弹奏钢琴

背景

弹奏钢琴开始时是标准的或非弹奏的原声钢琴。它包含一个键盘，当敲击琴键时，毡锤敲击调谐的金属弦以产生音乐音调。毛毡锤和连接部件的复杂集合被称为“钢琴动作”。钢琴动作可以用音乐家的手指来操纵，或者，如果钢琴配备了演奏系统，钢琴动作可以通过演奏钢琴本身的“演奏者动作”来操作。

传统的滚动操作的演奏者钢琴具有操作钢琴动作的气动（气动）演奏者动作。与每个钢琴键相连的是一个类似于微型风箱的撞针。当每个撞针被气动折叠时，其对应的按键被按下以发挥作用。全套前锋包括球员行动。玩家动作通过检测纸卷中的编码穿孔来“阅读音乐”。这种检测是由气动管和阀门系统完成的，正如穿孔所指出的那样，气动系统会告诉罢工者何时倒塌。由脚踏泵送的电动真空马达或踏板提供气动动力。

传统的滚轴钢琴有几个缺点。演奏者动作必须在组装过程中内置于钢琴中；以后无法添加。此外，气动敲击器仅在一个动态级别按下按键，因此可以听到音乐的音符，但不会产生柔和或响亮的变化。

现代弹奏钢琴具有弹奏动作，使用电子驱动的螺线管作为撞针。螺线管是管状线圈，当电流通过时，其作用类似于磁铁。螺线管响应来自乐器数字接口或 MIDI 的信号，MIDI 是键盘、音乐合成器和其他电子乐器使用的通用电子语言。 MIDI 比滚动播放器系统复杂得多，可以播放音乐家录制的音符和动态。录制的音乐库存储在软盘或光盘上，因此钢琴几乎可以演奏任何音乐。如果配备适当的软件和电子设备，自动钢琴还可以演奏录制好的歌手、乐器或完整的交响乐团。由于通用 MIDI 语言，它还可以连接到音序器、鼓机、合成器以及计算机。

历史

当英格兰国王亨利八世于 1547 年去世时，他的乐器被清点起来，其中包括“一种不用轮子演奏的乐器”。众所周知，早期的演奏钢琴是由德国奥格斯堡的钢琴制造商塞缪尔·比德曼 (Samuel Bidermann) 制造的。他在 1540 年至 1622 年的一生中为三架尖刺琴（小型立式钢琴）配备了类似于八音盒中的针管。

对发明自动演奏钢琴的兴趣在 1890 年代后期重新浮出水面。开发和销售了几种不同的机制，但纸卷不可互换。发明家兼钢琴设计师梅尔维尔·克拉克 (Melville Clark) 为演奏者行业开发了一种 88 音符的标准化卷轴尺寸，并于 1901 年按照此标准制造了他的 Apollo 演奏者钢琴。到 1908 年，其他制造商也采用了他的标准。纸卷由称为穿孔机的复印机从用作图案的主卷上冲压而成。熟练的工人直接从乐谱中手工冲压出母卷。为了避免这种制作困难，克拉克在 1912 年发明了“标记钢琴”。他的标记钢琴在音乐家演奏一首乐曲时对母卷数据进行了打孔。 1912 年至 1931 年间使用了标记钢琴。

当时艺术家的历史表演被现场录音保存下来，而标记钢琴使咆哮的二十年代成为演奏钢琴的全盛时期，直到留声机和收音机的流行超过了它。 1926 年是其销售高峰年，销量超过 1000 万张钢琴卷。标记钢琴于 1931 年退役，并于 1971 年修复以记录其他杰出艺术家的表演，并于 1992 年指定为国家机械工程历史地标。继 1950 年代创下历史新低之后，滚轮钢琴在1970 年代，传统的演奏钢琴和纸卷仍在制造和销售。

在 1920 年代，实验开始用电动或电磁装置代替钢琴音板。电子钢琴、键盘和音乐合成器使用电子电路或调谐金属片代替琴弦来产生声音。有些产生的声音接近传统钢琴的声音，但它们最有价值的是产生从原声钢琴声音以电子方式改变的效果。电子应用在 1970 年代开始与原声钢琴融合；原声钢琴（与电子钢琴相反）配备了各种组件，例如数字磁带驱动器或计算机，以使原声钢琴能够使用电子“大脑”和电源进行演奏。几家主要制造商现在生产光盘驱动的演奏器钢琴，系统和软件以套件形式出售，以将原声钢琴转换为演奏器。从小学钢琴课开始就闲置的乐器因此可以转换为娱乐中心。本文的其余部分将重点介绍圆盘驱动钢琴的制造。

原材料

基本上没有原材料直接用于制造光盘驱动的演奏者钢琴。制造商向供应商提供规格，然后从他们那里购买所需的零件。这些部件可能包括安装有演奏系统的工厂生产的原声钢琴。

设计

工程师设计自动钢琴系统并开发新产品。同时，制造商的法律人员会进行彻底的专利检索，以便新方法不会侵犯现有专利，并且公司自己的原创概念可以及时获得专利。原型经过手工组装、测试和评估，以确保其适销性和施工可行性。工程师为产品的每个组件提供设计细节和规格，包括电气、电子和机械部件；工具和特殊加工或组装；以及操作、安装、测试、维护和修理的要求。由于现场制造的零件很少，因此可能会在全球范围内寻找能够制造它们的零件或供应商。

软件工程师还必须提供编程，以便计算机芯片可以将表示音乐表达的音符和数据转换为驱动螺线管的电子信号。这种复杂的通信可能需要 1,000 多页的计算机代码。

为迎合广阔的市场，弹奏钢琴必须能够演奏范围广泛的音乐，因此软件形式的大型音乐库也得到了开发和更新。传统演奏者钢琴卷的“代码”不容易转换为 MIDI 语言，但实际演奏非常适合数字系统，因为它们传达了解释性元素。制造商拥有自己的录音室并招募知名演奏家来演奏他们的钢琴风格。音乐编辑审查录制的演奏，纠正任何错误或不一致之处，或根据乐谱修改演奏，视情况而定。法务人员确保音乐和表演的合同、发行和许可。

制造
过程

播放器组件

• 1 播放器组件是播放器动作，由 88 个螺线管和柱塞组成，这些螺线管和柱塞由计算机激活以移动按键。它由预先存在的零件组成，这些零件使用手工组装和自动化流程的组合沿着装配线组装在一起。电子设备，包括电源、控制箱、按键激活设备和互连，由 印刷电路板上的组件控制。 面板形式的电路板（在一个大面板上制作多个相同类型的电路板并在插入组件后分离）用于促进自动化组装，因为可以轻松添加组件。单一种类的组件以长卷提供，通过自动排序器进料。定序器检查以确保每个部件都是正确的，然后将一系列部件组织成正确的顺序以插入电路板。某些零件是通过自动浸入式插入器成型、成型并插入板中的，该插入器还可以检查零件的适用性。其他部分手工添加。
• 2 将电路板通过波峰焊机，将零件焊接到位。它用助焊剂清洗电路板以去除污染物，通过红外线加热电路板和组件以减少电路板焊接时的热冲击，然后将电路板的底面通过一波熔化的焊料。焊料通过毛细作用向上流过每个元件和电路板穿孔，到达电路板的上表面。它冷却并硬化，将组件固定到位。
• 3 完成的电路板安装在控制箱中并作为质量保证步骤进行测试。在为期两天的测试期间或“老化”过程中加载软件并激活控制盒，模拟播放器系统的实际工作。在此期间的任何故障都会被检测到并得到纠正。
• 4 在播放器子装配线的另一部分，螺线管和柱塞制造并安装在导轨或支架上。电磁线由机器缠绕在螺线管底座上并密封到位。电线连接也连接到每个螺线管，柱塞组件与螺线管配对。螺线管和柱塞组装在铝制导轨上。根据制造商的不同，螺线管/柱塞的配置有所不同，导轨可能是一件或几节。稍后将使用导轨安装支架将电磁阀安装在钢琴键盘下方。类似的组件用于激活钢琴踏板。

录音带

• 5 如果安装了录音条，播放器钢琴也可以录制在钢琴上播放的音乐；这允许学生或表演者回放他们的作品并帮助作曲家创作和修改他们的作品。记录条由安装导轨和塑料外壳的微型电子薄膜开关组成。每个键有一个开关或手指；并且录音条对敲击的一个或多个键、它们被按下的持续时间以及每次敲击的力度或强度（轻柔或响亮）敏感。录音条以电子方式连接到钢琴的计算机，在那里信号被处理成 MIDI 信息。该数据可以由磁带播放器或 VCR 等模拟媒体存储，或定向到软盘驱动器。它可以由钢琴或其他 MIDI 兼容乐器播放。

光盘播放器

• 6 光盘播放器和其他设备通过控制盒连接到播放器钢琴。它可能是软盘驱动器、光盘 (CD) 播放器，或两者兼而有之；播放器钢琴也可以连接到 VCR 与电视或计算机显示器结合使用，以便歌词可以同步以进行唱歌或其他编程娱乐。大多数制造商从外部供应商那里购买这些组件和遥控器。

伴奏和扬声器

• 7 作为另一个附加功能，钢琴可以与各种录制的伴奏一起演奏，包括人声、其他单独的乐器或管弦乐队。这些附加装置的“音箱”是电子扬声器，可以作为钢琴的附件提供并且由供应商提供。添加了软件以通过 MIDI 系统提供其他声音。

钢琴安装

• 8 在另一条装配线上，播放器组件和录音条安装在钢琴中。钢琴由制造商自己的钢琴部门或外部供应商提供。在钢琴键盘下方的木头上切了一个槽，但不影响钢琴的结构完整性。螺线管导轨或导轨组安装在钢琴下方，以便柱塞位于琴键尾部下方。录音条的安装方式类似。与踏板连接的电磁阀也连接在一起，控制箱安装在键盘下方，电源安装在钢琴下方。此时必须调整钢琴动作。琴键位于使用时会压缩的毡垫上，因此钢琴被编程为在另一个老化过程中通宵演奏。经过 12 小时的“音乐会”后，毛毡被压缩了。然后检查组件以确保它们工作正常，并调整钢琴动作以适应毛毡压缩。钢琴在安装完成后进行包装和运输。

套件组装

• 9 一些制造商以套件的形式提供其光盘驱动系统，可用于为演奏者改装标准钢琴。当完成的子组件、控制箱和电源以及记录条从装配线下线时，它们被包装和存储。然后将这些装置以及光盘播放器和附件打包到套件中。这些套件被运送给经过专门培训的安装人员，可以安​​装特定制造商的系统。安装通常需要长达两天的时间，包括通宵的老化过程，然后调整钢琴的动作并检查组件的工作情况，就像它们在工厂一样。

质量控制

质量控制在每个生产步骤中都是必不可少的。由于零件是从世界各地的供应商处收到的，因此会检查它们是否符合规格和其他工程要求。沿着播放器子装配线，工人执行质量检查是他们职责的一部分。例如，当电路板从波峰焊机中出来时，操作员检查电路板是否已焊接到位，从一个组件到另一个组件没有发生焊锡桥接，并且电路板本身没有翘曲或破裂。操作员还监视机器的焊料温度和机器的整体操作。电子组件还必须满足保险商实验室 (UL) 的要求。 UL 代表经常随机访问制造商，以检查是否符合他们的材料、操作和安全规范。其他质量检查，例如控制箱和钢琴动作的老化，都被整合到制造过程中，如上所述。

未来

原声钢琴是深受听众喜爱的乐器，其未来由光盘驱动的演奏钢琴保证，它提供声音和娱乐优势，无需听众成为演奏家。圆盘式自动演奏钢琴引发了钢琴销量的大幅增长，被视为该行业的增长领域。在磁盘驱动器钢琴的未来，制造商正在努力重现性能上的细微差别。随着专业录音棚被用来输入音乐，并且发现了将演奏器钢琴与其他电子媒体连接起来的方法，技术的持续融合似乎也是可能的。