2014年8月12日 星期二

Roland數位鋼琴規格釋疑---三點感應(Tri-sensor)、加速度感應

Roland所有的數位鋼琴鍵盤,全部採用三點感應元件(Tri-sensor);
即使是最平價的Roland數位鋼琴,配備的也是三點感應鍵盤機制。
其實Roland很早就將三點感應視為數位鋼琴最基本必需,因此在Roland數位鋼琴規格當中,已不再贅述這項規格。
由於其他品牌的產品線,仍然有傳統兩點感應鍵盤的數位鋼琴,因此在他牌產品規格書中,仍會列出三點感應鍵盤的規格,以與自家較低階產品做出區隔。


鍵盤的感應元件,就是藏在琴鍵結構下,用來偵測琴鍵動作的感應器。
所謂傳統的兩點感應元件,是指元件中有兩個感應器,分別感應琴鍵的最高點(壓下琴鍵前)與最低點(琴鍵壓到底)。
當手指彈奏引發琴鍵動作時,由這兩點感應到的時間差,就能換算出琴鍵被壓下的「速度」,也就是彈奏力度。
註:包含數位鋼琴的電子鍵盤樂器,是以琴鍵壓下速度來辨識彈奏力度,因此在原文規格中,彈奏力度的英文是「velocity(速度)」。

目前的keyboard、以及低階數位鋼琴的鍵盤,一般配備的是兩點感應元件。
但是兩點感應元件,沒有辦法辨識某些鋼琴演奏技巧。
例如快速連彈同一個音,通常是在琴鍵還沒完全放開時再度壓下琴鍵;在兩點感應鍵盤的狀況,就是琴鍵還沒有回到最高的感應點時,琴鍵又再度被壓下,這樣就會出現漏音現象。

以下示意圖,顯示在快速連彈下,兩點感應鍵盤的偵測情況:

在兩點感應鍵盤上,如果演奏者連彈三個音,是完整放開琴鍵再壓下去,那麼三個音都能被偵測到。
<兩點感應>下方綠色箭頭代表發出琴音
但如果演奏者是將琴鍵放一半又再度壓下去,後面兩個音都會被漏掉,因為最高點感應元件感應不到後面兩次放開的動作。
<兩點感應>下方綠色箭頭代表發出琴音。後面兩個音漏掉了。

而所謂的三點感應元件,就是在最高點與最低點之間,插入第三個感應點。如此一來,即使在快速連彈時沒有完全放開琴鍵,也能被第三個感應點偵測到琴鍵動作,漏音現象就能獲得解決。請參考以下示意圖:
<三點感應>下方綠色箭頭代表發出琴音。即使是半放琴鍵,三個連彈音都能正確發聲。

《加速度感應》
三點感應鍵盤,不僅能解決快速連彈的漏音問題。如果數位鋼琴還進一步加入加速度感應運算,還能辨識演奏者更細微的手指動作。
在演奏者將琴鍵由淺壓到深的短暫過程中,很可能不是固定不變的速度:有可能壓到一半時突然加重指力,或是突然收回指力。
這當中的速度變化,只靠兩點感應元件是沒有辦法偵測到的,
也導致最後的琴音強弱不符合演奏者的預期。

但加入加速度運算的三點感應鍵盤,就可以感應琴鍵壓到一半時的時間點,據以偵測計算出更複雜的彈奏力度變化。

請參考以下示意圖,
只有兩點感應時,只能單純計算琴鍵開始壓下到壓到底的時間差。也就是琴鍵壓下過程當中若指力突然加重或收回,這樣的變化是沒有辦法被偵測到的,一律將手指速度視為固定不變。
兩點感應鍵盤只能將手指速度視為固定不變。

但加入加速度運算的三點感應鍵盤,可以偵測壓下琴鍵過程中間的指力變化,像是下圖中的紅色及綠色曲線。
<三點感應> 紅色曲線為指力中途收回(Staccato技法),綠色曲線為指力中途加重(Tenuto技法)。

如此數位鋼琴就能更精準地偵測手指的動作,正確的表現出符合預期的琴音表情。

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