第一章〔II
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第一章〔III〕

II-24 柔音踏板,音色,及琴弦的常態震動

柔音踏板是用來改變聲音的質感,對於平台鋼琴而言,當踩下柔音踏板時音質會由較堅硬變成較溫和。對於直立鋼琴而言,當踩下柔音踏板時,音質會變的較柔軟。對於平台鋼琴,柔音踏板不能只用於將聲音減弱,因為這也會影響音質。要彈奏最弱音(pianissimo, ppp)你必需學習如何柔和的彈奏。平台鋼琴的另一個特性就是,當柔音踏板踩下時,仍然可以彈出很大的聲音。對於直立鋼琴而言,柔音踏板對於音質的影響可說是微乎其微,且當踏板踩下時,也不可能彈出很大的聲音。對於音質的改變,下面我們會做更詳盡的說明。使用柔音踏板的困難在於,譜上通常不會記載(Una corda 或 due corda),端由彈奏者自行判斷。

對於柔音踏板常會忽略的是音槌的整音狀況,如果你必需踩下柔音踏板才能彈出柔和的音感,或是當琴蓋合上時,較容易彈出最弱音(pianissimo),這時候,音槌就該進行整音(voicing)了。請參閱 2-XII-1 「整音」一節。如果音槌整音良好,既使不踩下柔音踏板,你應該可以任意彈出柔和的音色。對於耗損、被過度緊壓的音槌而言,是不可能彈出柔和的音色,即使使用柔音踏板,對於音色的改變也是有限的。這種情形下,踩下柔音踏板,可以幫助你彈出較柔和的音,但是音色上仍會有堅硬的成分。所以當音槌過度磨耗時,你將無法彈奏出柔音,就算踩下柔音踏板時也無法獲得那種絕妙的音色。在多數的情況下,音槌原有的特性,是可以透過整理音槌(整形或是用針整刺)來恢復的。

由於音槌狀況的不確定性,導致於柔音踏板的使用有許多爭議,許多演奏家使用柔音踏板,只是要彈奏出柔和的音色。就如在 2-VII-1 「整音」一節中所提到,由音槌移轉到琴弦的能量,在琴弦震動仍然很小時是最有效率的。被緊壓的音槌在接觸琴弦的瞬間(此時琴弦震動很小),就已經將大部分的能量傳給琴弦了。這也就是為何許多很老的平台鋼琴,觸鍵都較輕。因為較軟的音槌,在同一部鋼琴上,會感覺較重(如果其它條件不變)。 這是因為較軟的音槌接觸琴弦時,當音槌將能量傳給琴弦時,琴弦已經不在原有的位置上了。 這種情況下,能量的傳遞是較沒有效率的,彈奏者必需花較大的力氣,才能彈奏出相同的音量。很顯然的,對於琴鍵輕重的感覺,只與琴鍵本身的重量有部份關聯,因為它也與要用多少力量來彈出相同音量有關。所以調音師必需要在音槌的軟硬間做一個權衡,必需軟到可以發出柔美的音色,也必需硬到可以發出足夠的音量。除了最高等級的鋼琴外,大多數的鋼琴都要將音槌調到較硬的狀況,以求能彈出足夠的音量,及能有較輕盈的觸鍵,這會讓彈奏柔音變的困難些。這就是為何在原本不需要使用踏板的地方卻使用踏板的原委。

在大多數的直立鋼琴,當柔音踏板踩下時,所有的音槌都會向琴弦靠近,這會讓音槌的行程變短,而使音量降低。這與平台琴不同,直立鋼琴在柔音踏板踩下時,是無法彈出大的音量。但是直立鋼琴的好處是,當柔音踏板踩下一半時,有一半的效果。只有少數的直立鋼琴,弱音踏板的機制是與平台鋼琴相同的。

大多數的平台鋼琴,踩下柔音踏板,整個擊弦系統會往右移動半個琴弦間的距離(在同一個音有 3 條琴弦的區域,其琴弦間的距離)。這會使音槌只敲擊到 2 條琴弦,使得聲音變的柔和。這個移動的距離,不能夠是一個琴弦的間距,因為如此會使得音槌觸擊琴弦時,仍是在音槌凹陷的位置(譯注:在 3 條琴弦的位置,相對應的音槌上也有 3 個凹槽,這是音槌正常觸擊琴弦的位置)。因為這個位移無法相當精確的控制,所以會使得有些琴弦會落在音槌的凹槽上,有些則否,如此會造成音色不均勻。再則,使用音槌上凹槽間較不常用到的部位擊弦,會獲得較溫和的聲音。為了要瞭解柔音踏板對於音色的影響,我們必需去瞭解琴弦間共震的音響機制(參閱附錄中《美國科學雜誌》(Scientific American),譯注:台灣譯本名為《科學人》雜誌)。

我們聽到的鋼琴聲音幾乎都是琴弦震動的常態模式(Normal Mode),這也是為何,鋼琴的聲音總是一致與合諧的。常態模式通常可以分解成兩個模式,水平震動與垂直震動。聲音的波長是琴弦長度的整數分數(即 , 1/1, 1/2, 1/3, 1/4…… )。為何琴弦總是發出常態模式的聲音,而不是其它波長的聲音?當音槌鎚擊琴弦的一瞬間,琴弦是會發出各種不同波長的聲音。如果你將手放在鋼琴上,你會發覺鋼琴會震動一下子。這就像背景雜音(White Noice)一般,能量分布在很寬的頻譜上,這些能量很小,所以我們聽不到。這些能量很快的在琴弦震動幾次後便消失。這發生在幾個毫秒間,由於時間太短,我們並沒有辦法聽出來。

只有常態模式的震動會持續在琴弦上。因為在常態模式的情形下,琴弦兩端是節點,在節點上,琴弦不會震動。因為在沒有震動的情形下,能量不會傳遞出去,所以常態模式的震動會持續在弦上。但是琴弦的兩端並非絕對靜止,琴橋與琴弦在設計上就有一些彈性,以利於琴弦將能量傳到響板上。這就是鋼琴如何產生合諧基頻的機制。只有這些諧音會停留在琴弦上,因為只有這些音的節點會重疊在琴弦兩端。因為音槌垂直敲擊琴弦,所以常態模式基本上都是垂直的分量。一架便宜的鋼琴,無法使用像高價鋼琴一般的堅固材料,所以節點都會較鬆,這會使琴弦的能量容易消散。所以較便宜的鋼琴,聲音的延續性較差。較大的鋼琴由於琴弦較長,所以能夠產生較大的音量,琴弦的張力較強,也能儲蓄較多能量,較重的琴架,較堅固的節點,也較能防止能量的散失,所以聲音的延續性也較佳。

將三條琴弦的端點放在一起,那它們的常態模式又會如何呢?琴弦可以朝同一個方向震動,鋼琴會被拉往這個方向,或是琴弦朝相反方向震動,這種情形下鋼琴本身是不會跟著移動的。這種相反震動的模式稱之為對稱模式(Symmetric mode),此時,琴弦繞著琴弦的重心,依相反方向震動。琴弦的重心在此時是不動的。因為鋼琴本身的重量太重,以至於非對稱模式的震動很快就消失,只有對稱模式會持續下去(對 3 條弦而言)。在 3 條弦的情形下,垂直震動只有一種常態模式存在,就是中間的弦往一個方向震動,旁邊兩條往相反的方向震動,但是振幅只有一半。水平分量有兩種常態模式:一種是中間的弦不動,旁邊的弦朝相反的方向震動,另一種是中間的弦往一個方向震動,旁邊的弦朝相反方向震動,且震幅只有一半。對於雙弦的系統,沒有垂直震動的常態模式!一條弦往上,另一條往下的震動模式不是常態模式,這種模式會扭轉整個鋼琴。只有一種水平震動的常態模式存在,就是兩條弦往水平不同的方向震動。缺乏對稱震動模式,是位於低音段的雙弦與單弦系統的基音較弱的原因,但是它仍然可以維持相當的諧音。琴弦的震動可以是各種常態震動的組合。不同組合的常態模式震動,決定了琴弦震動的極化( Polarization)特徵。極化特徵隨著時間改變,也改變了鋼琴的音質,特別是我們所不願見到的拍頻現象(Beats)。

現在我們可以解釋一下當音槌敲擊到三條琴弦時會發生甚麼現象。在剛開始的時候,琴弦大多是常態模式的垂直震動。這種垂直震動的常態模式會很有效率的將震動傳至鋼琴的響板(響板在這個方向是較具有彈性的,意即,響板在這個方向較薄),此時會產生一個較大的聲響。由於這種有效率的聲音傳導,響板會像鼓面一樣震動,而產生類似鼓一樣的敲擊聲。由於琴弦兩邊的部位不是對稱的,垂直震動會產生一些側位移動,會讓垂直震動的能量轉化成水平震動的能量。水平震動的能量傳遞至響板的效率較差,響板在水平方向相對較厚,且無法在水平方向震動。這也會在響板激發出不同的震動模式,因而使音色改變。因此,水平震動的狀態會比垂直震動的狀態持續的更久,而產生「延續音( After sound )」,這種聲音持續較久,而且有著不同的特質( Scientific American, P.120 )。因此,當三條弦系統被音槌敲擊後,會有一個明顯的敲擊聲,接著是較柔和的延續音。

音槌敲擊琴弦所發出的聲音,會分為兩個部份,一開始是包含各種頻率的震動,接著是常態震動模式。因為一開始的聲音,音量通常很大,這也是會損害耳朵的聲音,尤其是一些磨耗的音槌,會在音槌接觸弦的瞬間,釋放大部分能量。請參閱 2-VII-1 節中關於整音( Voicing )的敘述,當中會有關於磨耗的音槌與弦的交互作用。對於一部音槌磨耗的鋼琴,蓋上琴蓋或許是聰明的抉擇(對於大多數的鋼琴擁有者或許都會這麼做,因為這時候鋼琴的聲音實在令人難受)。這時候能做的只有將音槌好好整音。

上面的敘述顯然的將問題過度簡單化。就連《美國科學雜誌》(Scientific American)的文獻都未能適切的解釋三條弦的系統。這個文獻中大多是討論一條弦的系統,以及兩條弦在簡化的理想狀況下的交互作用。文中並無三條弦系統的討論。多數的討論都是在於弦的橫向震動,由於這是最顯而易見的,文中也解釋了基頻與和聲。由於節點並不會傳遞橫向震動,然而卻會傳遞弦的張力。在「整音」一節中會提到,弦的張力是不可以忽略的,因為它比橫向震動的力量大多了,並主宰了整部鋼琴的音效。上述常態模式的結果會受到耦合常數( coupling constant )的影響很大。對於較小的耦合常數,整個系統會成為耦合及非耦合運動的總成,這會允許相當多的組態存在。上述的討論,對於鋼琴真正音響的成因,只有一些特性的描述,並沒有量化的討論及精確的機制描述。

對於鋼琴音響的了解,有助於我們能正確使用鋼琴的延音踏板(damper pedal )。如果我們在彈下一個音以前先踩下延音踏板,一開始的「泛音(White noice)」會激發所有的弦,而產生一個嗡嗡聲的音效。如果將手指放在弦上,你會感覺到弦的震動。當然八度音及其它和弦音,比其它弦有較大的振幅。這可以解釋為何一開始的泛音並不是在每個音頻都有著相同的振幅,而是會有較大的能量是在常態模式。這是可以預期的,因為當音槌敲?琴弦時,琴弦的兩端是固定的,這會抑制非常態模式的震動。鋼琴不只選擇性的讓常態模式留在鋼琴中,還會選擇性的發出常態模式的音響。如果在彈下一個音之後再踩下延音踏板,此時就只有八度音及一些和弦音的弦會受到影響而震動,其它的弦幾乎都不會受到影響而保持靜止狀態。這會產生一個乾淨的延續音。這裡所要學的是, 延音踏板要在彈下音之後馬上踩下,而不是彈下音之前就踩下 。這是一個要培養的好習慣。

 

上述的解說,大多可以由實驗來獲得驗證。弦的震動可以由很多現有的儀器來量測。第二個方法是利用弦震動的線性模式,意即,振幅是隨著時間呈指數型衰減。如果將弦的振幅依時間畫在一個指數座標上,它會成一條直線(參閱美國科學文獻)。然而實際上我們會得到兩條線,一條較陡的直線(衰減較快),另一條較平緩的線。這兩條線表示著我們之前提到的初始音以及延續音。

由於這兩條線是筆直的直線,這告訴我們,線性模式是正確的 。在線性系統中兩條直線意謂著兩個不同的發聲機制(兩種不同的振動模式)。由於弦的震動力量,不足以使鋼琴產生變形,因此,從垂直震動轉換為水平震動的比例是固定的。這可以解釋,為何初始音與延續音的音量比例是固定的,與大小聲無關。也就是說,你不能僅僅藉由輕柔的彈奏來改變音色。然而要注意的是,音色至少由兩個因素所影響,一個是前述的初始音與延續音的比例, 另一個是泛音( harmonic ),泛音會受到彈奏大小聲所影響,當音槌敲擊琴弦 的力量越大時,琴弦的變形就越大,產生越多的高頻分量。這些高頻的分量,使聲音聽起來較亮,也較尖銳。事實上,音槌的狀況,比彈奏大小聲對於音色的影響要大的多。因此,適當的整理音槌,對於能彈出悅耳的音色是必需的,特別是大聲彈奏時。

在踩下柔音踏板時,沒有被音槌敲擊到的弦,對於音色扮演著很重要的角色。這條弦(第三條弦)扮演著類似水庫的角色,可以讓另外震動的兩條弦,將能量儲存在這條沒被敲擊到的弦上。由於第三條弦的震動,與其它兩條的相位剛好相反,這會削減初始音的尖銳聲,因此這種震動模式,與三條弦同時被敲擊,並不相同。直立鋼琴的柔音踏板踩下時,三條弦還是同時被敲擊,因此直立鋼琴的柔音踏板,無法產生像平台鋼琴一樣的效果。

我們是否可以半踩柔音踏板呢?這是個有爭議性的問題,但事實上答案是肯定的。當你將柔音踏板踩下一半時,當然,你會獲得不同的音色。如果這樣能產生有趣的、特殊的效果,實在沒有理由去禁止鋼琴家利用這種方法。然而,這不是鋼琴設計時所賦予的功能,而我也沒有見過哪位作曲家在譜上標註半踩柔音踏板的記號。要注意的是,過度使用半踩柔音踏板,會使弦偏向音槌的一邊。如此會讓柔音踏板的行程,無法調整到所有的鍵都剛好敲到兩條弦。這時候,柔音踏板的效果會變的不平均,而且每一台琴都不同。除非,你想嘗試依些新的音效,對於平台鋼琴,不建議半踩柔音踏板。盡管傳聞半踩柔音踏板是存在的,但這或許正忽略了柔音踏板的真正機制。

在雙弦及單弦的部份,由於弦的直徑較大,當柔音踏板踩下時,音槌敲擊琴絃的位置,會落在音槌上溝槽的旁邊。這會讓琴弦有較多的水平震動,因而有較多的延續音,這種機制是非常有創意的。

要彈出很大的聲音,需要有很大的垂直震動分量,這解釋了為何連續快速的彈奏同樣的音可以產生極大的音響。這就是為何很多作品在有很大聲響的結束時,常常使用快速、連續兩個同樣的和弦。由於音槌是敲擊靠近琴弦尾端的部位,第一次的敲擊,產生琴弦上的震動,此時如果很快的接著第二次敲擊,會增加琴弦的震動能量,因而產生更大的聲響。第二次敲擊所產生的震動,不會像第一次敲擊的振動一般很快的消散,因為所有可能的震動都已經被激發。因此第二次敲擊能產生鋼琴所能發出的最大聲響。第三次敲擊的所產生的效果就較難以預測,因為此時琴弦已經開始震動,音槌與震動可能會在相反的相位,這種情形下,會讓聲音停止。

總而言之,柔音踏板這個名稱在平台鋼琴上是一種誤稱。它的主要功用是改變鋼琴的音色,如果你踩下踏板彈奏很大的聲音,這會跟沒有踩下踏板時的音量差不多,這是因為你賦予相同的能量來產生聲音。另一方面,所有的鋼琴,踩下柔音踏板都會較易彈出柔和的音色。如果音槌的狀況正常,既使在不踩下柔音踏板,你應該也可以彈出你要的柔和音色。半踩柔音踏板,會產生無法預期,不均勻的聲音,因此在平台鋼琴上是要避免的

下一小節:〔II-25 合手練習:以蕭邦的幻想即興曲為例