[实用新型]提高低频特性的钢琴弦振系统

说明书

领域  乐器

背景技术

钢琴作为大型乐器，其名义低频已潜至人耳听觉下限，在音乐实践中有着重要 基础地位。其良好的低音特性、音效，一直为业界期待和努力。

在乐器制造和音乐实践中，对“低音”、“低频”尚无统一划分标准。本方案所称“低频” 系指不高于200-250Hz的这段人耳可闻声频。

“低音”在音乐表现中给人主观听觉上以“低沉、厚实、雄浑、丰满、温暖”这种“低 频”所特有的基本特性。这种特性通常而言实质上是由乐音这种复合音其基础振动即“基频” 分量其能量强度决定的。在通常情况下，低音其基频能量如较突出，则意味着低音特性相对 而言就更好^①。

现有钢琴低频，低于200Hz以下的各低音，其振动频谱中的基础成分声辐射能量微弱； 低于100HZ的各低音其基频辐射已完全检测不到^②。人们听到的实际钢琴的这些低音，其实 基本上只是这些各名义低音各弦振动中的除基频成份之外的其它各高次泛音的声辐射。

钢琴名义低音很低，但其低音音效名不副实，其低频特性未达到其在正常技术架构上应 有的相对更好的低音音效，与其不合理、不科学的低频构造直接相关。

有必要对钢琴核心部件-钢琴弦振系统(也称张弦系统)作简要说明：按十二平均律音 高次序张紧于弦支架，此弦支架通常把过些弦分置为“低音弦列面”和“中高音弦列面”；弦 支架置于形状特征一定的声辐射板(俗称音板)上方，以相应的“低音弦码”和“中高音弦 码”沟通、联结各弦和声辐射板。各弦经由支架上的调音钉，定位销、孔或梁，弦码上的定 位销，在弦码上形成一定的平水、垂直折弯角后引至弦支架，弦支架稳固于声辐射板边界厚 重的外围、支撑结构上。

弦振系统有三个基本要素：(1)弦参数，即弦材料、弦长、弦径、弦张力、各弦构成的 张力分布特性参数；(2)声辐射板参数，即声辐射板材料、形状、构造参数；(3)“弦一声辐 射板”的声耦合参数，即各弦通过弦码在形状特征一定的声辐射板上的分布状态参数。

显然，在弦参数和音板参数一定下，此时影响弦振系统频响特性的，只有声耦合参数。

现有松木声辐射板，尽管在其背面结合有基本等距、平行分布的肋木(加强肋)，但其 在总体、宏观上，无疑依然遵从胡克定律：声辐射板在其弹性限度内，应力与应变成正相关。

声辐射板受振动的弦的策动而做相应的振动而产生的声辐射，可近似看作是各弦在以其 弦码点为策动源园点的“振动园”

声辐射板在其有效尺度远小于低频波长时(现有声辐射板，其最大尺度不大于1m)，其 声辐射可作如下粗略近似分析：

P=12(kr)22ρcv2S]]>③

(P总声功率，K园频率，R有效振动半径，ρ媒质密度，C声道，V振幅，S有效振 动面积)

此时低频声辐射功率和效率相应处于较低的特性水平，且频率越低则辐射特性越差。

低频声辐射的基本特性，客观内在的要求系统各低音弦与声辐射板的声耦合关系，在实 际声辐射板其有效尺度远小于低频波长的约1m左右，和辐射板其刚性又处于相对较高水平 的约束下，应遵从这种辐射频率越低则有效声辐射面越大的基本规律，这样低频特性才会更 好。这正如低频扬声器，通常而言，在输入功率一定下，大口径扬声器比小口扬声器低频特 性好，有效低频下限更低。

现有系统其声耦合状态即弦通过弦码在声辐射板上形成的有效振动半径如下表

                                                                  单位：cm

注：1、各系统声辐射板有效直径不大于1m。

从上表可以看到：1、在总体上，各低音弦均耦合在声辐射板的相对边界。