【2024年6月】Roland工程师访谈：Piano Reality是如何诞生的？

第一酱

从SuperNATURAL到 V-Piano，Roland 一直致力于创造突破现有技术极限的声音引擎。钢琴现实（Piano Reality）建模技术延续了这一传统，它是 LX 和 GP 系列新品中使用的一种复杂引擎，能唤起原声钢琴的有机音效。硬件设计部（MHD）、音响系统设计部（SSD）、机械设计部（MD）和产品规划部（PP）的成员对这一开创性的钢琴音效新方法进行了深入探讨。

问：请告诉我们这个项目是如何从零开始的。

音响系统设计部： 我们决心解决从 LX700 客户那里听到的所有问题，包括动态范围和声像定位。为此，我们采用了 GP 系列的最新音源、硬件、软件和音响系统调试方法。新音色是通过评估在键盘上演奏时的感觉以及音源与我们实际听到的声音之间的相互作用而产生的。

硬件设计部： 从 GP 系列的开发之初，我们就研究了为 GP 系列开发的高品质音频电路和全数字放大器，以了解如何将它们安装到小型 LX 机箱中。与此同时，GP 系列的触摸开关控制器也到了报废年限，因此我们必须重新设计。重新选择集成电路和围绕传感器进行设计所花费的时间比预期的要多。

机械设计部： 我们为 GP 系列开发了 Piano Reality，并将其添加到 LX 系列中。首先，我们考虑了设计问题。之前的 LX708/706/705 系列非常现代、简洁、精美，因此获得了 2019 年 iF 设计奖和 2019 年红点设计奖。GP 系列的设计与键盘和踏板的各种新技术一起完成。

我们将之前 LX 系列和 GP 系列的设计纳入计划。然后，产品经理和设计师进行了细微的调整。我们还改进了乐谱架的开合装置，对活动部件施加扭矩。

随着开发的深入，我们对整个 LX-9/6/5 系列进行了组装和检查。但是，我们需要重新设计 LX-9，以提高外观的一致性和质量。我们将不遗余力地将钢琴的外观做到最好。

产品规划部： 我们希望在新的型号中保留 LX 的基础。在保持基本设计的同时，我们重新设计了与性能相关的部分，并对每个细节都给予了认真的关注。在演奏性和外观之间取得平衡始终是一项挑战。两者都不能妥协。

思索声音

问：在制作过程中，团队是否考虑过一些特别的声音元素？

机械设计部： 要找到合适的扬声器位置需要反复试验。我们通过增加功率容量和修改 LX700 系列扬声器的布局来实现动态音效。音响系统工程师选择了扬声器单元并调整了设计，以确保在不影响外观的情况下，扬声器的位置、角度和结构都恰到好处。

为了采用最新的音源、硬件和固件，我们将 GP 电路板（音效引擎的核心）置于 LX 系列内部。与三角钢琴不同，立式钢琴内部狭窄，空间有限。这是机械设计过程中具有挑战性的部分之一。此外，我们还利用 3D CAD 软件，采用新的模拟方法对内部线路进行了研究和优化。

通过提高键盘的触摸灵敏度和踏板检测的准确性，我们增强了键盘的表现力。通过与产品规划、设计、硬件、软件、音响系统、生产和工厂等各小组的合作，产品得以成型和完成。

大胆尝试

问：为什么现在是采用大胆新方法的恰当时间？   

硬件设计部： 我们希望将在 GP 系列中开发的音频电路和全数字放大器集成到小型 LX 系列中，从而为更多客户带来高品质的钢琴体验。

音响系统设计部： 我们希望在立式钢琴 GP 系列中采用新的音源和音响系统。

机械设计部： 大约五年前，我们推出了之前的 LX 系列。在此期间，我们将 Piano Reality 应用于我们的顶级产品 GP 系列，并建立了这项新技术。为了创造一种能让更多客户愿意弹钢琴的体验，我们需要更新旗舰产品 LX 系列。

产品规划部：与 GP 系列相比，LX 系列是能触动更多客户的钢琴。新 LX 系列的开发就是为了让客户体验到更上一层楼的演奏感受。

纯净音色

问：Pure Acoustic 和 Piano Reality 这两个词之间有什么联系？

音响系统设计部： Piano Reality 改善了开发团队认识到的 Pure Acoustic 无法解决的问题。新的特点包括低音区音色强劲，音基厚实，在连续按键时音色保持稳定。Piano Reality 还消除了按键力度与音色之间的任何不匹配。

我们的声音系统基于声音在空间中的传播、声场的包围以及在演奏者位置上声音的精确定位。这些都是 GP 系列所采用的理念。宽广的动态范围可以适应高精度键盘，可以表现从钢琴音到强音的变化。

问：您能从谐波、清晰度和泛音方面描述一下 Piano Reality 建模的一些听觉优势吗？

音响系统设计部： 根据触键力度的不同，泛音的量也会发生变化，泛音会更加丰富和持久。原始音源的共振与箱体内部的混响混合在一起。


问：LX 扬声器经过优化，可将不同的声音元素传送到不同的扬声器（中置音锤等）。它们是如何工作的？

硬件设计部：我们将硬件放置在有限的空间内，首先考虑的是将声音传递给播放器。

音响系统设计部： 由于 LX-9、LX-6 和 LX-5 的箱体尺寸不同，我们对每个扬声器的位置及其发出的声音元素进行了调整，使其感觉就像一架真正的三角钢琴。扬声器分为三个主要角色。乐器重现三角钢琴的声音，以多维的方式将演奏者包围。

箱体扬声器可发出支撑钢琴的丰富音效，如音板或整个箱体发出的声音。空间扬声器发出的声音会在整个房间内回荡，如钢琴的框架声、双音音阶、琴弦的回响以及其他空间声音。从而产生一种原声的有机音效。

此外，LX-9 还安装了两个中央近场扬声器。这两个扬声器忠实地再现了演奏者前方位置的声音定位，随着琴键从低到高和从高到低的弹奏，声音也随之流动。

我们与产品设计师和机械设计工程师一起决定了每个扬声器的尺寸和布局。在制作原型的过程中，我们与 DSP 工程师合作，在检查投射三个声音元素的扬声器时调整声音。当时，我们以 1 毫米/1° 的增量调整每个扬声器的位置，以尽量减少每个扬声器的相位干扰。即使是微小的差异，也会改变播放器的音效。

新的“真实”

问：Piano Reality 是为 LX 和 GP 这两款顶级产品开发的。您能解释一下在这些产品上首次采用新技术的优势吗？

音响系统设计部： 通过在 GP 和 LX 系列中安装 Piano Reality，我们统一了罗兰的声音，使其能够在所有型号中流淌。

产品规划部：GP 和 LX 系列是罗兰钢琴的旗舰产品。通过在这些型号上安装 Piano Reality，客户可以对下一款罗兰钢琴寄予很高的期望。


问：最新的 LX 和 GP 钢琴采用了全新的信号流，在最后的扬声器转换之前完全保持数字信号。团队是如何实现这一创新的？

硬件设计部：音源和功放电路板集成在箱体中央，实现了数字连接。尽管是数字连接，但由于波形的上升和下降时间会对音质产生很大影响，因此波形会逐次调整，以达到理想的音质。这对我们来说非常重要。

面对挑战

问：钢琴现实 "项目在设计上有哪些独特的挑战？

音响系统设计部： 外观设计和音响系统机制的完整性是一个挑战，尤其是扬声器单元的位置和每个扬声器产生的声音元素。将 Piano Reality 从落地式转为立式。将评审中提出的抽象问题转化为数字参数。包括键盘和踏板在内的弹奏感和满意度。   

由于 LX-9、6 和 5 音效系统的扬声器单元数量、类型和布局不同，因此必须对扬声器系统进行单独设计和调整。我们还必须进行单独调整，并考虑系列的统一性。

我们进行了实地测试，以便在各种环境中实现理想的音效。钢琴的声音会因放置位置的不同而发生不同的变化。必须确保在每个位置都能输出一定水平的声音，这非常困难。我们在各种可能的地点测试钢琴，包括模拟家庭起居室、音乐厅和音乐商店。在某些情况下，音色调整是从零开始的。

动作和精度

问：新型 LX 和 GP 的键盘感应速度提高了两倍半，非常适合熟练演奏者进行颤音和快速演奏。团队是如何开发这项新技术的？

硬件设计部：为了提高按键扫描的准确性，硬件扫描速度已经达到了极限，因此需要一种新的方法，而不仅仅是提高速度。

软件设计部：我们使用了一种新的键盘感应算法来表达所需的演奏表情，例如按键中间的按压方式以及一系列击键过程中的微妙动态。

产品规划部：为了实现更细腻的演奏表达，我们将重点放在钢琴家控制的键盘感应部分，并研究如何实现这一点。

（本文译自Roland Articles）