“预制钢琴”固定音色实验综述报告

蒋睿青

（合肥师范学院，安徽 合肥 230000）

“预制钢琴（Prepared Piano）”是美国实验音乐作曲家约翰·凯奇于1938年发明的一种“改造钢琴”，将螺丝钉、木块、橡皮、塑料等物品作为填充物，插在三角钢琴琴弦之间，使琴弦的震动发生变化，从而改变钢琴原有的音色，产生打击乐的效果[1]。以往的“预制钢琴”作品记谱复杂，不仅要结合五线谱记谱法和各种图形记号，形成完整乐谱，还要细致的记录下所有填充物的种类、大小以及物品在钢琴内部的摆放位置[2]，通常一首“预制钢琴”作品在演奏之前，需要花费数个小时进行物品填充。为了简化记谱，提高演出效率，利用不同材质、不同形状、不同规格、不同位置的填充物进行声音实验，找出音色变化规律，形成“固定音色”体系，不仅是十分重要的实验突破，也能为将来创作新的“预制钢琴”作品提供条件。

一、实验目标与要求

（一）实验目标

1.找出“预制钢琴”的音色变化规律

钢琴作为键盘乐器的代表，以音域宽广、音量宏大、音色变化丰富等特点著称。钢琴共有八十八个琴键，由低到高从大字二组到小字五组，总共分为九组，其中较为特别的是大字二组和小字五组，分别只有三个琴键和一个琴键，其它七组均为十二个琴键，每个琴键对应一个音高，相邻两个音高之间的距离始终一致，称为半音或者小二度音程。在钢琴演奏的过程中，声音始终具有四种基本性质，即声音的高低、长短、强弱、音色。顺着键盘由低到高进行半音的弹奏，声音色彩会从深沉厚重逐渐变得明亮清脆，然而约翰·凯奇发明“预制钢琴”的目的，却是通过外置物体的摆放，改变钢琴原有的音色，使钢琴这件键盘乐器能够发出打击乐器的声音，最大程度的表现声音本身的特点，而非音乐的情感特征[3]。因此，找出“预制钢琴”的音色变化规律是非常重要的，不仅有利于“预制钢琴”音色的进一步开发，也有助于“预制钢琴”作品的创作与创新，减少声音色彩的不确定性，为新作品的创作提供便利。

2.确定“固定音色”的配置方法

“预制钢琴”的发声原理是通过物品的填入，改变敲击键盘时三角钢琴琴弦的震动频率，从而达到将钢琴原有的音色变为打击乐器音色的目的。然而“预制钢琴”的设计并非为了将钢琴声音模拟成某一种打击乐器，从而将其取代，约翰·凯奇发明“预制钢琴”，更多的是希望这件乐器能够独立成为一个“打击乐组”，在三角钢琴的不同音区模拟出不同的打击乐器声音，使原本需要多种打击乐器相互配合的复杂乐曲能够在一件乐器上面实现。由此可见，搞清楚不同材质不同大小的物体放置在不同音区会产生怎样的声音，这个声音的色彩是固定的还是可变的，如何将变动的声音色彩通过行之有效的物品填充方案，使其变为固定的、可控的音色，这些都是需要实验证明的。确定“固定音色”的配置方法就如同画家调配颜料，将声音的色彩调配得当，对于“预制钢琴”的作品创作及舞台表演都是十分有益的。

3.简化“预制钢琴”的记谱法

由于“预制钢琴”与普通三角钢琴的声音存在很大差别，且作品表现的本质目的不同，不再追求情感层面的表达，而是聚焦于声音本身的创造性，所以演奏的方式也有很大的不同。传统的钢琴作品都是借由弹奏键盘上的琴键，使榔头敲击琴弦，从而发出声音，但“预制钢琴”作品在此基础之上，还加入了其它演奏方法，比如演奏者起身，直接用手指拨动琴弦，或是用一只手按住琴弦，另一只手在键盘上面敲击等等。所以比起传统钢琴乐曲的五线谱记谱法，“预制钢琴”的记谱法要复杂得多，需要结合文字、图形和五线谱，才能完整的记录下乐谱的演奏顺序和方法，又由于“预制钢琴”作品需要进行物品填充，那就必须在作品本身的乐谱之外再提供一张物品使用表，详细写明作品所需的填充物品种类、规格以及填充位置等等，一场“预制钢琴”音乐会的表演，往往要在音乐会开始之前，花上五六个小时的时间对乐器进行填充。可见，找出合适的路径，科学的简化“预制钢琴”作品的乐谱是一项十分重要的研究，不仅有利于作品的创作，有助于节省时间成本，更是对于乐谱的保存和作品的传播起着重要作用。

（二）实验要求

1.实验人员需具备一定的音乐素养，有音乐专业的学习经历

该实验要求实验人员必须具备一定的乐理知识储备，有视唱练耳方面的专业训练经历，熟悉三角钢琴构造并熟练掌握五线谱记谱法。

由于本实验的内容和目标均与乐器产生的音色息息相关，所以实验人员必须拥有良好的声音辨别能力，对于音高、音准、音色等方面具有准确的判断力。在此基础上，需要对三角钢琴的构造有所了解，对其发声原理以及琴弦的状态有一定的认知及观察能力。又因为“预制钢琴”乐谱一般由文字、图形、五线谱组合而成，就要求实验人员还必须熟练掌握五线谱记谱法，做到“三会”，即会读谱、会写谱、会打谱。

2.实验人员需具备一定的实验经验，有基础的写作能力

该实验需要收集大量的声音材料，横向和纵向的对不同材质不同规格的物品填充到钢琴不同位置所形成的声音进行全方位的比较和分析，再将得到的信息条理清晰、层次分明地进行归纳与总结，最后形成专业的实验报告。所以实验人员需具备一定的实验经验，了解实验流程，知道信息收集和表格数据的制作方法，对于验证型实验，必须认真观察实验过程，做好记录，对于设计型实验，必须按要求设计实验方案并完成实验[4]。与此同时，实验人员还要具有基础的写作能力，熟悉实验报告的书写格式，能够将本实验的全部内容与结论最终以实验报告的形式呈现出来。

3.实验人员需具备一定的沟通协作能力，有良好的团队意识

该实验的声音分析与数据分类较为复杂，在实验的进行过程中，需要对实验人员进行分组，各自完成分配任务的同时，要能够与其他小组的成员进行有效沟通，使该实验能够较为顺利的开展，并井然有序地完成各流程间的交接工作，最大程度的防止实验事故、数据错误、信息误导等情况的发生。

二、实验设计

“预制钢琴”固定音色的实验设计，实际上是一个声音收集、分析与归纳的过程，对于实验人员在音高、音色的辨别能力上有一定的针对性要求，需要实验者经历过良好的音乐理论学习和音乐技能训练，具备固定音高的听辨能力，并了解钢琴与打击乐器的音色特点。所以，实验人员必须在音乐专业在校生与毕业生，或者音乐专业从业者中进行选择。本实验对于团队协作性要求较高，零散拼凑的社会人士容易产生默契不足、沟通不畅、意见多变等问题，不利于实验的整体推进，相比较而言，高校学生彼此之间更为熟悉，便于沟通，同时也更利于实验进行过程中的人员管理，于是高校音乐专业在校学生成为最优选。

根据国内高校音乐专业普遍使用的课程大纲，如乐理、视唱练耳之类的专业基础课程，通常安排在学生进校的前两年完成，帮助学生夯实基础，为其它专业课程的学习服务。由此可见，修完前两年专业课程的学生已基本具备了良好的听音辨音能力，并积累了所需的音乐基础理论知识，音乐素质与能力符合实验要求。综上所述，本实验所需实验人员以高校音乐专业大三大四学生为主体，适当考虑符合实验要求的其他人员。

依据拟定的实验目标，本实验所需实验人员人数原则上为10人，分成A、B、C三组。其中A组4人，负责声音收集，对不同规格，不同形状，但材质相同的物品填充在三角钢琴不同音区，不同位置上时，弹奏钢琴键盘所发出的声音进行采集，共216组声音数据，此项工作分四天完成。之后再交由B组的4位同学进行声音数据的比较与分类，先纵向分析同种材质物品所采集到的声音信息，再将筛选出来的数据按照物品种类进行横向分析，分六天完成并汇总数据结果。最后由C组的2位同学根据实验的整体过程以及数据的分析结果，形成最终的实验报告。

实验材料方面，所需的填充物品根据材质的不同分为四类，不锈钢、橡胶、木头、塑料，每种材质的物品又分成三种形状，圆润的（圆柱形）、方正的（正方形或长方形）、带棱角的（三角形）。不同材质、不同形状、不同规格的物品均要在三角钢琴不同音区琴弦的不同位置上进行音色实验，并用录音设备对声音同步采集。表1为数据收集参考项，表2为实验设计表。

表1 实验数据收集参考项

表2 实验设计表

三、实验操作

（一）实验设备

1.三角钢琴

钢琴的品牌在市场上虽是五花八门，多种多样，但类型一般可分为两种，即立式钢琴和三角钢琴，两者之间除了外形不同之外，更重要的是运动原理和声音品质的区别。首先，三角钢琴的琴键在被弹奏时，击弦机敲击琴弦后会自动回到原来位置，而立式钢琴的击弦装置则是利用弹簧的力量使琴键返回原位，这就导致了两者键盘的反应速度完全不同，三角钢琴单键的连续打击速度一般为每秒十四下，立式钢琴则只有七下，相差一倍之多。第二，三角钢琴由于是单独定弦，比起使用弦枕的立式钢琴而言，声音杂质更少。第三，左踏板的作用原理不同。钢琴的左踏板又叫“柔音踏板”，踩下后能够使声音变得柔和，音量减小，当三角钢琴的左踏板被使用时，整个键盘会向右移动，此时，被敲击的琴弦与共振的琴弦之间的振动相互抵消，达到“柔音”效果，而立式钢琴的左踏板则是将琴槌的击弦位置贴近琴弦，从而降低琴弦的振动幅度，使声音变得柔和。所以，三角钢琴与立式钢琴的“柔音”质量是有细微不同的。第四，三角钢琴的中间踏板能够起到延长单音的作用，也就是踩下中间踏板之后所弹的第一个音会被延长，直到松开踏板，但是立式钢琴的中间踏板则是为了将声音弱化，两者的作用截然不同。第五，三角钢琴的音板结构、音板面积、琴弦长度等方面全面优于立式钢琴，所以在音量、声音层次以及音色丰富程度上都要强于立式钢琴。综上所述，为了达到最佳的实验效果，钢琴的选择上必须是三角钢琴，数量为一台。

2.填充物品

“预制钢琴”音色变化的关键就在于填充物品的选择与使用上。在本实验中，需要用到四种不同材质的填充物，分别为不锈钢、橡胶、木头和塑料，四种材质本身的弹性各不相同，插入琴弦之间，对琴弦震动幅度与频率可能产生的影响也不相同，具有一定的代表性。另外，同一材质不同形状的物体也有可能改变钢琴音色，所以，每种材质的物体又要选取三种不同的形状，分别为圆柱形、正方形和三角形，考虑到琴弦之间的距离，每种形状的物品需准备大、小各一个。

3.录音设备

本实验需要大量采集声音信息并进行对比分析，对采集到的声音质量及还原度有很高的要求，若声音失真或杂音较多，会直接影响分析结果，所以必须准备专业的话筒、支架、声卡、监听音箱和电脑等设备。

（二）实验场地

三角钢琴一般体型较大，宽度在1.5米左右，长度约在1.55米至2.75米之间不等（具体要看选择的三角钢琴品牌与型号），足够的摆放空间是实验进行的首要条件。在完整的实验过程中，由于需要大量收集声音信息，就要求周围环境尽可能的保持安静，若将实验安排在室外进行，嘈杂的声音会严重影响到实验数据的准确性，所以本实验必须安排在无嘈杂声的室内进行，实验场地以专业的音乐厅为最佳，音乐学校的小演奏厅或报告厅，以及空间较大的琴房也可以作为备选。

（三）实验步骤

1.实验准备阶段

为确保本实验的顺利进行，必须事先做好充分准备，并对可能遇到的困难有一个全面的评估，提前设计好解决方案。首先是设备与材料的准备工作，三角钢琴需选择生产时间距今较短，声音品质较好的品牌钢琴，以Yamaha、Kawai中高端型号三角钢琴为最佳选择，也可根据实际情况，选择其它达到实验标准的三角钢琴。填充物品的采购与制作需要精细的准备，事先对三角钢琴内部琴弦之间的距离进行测量，根据测量数据决定填充物的体积，对物品的长、宽、高要有精确的把握，以免出现琴弦绷断或无法卡住琴弦等不必要的麻烦。录音设备的选择须有专业化的标准，实验前进行充分的调研，与专业录音师沟通，选择最佳的实验录音设备。其次，要与所有参与本实验的人员进行有效沟通，明确实验目标与实验要求，使每个人在实验开始之前梳理清楚自己的责任分工，对实验步骤有清晰的了解，并对可能出现的困难做好相应的准备。

2.实验操作阶段

具体的实验操作可以分为三大步。首先是采集声音信息，对不同材质、不同形状、不同大小、不同位置下“预制钢琴”演奏出的声音进行录音收集，记录基础数据。第二步，纵向深入的分析探究同一材质填充物在不同情况下使钢琴产生的音色变化特征，并将研究数据进行排列与整理。第三步，在前期研究的基础上，横向比较和归纳不同材质物品填充后，钢琴音色的变化特征，并根据音色的相似程度进行分类。

3.实验总结阶段

实验操作结束后，进入总结阶段，需要实验人员认真整理实验记录，统计实验数据，总结实验经验，完成实验报告[5]。其中，实验记录需保留完整的过程性材料，并将零散的文字信息、数字信息、操作信息进行整理并存档。实验数据的统计过程需要经过三个步骤，即数据统计、数据整理、数据校对，对于数据的细节与准确性必须严格把关，制成的表格需科学、合理、具有逻辑性，能够清晰的呈现出实验的整体思路以及数据结果。对于实验过程中面临的疑惑和遭遇的困难要及时总结，找出其中原由，分析解决方案，与实验准备阶段所设想的可能遇到的问题进行对比，重点挑出事先没有预料到的问题，以及事先准备好了解决方案却无法生效的情况，逐条记录并附上解决方法的文字分析，避免将来遭遇同样的问题或者在遇到相同问题时能够提供解决方法和理论依据。另一方面，也需对实验的成功心得进行总结，尤其针对实验过程中的关键点，分析成功原由，形成文字结论，为日后的实验项目积累经验。最后一步，将完整的实验思路、实验准备、实验过程、实验结论等内容进行详细的梳理，最终形成一份准确而规范的实验报告。

四、结语

“预制钢琴”属于美国实验音乐作曲家约翰·凯奇的一项发明，但是由于改变了钢琴原本的音色，并且对表演者的演奏技巧方面没有太多挑战，加上演奏前复杂的准备工作，所以自凯奇之后，“预制钢琴”作品的创作与表演并不多见。本文对“预制钢琴”固定音色实验的目标与要求、实验设计、实验操作等方面进行了综合性的阐述，使得“预制钢琴”的音色效果不再难以掌控，在未来创作“预制钢琴”作品的时候能够根据需要的音色“对症下药”，同时也能够简化记谱，节省演出前的准备时间。