自動演奏鋼琴,這可是 100 年前的黑科技

2021-02-25 酷炫科學

那是一個還沒有電子化的時代，是機械文明的鼎盛和電氣工程的初期。

要更好的描繪那個時代，不妨想像下美劇《西部世界》，100年前差不多就是那個時代。

而我要說的 100 年前的黑科技，其實在《西部世界》片頭裡也出現過，就是那臺暗示人工智慧將要各行其是的——自動演奏鋼琴，確切的說，是19世紀末的 120 年前發明的。

我們都知道計算機最早的存儲用的就是「穿孔紙帶」，帶孔的是1，無孔的是0，這樣記錄二進位的信息，然後再經過光電掃描輸入電腦。

但 19世紀末，距離「光電掃描」發明出來，還有幾十年呢！

帶孔的紙卷，怎麼控制鋼琴演奏？

製作自奏音樂卷孔紙

19 世紀初最早的方法，需要用到一臺錄製鋼琴，鋼琴師在這臺「母琴」上演奏時，每一個琴鍵都會觸發一個氣閥，氣閥再衝擊到相應的小錘，之後錘擊複寫紙上的鋼琴紙卷，再把留下的痕跡拿去打孔就行了。

再往後到了 20 世紀中葉和後期，就由計算機處理，「電子鋼琴」會演奏得出的音符，計算機把音符轉化成數據後，直接和打孔機器關聯作業，每一個穿孔越長，也就表示一個音符的延時越長。

紙帶控制鋼琴演奏

當紙卷在轉動經過自奏鋼琴時，鋼琴內部會有一股氣流，吹向紙卷的孔洞，氣流穿過孔洞後，就觸發了相應的氣閥，氣閥再驅動安裝在鍵盤底部的電磁線圈，電磁線圈作為動力部件，再推動鋼琴的榔頭，去敲擊琴弦，來發出樂聲。

這樣一來，整個「鋼琴自奏系統」的演奏和真人演奏鋼琴的過程完全一樣。又由於紙卷打孔的數量上不受人手十指的局限，鋼琴的音階和音域都可以儘量發揮。

所以自動鋼琴挺受創新的近代作曲家們青睞，拉赫瑪尼諾夫、德彪西、馬勒、格什溫、理查·史特勞斯都曾為這種樂器寫作樂曲，並製成紙帶，供自動鋼琴演奏使用。

GIF 截圖自

Discovery《How it's Made》S13E03

本文轉載自Cast的公眾號「有趣的製造」，如果你想了了解各種機械加工與製造工藝，就來掃碼關注作者吧↓


酷炫科學-窗敲雨的PS：這紙孔的形狀，有點眼熟啊……

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