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          2. 電鋼琴技術思考
            來源:    發布時間: 2017-01-14 15:12   432 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

            目前,國內電鋼琴的市場空間與消費潛力和前幾年相比可謂增長了許多,各種電鋼琴產品五花八門。作為消費者要很好地評價,選購數碼鋼琴,實在也不太容易,其前提是不單有一定的音樂修養,也需要對被電鋼琴模仿的對象原聲鋼琴有足夠的了解。我見過不少人在各電子樂器論壇發帖子求助,大意是說:“預算3000左右,要求不高,不要別的功能,也不要花巧的東西,只要音色,手感和鋼琴幾乎一模一樣就行,就當是鋼琴的替代品,麻煩各位給推薦一款啊......”我真是哭笑不得!在我眼里,這近乎是漫天要價,就算是預算再翻高5-6倍,也未必方方面面都能做到100%呢。

            音色篇

                原聲鋼琴的聲音是琴槌擊弦,能量傳給琴弦,同時通過音板,鐵架,使到所有處于開放(不設止音器的高音區琴弦,或是對應的琴鍵已經被按下去的琴弦,又或是腳踩制音踏板,使全體琴弦處于開放狀態)狀態的琴弦感染而產生共鳴諧振,其中和被琴槌激發的琴弦的音律有對應相關的關系的琴弦會共鳴得特別起勁,否則會很弱,甚至幾不可聞。而眾多琴弦里面,越靠近低音區,參加琴弦共鳴的琴弦共鳴音的音量越大,也越綿長不絕。這些被琴槌直接敲擊產生的樂音,還有復雜的共鳴音,應該都被歸類為弦振,這些復雜的弦振通過音板的放大,還有琴腔,琴蓋,鋼琴擺放的建筑物空間的多次反射,吸收,衍射等聲學效應,傳到了人的耳朵中,最終形成了鋼琴的聲音。從本質來說,其實也不復雜,物理和數學這兩個學科,頂多再加一門化學,就可以解釋鋼琴發聲乃至于制造的一切。

                單說聲音,電鋼琴就應該抓住鋼琴發聲的本質,把每個環節都做出來,才有可能模仿得惟妙惟肖,以假亂真,缺了其中的任何一個環節,都會使聲音缺胳膊少腿,不完整,聽起來差那么點意思。如果用戶只拿出3000塊錢的預算,一般來講,無論從設計制造工藝成本,還是該品牌的產品線的檔次梯度,都不可能讓廠家拿出聲音完整的產品上市。在這個價位,一般會有不錯的立體聲鋼琴采樣,好些的也許是34層的采樣,各層采樣經過調制,基本避免了不同力度下突兀的音色突變,復音數最多去到128,頂多有模擬的琴腔共鳴(我估計是某種DSP效果)使右踏板除了使琴音延音之外,同時也給音符附加了一些額外的色彩,聲音加深,加寬,聽起來有某種共鳴感,另外還有電子樂器都有的幾種混響與合唱效果,最后是能使用支持半踏板的三踏板組件。如果3000塊錢的琴,以上的種種指標都到位的話,其實已經是很厚道的了。目前,YAMAHA,CASIO等國際知名大品牌在這個價位有基本具備上述指標的電鋼琴上市,從聲音上也能完全滿足入門及初學者的需要。

                我也總結一下,哪些要素能使電鋼琴的聲音趨于完整

            (一)琴弦共鳴。這種物理現象在原聲鋼琴上比比皆是,只要琴槌擊弦了,琴弦共鳴就無處不在,只是共鳴音的數量,強度,音長,音域,色彩等等有區別而已。在電鋼琴上,要實現琴弦共鳴,要么要加載專門的琴弦共鳴采樣,要么就要增加CPU的運算能力,確定哪些沒有被琴槌擊打的琴弦但是以多大的共鳴音量參與共鳴,哪怕是被無聲按下的琴鍵也參加。另外,共鳴音的音色要與琴槌直接擊打的琴弦振動的音色有區別,音色要有種應和感,不能太亮,也不能有尖銳的音頭等等,這些就增加了設計制造的成本,復音數也要增大很多:因為在原聲鋼琴上,哪怕不踩踏板,只彈奏一個音符,也不是只是那個琴鍵對應的琴弦在振動,還有高音區那沒有止音器20個音的琴弦在等著呢,如果頻率與哪些琴鍵的琴弦成2,3,4,5,6......倍的話,就會參與共鳴,哪怕很微弱,也不代表它不存在,對于敏感的耳朵來講也不是不可聞,琴弦共鳴對音色起到了不可忽略的加深,加寬,加厚的渲染效果,就像是火鍋的湯底,不可或缺。如果踩了右踏板,全體琴弦處于開放的自由振動狀態,這琴弦的共鳴效應就更加明顯了。

                ()制音共鳴。原聲鋼琴在右踏板踩下時,弦振會在預張應力的音板,還有琴腔內部來回反復傳送與反射,形成了獨特的混響效果:和琴弦共鳴相比,其強度不會太強,音區會與擊弦音有某種對應關系,但音高上不會有特別明確具體的指向,聽到的是由各種特定音律的音組成的稍帶紊亂感的模糊音團,其止振具有某種稍滯后的慣性,對哪怕琴鍵,踏板已經復位,這混響仍然會響上若干時間,對琴音也起到渲染潤色的作用,幫助鋼琴的聲音更加有立體感和空間縱深感。據我的猜測,電鋼琴模擬制音共鳴應該從技術上和成本上比模擬琴弦共鳴容易,也許加裝一個和右踏板聯動的特別DSP效果器就搞定了。所以很多哪怕是入門級的主流大牌子電鋼琴,近幾年都基本配備了制音共鳴。

                ()離鍵模擬。對于有止音器的琴弦,手指離鍵的速度就決定了止音器捂住琴弦止音的快慢,同一根琴弦里面,從基音到低次泛音,再到高次泛音,其振幅是各不相同的,基本上是逐次減小,所以它們對止音絨逐漸增加的阻力的反應也各不相同,有的先被止住,有的稍后才被止?。喝绻偬фI,在開始止音到完全止音這個時間段里面,琴弦振動的基音和泛音的混合比是不斷變化的,所以音色也存在一個漸變的過程;如果快速抬鍵,止音器以一個較大的力度快速捂住琴弦,開始止音到完全止音的過程會很短暫,余音也會短很多。用電鋼琴彈奏曲子,慢歌的話,某些主旋律線條結尾處,演奏者慢速離鍵,欲讓聲音有個稍長一些的止音過程,以抒發感情,而不是一刀切斷地給人突兀不自然的感覺,這就需要電鋼琴的離鍵模擬了。這時電鋼琴要檢測琴鍵的抬起速度,并在聲音上做出相應的恰如其分的反應,這也增加了設計難度和制造成本。

            ()琴蓋模擬。無論是立式鋼琴還是三角鋼琴,都設計有可打開或關閉的上面板。關閉之,琴音基本上從音板的一邊擴散出來,經過地面或墻壁的反射,進入人的耳朵;打開之,琴音在此基礎上從音板的另一邊,從琴的腔體內部直接傳送給人,所以,打開了琴蓋,音量音色都會有明顯的變化:音量增大,音色更明亮,更開闊。有的電鋼琴在設計時也考慮到了這一點,增加了若干關于琴蓋位置的菜單項目。

            (五)踏板噪音及細節。不彈琴鍵,光是踩下或抬起右踏板,因為全體止音絨同時離開或接觸極易振動的琴弦,琴弦也必然在聲音上對此有所回應,是細微的轟響,有些電鋼琴也考慮到這方面了。半踏板現在不少哪怕是入門級的電鋼琴也配備了,但和人踩下不同深度的踏板形成的琴弦不同的止音幅度,從而帶出不同的音量和音色的變化相比,還是相差甚遠,高檔電鋼琴設置了變阻力踏板,踩得越深,阻力越大,還有能連續偵測踏板踏板的位置,作出很多層次的踏板效應,而不是簡單地分為不踩踏板,半踏板,全踏板三個狀態。我在我的px-5s電鋼琴上發現了一個有意思的現象,不知別的電鋼琴有沒有:按照該琴的性能指標,不支持三踏板組件和半踏板,但是在實際使用時,我發現:確實是沒有半踏板,一踩下去,就是全踏板的效果,但是在手指已經離鍵的延音過程中,快速地換一次踏板,延音的音量就會減一檔,依然能繼續保留部分弦振,而不會馬上消失無蹤,接近聲樂鋼琴;在手指已經離開鍵盤后的瞬間,再補踩踏板,可以模擬止音器還沒有完全止住的弦振,在止音器離開后琴弦重新處于自由振動狀態時的音效,殘留的余音音量,或大或小或沒有,取決于手指離鍵和踩下踏板的時間差,我原先也想不到它會有這些若有若無的聲音細節。這些細節,按說電鋼琴在技術上和成本上也并非不可逾越,關鍵是要有這個設計思想和設計理念。

                  (六)足夠多的復音數。早期的電鋼琴,由于硬件條件的限制,復音數通常都不太多,16,32,48,64,單單是鋼琴音色,立體聲采樣的話,單個的音符就會占用兩個復音數,使復音數減半,這就容易出現捉襟見肘,不敷使用的問題,應對的方法通常有兩個:一是按照先來后到的原則,先掐掉最早彈的音符,這就出現一個問題,如果踩了踏板,而到了出局臨界點的那個音符偏偏是強音的話,繼續彈下去這一音符就會出現不自然的中斷;后來用算法來補救,不管先來后到,先掐掉力度最小的音符,這樣的話,通常也混得過去,不會出現破綻,但也會有例外,屬于大力度的樂段的話,敏感的耳朵會發現某一時刻,某些音符會被莫名其妙地犧牲掉了。這些其實都是屬于拆東墻補西墻的權宜之計,是沒有辦法的辦法。隨著計算機存儲容量,運算速度和數據帶寬的的飛速進步,電鋼琴就干脆在復音數上大放水,好點的一般都能去到128。對于88個鍵的電鋼琴,這128復音看似綽綽有余,但是對于再高一檔的電鋼琴,也不一定夠用。因為電鋼琴無論是通過采樣或算法,又或者別的原理法則產生琴弦共鳴音或制音共鳴,又或是別的細節和效果,畢竟是為電鋼琴額外添加了聲音,占用復音數是不言而喻的。目前法萊斯特、YAMAHACASIO具有全套琴弦共鳴等聲音細節的電鋼琴,不單是多功能的電鋼琴,就算是功能極為單一的,沒有自動伴奏等花頭的純電鋼琴,其復音數都不約而同地翻倍去到256,這不是殺雞用牛刀,而是有實際的需要。

                 關于聲音,我所知道和所能列舉和解釋暫時就這么多,電鋼琴的模擬,聽說還有更高級的物理建模模式,但從普及的角度,采樣加調制還是目前的主流,廠家按照產品的不同檔次和定位,對以上六點,作出合乎情理的取舍配置,一分錢一分貨,也是很自然的事情,不能苛求廠家以粉條的價錢把魚翅賣給你。

            手感篇

                  一是手指的觸鍵感覺。除了極個別很高檔的電鋼琴幾乎是全盤照搬三角鋼琴的擊弦機系統之外,很多電鋼琴是使用逐級或平衡配重的鍵盤,以鐵塊,粗鋼絲的重量來產生鍵盤的下鍵阻力,一般無需彈簧來幫助琴鍵復位。作為一般的設計,電鋼琴因為不存在原聲鋼琴的擊弦機的轉擊器頂桿和中轂的斷聯過程,擊弦系統和琴鍵是隨時接觸和聯動的,所以琴鍵的復位過程中的慣性通常都有點大,以至于有時會在快速復位時顫幾顫,高檔的電鋼琴會模擬出斷聯瞬間的阻力變化,有的能通過特別加厚的緩沖絨條來改善復位打顫現象,用久了絨條的磨損和纖維老化硬化也不可避免。其實,一般人也無需太過于糾結這些,琴鍵是拿來彈奏,兒不是拿來摸,拿來搖,拿來抖的。原聲鋼琴,琴槌會在離琴弦3-5毫米處斷聯,失去頂桿的推力,琴槌完全靠慣性擊弦,因此下鍵的速度越快,音量就會越大,過于緩慢的下鍵很可能導致不出音,即使是發了音,音色也帶不好聽的發虛感,這是物理規律來的。從演奏的角度,無論強音弱音,都要求有明確的觸鍵和足夠的觸鍵速度,基本上手指頭一模琴鍵,就幾乎同時,手指已經是按鍵到底了,人的感官一般也不能在一瞬間同時捕捉到各種細節,否則,你能說清楚從你的眼前飛快掠過的足球,它是什么材質,花紋,甚至于顏色?手指頭觸鍵彈琴,只需在一瞬間克服是琴鍵的阻力,此過程短暫得好比相機的閃光燈一閃,故此對于電鋼琴的鍵盤,有合乎標準的下沉阻力是首要標準,至于琴鍵噪音幾何,有無左右晃動,復位是否打顫等等,倒是顯得次要一些了。對于沉浸在音樂演奏中的人來說,也實在沒有功夫時時專門去感受和顧及這些東西,看到有的朋友對電鋼琴的手感頗多微詞,其實部分原因是心理作用,如果有機會彈拆了琴弦的鋼琴,又不知道該作何感想呢?況且,演奏過程中的感覺,絕對是聲音的帶領遠遠大于觸摸感覺的帶領,手上功夫深了,自然就會對各種鍵盤的適應能力也隨之增強。法萊斯特電鋼琴鍵盤極大程度模擬了三角鋼琴的下鍵力度曲線,手感和機鋼極接近,比傳統的立式機鋼偏重一點,更接近三角鋼琴。

                  二是聲音與手指觸鍵的關聯度。又分為幾層意思:首先,電鋼琴對于手指的每次觸鍵都能拾音,震奏性能起碼能達到立式鋼琴每秒8次的標準,而不能啞音或噎住了,這對于3個傳感器觸點的鍵盤不是難題,如果是2傳感器觸點的鍵盤,靈敏度方面可能就會打些折扣;再有,拾音時對觸鍵的力度判斷準確,對于0-127128層力度要盡量能夠均勻拾取,而不能夠某些力度以下或某些力度以上難以拾取,就像拿筷子敲鐵桶,使多大的力,就應該有聽到多大的響;最后,不同力度的觸鍵,出來的聲音不但要有音量的變化,還應該有足夠動態范圍的音色變化,從弱音的柔美到強音的鏗鏘,中間的過度也要均勻,這也多多少少涉及到電鋼琴的音色引擎:早期的是單層采樣,不同的力度音色沒變化,后來使用了Dynamic filter(動態濾波)技術,依據原聲鋼琴力度越強,音色中的高頻成分越多的原理,讓cut off參數與力度值捆綁,模擬出力度越大,音色越亮的效果,再后來,隨著技術的發展,音色波形容量的增大,就使用多層采樣技術,新近的琴還再使用了某種調制技術,確保了不同采樣切換時音色的平滑過渡,再高級的,還把不同力度下的琴弦共鳴諧振音音色甚至是環境混響的強度和細節等都考慮到了,總之就是想盡辦法接近原聲鋼琴的實際操控效果。

                  在此順便談談我的一種看法,算是進一步提高了對電鋼琴的要求,也許是吹毛求疵:我認為不論鍵盤功底,觸鍵手法,音色效果都完美的電鋼琴在專業的角度上看,害人不淺。原聲鋼琴也好,電鋼琴也好,琴的聲音能認人的琴,才是真正的好琴,才是促使琴技進步的可靠工具。你給琴一個含糊不清的觸鍵,琴應該就給回你一個含糊不清的聲音,那聲音聽起來不對勁,就肯定是自己的手型或觸鍵感覺有毛病。我覺得那些怎么彈聲音都美妙無比的電鋼琴真的是只適合于娛樂和制作音樂和隨便玩玩,只管把音彈對,力度層次差不多,節奏掐準就八九不離十了,也逗自己和聽者高興,跟真正的表演藝術其實基本不沾邊,那種微妙的色彩變化與層次,自己感受不到,所以也無從學起,待有朝一日上了能認人的三角大鋼琴,就知道誰在裸泳了。我的要求是不是有點太高呢?  聽起來似乎很玄乎,但我認為這恰恰是電鋼琴能超越原聲鋼琴的地方之一。我算是了解原聲鋼琴,使音色在不同力度下聲音準確地千變萬化很難,事關弦列設計水平,弦和琴槌的材質,最關鍵的是擊弦機的靈敏度,這也和琴的價格檔次緊密相連。在實際使用中,因為疏于保養而擊弦機失調的鋼琴多如牛毛,也就多多少少削弱了這種可操控性。往往不是這臺原聲鋼琴發不出這些聲音和達不到足夠的音色變化,而是擊弦機的不精準而讓演奏者精妙絕倫的觸鍵走了型,甚至打了水漂,表現到聲音上就會有失控感:弱音弱不下去,或是干脆不出音,強音還沒有達到預期的震撼就觸了天花板,扎實明確的觸鍵卻得到了發虛模糊的聲音,總覺得琴音和手指間隔著一層什么東西似的等等,也通常讓演奏者很是納悶,畢竟,能同時深諳鋼琴演奏和鋼琴發聲機械原理的人,畢竟不多。鋼琴琴弦的發音是琴槌敲弦,不像手持鼓棍敲鼓,或是手指撥動吉他或豎琴,古箏那樣直接可觀可控,而是中間經過很多個機械部件的傳動和配合聯動,其中的能量損失和運動的偏差在所難免。電鋼琴通過電子技術,恰恰能夠很好地克服這個短板:精確地拾取演奏者的力度,并且把特定的音色音質與之牢牢地捆綁在一起,那種音色的可控程度就很接近于理想化了,使用上也完全能滿足嚴苛的專業要求。

             音響系統篇

                  電鋼琴的音響系統設計,可謂五花八門,便攜式產品只設左右各一個橢圓形喇叭,好些的再設一對高音小喇叭,又或是高音喇叭在面板處,正圓形低音喇叭在琴的底部向下,通常其音質只能說滿足練習和監聽的需要;臺式琴因為可安裝空間比較富余,喇叭的個數,尺寸,功率會升級許多,共鳴會更佳,如果音源質量足夠好,整體的音量和感覺會很接近原聲鋼琴,但是這類琴通常都很笨重,很貴;舞臺電鋼琴,限于減重便攜的原因,多數情況下干脆會取消喇叭,而保留了足夠多而全面的輸入輸出端子來支持舞臺音響系統的連接,除了線路輸出到調音臺的部分,演奏者也可以接入通過頭戴耳機的方式來實現對琴的監聽。

                  再怎樣都好,電鋼琴是靠喇叭發聲的,而kawai的一款CA97背后帶有一塊鋼琴式音板,究竟是有不錯的實際效果還是華而不實的花頭,目前我還不得而知。喇叭聲和原聲就存在巨大的差異,不明白這一點的話,幾乎所有的電鋼琴都會讓你失望的,而如果要在電鋼琴上無限優化喇叭聲和原聲接近程度,所投入的各樣成本,也會使琴顯得很沒性價比。音響發燒友都知道,單單是功放和喇叭,都是很燒錢的主,更何況是另外再集成了音源和機械部分的電鋼琴呢?所以,消費者對這方面要求不能太高,如果實在聽不得琴的自帶音響,就自己外接音響吧,豐儉由人,百花齊放??蓜e說,音源質量較佳的電鋼琴,哪怕是入門級的,接了比較好的音響系統,調試得當的話,出來的音色效果,彈起來爽的程度,這提高可不是一星半點,法萊斯特的電鋼琴基本都配備獨立的音箱單元,經過專業調試。

             

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