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钢琴不同的触键方式,可否形成不同的音色?

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发表于 2022-1-5 19:24:33 | 显示全部楼层 | 阅读模式 IP:上海
让我来用理性的方式来解释 @姚雨言感性的答案


改变音色的唯一方式就是通过改变声音的频谱。
高频越强听起来越明亮,越弱听起来越柔和;低频越强听起来越浑厚,越弱听起来越空旷。

长文预警,没耐心的直接跳到最后那几段

现今的MIDI技术已经十分发达,已经能逼真地模拟除了吉他外所有乐器的演奏,尤其是以钢琴音色最为逼真。
那么我们来看看在一些高端的钢琴采样音色里,我们都能控制哪些东西。
以业界常用的斯坦威钢琴音源为例



控制音色的都有哪些?


这个控制钢琴音色的软硬,通过加载不同的采样,并且控制频谱来完成,这是钢琴的构造所决定的,而不是手指能控制的。
当处于最柔软的音色时,低频较多,高频泛音较少。


当处于最硬的音色时,高频较多,尤其是在第三个泛音,也就是八度上方的纯五度处。




这个控制踏板踩下去后琴弦的共振程度,对音色也有影响。


这个控制琴盖是打开还是合上,对高频有影响。当琴盖合上时,高频会减弱很多。


这个控制力度与音量的关系曲线,这是MIDI特有的功能,在真实乐器上无法完成。


第一条控制在释放琴键的同时踩下踏板会不会触发其他琴弦的共振,第二条控制半踩踏板,第三条控制在轻轻按下琴键的时候是否发出声音(我们最轻最轻按下琴键的时候是发不出声音的)


voice是MIDI术语,不管它,tuning是调音的律制,也和音色无关。


这些音量控制:
释放琴键的声音
槌子击弦的杂音
踩踏板的声音
升降弱音垫的声音
泛音的单独采样
声场宽度
转调
音高微调
标准音频率
这些都和音色有关,但都不是通过手指能控制的
最右边两个控制混响和其他音色叠加,就更无关了
那么触键改变的是什么?
一个音符具有下面这几个参数
音量包络:


Attack Decay Sustain Release (ADSR)
Attack指的是从产生这一个音符到这个音符最响时需要的时间,对于钢琴音色而言,这个时间非常短,几乎为零。
Decay是指音量下降到稳定时需要的时间,对于钢琴而言,整个音符都处在Decay阶段。
Sustain是指一个稳定的音量,一般对于管乐器和弦乐器适用。钢琴没有稳定的Sustain阶段,因为按下琴键之后就没有更多机械能了,其Sustain状态下的音量也是在减小的,可以说钢琴的decay和sustain没有明显的区分。
Release是指在音符结束之后仍然发声的阶段,钢琴在不踩踏板的时候Release非常短,踩踏板的时候Release非常长。


钢琴的音量包络大概是这样的。
那么针对不同的触键方式,是如何影响所谓的“音色”的呢?
首先不同的力度会产生不同的击锤动作,所以产生的音量不一样,也就是A点升到最高的位置不一样。
轻柔的触键相比于刚硬的触键,改变的是attack的时间,轻柔的触键能够产生更长时间attack的效果。
因为琴弦振动的机械能全部来自于槌子敲下去的那么一下,所以钢琴的decay是改变不了的。
跳音等触键方式改变的是sustain的时间,连奏可以增长sustain的时间,而跳音会减少sustain的时间。
改变release的唯一方法就是使用踏板,但是这不包含在触键当中。
换一个角度来说,你通过触键只能控制槌子击弦的力度和速度,而不能像吉他等乐器一样控制击弦的位置和角度。击弦的力度改变的是最大音量,速度改变的是attack的时间。往往更大的力度也代表着更快的attack时间。而击弦的位置和角度能够更直接地改变弦振动的模式,从而产生不同的泛音列,产生更明显的音色变化。
那么为什么你会感觉不同的力度触键改变了音色呢?
因为击弦的力度也能够改变泛音列,下面我先以很小的力度击弦


泛音音量很小,几乎看不见,也基本没有按键时产生的低频噪音
当我以很高的力度击弦时,产生了许多泛音,并且在低频去有很明显的按键噪音


频谱不一样了,音色当然不一样了!
弦振动的幅度越大,产生的泛音就越复杂。当弦产生微弱的振动时,只有基音的振动比较明显,所以产生类似正弦波一样的柔和声音。当弦振动强烈时,有足够的能量触发更高模式的振动,泛音列更多,所以产生的音比较明亮。


弦振动的前四个模式,更高的泛音列还有更多

@姚雨言 说的那些各种触键方法都是什么呢?其实产生的音色区别仅仅在于对力度操控的不一样。
任何一种触键方法,都可以按照物理方法计算你的手指通过槌子传动给琴弦振动产生了多少机械能。那么不同的触键方法,产生的机械能不一样,导致弦振动的模式不一样,产生了不同的音色。

钢琴的发声方式是所有乐器里最简单可控的。因为不管你怎么演奏键盘,都是槌子在击弦,而不是你手指本身。钢琴的音色在触键上表现为只对力度敏感,所谓什么不同的手型,只是产生了不同的力度值而已。不同的手型,使用力的方向不同。用同样的力,如果手型比较立起来,垂直按键,就会产生最大的机械能。而如果手型比较趴下来,按键的时候会产生水平方向上往前推的分力,这部分力被琴身吸收而没有传动到槌子上,这样用同样的力就会产生更小的力度值,产生的机械能更小,泛音列更少,从而发出更柔和的音色。还有一个可控变量就是按键的位置。因为琴键是一个杠杆,越靠外越省力,所以同样的手型按在琴键的不同位置也会改变力度值。用同样的力度在白键上弹,产生的声音一般都比较明亮,因为白键的杠杆更长更省力,同样力量产生的力度值更大。
评论区有人没看懂啊,不管是用指尖还是指肚子还是拳头还是屁股弹琴,你给钢琴的只是一个力度值,传送给槌子击弦。为什么电钢琴能够用采样而不是像电吉他一样放大的方法演奏逼真的效果,就是因为控制音色的只有力度这么一个属性。不管你是怎么按键,用什么按键的,键盘上的力度感应器只是接收到一个0~127之间的数值而已。真钢琴接收到的不是一个电子力度信号,而是一个机械感应的动量。你弹琴是手的动能通过一系列的杠杆最终转化成机械能的过程。不管你是用什么手型什么部位弹的,你给琴键的动能是可以用一个数值的表示的,而这个数值是通过触键影响钢琴音色的唯一变量。
那么钢琴家比普通钢琴演奏者牛逼的地方在哪里呢?就是对于音色的模仿能力。假设我在钢琴上按了一下,测出来用了10N的力,那么这10N的力度就会产生一个对应的音色。但是反过来,如果给你听一个10N的音色,你却很难精确地发力弹出这种音色来。钢琴家更善于控制自己的手指,手腕,胳膊乃至身体,能够更加精确地控制力度,来产生他们想要的音色效果。这也是为什么除去技巧上面,在感情处理上钢琴家弹出来的同样曲子要好听很多。

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发表于 2022-1-5 19:25:02 | 显示全部楼层 IP:广东肇庆
让我来用理性的方式来解释 @姚雨言感性的答案


改变音色的唯一方式就是通过改变声音的频谱。
高频越强听起来越明亮,越弱听起来越柔和;低频越强听起来越浑厚,越弱听起来越空旷。

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现今的MIDI技术已经十分发达,已经能逼真地模拟除了吉他外所有乐器的演奏,尤其是以钢琴音色最为逼真。
那么我们来看看在一些高端的钢琴采样音色里,我们都能控制哪些东西。
以业界常用的斯坦威钢琴音源为例



控制音色的都有哪些?


这个控制钢琴音色的软硬,通过加载不同的采样,并且控制频谱来完成,这是钢琴的构造所决定的,而不是手指能控制的。
当处于最柔软的音色时,低频较多,高频泛音较少。


当处于最硬的音色时,高频较多,尤其是在第三个泛音,也就是八度上方的纯五度处。




这个控制踏板踩下去后琴弦的共振程度,对音色也有影响。


这个控制琴盖是打开还是合上,对高频有影响。当琴盖合上时,高频会减弱很多。


这个控制力度与音量的关系曲线,这是MIDI特有的功能,在真实乐器上无法完成。


第一条控制在释放琴键的同时踩下踏板会不会触发其他琴弦的共振,第二条控制半踩踏板,第三条控制在轻轻按下琴键的时候是否发出声音(我们最轻最轻按下琴键的时候是发不出声音的)


voice是MIDI术语,不管它,tuning是调音的律制,也和音色无关。


这些音量控制:
释放琴键的声音
槌子击弦的杂音
踩踏板的声音
升降弱音垫的声音
泛音的单独采样
声场宽度
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音高微调
标准音频率
这些都和音色有关,但都不是通过手指能控制的
最右边两个控制混响和其他音色叠加,就更无关了
那么触键改变的是什么?
一个音符具有下面这几个参数
音量包络:


Attack Decay Sustain Release (ADSR)
Attack指的是从产生这一个音符到这个音符最响时需要的时间,对于钢琴音色而言,这个时间非常短,几乎为零。
Decay是指音量下降到稳定时需要的时间,对于钢琴而言,整个音符都处在Decay阶段。
Sustain是指一个稳定的音量,一般对于管乐器和弦乐器适用。钢琴没有稳定的Sustain阶段,因为按下琴键之后就没有更多机械能了,其Sustain状态下的音量也是在减小的,可以说钢琴的decay和sustain没有明显的区分。
Release是指在音符结束之后仍然发声的阶段,钢琴在不踩踏板的时候Release非常短,踩踏板的时候Release非常长。


钢琴的音量包络大概是这样的。
那么针对不同的触键方式,是如何影响所谓的“音色”的呢?
首先不同的力度会产生不同的击锤动作,所以产生的音量不一样,也就是A点升到最高的位置不一样。
轻柔的触键相比于刚硬的触键,改变的是attack的时间,轻柔的触键能够产生更长时间attack的效果。
因为琴弦振动的机械能全部来自于槌子敲下去的那么一下,所以钢琴的decay是改变不了的。
跳音等触键方式改变的是sustain的时间,连奏可以增长sustain的时间,而跳音会减少sustain的时间。
改变release的唯一方法就是使用踏板,但是这不包含在触键当中。
换一个角度来说,你通过触键只能控制槌子击弦的力度和速度,而不能像吉他等乐器一样控制击弦的位置和角度。击弦的力度改变的是最大音量,速度改变的是attack的时间。往往更大的力度也代表着更快的attack时间。而击弦的位置和角度能够更直接地改变弦振动的模式,从而产生不同的泛音列,产生更明显的音色变化。
那么为什么你会感觉不同的力度触键改变了音色呢?
因为击弦的力度也能够改变泛音列,下面我先以很小的力度击弦


泛音音量很小,几乎看不见,也基本没有按键时产生的低频噪音
当我以很高的力度击弦时,产生了许多泛音,并且在低频去有很明显的按键噪音


频谱不一样了,音色当然不一样了!
弦振动的幅度越大,产生的泛音就越复杂。当弦产生微弱的振动时,只有基音的振动比较明显,所以产生类似正弦波一样的柔和声音。当弦振动强烈时,有足够的能量触发更高模式的振动,泛音列更多,所以产生的音比较明亮。


弦振动的前四个模式,更高的泛音列还有更多

@姚雨言 说的那些各种触键方法都是什么呢?其实产生的音色区别仅仅在于对力度操控的不一样。
任何一种触键方法,都可以按照物理方法计算你的手指通过槌子传动给琴弦振动产生了多少机械能。那么不同的触键方法,产生的机械能不一样,导致弦振动的模式不一样,产生了不同的音色。

钢琴的发声方式是所有乐器里最简单可控的。因为不管你怎么演奏键盘,都是槌子在击弦,而不是你手指本身。钢琴的音色在触键上表现为只对力度敏感,所谓什么不同的手型,只是产生了不同的力度值而已。不同的手型,使用力的方向不同。用同样的力,如果手型比较立起来,垂直按键,就会产生最大的机械能。而如果手型比较趴下来,按键的时候会产生水平方向上往前推的分力,这部分力被琴身吸收而没有传动到槌子上,这样用同样的力就会产生更小的力度值,产生的机械能更小,泛音列更少,从而发出更柔和的音色。还有一个可控变量就是按键的位置。因为琴键是一个杠杆,越靠外越省力,所以同样的手型按在琴键的不同位置也会改变力度值。用同样的力度在白键上弹,产生的声音一般都比较明亮,因为白键的杠杆更长更省力,同样力量产生的力度值更大。
评论区有人没看懂啊,不管是用指尖还是指肚子还是拳头还是屁股弹琴,你给钢琴的只是一个力度值,传送给槌子击弦。为什么电钢琴能够用采样而不是像电吉他一样放大的方法演奏逼真的效果,就是因为控制音色的只有力度这么一个属性。不管你是怎么按键,用什么按键的,键盘上的力度感应器只是接收到一个0~127之间的数值而已。真钢琴接收到的不是一个电子力度信号,而是一个机械感应的动量。你弹琴是手的动能通过一系列的杠杆最终转化成机械能的过程。不管你是用什么手型什么部位弹的,你给琴键的动能是可以用一个数值的表示的,而这个数值是通过触键影响钢琴音色的唯一变量。
那么钢琴家比普通钢琴演奏者牛逼的地方在哪里呢?就是对于音色的模仿能力。假设我在钢琴上按了一下,测出来用了10N的力,那么这10N的力度就会产生一个对应的音色。但是反过来,如果给你听一个10N的音色,你却很难精确地发力弹出这种音色来。钢琴家更善于控制自己的手指,手腕,胳膊乃至身体,能够更加精确地控制力度,来产生他们想要的音色效果。这也是为什么除去技巧上面,在感情处理上钢琴家弹出来的同样曲子要好听很多。

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发表于 2022-1-5 19:25:43 | 显示全部楼层 IP:上海
作为一个从小学习钢琴的工科宅,我大概能理解这两种不同的视角。物理学家热衷于假设理想情况并得出对现实自洽的解释,钢琴家更在乎整体的、感性的认识。
0. 题主一定要先想清楚,你所相信的论据中包含了多少定义和假设,否则论题本身就会自相矛盾:
0.a “音色=琴音的频谱特征”是一个定义,它包含了“单个琴音”的定义;
0.b “弦槌击打琴弦只靠惯性,不受敲击控制”是一个假设;
0.c 看法一中“音色=整首曲子的感觉”是一个定义,注意到这和0.a相互矛盾;
0.d 看法二中的“音色包括琴键等的振动”也是一个定义;
0.e 看法三中“音色单指琴弦振动的频谱特征,不包括琴键琴槌”也是一个定义,这和0.d相互矛盾。

1. 就不同的定义来讨论:
1.1 a 如果“音色=整首曲子的感觉”(0.c),问题是“不同敲击是否会改变琴曲的感觉?”,我认为答案显而易见,听听就知道了。这里感谢
@姚雨言 的回答。
1.1 b 如果”音色=单个琴音的感觉“,
@野合菌  从信号处理的角度分析道,即使是相同物理音色的琴音,由于振幅等因素的不同,被感知到的音色也是不同的。钢琴家能控制音量,所以能影响被感知到的音色。
1.2 如果“音色=单个琴音的频谱特征”(0.a)&“包括琴键等的振动”(0.d),问题是“不同敲击是否会改变单个琴音的感觉?”那么大力敲击显然能产生敲击木质琴键的声音,从而改变琴音的频谱特征。
1.3 如果“音色=单个琴音的频谱特征”(0.a)&“不包括琴键等的振动”(0.e),问题是“不同敲击是否会改变单个琴音的感觉?”答案也是肯定的,比如跳音和长音的区别。考虑到敲击琴键产生声音后,放开琴键时琴声很快就能被毛毡止住。假设有两次完全相同的敲击,并假设相应的琴弦振动完全一致,那么在琴声消亡之前,根据放开琴键的时机不同琴音的持续时间也会不同。因为琴音是逐渐衰减的,不是周期信号,所以相同的信号依据截断时间的不同它的频谱必然不同。
1.4 如果“音色=单个琴音的频谱特征”(0.a)&“不包括琴键等的振动”(0.e)& “自然衰减”,答案也是钢琴家能够通过控制力度来改变音色。
@千古留名 分析道,击弦的力度能影响弦的振幅,从而改变泛音列,从而影响音色。

综上所述,感性经验和理论分析都支持“钢琴家不同的触键能够影响琴的音色”。
------------
题主所言的假设“弦槌击打琴弦只靠惯性,不受敲击控制”在这里才有意义。但是即便如此也不能证明不同触键不能改变泛音列,参考1.4。

2. 于是问题才会演变为“钢琴家是不是只能通过改变力度来影响音色”(基于1.3的定义)
2.1 类似观点的人有
@千古留名@吴元泽@Liu Tone  。假设“弦槌的最后一段运动脱离琴键”,那么击键影响的只有弦槌的初速度,从而影响琴弦的振幅,从而影响音色。由于相同的弦槌初速度对应相同的力度,所以击键只能影响弦槌的力度从而影响音色。
2.2  
@阿鲁卡多  引用了Askenfelt的实验结果,其中有一句“However, we have recently observed that the motion of the freely flying hammer can be somewhat different for slightly different types of touch”。如果结果可靠,那么即使“弦槌的最后一段运动脱离琴键”,也仍能够受到击键的影响,而且是力度以外的因素。至于这个因素是否能影响音色还不可知。(感谢
@Liu Tone 指出的问题)
2.3 个人看法:我认为钢琴家唯一能够控制的与其说力度,更准确说应该是琴键随时间的位移变化和保持时间。保持时间能产生跳音和长音的区别,位移变化则能影响弦槌击弦初速度甚至更多速度上的细微变化,前慢后快和前快后慢等等或许都能造成非常细微的差别,不能单单用匀速运动上的“力度”概念来一概而之。
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发表于 2022-1-5 19:26:20 | 显示全部楼层 IP:上海
由 Royal Swedish Academy of Music 製作的  Five lecture on the Acoustics of the piano講座其中有一章叫做 From touch to string vibration: The motions of the key and the hammer,是音樂聲學大拿
Anders Askenfelt 三篇關於鋼琴發聲理論研究系列論文的濃縮。
首先,我不得不借用他的一個觀點:
In contrast to performers on other string instruments, like the violinist or the guitar player, the pianist could be said to only have an indirect control of the string excitation. Using the computer biased terminology of today, it is tempting to call the action an "interface" between the pianist and the string. This interface is an interconnecting device, which at the input end (the keys) is particularly adapted to the soft and sensitive fingers of the pianist, while the output end is equipped with hard felt hammers, capable of exciting even the thickest of the tense piano strings vigorously. The function of this "interface" in playing is by no means simple.
在這個講座中的
The pianist and the touch 章節,Askenfelt 給出的描述是這樣的:
Nothing definite can be said yet about the pianist's ability to influence the tone quality by controlling the motion of the hammer. It is true that the entire history of the hammer motion during acceleration can be very different depending on the way the key is depressed (cf. Fig. 11). But this observation does not automatically imply that the interaction between hammer and string is influenced in some way. As mentioned, the hammer is flying freely the final distance before string contact. However, we have recently observed that the motion of the freely flying hammer can be somewhat different for slightly different types of touch (see Fig. 14). This is due to the "ripple" resonance, which is seen to influence the hammer motion during the last milliseconds before string contact, i.e. after "let-off." In this way, it is possible that a hammer resonance could serve as a "memory" of the history of the hammer motion. This would allow the pianist to have at least an indirect influence on the very final part of the hammer motion, even after mechanical contact between key and hammer has ceased.
當然,Askenfelt 最終給出的結論也是非常謹慎的:
However, we still have to be very careful in the interpretation of these results. Although the observations suggest that the hammer can make a rubbing motion against the string during contact, it has not yet been shown that such a motion takes place. Even if it does, it remains to be shown that a motion of this kind could influence the string excitation and hence the tone quality.
In summarizing the present results, we cannot rule out the possibility that the pianist's touch may have an influence on the character of the piano tone. As regards the initial "thump" it seems rather clear that it contributes to the character of the note, while an actual influence on the tone character via the hammer motion has not been verified yet.
最後,有一件事是確定的 —— 路人和經過訓練的演奏者在觸鍵上是肯定有區別的:
Assessment of dynamic finger forces in pianists: Effects of training and expertise
——
為了不傳遞失真,不進行翻譯和過度解讀。
你們自己看著辦。
——
2015 年 2 月 20 日更新:
詳細討論請參考
钢琴不同的触键方式,可否形成不同的音色? - 孙望舒的回答 的評論區。
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发表于 2022-1-5 19:26:34 | 显示全部楼层 IP:北京
不知道来源在哪,但确实好几年前就见过这种说法。
就这两种看法来说,其实问题关键在于:他们所说的“音色”根本就不是同一个东西。
==============================================================
平常说各种乐器的音色,或者物理里说的音色,意思很明确:就是声音的频谱结构不同,导致听感不同。如单簧管与双簧管音色不同。乐器的音色一是由乐器本身的结构和发音原理决定,二是由演奏方式影响。
前者造成不同乐器音色不同,再如管风琴、手风琴可以通过音栓直接改变发音的频谱。后者对于其他大多数乐器,不同的吹或拉的方式都能对发音产生影响。
但对于钢琴来说,前者你控制不了,后者也几乎不存在。
钢琴的特殊之处在于,它控制发音的方式是最间接的。大多数乐器演奏方法直接与发音部位发生作用,但钢琴按下键盘时,要通过一套机械装置带动小锤子敲弦。如果弹单个音,无论用怎样的触键或手形,最后决定发音的只有锤子的速度,其他因素都被滤掉了。而且,在琴键还没下到底、锤子离弦还有一段距离时,锤子和键盘就脱开联系了,所以键盘按下之后再施力也是没用的。(相比之下Clavichord还能造成类似揉弦的效果)
至于有说琴键琴槌的振动也有影响的,即使真有也很小,远不足以解释钢琴家说的音色。

@Liu Tone 说不同的力度导致频谱结构不同,但是对于每一个力度或者锤子速度,发音的频谱是确定的。不可能弹出一个声音大小像pp的音,让它音色像ff。
所以从这个角度来说,钢琴的音色是几乎不能改变的。
但钢琴家和弹钢琴者所说的音色完全是另一个东西,意思广泛而模糊,涉及和演奏表达效果相关的许多因素。比如每个音符之间是否有间隔或是稍微连起来的,articulation(这词怎么翻译?),力度和一组音之间的力度变化关系,等。从这个意思来说,特定触键和手形能造成或容易造成特定的效果,这不会有人怀疑。比如手指平坦,触键轻柔并以手腕带动,造成声音柔和连贯,音与音之间稍有重叠,力度变化均匀,容易弹出渐强渐弱,适合抒情的曲子;高抬指或断奏,音与音之间断开而相对独立,得到的效果完全不同。这一点
@姚雨言的回答十分专业。
但这些都和“频谱结构”没有直接关系,而且弹一个音是听不出来的,必须放到乐句乐段中。
综上,这本来说的是两回事,是因为“音色”的歧义导致的混乱。
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发表于 2022-1-5 19:27:28 | 显示全部楼层 IP:
我认为其实只是跟击锤的速度有直接关系。
考虑最简单的情况,即钢琴是一个线性时不变系统,击锤击弦相当于给系统一个输入信号,系统对这个信号的响应就是我们听到的音色。这个是最简单的假设,忽略了很多细节,包括最重要的心理声学的影响,但我认为已经可以解释最基本的问题。
现在假设击锤受到力F,但考虑两种情况:
1. 作用时间0.1秒
2. 作用时间0.01秒
显然这两种情况下,虽然力的大小是一定的,但因为作用时间的不同,第二种情况下输入信号的变化率会比第一种情况大,表现在时域上是一个更短促的冲击信号。那么在频域定性的分析,一个时域信号振幅的变化率越大,频域里出现的不同频率分量会必然会越多。考虑两种极限情况,即当输入信号为直流信号,即变化率为0,那么频域只会在f=0处有一根谱线,而如果输入信号是一个狄拉克函数,即当且仅当t=0时有一个无穷大的信号,振幅变化率为无穷大,那么在频域的表现则是所有频率上均有分量。
回到钢琴上来讲,则是介于上述两者中间的情况。简单的可以认为击锤击弦速度越快,输入信号的振幅变化率越大,则带来的高频成分越多,反之则是高频成分越少。而频率与音色的关系则是直接的,这也与我们的日常经验相符合。
但如果针对提问者最初的问题,即触键的不同手法是否与音色有直接的关系,则仍然缺少了一个环节,即还需要证明不同的触键手法与击锤击键速度有明确的因果关系。这个不知道有没有人特意去研究过,即演奏姿势手法,所谓的Gesture与触键力度(速度)的关系。如果证明是有因果关系的,那么
演奏手法-》触键力度(速度)-》击锤击弦速度-》输入信号时域特征-》输入信号频域特征-》音色
这个逻辑链才能成立。
至于心理声学,我只知道点皮毛。不过可以肯定的是,力度对音色的感知肯定是有影响的。因为人耳本身对不同频率声音的敏感程度不一样,简单说就是中频敏感,低频和高频不敏感。这也可以解释在小的声压级下,我们觉得同一个信号缺少低频或高频,其实只是在同样的声压级下,人耳可能已经感知不到低频和高频,而仍然可以感知中频信号。具体可以搜关键词:等响度曲线。
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这不是科学家与钢琴家的争论,而是有一些人在故意搅浑水
科学家是从声音理论方面讨论,而钢琴家是从实际操作方面讨论,这两个结果不应该是矛盾的,而事实上这两个讨论的结果应该是一致的。
声音是空气中传播的机械波,所以它应该符合机械波的一切物理性质。



横波



纵波

声音的三要素是指:1. 音量,2. 音高,3. 音色。
这三个的定义和机械波的关系是这样:

  • 音量,由振幅决定,是物体离开平衡位置的最大距离,简单理解可以认为是波峰到中线的距离,在乐器演奏中的强弱就能改变这点,轻轻弹,则音量小,加重弹,则音量大。
  • 音高,由主频(基频)的振动频率决定,也就是机械波里的振动频率,这个频率由琴弦本身长短和松紧来调整,弦越长,越松,频率会越低,在钢琴上这个事情由制造商和调律师来解决,钢琴家并不参与。
  • 音色,由泛音决定,什么是泛音?琴弦产生的都是驻波,驻波不仅仅有主频(基频),还会使琴弦得到2倍、3倍……的频率,而这些高倍的频率就是泛音。也就是说当你弹下一个琴键的时候,不只是这个音在按照基频在振动,它的2倍、3倍……频率也在同时振动。

当这些泛音叠加起来来时,就能形成下面的“泛音列”:



也就是当我弹下第一个C的时候,其实后面的音也都在振动,不过从幅度来讲,C音的幅度最大,而后面的音振动幅度较小而已。

什么叫不同的音色
先做两个实验:
实验1:钢琴和小提琴演奏440Hz的标准音a1,用分贝仪测试音量到相同的强度,我们能很容易区分出来是哪个乐器演奏的。
在这个实验条件下,音量和音高都是一样的,那为什么我们能分辨出不同音色呢?是因为钢琴与小提琴的泛音不一样,也就是它们除了a1这个音在作为主频(基频)振动,它们的2倍、3倍……频率振动的幅度明显不一样,所以我们能分辨出来。
实验2:两台钢琴演奏440Hz的标准音a1,用分贝仪测试音量到相同的强度,听觉敏锐的人能感觉到声音有细微的差别。
在这个实验条件下,琴弦的振动方式相同,而钢琴由于自身客观原因不同,能有微小泛音变化,主要因素是由于琴弦、音板、琴槌的差异引起,同实验1对比,说明相同结构的发声装置音色的差异比不同结构发生装置的音色差异小。
所以不同的泛音,决定不同的音色。
回到钢琴演奏来,对于单音弹奏来说,是否有音色变化?
单音弹奏是有力度的区分,这很好理解,当用力大的时候,声音大,琴槌毛毡在击弦时会压得比较紧,所以声音会偏“”;而用力小的时候,声音小,琴槌毛毡在击弦时会比较松,所以声音会偏“”。
所以这个时候科学家和钢琴家争论的是什么?
科学家认为轻重的差别决定了音量,钢琴家认为轻重的差别决定了音色,实际上两个说法都是正确的,根本讨论的就是声音中两个不同的要素!这能算争论吗?
而用不同的触键方式能改变这一点吗?比如用指尖触键和指肚触键,好的钢琴家不会这么讲,而是给你讲用手指弹奏和用手臂重量下键的区别,从本质上来讲最后还是轻重的区别
快速的音符跑动用指尖触键显然更好,因为很灵活,而柔美的伴奏则用指肚触键显然更好,因为这样最省力。钢琴家弹琴都是用“巧”劲,他们不会浪费自己的力气,而是用最合理、省力的办法达到自己想要的音色。
那对于多音的弹奏呢?
对于弹奏八度:


钢琴家可以对两个音做出不同的轻重,有三种情况:

  • 两个音一样重,声音听起来比较“直白”,“自然”;
  • 高音重,低音轻,声音听起来比较“亮”,“金属般光泽”;
  • 低音重,高音轻,声音听起来比较“闷”,“柔”。
为什么会产生这样的现象?
因为在泛音里,高频的泛音越,声音则越“亮”;高频的泛音越,声音则越“闷”。
这根本就是一个科学事实!
那我们在弹奏八度的时候,结合手指、手腕、手臂等不同部位做出来的差异,实际上就造就了这样的音色变化。
3音和弦弹奏,则组合更复杂,好的钢琴家可以做出千变万化。


比如在弹奏和弦的时候,可以突出任何一个音,在突出C的时候,得到的和弦会更稳定、踏实;在突出E的时候,会显得更温暖;在突出G的时候,会更嘹亮。
最终的操作就是由钢琴家不同触键方式来决定的。
对于学琴的朋友来说,我们平时在弹奏主调音乐时要注意什么呢?


右手主旋律一点,左手伴奏一点,这就是好的音色
大多数初学者做不到这一点,所以弹出来并不好听,但是经过一段时间的训练,是能够做到的。
科学家请了解一下钢琴家的弹奏方式,而钢琴家请用科学的思维思考一下,两方之间并没有完全相对的争论,而摆在大家面前的事实,本身就是客观的。
另外,如果一个钢琴老师连音色问题都无法给学生讲清楚的,根本不配当钢琴老师!

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发表于 2022-1-5 19:28:36 | 显示全部楼层 IP:北京
各位说了那么多,却没有人去查文献,令我有点失望啊。由于时间原因,我先写一部分,过几天争取补全,不过也要看大家对本人答案的兴趣了。
触键对钢琴的音色有没有影响?要回答这个问题,先要明确几个定义和条件:
触键:一提这个词,很多人就会想到指尖、指肚啊之类的。但我们这里追求的是这些动作的本质,即这些动作最终都是通过影响键盘-琴槌的加速过程来实现最终的声音的。所以,触键可以定义为击键时键盘向下运动的过程
音色:
因为我们要研究的问题的就是物理定义上的音色是否受触键影响,所以我们严格按物理的定义来,即声波的波形。当然,一般人们在讨论钢琴音色时,对音色的定义要远远大于这个物理含义,比如,音与音之间的连接(所谓手指踏板)给人带来的不同“音色”的感觉。
排除干扰:
这里不讨论任何踏板的效果。
一点事实的澄清:
讨论这个问题,必须对钢琴的结构有一定的了解。假设钢琴的结构使得琴槌与琴弦接触时,手指仍然能对琴弦直接施加作用,那么钢琴的音色显然可以通过触键来改变。但很可惜,这是个幻觉:
http://www.musicresourcesusa.com/keyboard_resources/archives/tmb/anaction.gif
看到了吗?琴槌在击弦时已经脱离与键盘部分的连接了!这说明什么?用我们中学的物理知识判断一下,这说明影响琴槌击弦的唯一变量就是琴槌接触琴弦时的速度,再推导一下,就是琴槌离开键盘部分时的初始速度。所以,结论是不是很明显了?不管你怎么触键,是用雨伞尖还是用棉花棒,只要琴槌离开键盘部分时的速度相同,最终产生的声音都应该是相同的!


呵呵,且慢!我要给触键论者一根稻草了。
我刚才讲了,触键的过程就是琴槌加速的过程。如果理想状态下,琴槌是一个刚体,那么不用说,只要离开键盘部分的速度一定了,不管前面的加速过程如何,产生的声音都应该是一样的。
但是,真实的世界往往比简单的物理模型复杂得多。真实的情况是,加速、触键的不同,会改变琴槌的振动!而这个振动的特性,即使琴槌脱离了键盘部分,也会残留下之前的影响。
A Askenfelt & E Jansson: From touch to string vibration: The motions of the key and the hammer
Depending on the touch, the motion of the hammer can be quite different, even when the dynamic level is kept constant. The examples in Fig. 11 show the hammer velocity and acceleration for three different types of touch as measured at the hammer head. Indeed, the motion of the hammer before string contact is different in the three examples, despite the fact that the final velocities were approximately the same. At the moment it may suffice to note that the hammer motion seems to involve two components of oscillation, which are excited differently depending on the touch. One is a slow "backwash" motion at about 50 Hz and the other is a "ripple" type motion at about 400 Hz. While the slow motion is more prominent in the gentle types of touch, the "ripple" motion seems to be a characteristic of the vigorous, impulse-like types of touch.


Fig. 11. Influence of different types of touch on the hammer motion (acceleration and velocity) mezzo forte, B3. The pianist described the types as: "middle finger only" (top), "heavy arm with relaxed finger" (middle), "heavy arm with strained finger" (bottom).

所以,事情到了这里,是不是有些扑朔迷离了呢?这也是大部分学者争议的地方,即琴槌的振动会不会影响音色?

到了这一步,简单的物理知识+推理已经不能解决问题了。自然,有各种研究者们提出了各种假设和观点,但我不想多提。因为,说一千道一万,钢琴是给人听。就算你论证出琴槌的振动、触键的不同,会带来声波波形的改变,但如果这种改变不能被人耳识别出来,又有什么意义呢?因此,最终的结论还要看——
盲听测试:
(先挖坑到此吧)

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发表于 2022-1-5 19:28:44 | 显示全部楼层 IP:云南昆明
其实答案已经非常明确了,同一台琴,相同的状态,同一个音,在要求音量相同的情况下,用身体的任何部位,任何动作去弹,音色是一样的,就好像你用脚趾按一下回车也是换一行,如果换了两行,绝不要迫不及待的发表“脚趾按回车有触发两次奇效,亲身体验,千真万确”,先确认下是不是脚抖不小心按到两下自己都没察觉。
当然,非要扯上什么琴键自身震动不一样之类的强词夺理,那么建议别忘了控制好听者每一根头发丝的角度和长度不能出现区别,肺里存气的多少,口腔唾液的存量,心脏的收缩状态,都得保证一样,如果是自己弹,因为动作不能保证相同,更是不可能以相同的状态来听,音色必然不同。是的,这些差异的确客观存在,但是你真的听得出吗?
抛开那些甚至没有太大讨论价值的客观事实,我更关心的是产生这种讨论的原因本身。这可以说是理工和文学艺术类的日常,实际上这些思维方式在自己的领域都比较合适,但是跨领域时,会造成巨大麻烦和误解。用理工思维去量化分析文学艺术,并非不行,但效率低下。很多时候一个人人都能瞬间get的感性描述,如果试图量化很可能出现工程浩大,小题大作。而反过来,人文艺术类人才通常喜欢把太多东西感性化“玄学”处理,对于一些不那么“常识”的主观形容,对于对不上电波的人来说,不仅难以理解,而且极易鸡同鸭讲。在钢琴触键音色这个问题上,就是偏后者所导致的。而实际上,持音色改变论中也有两部分人,一部分实际上完全明白这些概念区别,或者理解意思但用词不够严谨,他们的分歧只是出于艺术上对音色一词的定义不同,在音乐领域讨论问题,我认为可以适当尊重一下那些哪怕“不太科学”的用词。而另一部分一部分是确实缺乏科学常识和分析思维,发自真心认为我就是听着不一样所以肯定能改变,别的我不知道也不管,这种真的建议提升思维能力。。
通过和多个不同的音乐,乐器圈子交流,我明显发现目前普遍存在词汇魔改过多,反而出现一些概念的交流困难,甚至误导的情况。尤其混淆的是管乐上的“第二个八度高音”,“超吹”,“泛音”这几个词,而泛音在不同语境下又能代表“泛音列”,“泛音奏法”。如果从科学角度来看,除了泛音列为描述音的客观性质外,另外几个词原理和实现方法本身毫无区别,只是在音乐技法上,方便起见用来概括不同音区,不同需求的泛音,例如:尽管一般来说木管乐器第二个八度左右开始必须全部使用泛音吹奏,常规音域内所有标准指法都不会被称为泛音,超吹代表超出常规指法表的高音的专有名词,而指法表范围只是根据吹奏难度和效果约定俗成,而之前被“避嫌”的泛音一词则通常用来指代一些替代泛音,例如使用C的第二泛音来代替常规的G的第一泛音,以便获得一个不同音色的高八度G。然而事实上并没有真的方便多少,反倒是由于大部分人不理解泛音的物理概念,单纯的接触了这些让人云里雾里的字眼,无法正确理解,便强行把这些概念黑盒化,害人害己。早年刚接触管乐时,曾看过一个萨克斯教学视频,里面的老师提到了高音,超吹,泛音的气息和效果区别,并作了示范,用的竟是同一个指法,吹了三个同样的音。当时我对这些概念一无所知,但是觉得迷惑不解,便开启了乐器原理探究之路(这倒还得感谢这个视频),当我彻底搞懂泛音是什么的时候,不禁诧异,为人师表还如此糊弄误人子弟,如何培养出了解自己的乐器的人才,演奏技术的发展又靠什么来推动呢?靠玄学吗?但是,显然老师也非故意混淆视听弄的高深莫测,悲哀的是整个音乐圈子普遍排斥原理量化的风气,仿佛一搞清楚了就会没有灵魂。但事实上,如同文科生也不能不识数,理科生也得会语言一样,与音乐息息相关的基本物理原理和逻辑分析对于技法训练的效率,表现力的突破起着至关重要的作用。
做个夸张而又荒诞的比喻,就好像一个优秀的钢琴老师会明确指导你调用正确的肌肉来按键,由于人对肌肉本身独立的控制困难并不太可靠,所以他应该还得给你一些感性化整体性、的感觉描述作为参考。而拙劣的钢琴老师哪怕自己弹得不错,但他根本无法适当量化正确的发力方式,只会一个劲跟你说,别用指肚按,却给不出更准确的提示,最后来自原始部落第一次见钢琴的学生实在想不出还能怎么演奏,最终用指甲拨起了琴弦。
或许你会说,我并不知道自己的电脑是怎么工作的,也没有影响我的使用。而我想说的是,首先你至少知道电脑要用电,所以开机并不是靠召唤尝试电脑灵魂的仪式时偶然发现把电脑后面的尾巴插到墙上一个刚好能插进去的孔里就能召唤成功。如果你是个游戏玩家,你还得了解点硬件性能知识,而不是观察了几万台电脑总结出宝贵经验:键盘会发光的,鼠标奇形怪状的,屏幕特别宽还有弧度的电脑好像一般打游戏流畅一点,电脑上画着个烂苹果图腾的电脑好像游戏下了基本都不能玩。在我看来,音乐圈还真不乏开机不搞个召唤仪式碰运气就觉得没有灵魂的人。。。
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发表于 2022-1-5 19:28:52 | 显示全部楼层 IP:
这个问题是本人几年前提出的,得到了各位大神的回答,不胜感激,经过几年的学习,我也有了些体会,现在我自己也答一下,我现在觉得是这样:
1、音色的不同,确实是泛音列的不同强度和比例组合造成的;
2、单音实际上也有音色区别,以小字组C音为例子,波形显示出:用不同的力度触键,对该音的倍音(整数倍泛音)的数量、强度都有影响。当用弱力度触键时,只出现包括基音在内的12个倍音;当用中等力度触键时,出现了16个倍音,而且2倍音的强度超过基音;而以非常强的力度触键时,出现了25个倍音,并且高次倍音的强度也明显提升。当然,这种音色的差别也是有限度的,力度的改变不可能让钢琴听起来像大提琴或长号,如同水墨画也可以变化多端,深浅得当,但是墨汁不可能画出红色。
3、键盘上任意两个不同的琴键所对应的音的泛音列中,都有一个或多个共同的频率,称为“共同倍音”,在演奏中,不同琴弦上共同倍音是会互相加强的;
4、泛音列的知识,是各种和声理论的前提和基础,牛逼钢琴家对此了如指掌,在演奏中自觉或不自觉地去聆听这些“声音背后的声音”,并且故意用不同的触键力度、细微的articulation(agogik)等各种组合,去控制泛音的互相影响,从而获得一种整体意义上的“音色”概念。
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