1、引言
    鋼琴的聲音是由弦槌敲擊琴弦而產生的，因此鋼琴弦槌對鋼琴的音色有很重要的影響，有學者指出:弦槌對鋼琴音色的影響僅次于琴弦和音板，大約占到四分之一。世界上很多著名的鋼琴品牌的弦槌都有自己的特點和標準，從而使他們的音色特點也各不相同，在同一臺鋼琴中，不同琴鍵所對應的弦槌的大小也不一樣。弦槌的結構、硬度、羊毛氈的彈性、槌頭的體積和質量等各種參數都對鋼琴的音色有一定的影響，那么不同參數對鋼琴的音質究竟會產生怎樣的影響呢？以下通過實驗加以詳細的分析。
2、實驗基本思路及模型
    實驗基本思路是：通過一個模擬鋼琴共鳴系統的模型和一個模擬鋼琴擊弦機構的模型，進行擊弦實驗，模擬鋼琴擊弦機擊弦發音的過程，通過改變弦槌的各種參數，進行錄音和頻譜分析，最終歸納得出的不同參數的弦槌對琴弦音質有不同的影響。
    用一塊比較大的木板來做音板，木板的四周邊緣有高4mm的梁，實際鋼琴的音板一端是有限的另一端是無限的（鋼琴前端是封閉的，起共鳴的作用），由于條件的限制，這里模擬成音板的后端有限而前端無限。在木板邊上固定鋼琴弦，通過木質的弦碼將弦的振動傳遞到音板上去，最終制成的實驗模型。
3、參數設定
    為了分析不同參數對琴弦音質的不同影響，設計了實驗，保持其他參數不變，分別改變弦槌的彈性、質量、桿長這三個參數，模擬鋼琴弦槌擊弦。
4、樂音信號的采集及處理
    為了保證樂音采集的準確性，本實驗采用了專業的錄音設備：錄音在半消聲室內進行，墻壁和地面上都鋪設有吸音的材料，保證噪音干擾降到最低；采用靈敏度較高的電容式麥克風，距離擊弦裝置半米左右；錄音軟件采用cooledit軟件，采樣頻率為44100Hz，采樣精度為16bit，存儲格式為雙精度型；音頻的處理和分析采用matlab軟件。
5、實驗結果及分析
5.1 弦槌彈性對音質的影響
    彈性的變化實驗分為不加羊毛氈和加羊毛氈兩種情況，在兩種情況下分別進行擊弦實驗，對采集到的樂音信號進行處理后得到相應的時域和頻域波形圖，從中可看出： 
    不加羊毛氈時，樂音的音量較小，并且衰減很快，加羊毛氈后，樂音的音量明顯增大了，衰減的速度也減慢了很多，而且聲音的延續時間更長一些；不加羊毛氈時，基音的幅度最大，高次諧波的幅度都很小，泛音不夠豐富，加羊毛氈后，激發了更多的泛音，且基音的幅度不是最大的，第四次諧波的幅度才是最大的。
    通過對比可以看出，弦槌彈性的增加有利于延長擊弦歷時，從而使琴弦獲得更大的能量，能夠充分振動，各次諧音也能充分釋放出來。因此對于鋼琴的低、中、高各個音區，弦槌的彈性應該逐漸減小，從而使低音更渾厚、中音更富于變化、高音更清澈明亮。
5.2 弦槌質量對音質的影響
    分別使用質量較小、質量較大、和質量很大的三種弦槌擊弦，對采集到的樂音信號進行分析，得到相應的時域和頻域波形圖。
從時域和頻域波形圖可以看出：
    使用質量較小的弦槌擊弦時，聲音的音量也較小，持續時間較短；使用質量較大的弦槌擊弦時，琴弦振動更充分，音量和持續時間也更大一些；使用質量很大的弦槌擊弦時，弦振動的音量不但沒有增加，反而減小了，聲音的持續時間甚至比質量較小的弦槌擊弦時還要短；三種情況下各次諧波的組成區別不是很大，但是泛音的幅度不同，弦槌質量較大時，泛音的幅度也較大，但弦槌質量過大時，泛音的幅度反而減小了。
下面分析出現這三種情況的原因：
    當弦槌的質量增加時，由于擊弦時的動能增大，因此琴弦獲得的能量也隨之增加，振動的音量和持續時間自然也更大；但是弦槌質量過大時，弦槌的擊弦歷時過長，反而會抑制琴弦的振動，使其不能充分振動，從而導致音量減小，音色變壞。
    因此對于鋼琴較粗的低音弦，應該使用質量較大的弦槌，而對于較細的高音弦，使用質量較小的弦槌即可，對于中音琴弦，質量既不能過大也不能過小。具體每個琴鍵所對應的弦槌質量大小，需要根據實踐和理論計算綜合去分析。
5.3 弦槌桿長對音質的影響
    改變弦槌的桿長進行擊弦實驗，得到相應的時域和頻域波形圖。 
    由各圖可以看出：弦槌槌柄的長度增加時，弦振動的音量和各次諧波的幅度增大。這是因為，槌柄長度增加時，弦槌的運動速度也隨之增加，因此琴弦獲得的能量更大，振動也更充分。
6、綜合分析
    以上根據弦槌的彈性、質量和槌柄長度對音質的影響分別進行了分析，下面綜合分析這三種因素：
要使琴弦振動更充分，可以采用增加弦槌的彈性、加大弦槌質量或增加弦槌槌柄的長度來實現。但是由于弦槌的質量不能無限加大，槌柄的長度過大也會導致運動的不平穩，而羊毛氈的彈性也有一定的范圍限制，因此，弦槌的質量、彈性和槌柄的長度應該綜合各方面的要求，尋找一個最合適的值。
    通過分析可以發現，所有因素對弦振動的影響都通過擊弦歷時起作用，因此在設計弦槌的各種參數時，要保證它的擊弦歷時在一個適度的范圍內，為鋼琴的藝術表現提供保證