本篇論文目錄導航：

【題目】自動鋼琴的發展與傳承探究
【緒論 第一章】自動鋼琴產生的歷史背景回溯
【2.1】鋼琴自動化意識萌芽時期
【2.2】柜式紙卷自動鋼琴的誕生與發展
【2.3】內置紙卷自動鋼琴的成型與原理
【2.4 2.5】紙卷自動鋼琴成熟期--復奏紙卷自動鋼琴
【第三章】電磁原理自動鋼琴四大制造商及其系統
【第四章】自動鋼琴在現代鋼琴文化發展中的現實意義
【結語/參考文獻】自動鋼琴的發展脈絡研究結語與參考文獻


第三節 紙卷自動鋼琴發展時期--內置紙卷自動鋼琴

從功能性來看，柜式紙卷自動鋼琴完成了人們對于自動演奏鋼琴的訴求，但從當時人們的審美角度和實用性來看，柜式紙卷自動鋼琴的確存在很多弊端。因此如何將自動演奏系統添加到復雜的立式鋼琴內部，成為越來越多發明家和鋼琴制造商研發的重點。很快，基于柜式紙卷自動鋼琴腳踏風箱和卷軸系統兩大結構特征的內置紙卷自動鋼琴開始被設計出來。

一、內置紙卷自動鋼琴的誕生

內置紙卷自動鋼琴真正獲得成功的標志是 1897 年 4 月 7 日伍斯特的西奧多·P·布朗（Theodore P. Brown）為他發明的內置紙卷自動演奏系統申請了專利,如圖 12 中所示。

這款自動演奏系統被安裝在擊弦機與上門板之間，具有紙卷自動鋼琴最顯著的兩大結構腳踏踏板能量輸出裝置和卷軸裝置，這一發明奠定了內置紙卷自動鋼琴的型制基礎。1898 年布朗將自己的專利權賣給了奧利亞公司（Aeolian Company），公司開始使用“Aeriol”為這款內置紙卷自動鋼琴命名并進行銷售，并取得了商業上的成功。1898 年 2 月 1 日和 4 月 26 日，F.恩格爾哈特父子（F. Engelhardt & Sons）在布朗“Aeriol”內置紙卷自動鋼琴的基礎上，推出一款被命名為“無敵”的投幣式氣動自動演奏鋼琴（“Peerless Piano Player”）,并于同年被投放市場。這款投幣式氣動自動演奏鋼琴受到了咖啡廳、酒吧、飯店等公共娛樂場所的歡迎，使得紙卷自動鋼琴成為當時流行音樂新方式的傳播。

二、內置紙卷自動鋼琴改良成型

從 1898 年到 1906 年許多發明家對內置紙卷自動鋼琴進行了改良，其中比較突出的有：梅爾維爾·克拉克（Melville Clark）發明的“阿波羅”自動演奏鋼琴、托馬斯·旦曲阿帝（Thomas Danquard）發明的“柔性手指”裝置以及保羅·B·克魯夫增加輔助鍵。

梅爾維爾·克拉克（Melville Clark）在 1901 年推出了他的“阿波羅”自動演奏鋼琴26,首次將紙卷自動鋼琴的演奏音域擴大到 88 個琴鍵。參照圖 13 所示。在此之前，一些廠家也曾嘗試生產可以演奏更多音符的紙卷卷軸，但由于這些卷軸的規格通常不與其他廠家的產品兼容，流通性較差，因此一直沒有取得成功，例如霍普非公司曾推出了一種 73 個音符的紙卷卷軸系統。梅爾維爾·克拉克創新的 88 個音符的紙卷卷軸系統，很快便被大多數的自動演奏裝置制造商應用于自己品牌的鋼琴上，這一時期成為自動演奏卷軸由 65 個音符到 88個音符的逐步過渡時期。然而即便使用了 88 個音符的卷軸，生產廠家關于卷軸的尺寸長度也并不統一，梅爾維爾·克拉克后來甚至產生出了至少可以演奏五種尺寸卷軸的自動演奏裝置。卷軸缺乏標準化的混亂狀況，成為阻礙行業健康和進步的一個明顯的障礙。幸運的是，在 1908 年紐約的一次自動樂器協會的商議中，制造商達成了《布法羅公約》，對卷軸的尺寸達成一致，完備了內置紙卷自動鋼琴之間通用的使用標準。托馬斯·旦曲阿帝（Thomas Danquard）于 1904 年 8 月 2 發明出“柔性手指”裝置27,其原理主要是將擊弦氣動風箱末端的連接桿作為鍵盤末端的第二個卡釘，放置于聯動器下方，而非之前將連接桿直接安裝于弦槌上的做法。這種結構的改變，最大程度上的保護了傳統機械鋼琴的擊弦機結構，盡可能地消除了自動演奏與機械演奏的音質差異。而后 1906 年 10月 9 日保羅·B·克魯夫（Paul B. Klugh），申請在擊弦氣動風箱下方安裝一個輔助鍵，這一配重的增加，解決了琴鍵起伏無法達到逼真效果這一難題，如圖 14 中所示。

三、內置紙卷自動鋼琴的結構性能和發聲原理

內置紙卷自動鋼琴從外觀上看與現代的立式鋼琴相似，但在內部結構中卻與傳統機械鋼琴不同，其中安裝有一個內置的自動演奏裝置。這個概念很快被其他制造商接受并大量生產，最終導致柜式紙卷自動演奏裝置逐漸消失。內置紙卷自動鋼琴除了可以按照紙卷的編曲自動演奏以外，后期還增加了可以控制演奏速度、力度和踏板的全新裝置。內置紙卷自動鋼琴的出現標志著自動鋼琴的發展開始走向成熟。內置紙卷自動鋼琴成熟以來，雖然有很多發明家還在不斷地改進，在某些方面還存在些細小的差異，但通過對多架內置紙卷自動鋼琴的比較與分析，還是得到了內置紙卷自動鋼琴結構的通用性標準，參見圖 16 所示。本文按照不同結構的功能性和工作的順序性將紙卷自動鋼琴的結構大致分為三部分：能量輸入體、傳導體以及激發體。

能量輸入體包括：踏板、踏板連接桿、排氣風箱、均衡風箱、排氣總管和空氣活塞。此部分的工作原理是通過人腳踩踏踏板做功，踏板連接桿帶動排氣風箱開合，空氣經過均衡風箱的作用，通過排氣總管均勻地推動空氣活塞，將產生的氣壓傳遞到激發體。這里需要提到的是，內置紙卷自動鋼琴的原動力的產生方式主要分為兩種：一種是靠腳踏踏板帶動風箱所產生的風能，另一種，則是隨后出現的電動鼓風機所產生的風能。由于其他結構和基本原理相同不作展開性論述。紙卷自動鋼琴的傳導體包含：紙卷真空室、擊弦真空室和傳導管。紙卷真空室和擊弦真空室這兩部分是由于排氣風箱的運動，將這兩部分的空氣排出，形成真空狀態，當孔洞打開時空氣由于壓強差進入對應的傳導管內，空氣被傳導給對應的激發體，為隨后激發擊弦機做好準備。激發體包含：卷軸氣動風箱、卷軸（穿孔紙卷經過的卷軸）、擊弦氣流風箱、鋼琴擊弦機和風箱與擊弦機連接桿。其工作原理是，首先要將紙卷固定在卷軸上，卷軸上有一排等距離的小孔，每個小孔都對應著一個音符，紙卷上的小孔要同卷軸上的小孔相對應，當空氣進入卷軸氣動風箱，紙卷卷軸開始轉動，空氣穿過紙孔進入卷軸和與之相對應的空氣傳導管，帶動擊弦氣動風箱產生開合，推動連接桿，觸發鋼琴的擊弦機做擊弦運動，此時連接桿的作用與聲學鋼琴中琴鍵末端的頂桿作用相同。

四、內置紙卷自動鋼琴實用范例

圖 20 中展示的是一臺腳踏鼓風式內置紙卷自動鋼琴，該琴現被收藏于廈門市鼓浪嶼鋼琴博物館中，這臺內置紙卷自動鋼琴是由美國紐約州羅切斯特市的 FOSTER & CONPANY 鋼琴生產公司制作?，F在這臺鋼琴的上門板被換成了透明的玻璃，可以讓人們更加清楚的看到內置紙卷自動鋼琴的內部的。下面就以這臺腳踏鼓風式內置自動鋼琴為例，對于內置紙卷自動鋼琴進行一些補充。

如圖 19 中所示，鋼琴的自動演奏裝置是被安裝在靠背檔與上門板之間，對于鋼琴的擊弦機等其他結構沒有任何的影響，所以說內置自動鋼琴是一架既進行傳統機械鋼琴正常演奏，同時有可以完成自動演奏的鋼琴。自動演奏裝置的卷軸裝置安裝在鋼琴的中音區部分，這部分主要由上下兩根卷軸組成，如圖 21 中所示。上邊的銅軸上密密麻麻的布滿一排 88的細小的孔洞，這些孔洞就是用來與紙卷上的孔眼相對的，每個孔洞都代表一個音符。下邊更粗一點的木質卷軸的作用是將演奏過的紙卷進行回收。在這里需要補充的是，如圖 22 所示，在卷軸裝置的右側有一個由 5 個小風箱組成的裝置，裝置的上方是一個彎曲的鐵桿，這個裝置的主要作用是通過改變風量的大小，控制自動鋼琴演奏的速度。它的工作原理是當撥動位于鋼琴鎖門檔附近的速度控制器簧片時，進入速度風箱的氣流量就會有相應的變化，當風箱中進氣量增加時，推動彎曲的鐵桿轉動加快，從而鋼琴卷軸轉動的速度加快，自動演奏時的速度也就隨之加快。

五、小結

基于柜式紙卷自動鋼琴中踏板風箱和紙卷卷軸兩大結構的應用，內置紙卷自動演奏裝置安裝于鋼琴琴體內的設計，使得自動鋼琴的實用性進一步加強。紙卷自動鋼琴的結構性能和發聲原理逐步穩定，其發展已經開始進入了逐步成熟的新時期。下面就將柜式紙卷自動鋼琴的發展歷程，按照時間的發展作為線索，將發明人、功能特點以及歷史意義作以總結。