自动钢琴在钢琴艺术发展中的地位与作用

邵申弘 高晨

[内容提要]自动钢琴是传统钢琴的一种衍生乐器。自19世纪90年代起，自动钢琴从结构工艺的设计到演奏性能的应用，始终伴随着钢琴文化艺术的繁荣与科学技术的进步而不断推陈出新，经历了从纸卷自动钢琴、电磁自动钢琴到智能化自动钢琴的不同历史发展时期。尤其是进入21世纪以来，智能自动化控制技术与互联网信息技术的广泛应用，极大地丰富了钢琴的功能与作用，自动钢琴的创新对钢琴艺术发展的促进作用更加突出。因此，梳理自动钢琴的演变历程，分析自动钢琴在钢琴艺术发展中的地位与作用，对于丰富钢琴艺术发展史研究以及探索智能钢琴的未来发展方向，都具有积极的学术价值与现实意义。

对自动钢琴的表述，因年代差异而各有不同。在《牛津简明音乐词典》中，它被论述为“这类乐器装有一种设备，用它来代替手指触键发力而进行演奏。它通过踏板和风箱产生的风力或是靠提供电力压缩空气。压缩空气控制打孔的纸卷运行，根据乐曲所制定这些孔对应于不同音高和音乐表情符号进行演奏，纸孔不受双手（或四手）所能弹奏的音符的数量所限制”，“利用将演奏转录成磁带或其他载体的技术，通过计算机的辅助进行自动演奏的钢琴”。

本文将自动钢琴定义为：一种不改变传统机械发声原理、不以人的手指作为击键动力、安装有特殊装置能够自动演奏的钢琴。同时，依据其型制和工作原理以及产生年代的不同，将其分为纸卷自动钢琴、电磁自动钢琴、智能化自动钢琴。

一、诞生：时代特征与历史背景

（一）自动钢琴诞生的产业发展因素

自动钢琴的创新观念最初产生于19世纪90年代。在自动钢琴诞生之前，传统机械钢琴（也有称其为“声学钢琴”）的制造工业已逐步成熟，钢琴的结构工艺和设计性能也日臻完善，同时，卧式钢琴击弦机的复振奏联动装置、交叉排列张弦系统、全铸铁力学支架结构等，都在大工业生产的背景下被广泛采用。在19世纪末至20世纪初，伴随着产业竞争和品牌文化的建立与推广，钢琴在社会经济与文化生活中的影响力迅速提升并且远远超过其他乐器。据相关数据显示，当时欧美各国每年购买钢琴的人均比例非常庞大，就美国而言，其人均比例为1:260，英国是1:360，仅就1910年来说，英国家庭约拥有400万架钢琴。在钢琴产业飞速增长和庞大的购买力持续上升的同时，人们对于学习钢琴演奏和练习的苦恼也随之产生。如何做到不用刻意练习就能轻松体验钢琴演奏的快乐与成就感，成为了人们新的追求目标和梦想，也正是这一梦想，颠覆了人们以往的生活娱乐方式，也奠定了自动钢琴创新与发展的思想基础，并对当代的钢琴音乐艺术发展产生重要的影响。

（二）自动钢琴诞生的音乐文化因素

任何一种乐器的发展都离不开音乐文化的时代要求。自动钢琴最初产生于19世纪90年代，这一时期浪漫主义音乐已经达到了辉煌鼎盛的高峰，开始向现代主义音乐过渡。但是，在广泛的市民文化氛围当中，浪漫主义音乐思潮依然兴盛，尤其这一时期钢琴的音乐注重表达个人思想和情怀，因而创作多采用即兴曲、随想曲、狂想曲、谐谑曲以及标题音乐等多样性风格的体裁和题材，在创作技法上常采用非协和和弦，如七和弦、九和弦、音束以及半音转调等来抒发和呈现独特、自由的精神世界，这些都敦促作曲家和演奏家们去挖掘能够更好编排和表达这种复杂和弦和可以演奏的钢琴产品。因此，自动钢琴采取了多只木手指的演奏方式，以及对于复杂音乐形态的表达可以远远超出人手的能力范围并在自动演奏程序中都能够得到比较完美表达效果的特征，迎合了专业人士以及普通市民的审美追求和取向。

（三）自动钢琴诞生的科技因素

自动钢琴诞生初期正值欧洲第二次工业革命爆发，人类历史进入电气化时代。在19世纪末至20世纪初，人类新的发明不断涌现，并与社会大工业生产紧密结合，科学技术对于推动社会经济和生产力发展产生了重要的作用。在自动钢琴的发展历程中，首先包括了应用电机技术，以鼓风机鼓风方式代替了早期的脚踏式鼓风方式，改变了纸卷自动钢琴的动力输出系统；其次包括了电磁感应原理的应用，为电磁自动钢琴的出现提供了理论基础和技术支持；运用无线电传播技术、传感控制器系统、互联网技术、大数据等，在音乐科技领域迈出了更大的步伐。

二、演变：从钢琴的自动化到钢琴的智能化

(一）纸卷自动钢琴：在结构上由表及里的变化

纸卷自动钢琴（player piano）依据其形制分为两种：一种是安装于钢琴外部的外置式纸卷自动钢琴；另一种是安装于钢琴内部，最终可以记录音乐家实况演奏的内置式纸卷自动钢琴。

1.外置式纸卷自动钢琴

外置式纸卷自动钢琴（pianola）也被称为“柜式纸卷自动钢琴”，于1897年由美国的爱德文·沃提(Edwin S.Votey)发明并获得专利[1]Harvey N Roehl，Player Piano Treasury，United State：Taylor Trade Publishing，2009.（如图1所示）。它的结构为三大部分：风动能量部分、纸卷卷轴部分、演奏激发体部分[2]杨万钧.从自动钢琴看计算机音乐发展及特点[J].演艺科技，2011，7.（如图2所示）。

图1.

图2.

其自动演奏程序是将柜式演奏装置外置于钢琴乐器前，其背部探出的一排键槌（早期设计为65键，后发展为88键)连接在钢琴键盘的上方，由打孔纸卷带动和传递风能的方式达到敲击钢琴琴键的弹奏效果，从而代替钢琴家进行演奏乐曲。而打孔纸卷则相当于乐谱，任何未经练习的人踩动踏板亦能演奏，因此，对于普通艺术爱好者来说，它具有实用性和可操作性，在当时深受喜爱，十分流行。

2.内置式纸卷自动钢琴

（1）内置纸卷自动钢琴设计初期

内置纸卷自动钢琴的改革与创新主要是针对外观柜式纸卷自动钢琴附加移动笨重柜体存在的弊端，在钢琴的内部安装有一个自动演奏系统，结构分为三部分：能量输入体、传导体、激发体（如图3所示）。

图3.

（2）复奏纸卷自动钢琴

复奏纸卷自动钢琴早期，在获得人们普遍认可和欢迎的同时，自身存在的问题也比较明显与突出。首先，打孔纸卷都是手工制作，生产规模有限，生产速度缓慢，生产成本偏高，难以形成价格优势，无法满足广大市民需求。其次，科技水平和制作工艺受到一定限制，难以保证大规模的精工细作，造成演奏效果无法达到音乐家实际演奏的精彩程度，因而受到消费者的挑剔和非议。为此，在1904年，德国发明家埃德温·沃尔特（Edwin Welte）研制出一种可以“录音”的自动演奏钢琴，被称作“复奏纸卷自动钢琴（reproduction-piano）”。它在原有内置纸卷自动钢琴的结构基础上加入了一项新的部件，当演奏者弹奏钢琴，该装置电路系统则通过特殊的记录方式在纸卷上进行记录。后来，维尔特·米格农（Welte-Mignon）公司在此基础上发明使用水银柱来记录钢琴键的精确压力，使其可以记载音高、时值、音量以及演奏速度、力度起伏等细微表情变化。这时的自动演奏完全能够再现出演奏家的个性风格和更加细腻的音乐处理，由此制造企业可以将最流行的钢琴演奏家的演奏实况录制到钢琴卷轴上，消费者可以在家就身临其 境地感受音乐大师的演奏，于是，纸卷自动钢琴的发展迈入成熟时期（如图4所示）。但随着1925年电唱机的诞生，以及1929年美国经济危机爆发、第二次世界大战爆发等因素，使得自动钢琴发展受到严重制约而逐渐衰落。

图4.

（二）电磁自动钢琴：在原理上由此及彼的跨越

从20世纪60年代开始，随着世界经济的全面复苏，音乐艺术与科学技术发展日新月异，引发了乐器企业重新生产自动钢琴的愿望。而这一时期，将电磁原理创新性应用于传统机械钢琴，设计出音乐播放系统、信号处理系统、数字接口与控制系统、机电转换系统四部分结构的自动演奏系统。

电磁自动钢琴与复奏纸卷自动钢琴不同，其中，音乐播放系统负责采集音乐数据，并且与软盘、CD或U盘等进行链接，装置一般安装于钢琴键盘的右下方（如图5所示），也有少数安装在钢琴琴体内部。处理器负责对数字接口（MIDI）信号进行编辑，然后传递给处理及控制系统。机电转换系统与钢琴键盘和踏板连接，使在键盘中安装对应的螺线圈发出电子脉冲并产生磁力，为琴键演奏提供动力；同样，踏板系统也是接受电子脉冲发出的信号，获得控制踏板的动力（如图6所示）。

图5.

图6.

电磁自动钢琴使用MIDI制作，对传统的音乐创作风格提出了挑战，也改变了传统的音乐播放方式，最大程度地记录和还原演奏者的实况演奏，同时也为钢琴这一原声乐器更广泛参与现代电子音乐以及乐器智能化发展打开了一扇大门。

（三）智能化自动钢琴：艺术与科技的高度融合创新

进入21世纪以来，自动钢琴以智能化功能为发展趋势，其特点不仅体现在自动演奏应用各种智能教学软件方面，还体现在智能电子音源的应用以及对传统钢琴声学体系进行改革创新，将传统钢琴的原有艺术表现力与自动演奏的高科技性能充分融合发展，使钢琴自动演奏系统更加智能化、精细化、精准化。在这一领域，最具代表性品牌是美国施坦威公司研制的SPIRIO高解析度自动演奏钢琴（如图7所示）。它首先是一架具有优质性能的施坦威传统机械钢琴，其次，它具有科技创新的高解析度的自动演奏系统，包括力度分级、无线控制、录音功能、视频功能、伴奏功能、施坦威签约钢琴家现场录制曲库类型、移动设备、电脑、MP3播放设备、APP应用教学等先进技术。目前，我国许多钢琴制造企业对各自产品进行智能化的自主研发与后期添加，改革和拓展其产品的结构性能和实用功能。这一领域的代表品牌是FIND旗下的UFIND系列（如图8所示），以及STRAUSS旗下的ST-125-1系列等，他们都是以传统机械钢琴为基础的附加设备型智能化自动演奏钢琴。

图7.

图8.

智能化自动钢琴作为传统机械钢琴的衍生品，在充分保持传统钢琴的组成结构和发声原理基础上，还结合互联网技术的创新发展思路，不断提升乐器性能，使其结构与功能日臻完善，推进钢琴制造行业跨时代的变革迈上新的历史阶段。

三、价值：对钢琴艺术发展的渗透与影响

纵观钢琴艺术整体发展，涵盖了创作、表演、教育、传播、乐器产业等诸多方面。自动钢琴对于钢琴艺术发展的作用与影响，从最初的“伴其左右”，到目前已成为“举足轻重”的局面，尤其在当代音乐与科技紧密结合的互联网和数字化时代，乐器自动演奏功能在钢琴艺术发展中的地位角色发生着质的改变，它所具有的普及性、实用性和灵活性在现代音乐艺术生活中占据了重要的地位，并产生了深远的影响。

（一）推动了音乐欣赏与娱乐方式的改变

自十九世纪末自动钢琴诞生以来，以突出的娱乐性和功能的多样化迅速吸引非专业的音乐爱好者。在自动钢琴出现之前，音乐的传播与欣赏局限在音乐家实时演奏的过程中，而钢琴演奏人才和钢琴家的培养本身并非易事，自动钢琴的出现让更多人可以不用学习演奏就可以尽情享受和欣赏音乐。尤其当自动钢琴被广泛地使用在咖啡厅、餐厅、商场、酒店等商业场所和娱乐场所，使得人们社会生活中的欣赏音乐和娱乐方式得到前所未有的改变。

（二）提供了音乐创作与表演的多元化形式

自动钢琴在音乐演奏方面能够摒弃传统钢琴演奏中手指演奏的局限性，充分利用手指数量打破演奏技巧和音域的限制。同时，在音乐创作方面，能够更好地应用浪漫主义音乐创作的复杂和声语言和节奏形态，以及“无调性音乐”和“十二音体系”等非传统调性体系的作曲技法，充分体现浪漫主义音乐作品丰富、个性化的特征。如：斯特拉文斯基曾为纸卷自动钢琴创作了练习曲op.7 no.1，美国作曲家康仑·南凯罗几乎全部的音乐作品都是为自动钢琴进行创作，他们的作品极具特色和奇思妙想。

此外，20世纪前期的美国“新爵士乐时代”，音乐创作追求炫技、自由即兴的演奏风格，使书面形式的乐谱很难流传，却因复奏纸卷的记录得以留存，对于艺术史研究尤为珍贵。同时，自动钢琴键盘的律制分区功能，也为21纪音乐风格多元化发展奠定了坚实的基础。

（三）催生了音乐录音与传播方式的独创性手段

自动钢琴的录音功能和录音内容，对于钢琴艺术研究尤为珍贵。1904年，沃尔特（Edwin Welte）研制的可录音自动钢琴，标志着自动钢琴迈入重要的成熟期。这时期自动钢琴摆脱了早期简单刻录的形式，追求更加逼真的现场效果的完整记录功能，将演奏家的个性风格展现得更加淋漓尽致，并能够将当时最流行的钢琴演奏家的演奏实况录制到钢琴卷轴上进行重复播放现场。随后，智能化自动钢琴的录音功能，不仅可以最大程度地记录演奏者的演奏风格，还可使演奏片段自行录制成多种格式，通过MIDI接口直接传输供创作者使用，并能够在现代计算机音乐的制作当中模拟跨界型智能化钢琴的电子音源保障达到作曲家所需的理想音响效果。

（四）建立了音乐教育教学的创新模式与体系

自动钢琴发展至“智能化自动钢琴”阶段，除了具有的自动演奏系统功能之外，还附加智能键盘功能、智能伴奏功能、远程传输功能、智能评测功能等，这些对钢琴音乐的教育模式产生了重要的影响。键盘的智能功能是通过安装在键盘压键档上的指示彩色信号条的装置，使演奏者能够根据指示彩色信号提前提示将要演奏的下一个音符的键位，以此来帮助初学者提高其视谱能力，通过纠错功能保证学习质量，提高学习速度；智能伴奏功能具有主旋律隐退、多样化和声织体伴奏、节奏型和速度的变化，来加强音乐即兴演奏与伴奏能力的培养；远程传输功能是一种智能教育平台，通过改变传统的教师当面教授的方式，使学生与教师在平台上进行远程教学，教师可以通过钢琴系统联网进行更正和示范，以及与学生共享教学名师的教学、演奏视频，同时，进行教学资源录制以及开展线上同步公开课等；智能评测功能是通过一种自动测试评价系统，对演奏者弹奏各种音乐要素，如音准、节奏、速度、力度等进行自我检测与分析，并将检测的结果自动生成数据表格和图形来客观地显示学习的成绩与状态，以提高学习效率。

自动钢琴多种功能融合创建一种多元化的教学方式，打造包括教育、学习、分享、存储等智能教育平台，为音乐教育教学的创新模式与体系的建设开辟新的途径。

（五）促进了乐器产业与行业新的机遇与创新发展

自动钢琴的出现以及每一次的改革与创新，对于传统钢琴制造企业来说都是相互促进、繁荣发展的机遇和挑战。早在1904年，复奏纸卷自动钢琴推向市场后，一直受到消费者欢迎，销量持续上升，仅1920年全球总产量多达60万架。而进入电磁自动钢琴时期，在传统机械钢琴上安装自动演奏装置已经成为企业家们的重要营销手段，自动钢琴的角色发生了重要的改变，它不再是钢琴工业中概念性的非主流产品，而是与传统钢琴一起在钢琴生产制造产业中占据重要地位。根据《音乐行业》（The Music Trades）统计，它的销量曾经比传统钢琴多出20%。进入21世纪，智能钢琴和智能化的一系列衍生产品依然占总份额的18%，同比需求量增长2%。未来的自动钢琴，将会更加广泛地运用智能自动化控制技术与互联网信息技术，进一步发挥和体现钢琴产业与行业创新发展的时代特征。