一臺鋼琴彈奏時要能發出和美悅耳的聲音,彈奏性能是其重要指標,而鍵盤鍵子的行程、負重等指標及鍵盤聯動系統又是影響鋼琴彈奏性能、手感的重要因素。
當彈奏者用手指按下琴鍵前端時,裝有頂柱(卡定)的后端就向上翹起,從而把聯動桿抬起,通過聯動作用使弦槌打在弦上。鍵子下沉的深度,即所謂的行程,在立式鋼琴中的標準尺寸一般介于9到11毫米之間。弦槌行程的尺寸,即從弦槌頭部到擊弦點的距離,大約是48到50毫米,也就是比鍵子行程大4倍。弦槌行程與鍵子行程之間的比例為5:1,這是鋼琴鍵盤機械結構設計的基本準則之一。
為了發音,必須使弦槌在敲擊后立即離開弦。假如彈奏者把鍵子按下去并在若干時間內不抬起來,從而使頂桿把弦槌緊壓在弦上,那么弦的振動就會被弦槌壓制住。為避免上述情況,現代鋼琴在頂桿凸出體的上面裝有調節器,使弦槌在擊弦后立即退回。頂桿在一定的運動力矩中,凸出體會抵在調節器上,當再升高時,頂桿就圍繞自己的軸反轉而脫出凸輪插口。頂桿與調節器之間的距離愈短,那么頂桿脫出凸輪插口就愈早。這個距離可以用調節器上的螺釘來調整。頂桿脫開凸輪后,弦槌靠慣性繼續運動,在擊弦之后立即彈回。這樣,依靠調節器的幫助,弦的振動就不會被弦槌壓住了。當弦槌在頂桿脫開靠慣性繼續動作時,它的自由行程尺寸在現代鍵盤機械中一般是3毫米左右,增加這個行程的尺寸,就會使頂桿更早地脫開,這樣就會減弱弦槌的擊弦力;而縮短這一尺寸就容易造成推桿把弦槌壓在弦上的情況。
弦槌在強有力地擊弦后,就以較大的速度退回,如果不加抑制,弦槌在彈回后又會自己重復打在弦上,有時甚至會自行來回打好幾次。為了使弦槌在擊弦后返回途中就停住,就需要在聯動杠桿上裝上擋接木。擋接木和凸輪尾枕接觸,它把尾枕托住,就使弦槌停住。要弦槌在什么時候停住,可以靠彎曲擋接木下邊的鐵絲桿來調整。弦槌從擊弦點返回到停住時的距離,應該相當于全部行程的1/3到1/2。
良好的振奏,即能夠在同一音弦上迅速重復敲擊,取決于頂桿能不能迅速地返回原位。立式鋼琴鍵盤機械每秒鐘至少要能夠傳送八次敲擊,在這樣快速敲擊下,鍵子會由于本身慣性而來不及返回原位,特別是彈奏者反復擊鍵時,往往是當鍵子最多只處在回程的半途時就又彈下去。因此,這就要求鍵子在回程的半途中,頂桿就應返回原位,準備做重復敲擊。頂桿是在彈簧的作用下回到凸輪插口里去的,彈簧的彈性愈大,頂桿返回原位的速度就愈快,但是在頂桿脫開時,彈簧彈力大就會使鍵盤機械的靜阻力大為增加,這是極不合乎理想的。因此,這就要把彈簧的彈性設計控制在最適宜的數值范圍內。
在立式鋼琴的機械中,鍵子的后臂總是比前臂要重一些。鍵子后臂做得較重的必要性可以解釋為:在踩下左踏瓣時,靠活動關節的幫助把弦槌枕木抬起,從而所有的弦槌都會稍微向弦靠近一些。這時凸輪把攀帶拉緊,并把聯動杠桿拉起,結果就在頂柱與聯動杠桿之間形成一個2.5到3.0毫米的間隙。如果鍵子前比后端重的話,那么鍵子前端就要下沉,鍵子行程的標準值(鍵子下沉深度)就會被破壞,因此鍵子后端總要做得比前端重一些。當踩下左踏瓣后再按鍵子時,鍵子在開始要空著走一部分行程,只有當頂柱升高到抵住聯動杠桿下部時,才開始把聯動杠桿頂上去,然后推動弦槌。由于鍵子空行了一段行程,弦槌與弦之間的距離縮短了,弦槌的速度也變慢了,因而敲擊力就減弱了。制音器是在聯動杠桿升起時開始工作的,當聯動杠桿升起時,勺釘就推動制音桿,使制音器在弦槌擊弦之前完全離開弦。當聯動杠桿回程時,制音器又回落到弦上,壓制住弦的振動。
鍵盤的手感與鍵子下沉深度及鍵子下沉負重這兩個重要的指標相關,也有設計者根據歐、亞洲人種身材的差異而設定不同的指標。在平時鋼琴制造過程中,也對這指標進行嚴格測定和統計分析。
通過對數據的分析,一方面使每臺鋼琴達到設計的要求,另一方面不斷改良,提高品質,在設計上提供客觀數據依據。