的小開口之中),為鍵子上下動作當導銷用,同時可以調整鍵子的松緊。鍵子不直接放在鍵盤架上,而是放在紙墊圈和呢墊圈上,這些紙墊圈、呢墊圈分別套在圓銷與扁銷上,后檔上則粘著整條的軟呢墊。這些呢墊是為了消除鍵子敲擊時所產生的撞擊聲。同時可靠這些墊圈把鍵子按一定高度調節整齊。由于黑鍵比白鍵短,因此前檔與中檔的柱銷要各排成兩行。為了保持黑白鍵之間的杠桿臂關系基本相同。頂柱(卡釘)牢固安置在鍵子尾部成一直線,是鍵盤與擊弦機的接觸零件,由它推動擊弦機的聯動器轉動。它能旋轉升高或降低。
鋼琴擊弦機是一個較為復雜的杠桿聯動機械裝置系統,其實質是通過一系列部件運動將演奏者的手指力度傳導給弦槌擊弦。它由三個相互緊密聯接的杠桿組合件組成(聯動桿、聯動器軸架、頂桿軸架、頂桿、攀帶勾、托木、勺釘)與弦槌(總檔、轉擊器軸架、線軸、制動木、弦槌柄、弦槌),以及制音器(制音桿、制音器軸架、制音頭、制音氈)輔助杠桿組合件組成。這些組合件分別固定在總檔上。作為輔助杠桿頂桿即起而推動整個弦槌杠桿組合件擊弦,在弦槌未觸弦之際,使頂桿從弦槌下的線軸底部脫出,這樣使弦槌藉慣性擊弦后即彈回,不致繼續壓在弦上妨礙發音,又可使弦槌盡早返回準備復擊的位置。位于前端的兩支金屬桿隨同上升,對弦槌返位起擒縱作用,托木以其有氈墊的一面托住擊弦后彈回的弦槌,下部的制動木使其安穩地回靠到背檔呢和背檔上,同時攀帶勾通過與制動木相連的攀帶,以聯動桿降落時的自身重量幫助弦槌返回。與聯動桿起落的同時,勺釘在弦槌擊弦前的瞬間使制音器離弦而起,弦得以自由振動;在手指離鍵、聯動杠桿落下時,又放回制音器壓到弦上而制止發音。由此可以看出,當第一個杠桿組合件即鍵子受力時,它把這個運動傳到過渡杠桿,過渡杠桿就推動弦槌;隨即弦槌擊弦使弦振動。在擊弦的同時,制音器離開弦,在擊弦動作停止后,制音器又壓在弦上,使弦的振動停止。這幾個動作,按程序、有節奏的互相配合循環往復。
最后說說弦槌。這副不起眼的零件,對鋼琴音質卻起頗為重要的作用。弦槌是用頂端呈刃狀的硬木條作芯裹以毛氈制成,整副弦槌從低音到高音,其體積和重量是漸次遞減的,槌上毛氈的厚度是遞減而密度是遞增的。弦槌質量的遞變,是與弦列從粗、長、張力大的低音弦,漸次向細、短、張力小的高音弦的遞變相對應的。具有一定質量和一定速度的弦槌,敲擊在有一定振動頻率的弦的某一點上,這就是弦槌擊弦的過程。由此,在弦上即產生從擊弦點傳向兩端的奔跑的波。隨后,弦槌即以某種速度離開弦回到原來的位置,讓弦自由地振動。這樣,弦槌就把在擊弦時所具有的某一部分能量傳給了弦。當然,弦槌傳給弦的能量越大,發音就越好,也就是音的響度越大,時間持續得越長,音色也越好。能量的傳送和隨著發生的音的響度,決定于:1.弦槌能量傳送的速度,2.弦槌的質量,3.槌氈的彈性。音色在很大程度上決定于弦槌的質量和彈性及弦擊觸的歷時長短。弦槌彈性從擊弦歷時這一角度來看,槌越硬,擊弦歷時也越短,反之則長。但過硬的弦槌,擊弦發音尖銳而不清晰;過軟又會發音黯然無力。
總之鋼琴鍵盤機械是鋼琴各系統中運動最為頻繁的部分,影響整個杠桿系統的靈活性、穩定性、準確性,是決定鋼琴機械性能的重要因素,這些因素互有聯系,是一個完整而不可分割的系統。鍵盤機械性能的優良直接地影響著鋼琴的音樂表現力,還是演奏家們尋求最佳音響效果、追求高品位音樂表現手法的重要途徑。