從學生時代開始就非常熱衷於探索事物的原因與本質的我，也曾經疑惑於為什麼一根槌子可以敲出這麼多音色？更奇妙的是，不管怎麼看，槌子只有在琴鍵按下那一刻接觸並馬上離開琴弦，為什麼“用手臂唱”、“將手腕提起來收尾”這些發生在琴槌離開琴弦後的動作好像真的會影響到彈出來的音色甚至是“尾音”呢？

這邊就來分享當年我從疑惑到豁然開朗所經歷的有趣旅程，經歷了這趟探索，不僅對鋼琴的構造與觸鍵理論有更多認識，更重要的是這讓我理解並掌握了肢體動作與被創造出的音色間的關係，對後來的彈琴生涯受用無窮。

此系列共三篇，以探索「按下琴鍵之後的手部動作會影響音色嗎？」為主軸貫穿，並希望所有觀點都有科學理論解釋。第一篇為鋼琴發聲的構造簡介，第二篇為主流的音色與觸鍵理論簡介，最後一篇為歸納出的此主軸問題的答案。

鋼琴發聲的簡易物理模型：蹺蹺板與網球

Reddit討論區這篇針對鋼琴擊弦裝置運作圖的Top回應真是貼切：「天啊，這已經複雜過頭了吧！」(“Christ that looks overly complicated.”) 😀

幸好，這次的主題為探究從琴鍵被按下到發出聲音-聲音消失的過程，我們大概可以將焦點縮小到四個零件：制音器(Damper)、槌柄(Hammer Shank)、圓托(Knuckle)與頂桿(Jack)，請見上圖。

其中，制音器的作用為抑制琴弦震動，它在琴鍵被按下後會因槓桿作用被頂起而離開琴弦使琴弦得以震動並發聲，並在琴鍵被完全鬆開後降回琴弦並抑制琴弦的震動使聲音停止。所以可以視制音器為琴弦能否震動的開關，它關乎到聲音可以持續多久，但事實上並不參與聲音發聲的過程，所以我們在了解它的作用——也就是純粹在琴鍵被按下到被放開的期間打開讓琴弦得以震動——的功能之後，可以暫且忽略制音器這個零件。

接下來我們就能把焦點進一步縮減到實際參與發聲過程的幾個零件：(1)琴鍵被按下時經過一連串的槓桿作用後頂桿同時往上升起，(2)頂桿撞擊與琴槌柄連接的圓托將整支琴槌向上帶起，(3)頂桿升到最高處後，琴槌雖然還未碰到琴弦，但因為慣性作用，像是被從頂桿拋飛似的，仍會繼續往上飛行一小段直到碰到琴弦。(4)琴槌碰到琴弦後發出聲音並立刻反彈落下離開琴弦，琴槌落下後即使琴鍵仍被按著，頂桿已經不再頂住圓托。請在以下短片的1:59~2:53中仔細觀察頂桿、圓托與槌柄三個部件的運動：

於是我們可以把按下琴鍵到琴弦震動的過程假想成一個簡單的物理模型：手指按下蹺蹺板的右側(琴鍵)後，蹺蹺板左側被抬起並把球(琴槌)往上拋直至敲擊琴弦，並依此發現三個事實：

1.由於琴槌接觸到琴弦的那一刻實際上是「騰空」的，琴槌(網球)被拋出去後的的飛行狀態，也就是琴槌的飛行速度與加速度，是唯一會影響該次聲響之音量與音色的因素。

2.若手按下的速度夠慢，琴槌甚至無法被拋飛到足夠接觸到琴弦的高度，也就不會震動琴弦發出聲音。這也是為什麼有時候當我們用非常慢的動作按下鍵盤，就算按到底了，也不會有聲音。

3.琴槌的飛行狀態在離開頂桿那瞬間即決定，且離開頂桿後，無論下壓的手在鍵盤底部做任何動作，都不可能再影響當次的琴槌飛行狀態，也就是說從聲音發生，甚至在發生的前一瞬間起，手部的任何後續動作都不可能會影響琴弦所發出的聲音了。

看來，從物理學的角度來看答案已經揭曉，在聲音產生後的任何手部動作理論上都不會再影響彈奏的音色，但相信許多有實際彈奏經驗的朋友可能會與我一樣有點不服氣，因為隨著我們在碰觸琴鍵底部之後續動作的不同，例如手腕繼續下沉或提起手腕，聲音聽起來確實不一樣呀，難道是幻覺嗎？下一篇就試著繼續從演奏者的角度與經驗來繼續探討這個問題(待續…)

補充：本篇主要以平台鋼琴作為範例，但直立式鋼琴事實上也適用類似的模型，琴槌在敲擊琴弦的最後一個階段同樣是被拋飛出去的，有興趣的朋友可以參考以下短片的2:25~3:00處。