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最近钢琴世界上有个问题：基于技术和市场的分析，真钢琴可以被数字钢琴取代多少？
问题当中，工程学的朋友们和专业音乐演奏的朋友们的观点进行了激烈的碰撞和融合，虽然没有得出一个确定的结论，但是从争议中能得到一些观点就是由于科技发展很快，传统的东西所担任的角色在绝大多数使用场景上，被新生事物替代，包含有些朋友提到的马车作为交通工具被汽车火车飞机等占据了绝大部分应用场景。算盘的使用场景也几乎都被计算器占据。当然还有数码单反和胶片单反的使用率等等例子。每个例子看起来似乎都有那么些道理，但也总有人提出举例和原本话题存在一些偏差。同时专业音乐演奏家又列举了原声乐器的一种不可替代性，例如特殊演奏技巧等，包括控制，音色，音响方面的唯一性等。
我们可以先回归问题的本质，看看原声乐器和数字乐器目前发展的概况。
原声乐器主要是指通过乐器本身的机械学特性产生声音的乐器
之所以没有说是物理特性的愿意是，电子实际上也是物理范畴的部分，所以不太恰当。前面机械学所指的是乐器自身材料在机械外力下产生震动，例如管风琴的音管在空气流动时产生震动，或者古筝在指甲拨弦时产生的音色，又或者是架子鼓在鼓槌敲击时产生音色等。由于材料本身的特性决定了乐器产生的音色不同，举例来说，9尺的钢琴的声音比5尺的钢琴的声音听起来更加“纯净”，那是因为钢琴弦长增加以后，导致产生的失谐波更少，整体震动更加和谐。
在原声乐器上加装一些电气化处理装置，一般成为电声乐器
例如：电箱吉他，电吉他，电提，电钢琴（electric piano，并非我们平时所说的电钢琴，平常大众所说的电钢琴主要指数码钢琴） ，电声乐器扩展了原声乐器的音色以及应用场景，但原声乐器所有的一些特性可能会消失。例如没有共鸣箱电吉他在不接电的情况下弹出来的声音是微弱而单薄的。
数字乐器主要是指需要使用数字逻辑的方式产生声音的乐器
所有的数字乐器中都包含逻辑程序，即使逻辑程序是以门电路而不是计算机软件的方式呈现。目前大部分数字乐器都以计算机软件的方式呈现，包含但不限于嵌入式软件以及通用型软件等。数字乐器的代表是：电子鼓，数码钢琴（也就是大众所说的电钢琴），数字采样合成器（有别于模拟合成器），编曲键盘等。
那么现在原声乐器与数字乐器都发展到什么高度了呢？
我们还是以钢琴来举例，其中可能会提到一些品牌，不代表作者认同或者推荐。
先从声音方面做个简单分析
目前世界上音乐会常用的钢琴大概是9尺左右。 例如美国的Steinway & sons，德国的bluthner，奥地利的bosendorfer，当然还有一些厂家做过更大尺寸的钢琴。然而为什么音乐会钢琴大多是9尺左右，不是5尺或者15尺或者更大呢？原因是小尺寸的钢琴的钢琴低音区琴弦过粗，缠铜层数过多，导致产生更多的失谐以及高次泛音，声音听起来浑浊，并且由于小尺寸的钢琴音板面积又太小，音量难以放大。而大尺寸的钢琴在琴弦张力极限下，如果增加弦长，保证音高的同时，琴弦就会变细，琴弦变细以后震动时储存在琴弦内部的能量就会变少，同时能量会过多的传递给高次泛音导致基频响度不够，音色会变得不够饱满。所以按照目前的钢琴音色设计来说，最佳钢琴尺寸是9尺左右，超过10尺的钢琴音色就会发生较大的改变。
然后我们从机械方面来做个简单分析
上面两张图分别是常见的卧式钢琴（也有平台钢琴，三角钢琴等说法）和立式钢琴的机械结构图，具体机械先不管，图里可以看出，钢琴是通过键盘联动榔头打击琴弦发音。巴赫一生写了很多管风琴曲，而管风琴键盘的外观和钢琴看起来十分相像，那两者之间有什么联系和区别呢？管风琴和钢琴都是平均律乐器，所以键盘都是一个八度7个低键5个高键（钢琴是7个白键5个黑键，管风琴可能是黑白颠倒的）。管风琴键盘和钢琴键盘有个很大的区别就是管风琴键盘轻轻一按就下去了而钢琴键盘按下去的过程有较大的阻尼感，这也是当初巴赫不喜欢弹钢琴的原因之一（未考证过）。管风琴键盘的原理是按下一个键盘打开一个百叶窗一样的装置，让鼓风装置（以前有人力鼓风和水车鼓风等装置）的风通过风道通入音管发声。后来随着电动鼓风机替代人力鼓风等鼓风装置（什么？？？乐器之王管风琴居然是要插电的？简直是对音乐的亵渎啊，不可原谅！！！）由于电动鼓风机的功率更大，需要打开百叶窗的力也就越大，人手施给键盘的力很难打开百叶窗，于是管风琴的设计师设计出二级风动系统：键盘先打开一个小百叶窗，然后用小百叶窗出来的气流推开大百叶窗给音管产生气流（是不是很像电子学里的达灵顿管的原理？乐器设计者真是伟大，设计出这么巧妙的方法）。到了现代，由于机械装置过多导致故障率增加，所以越来越多的管风琴是键盘下面有个霍尔传感器，键盘底部有磁性装置，类似下图：
通过传感器采集键盘运动，然后再用电动装置打开百叶窗通风。。。没错通风（看见键盘下面绿色的PCB没有？谁设计的？我弹得管风琴里面居然有数字系统的存在，让我以后还怎么爱。。。。）
于是管风琴发展到了今天的这个样子，国家大剧院里面那架管风琴可以去看看，是不是用了电子系统控制风道。
钢琴的机械又是怎么样的呢？
钢琴没有 外部能量的供应，所有发音的能量都来自与你的手指，所以你会感觉到“重”，你的手指能量被分成了两个部分：1，琴弦震动能量，2，机械能损失
1，琴弦震动能量实际上大致是确定的，但由于钢琴sound source（琴弦音板铁架等构成的音源系统）设计的问题 ，不同的sound source的灵敏度不同，在机械装置相同的情况下，sound source灵敏度越高，你感觉的手感越轻。
2，机械能损失：由于钢琴有个简单的机械结构（一个钢琴的机械结构十分简单，可以说是最简单的机械结构，说钢琴结构复杂的完全是对钢琴不了解，一台9尺钢琴的机械结构复杂度以及机械精度远小于淘宝20块钱一块的石英指针手表），也就是一个擒纵系统，在这个机械 系统中主要有三方面的机械损失（1）申达系统损失（轴系统损失）（2）部件摩擦损失（申达系统损失也是摩擦损失，但由于申达系统的特殊性，所以我们单拎出来说）（3）榔头打击琴弦时榔头的能量损失（指榔头变形以后毛毡对能量的吸收，非传递给琴弦的能量）
（1）申达系统是钢琴的轴系统，简单来说相当于轴承，见下图
钢琴中所有需要转动的部件都需要有申达系统，但由于工艺和体积的限制，钢琴的轴没法使用现代的滚珠轴承等等，所以申达系统的结构也较为简单，以一根光滑的金属针作为转轴，外部包有毛毡，通过光滑的金属针和毛毡的滑动摩擦完成转动，而毛毡的材质以及滑动摩擦系数，是决定钢琴申达系统能量损失的一个关键，另外毛毡吸水膨胀会抱紧轴针，也会增加摩擦。不过现代有个叫WNG的公司用塑料注塑的方式制作击弦机部件，轴针外不用包裹毛毡，直接在塑料的孔里涂上聚四氟乙烯作为轴衬（铁氟龙，就是不粘锅的涂层十分光滑）这样摩擦会减少，而且受温湿度的影响会更小。
（2）部件摩擦损失，有人拆过钢琴会发现钢琴的顶杆和复震杆（立式钢琴不存在这么个东西） 上有一些黑色的东西，有人说是石墨涂层，实际是二硫化钼涂层。二硫化钼是一种固体润滑剂，具有耐磨的特性，涂有二硫化钼的木制部件与皮革接触产生滑动摩擦时，摩擦力会更小。除了二硫化钼也有用聚四氟乙烯作为涂层的。
（3）榔头能量损失，由于在击弦的过程中榔头会变形以及榔头会震动，所以造成能量损失
这就是你的钢琴产生“重”手感的几个主要因素，目前的顶尖的钢琴设计厂商都在想尽办法减轻钢琴的阻尼，以Steinway & sons来说，他们的钢琴下键阻尼标准是480N-550N，回弹阻尼在190N，理想环境是你按键所有的能量都完全传递给琴弦，中间完全没有机械损失，当然这是不可能的。
说完原声钢琴以及管风琴的发音以及机械，我们开始来看目前的数字乐器。
管风琴可以算是被数字化最早的乐器，目前最成熟的数字化乐器是管风琴，其次是钢琴 ，其他还有很多乐器都有数字化，但都有很多缺陷，我们在下面会分析到
先从机械方面来说吧，因为机械方面有比较大的确定性
以管风琴来说，其实数字化之后的产物是电子琴（但目前电子琴这种），电子琴最早的时候叫electric organ，那时候电子琴还不是数字乐器， 由于管风琴腔体较为规则，所以发音包络相对简单，所以用模拟震荡电路就比较容易产生与管风琴类似的声音，再加上管风琴没有力度控制，可以算是最容易实现的了。所以早期的电子琴就是管风琴一样的手感， 按键下去只有一些弹性，但没有阻尼感。
目前的电钢琴来说，大部分都使用塑料键子，键子下面是个二级杠杆结构，杠杆末端是一个配重块， 在琴键下方类似钢琴let-off位置的地方设置有传感器，逻辑很简单：钢琴在let-off过程之后，触发音色就已经确定，所以在let-off过程位置放置传感器可以很好的采集到钢琴发音触发的参数。
有些人说电钢琴手感和钢琴不一样，我也解释过，这种说法是没意义的，电钢琴是一个品类，钢琴也是一个品类，这个说法用一个 类似的比方就是：摩托车的极限速度和汽车的极限速度谁更大？由于品类中个体差异本身就十分巨大，那这个品类是无法是和其他品类进行对比的，即使拉出某个个体进行对比也是没有意义的。 |
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喧嚣卡
千斤顶
照妖镜
