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[原创] 继续深挖混合电钢琴击弦机的秘密

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发表于 2020-2-5 19:52:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
废话不说,直入正题。
这是立式钢琴的击弦机:

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目前世界上,照搬立式钢琴击弦机的,有YAMAHA混合电钢琴NU1/NU1X,外观如图:
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      这是商家为了展示方便,把键盘盖挨着的那块上门临时换成了有机玻璃材料。
还有KAWAI的NV5:
1398590868.jpg 24705093.jpg
展示时也是把上门换成透明的,看来套路到处都一样:
1280862435.jpg
立式钢琴击弦机工作起来是这个样子的:
timg.gif


而 NU1/NU1X是这样子的:
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      可以说两者很接近,但有两点区别:
(1)琴槌样式。NU1/NU1X的琴槌是一个金属配重块,而不是羊毛表面内里木芯的琴槌。击弦动作接近完成时,琴槌柄靠近金属配重块处,遇到档条,算是“击弦”了,之后借助反弹力,加上勾簧和攀带绳的拉力把琴槌所在的转击器整体往回拉,此时琴键触底的话,琴槌/配重块会回退到击弦行程中的某点(大约回退总行程的1/3~1/2)并停住。
(2)制音器阻尼感。NU1/NU1X的踏板系统和击弦机系统是分离的,琴键末端没有安装有勺钉。在不踩延音踏板的情况下,琴键下沉到一半时,不会产生勺钉遇到制音杆,给琴键带来一个阻尼,引起手感变重。踩下延音踏板时,也不会像原声立式钢琴那样,制音器抬档被抬起,去掉了琴键下沉后半程的制音杆阻尼。一句话:NU1/NU1X在不踩延音踏板时,琴键下沉的后半程不会有手感变重的现象;踩了延音踏板,琴键的手感也不会集体变轻。
三角钢琴那里呢?其击弦机结构如下:
timg.jpg
以下两图是YAMAHA的N1/N1X/N2/N3/N3X的击弦机结构:
2078915839.jpg 12.jpg
三角钢琴的击弦机动作起来是这个样子的:
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大家都看到了,混合与非混合的三角击弦机,区别基本还是一样,就是琴槌样式和制音器阻尼感。
下图是KAWAI的NV10击弦机结构:
timg (116).jpg
      大家看黄圈那里,相比于YAMAHA的N系列混合电钢琴,琴键末端增加了琴键下沉后半程的阻尼装置,模拟不踩延音踏板时的实际情况,如果踩了延音踏板,这个装置又会失效。这就做到了和原声三角钢琴高度一致,手感在理论上应该是没什么可挑剔的了。
      无论是原声立式/三角钢琴,还是照搬原声钢琴立式/三角击弦机的混合电钢琴,其每一次有效击弦发音,都经历这样的一个过程:
推放接回.jpg
A)琴键下沉,琴槌/配重块被顶杆推动开始移动,简称“推”;
B)琴键即将触底时,顶杆Escape,琴槌/配重块受到的推力突然消失,琴槌/配重块凭借惯性继续前进,简称“抛”;
C)琴槌敲击到琴弦,或配重块的槌柄撞击到档条后,琴槌/配重块回弹。如果琴键保持触底,琴槌/配重块就会和托木的麂皮/绒料接触,完成缓冲和刹车过程,停在击弦行程中的某点,如果琴键完全复位,琴槌柄就会回到背档的位置,回弹的动能会被厚厚的背档绒吸收,最终停止弹跳而静止。总之,就是琴槌/配重块离开击弦位置一段距离并最终静止,简称“接”;
D)只要已经触底的琴键有上升,顶杆就会马上向能使琴槌/配重块再前进的初始工作位置回缩。只要琴键上升到一定的位置(无需琴键完全复位),顶杆的回缩即使还没来得及100%归位,也可产生足够推力让琴槌/配重块重新进入“推”的状态,简称“回”。
这个“推~抛~接~回”循环就是每一次击弦发音的必经环节,周而复始。其中的哪个环节出问题了,或彼此之间配合不畅,都会导致击弦发音各种的迟钝和不利索,出现发音和手感不爽的状况。

那,走另一条路子的GP混合电钢琴呢?
842583633.jpg 012036krh99c9br3echdmk.jpg
      由上图可见,两边都是abc三点一线,线段A与线段B的长度比例一致,设计者保留了联动杠杆组件(绿色方块部分)的构成比例,用特制的合成材料(就是我之前说的第一模块)来代替,既保证了琴槌的运动轨迹和三角钢琴完全一致,也最大程度上实现机械免维护。
      这种路子,制造与安装成本低,是板上钉钉的事情了,除了木制琴键,其余的成本看上去和使用重锤那种普通电钢琴差不太多的样子。有时,这种化繁为简的“野路子”也怪不得别人眼红——偷换概念,阉割版,便宜没好货云云。~慢着,先看清楚实际效果再说吧。
看动图先:
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因为它的结构简单,所以它的每一次击弦发音的过程,看上去也挺简单:
1364809469.jpg 推停备.jpg
A)琴键下沉,琴槌被马上被第一模块推着向上运动,简称“推”;

B)琴键触底,琴槌受到的推力消失,并瞬时完成了一段极小的自由上抛Let-Off(断联)过程并回落,琴槌柄一方面也被上方的缓冲档条拦住,另一方面被第一模块的小滚轮限制,琴槌就稳稳地静止在高位,手停槌停,手不松琴槌不落,简称“停”;
C)触底的琴键一旦上升,琴槌就马上按照设计的传动比(大概是1:5)下沉(其初速度为零,类似自由落体运动),并且只要琴键再次下沉,琴槌也就随即掉头向上运动,绝不拖泥带水。因为第一模块的“顶杆小平面”,是随时和第二模块的凸轮接触的,琴键再次下沉就马上有推力,琴槌的上升和琴键的下沉之间,不存在任何肉眼可感的时间差,简称“备”。
为此,我还专门做过研究的呢。
1712922788.jpg 705637821.jpg
以 直尺为计量参照物,用硬币做配重物,记录出GP的琴键触底后,琴键回升量和琴槌的下跌幅度的对应关系,得出的数据做成图表如下:
琴槌-琴键.jpg
可见,两者基本就是线性关系。如果琴键在任意位置开始下沉,就会:
640.webp.jpg
      黑箭头表示琴键运动的方向,红箭头表示琴槌的运动方向和到最高点的行程长度。原声三角钢琴的琴槌,一旦击弦,如果琴键保持触底,琴槌大约要下落全部行程的1/3~1/2左右并静止,如果琴键上升,琴槌会继续下落到低,被背档绒接住并完成吸能缓冲静止。GP击弦机的琴槌位置,完全看琴键的下沉量,并且可以在下落行程中的任何位置,随时可以让琴槌掉头再上升,我认为这是GP击弦机和原声三角钢琴击弦机的机械性能方面,最不一样的地方。
      机械性能是一方面,关键还要看发音啊。
1181093361.jpg 114349233.jpg
      不管是何种击弦机制,电钢琴发音的预设条件是琴槌的位置接近击弦行程的最终点并继续走完行程,这样才能让光电或导电橡胶的两个触点先后接通,形成触键力度的电信号,算是拾取到一个音符。如果是三触点的感应系统,则允许琴键触底后部分复位后再次沉底也能有效拾音,至于部分复位的程度,各家的技术与调校不一样,我就大致划定了一个范围,属于“无效拾音区”(蓝色方块范围内):
琴槌-琴键~联动.jpg
      具体 “无效拾音区”的大小我实在无法划定,因为这个模型无法通电使用嘛......反正肯定有一个对琴键动作失去响应的区域存在。如果这个区域不存在,麻烦可就大了:琴键触底后手指快速上下微微颤动,出来一串“同音轮指”的诡异音符串;某手指在琴键触底后稍放松,正准备“重量转移”弹别的琴键,不小心一压,结果又意外蹦出一个音符,这画面也太......
“无效拾音区”范围过大,也不是什么好事情,最直接的后果就是“漏音”——手指下去了,音符没出来。
“无效拾音区”的范围大小恰当,不但是所有电钢琴的设计要求,也是所有原声钢琴的设计要求。
      GP击弦机就是这样“推~停~备”不断循坏。就是因为琴槌击弦后几乎不回落(只回落let-Off的一丁点儿距离),原先的“抛”和“接”合二为一变为“停”,只要琴键在“无效拾音区”外的任意位置停住,就进入“备”的状态,而无需像原声钢击弦机那样,要等待顶杆回缩到位。只要琴键下沉,“推”的进程又马上开始......就是这样周而复始。说实话,我还真有点儿佩服:看似简单的设计,其实极为走心,能使琴键和琴槌之间的互动响应及时,整个击弦发音过程比起上述的“推~抛~接~回”,看上去流畅利落不少。相比于原声三角钢琴击弦机,不说别的,就说可能引起“掉链子”的风险点,是不是已经减少很多很多了?

      经过以上的分析,我认为网上的这个GP击弦机性能测试是完全可信的,绝对不是用慢录快播来忽悠造假:

[color=inherit !important][backcolor=rgba(247, 247, 247, 0.882)]
      有人不解,干嘛GP要弄个塑料琴槌啊,又不是羊毛做的真货,装逼兼low,是骗人上当的花架子工程......大家先看看别的混合电钢琴,琴槌都是用配重块。而且,唯一有升起琴盖这种玩法的YAMAHA混合电钢琴N3/N3X:
1.jpg
      哪怕琴盖撑到最高,也看不到击弦机的影子。
YAMAHA的N1/N1X,是这个样子的:
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      YAMAHA的NU1/NU1X,是这个样子的:
avantgrand_NU1X_01b.jpg
      KAWAI的NV10,是这个样子的:
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      造型款式各异,但依旧是把里面遮盖得严严实实。
GP呢?
gp510bp_2.jpg
      是可调式顶盖设计,有点像某些原声立式钢琴。
      但——有东西看么?
      ——有。
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      按动琴键,在演奏者的位置,可以看到琴槌往上运动,除了击弦后琴槌不回落,和三角钢琴没啥区别。而且,里面装了窄长的镜子,连琴槌刚刚开始启动的细微动作也可通过镜面反射,让演奏者看得见。总之,手指按动琴键,琴槌就同步跟着上下翻飞,有新奇的动态视觉效果,挺好玩的,大人都觉得有趣,更别说小朋友了。
      这些琴槌是看得见但摸不着的——因为顶盖板下面镶嵌了一层厚实的全透明材料,既防止老鼠,蟑螂,灰尘,水,铅笔,发夹,手机等异物进入琴体,顺便也隔绝了击弦机的部分动作噪音。这别出心裁的设计,在兼顾了颜值和别样演奏乐趣之余,同样也做到了免维护。我在多年给原声钢琴调音的生涯中,里面捡出过各种稀奇古怪的东西:硬币,钢笔,圆珠笔,铅笔,公仔纸,发夹,牙签,话梅壳,糖果纸,扑克牌......至于蟑螂,老鼠进去过的,就更加不可描述了。我还听说过有人把手机放在电钢琴合上的推拉式琴盖上,想弹琴了顺手一推——手机不见了,呵呵。
1162034018.jpg
       至于普通的非混合电钢琴,一种是重锤在琴键下方的:
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      另一种是在琴键上方的:
timg (1).gif
      重锤在琴键下方的,动图如下:
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      这类重锤结构,坦白说,我研究得不深,那是因为没足够动力啊——我一直认为这东西,是向制造成本和安装空间同时大幅度妥协的产物。谁都知道直接照搬原声钢琴的击弦机好,这玩意儿是研制者的脑洞向这个方向开的结果,如果研制者的脑洞向类似GP的那个方向开,又会是另一种结果了。

      从业内的普遍共识来看,这类重锤结构的动态杠杆比例,击弦动作机理和琴键动态特性等,与原声钢琴击弦机的近似度而言,可谓相差甚远。在实际演奏手感上,也一般认为不但和原声钢琴,也和上述各类混合电钢琴有着不小的差距。哪怕用料和工艺做得再好,也始终让人觉得差那么点儿意思。我有一样要特别提醒大家的是——使用这类重锤结构的电钢琴,未必比混合电钢琴便宜,大家选购时要留神。

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发表于 2020-2-5 20:13:22 | 显示全部楼层
最好的还是有一种最适合弹奏的结构,然后钢琴家适应这种结构。。。。。。。。

而不是尽量还原钢琴结构
比如钢琴踩下踏板会导致琴键变轻,我觉得这是不应该的。
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 楼主| 发表于 2020-2-5 20:31:04 | 显示全部楼层
fashaoding 发表于 2020-2-5 20:13
最好的还是有一种最适合弹奏的结构,然后钢琴家适应这种结构。。。。。。。。

而不是尽量还原钢琴结构

也许GP走的是这条路子吧,我猜的,哈哈。数个世纪前,弹奏管风琴还要安排大批人力,给琴鼓风呢......
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发表于 2020-2-6 11:04:06 使用第一键盘发送 | 显示全部楼层
看了最近的这几篇文章,卡西欧GP符合我的理念。谢谢,辛苦了!
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发表于 2020-2-7 09:09:07 | 显示全部楼层
看看…………………………
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发表于 2020-2-7 11:39:16 | 显示全部楼层
david 发表于 2020-2-5 20:31
也许GP走的是这条路子吧,我猜的,哈哈。数个世纪前,弹奏管风琴还要安排大批人力,给琴鼓风呢......

并不适合,GP这种钢琴是固定使用的,外出演出会不适应。
而舞台电钢才适合做这路线
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 楼主| 发表于 2020-2-7 12:45:16 使用第一键盘发送 | 显示全部楼层
fashaoding 发表于 2020-02-07 11:39

并不适合,GP这种钢琴是固定使用的,外出演出会不适应。
而舞台...
gp是家用的,舞台电钢琴除了轻便和线路输出(line out)出来的声音质量之外,别的都要牺牲~喇叭,手感……
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