王建民

【摘 要】 介紹筆者近年來研制的10件創(chuàng)新樂器的發(fā)聲原理及特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 民族樂器改革；創(chuàng)新樂器；發(fā)聲原理；月胡；雙膜雙音大提琴；藍(lán)笛；環(huán)形塤笛；雙音排簫

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.08.019

Introduction of Some Innovative Instruments

WANG Jian-min

（China National Acrobatic Troupe Co.， Ltd.， Beijing 100176， China）

【Abstract】The principles and characteristics of Wang Jianmin's 10 innovative instruments developed in recent years are introduced.

【Key Words】national instrument reform； innovative instrument； sound producing principle； Yue Hu； double-film double-tone violin cello； blue flute； circular flute； double tone panpipe

筆者長(zhǎng)期從事道具研制工作，對(duì)于樂器的研發(fā)，是多年來的興趣所致。本文介紹筆者研制的10件創(chuàng)新樂器，其中包括拉弦類樂器、吹管類樂器和民族打擊類樂器。拉弦類樂器包括月胡、雙膜雙音大提琴和雙膜雙音倍大提琴，以及一把琴筒筒口朝外的未命名二胡；吹管類樂器包括活塞笛、環(huán)形塤笛、藍(lán)笛、雙音排簫等；民族打擊類樂器包括拍管、腳踏風(fēng)鈴等。

本文介紹這些革新的樂器形式，但其樂器的聲學(xué)原理是否科學(xué)有待進(jìn)一步深入研究。

1 月胡

胡琴源于西北少數(shù)民族，又叫奚胡（或西胡），基本定型于宋代，至今有1 000多年歷史，現(xiàn)已成為中國所特有的民族弓弦樂器。由于胡琴“琴馬”至“千金”和“琴馬”至“弓弦摩擦點(diǎn)”最佳比例關(guān)系與胡琴的基本結(jié)構(gòu)的矛盾，很難制造出像大提琴所發(fā)出的那樣優(yōu)美低沉且明亮的低音胡琴。目前，中國民樂隊(duì)中低音弓弦樂器部分，不得不將西樂的大提琴等“借來”加入，這是中國弓弦樂器方面的一大憾事。月胡研制的動(dòng)機(jī)便是嘗試著解決上述問題。

從樂器下部分看，月胡與傳統(tǒng)二胡沒有太大區(qū)別。但是，順著琴桿向上，其琴首裝飾部分被一個(gè)圓形的單皮鼓所替代。由于這個(gè)圓形單皮鼓如高懸的月亮，因此，此樂器得名為“月胡”（圖1）。這件拉弦樂器的創(chuàng)新點(diǎn)在于，改變了傳統(tǒng)的蟒皮膜振動(dòng)，取而代之的是琴首上方的單皮鼓膜振動(dòng)。其振動(dòng)原理是：利用兩個(gè)90°的傳動(dòng)位置，通過中空的琴桿，將琴弦的振動(dòng)傳到琴首的單皮鼓上以發(fā)聲。這樣就解決了既要產(chǎn)生洪亮的低音，又要保證弓子的擦弦點(diǎn)在有效弦長(zhǎng)1/9左右才能產(chǎn)生優(yōu)美音色的矛盾。

月胡主要特點(diǎn)：

（1）保持胡琴的演奏習(xí)慣、民樂韻味和聲音特色。

（2）演奏時(shí)，弓毛與琴弦摩擦的振動(dòng)能量通過設(shè)置在原琴馬位置上的一個(gè)呈90°的杠桿裝置、一條縱向傳導(dǎo)鋼絲和另一個(gè)呈90°的杠桿裝置，將振動(dòng)的能量傳導(dǎo)到置于琴桿上端琴筒的發(fā)音膜上。

（3）由于設(shè)計(jì)了這種特殊的結(jié)構(gòu)，解決了胡琴“琴馬”至“千金”和“琴馬”至“弓弦摩擦點(diǎn)”最佳比例關(guān)系與胡琴的基本結(jié)構(gòu)的矛盾，便可以將發(fā)音共鳴體的琴筒以及發(fā)音膜的直徑做得較大，從而獲得了低沉洪亮的聲音。

（4）由于發(fā)音體在琴桿的上側(cè)，并且可以在琴桿的軸向上任意變換朝向角度，從而緩解了胡琴演奏時(shí)琴筒位置較低，特別是許多胡琴在一起演奏時(shí)，演奏員服裝對(duì)聲音的吸收（約20%，通常一群二胡演奏聲音卻不很大），使得發(fā)音效率不高的問題。由于朝向可調(diào)整至聽眾方向，使得發(fā)音效率進(jìn)一步提高。

這種“月胡”設(shè)計(jì)，改變了傳統(tǒng)動(dòng)物皮膜振動(dòng)原理，解決了音量問題。但是，樂器上部的鼓面重量較大，有些頭重腳輕的感覺，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)選用輕質(zhì)材料，減少樂器上部的重量，以達(dá)到平衡。

2 雙膜雙音大提琴和雙膜雙音倍大提琴

雙膜雙音大提琴（圖2）和雙膜雙音倍大提琴采用膜振動(dòng)原理。20世紀(jì)50年代所研制的膜振動(dòng)低音拉弦樂器，如楊雨森研制的革胡，屬于單膜動(dòng)物皮（蟒皮）振動(dòng)樂器，在結(jié)構(gòu)上有不合理的地方，容易出現(xiàn)表面零壓力。而且動(dòng)物皮膜極易受到環(huán)境的影響出現(xiàn)塌陷等問題。

筆者所研制的提琴則屬于雙膜振動(dòng)，其結(jié)構(gòu)、發(fā)聲原理為：

（1）樂器上下有兩個(gè)大小不同的鼓面，下面較上面大。兩個(gè)鼓由螺絲固定在一起，從外觀上來看（包括琴首）都與大提琴相似，但其膜振動(dòng)原理與大提琴的板振動(dòng)原理有本質(zhì)區(qū)別。

（2）兩個(gè)鼓膜的振動(dòng)相位相差180°，下面大鼓膜為正半軸，上面小鼓膜為負(fù)半軸，兩個(gè)鼓膜相互交替振動(dòng)。兩個(gè)鼓膜交替振動(dòng)是通過導(dǎo)音行架完成的。

（3）弦馬的外觀與大提琴不同，厚薄也不同。對(duì)于弦馬的設(shè)置遵循一個(gè)公式：即半徑的平方的質(zhì)量和音量成反比。半徑的起始點(diǎn)實(shí)際上是上鼓面皮膜的壓力點(diǎn)（導(dǎo)音行架與鼓的接觸點(diǎn)）、兩個(gè)鼓面連接點(diǎn)和下鼓面皮膜的壓力點(diǎn)，這三點(diǎn)從上向下看是在一個(gè)直線上，實(shí)際是一個(gè)點(diǎn)。

（4）利用杠桿的原理，當(dāng)演奏者拉動(dòng)弓子，琴弦得到振動(dòng)后，由導(dǎo)音行架傳導(dǎo)振動(dòng)諧波，當(dāng)下鼓面受到壓力時(shí)，上鼓面正好向上翹。反之亦同。由此形成兩個(gè)鼓面雙峰的錯(cuò)峰運(yùn)動(dòng)。這樣，使弦馬兩邊的振動(dòng)永遠(yuǎn)相反。這種原理恰恰與大提琴的諧波振動(dòng)規(guī)律相一致，因此，這種低音胡琴與大提琴的音色十分接近。

這種雙膜振動(dòng)的雙膜雙音大提琴和雙膜雙音倍大提琴的研制目標(biāo)主要有兩個(gè)：一個(gè)是實(shí)現(xiàn)膜振動(dòng)，另一個(gè)是高效率。膜振動(dòng)原理已經(jīng)在前面解釋。高效率關(guān)鍵在于：將弦馬的質(zhì)量減到最小值，以使得拉弦時(shí)慣性所帶來的能量降低到最小，這樣，與之成反比的音量就可以達(dá)到最大值，以實(shí)現(xiàn)音量的高效率。

此外，雙膜雙音倍大提琴和雙膜雙音大提琴相比較，其音量要小得多。原因在于：導(dǎo)音行架與皮膜間拉弦的粗細(xì)程度。雙膜雙音大提琴的拉弦要較雙膜雙音倍大提琴的拉弦細(xì)0.02 mm，正是這用肉眼無法看出的差異，使得兩者在音量上的差異十分明顯。同時(shí)，雙膜雙音大提琴的背架采用了輕質(zhì)材料，而雙膜雙音倍大提琴采用鋼管，前者較后者輕4.5 kg ～5 kg。

采用雙膜振動(dòng)的雙膜雙音大提琴和雙膜雙音倍大提琴具有開創(chuàng)性，它既不同于傳統(tǒng)的單膜振動(dòng)低音拉弦樂器，也不同于西方的板振動(dòng)提琴樂器。其設(shè)計(jì)符合樂器制作的物理原理，解決了低音拉弦樂器音量問題。至于其外觀還有待進(jìn)一步美化以及民族化。

3 藍(lán)笛

所謂“藍(lán)笛”，是用“呼啦圈”制作而成的一種橡膠材質(zhì)的笛子（圖3）。雖然看上去看普通，但是筆者用其吹奏時(shí)，竟然出現(xiàn)了長(zhǎng)笛的音色，具有金屬的質(zhì)感，而且聲音通透。其原因在于：笛頭塞入了一枚金屬硬幣。筆者曾試驗(yàn)過許多硬幣，但只有其中的一枚特殊的硬幣才可以使“藍(lán)笛”發(fā)出現(xiàn)在的音色。這是一個(gè)具有偶然性的創(chuàng)造，而不具有必然性。但是笛子的開孔設(shè)計(jì)則體現(xiàn)出仿生學(xué)理念。與傳統(tǒng)的在一條直線上開孔的形式不同，筆者按照自己手指大小和兩個(gè)手按孔的舒適度，將6個(gè)音孔分為兩組，三個(gè)一組，分在兩個(gè)面上，與手指自然彎曲放在笛子表面時(shí)的位置點(diǎn)一致，無需矯正手指，僵直地放在一條直線上。

這種“藍(lán)笛”的設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的仿生學(xué)理念，同時(shí)，它的研制也具有一定的偶然性。它的研制為民族樂器改革提供了新的思維方式。

4 環(huán)形塤笛

該樂器屬于吹管類簫笛氣柱振動(dòng)發(fā)聲樂器，因兼有笛子和塤的特點(diǎn)而得名（圖4）。簫笛類樂器的發(fā)音基本原理是：當(dāng)演奏者演奏時(shí)，嘴對(duì)著吹孔的邊棱吹出一定壓強(qiáng)的口風(fēng)，引起笛管內(nèi)形成氣柱振動(dòng)（駐波振動(dòng)）而發(fā)出聲音，笛管內(nèi)氣柱的長(zhǎng)短決定聲音的高低。笛類樂器是由手指按住或打開笛身上的音孔的方法來改變氣柱的長(zhǎng)短；另外，演奏者演奏時(shí)還要配合改變口風(fēng)的壓強(qiáng)和口風(fēng)的角度，以便吹奏出泛音（氣柱中振動(dòng)波的倍頻），從而獲得較大的（兩個(gè)8度以上的）音域?qū)挾取?/p>

本環(huán)形塤笛與通常的笛子不同點(diǎn)在于：

（1）環(huán)形塤笛開8個(gè)孔，較傳統(tǒng)笛子增加了2個(gè)音孔，為演奏半音和轉(zhuǎn)調(diào)提供了方便。

（2）吹孔與手按的開孔相對(duì)較大、發(fā)音管內(nèi)徑較大、距離較長(zhǎng)，從而，可吹奏出比通常的笛子或簫要低沉并且洪亮的聲音（最低音為小字組g）。

（3）增加了笛身的直徑和長(zhǎng)度，因此低音音高比通常三孔為“dol”的C大調(diào)曲笛還要低一個(gè)八度。由于該樂器聲音較一般的笛子或簫的聲音要低一些，并且由于該樂器的吹孔邊棱銳利度的不同，在一定程度上可改變本樂器的音色。當(dāng)較鈍時(shí)，在低音區(qū)域就會(huì)發(fā)出如同塤的音色——低沉悲涼的滄桑感。

（4）具有塤的音色特點(diǎn)，但音量較普通的塤大得多。

（5）該樂器用pvc管、水管彎頭制作呈封閉環(huán)狀，以便于演奏與攜帶。

5 雙音排簫

該樂器屬于吹管類簫笛氣柱振動(dòng)發(fā)聲樂器，發(fā)音原理與排簫相同（圖5）。排簫的發(fā)音原理與笛子類樂器在發(fā)音原理上有一些不同。

（1）笛子發(fā)音管的另一端是開放的，排簫發(fā)音管的另一端是封閉的；當(dāng)管的內(nèi)徑相同、長(zhǎng)度（氣柱長(zhǎng)度）相同時(shí)，排簫要比笛子正好低了一個(gè)8度。

（2）笛子是一根管，由演奏者手按音孔來隨時(shí)改變氣柱的長(zhǎng)短從而來改變笛子的音高；排簫則是多根管，每根管的音高固定，演奏者嘴對(duì)著不同的發(fā)音用管上端的吹口吹奏，改變吹管的方法來改變音高。

（3）笛子要經(jīng)常地吹奏泛音，而排簫很少吹奏泛音。

“雙音排簫”與目前的排簫有所不同，其不同點(diǎn)在于：

（1）現(xiàn)有排簫基本由竹管制作，演奏時(shí)，演奏者手持樂器，嘴對(duì)竹管上端的哨口進(jìn)行演奏；“雙音排簫”則是將樂器放置在桌子（或架子）上，演奏者嘴里含著吹嘴，吹嘴連著通氣的管子，管子另一端連著手持著的出氣嘴，由出氣嘴對(duì)著發(fā)音管上端的哨口進(jìn)行演奏。

（2）演奏時(shí)，表演者用一個(gè)含在管嘴中的吹嘴，通過分氣管道和兩個(gè)帶手控閥門的“氣槍”來進(jìn)行演奏。吹奏時(shí)，“氣槍”的出氣口對(duì)準(zhǔn)排簫的笛哨口，可演奏單音，并且還可以將兩個(gè)氣槍口分別對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)笛哨口，同時(shí)吹奏出兩個(gè)不同聲音進(jìn)行和聲演奏，從而獲得了該樂器的獨(dú)具特色的特殊表現(xiàn)力。

（3）本樂器是用注射器等制成，兩排注射管（一排為自然音，一排為變化音）整齊排在專門制作的針管架上，注射器的活塞可隨時(shí)方便調(diào)整，這樣給調(diào)整音準(zhǔn)帶來較大方便，并增加了半音哨管，可按12平均律排列音階。

（4）所有笛哨管安置在一個(gè)可折疊的哨音支架上，折疊后減少體積，方便攜帶。

6 活塞笛

筆者在孩提時(shí)代便用竹管和筷子制作可改變腔體大小，從而可吹出不同音高的竹管哨子，胡亂地模仿著鳥的叫聲。按此結(jié)構(gòu)和原理所制成樂器能夠發(fā)出其它笛類樂器所做不到的特殊音色和無痕跡滑音。活塞笛發(fā)音原理與自制竹管哨原理基本相同。

活塞笛主要特點(diǎn)為：

（1）由于活塞笛體積較小，用手較難直接精確地控制活塞位置，特別在高音區(qū)域，活塞很小的位置移動(dòng)，就會(huì)使音高產(chǎn)生較明顯的變化。為此，筆者為活塞笛設(shè)計(jì)一組四桿連動(dòng)裝置，以便在手持控制端發(fā)生較大變化時(shí)，獲得（聯(lián)動(dòng)活塞的）被控制端較小的變化，這樣就較容易地控制了笛音的高低與變化。

（2）為了便于演奏，活塞笛設(shè)置了一個(gè)和四桿機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)的音高顯示裝置，以便演奏者眼睛可看到顯示裝置端頭指示點(diǎn)與參照物（活塞拉桿端頭）相對(duì)位置的變化，從而判斷出活塞的位置和所發(fā)音的高度（圖6）。

7 腳踏風(fēng)鈴

腳踏風(fēng)鈴是通過機(jī)械裝置來敲打10多個(gè)發(fā)音管的方法制成的，用雙腳踏動(dòng)踏板以帶動(dòng)擊錘左右旋轉(zhuǎn)，上下打擊，發(fā)出清脆悅耳的分解和弦的單音，進(jìn)行伴奏。這種樂器主要配合月胡的演奏。因?yàn)?，風(fēng)鈴清脆的伴奏與拉弦樂器月胡的音色相得益彰。同時(shí)，腳踏風(fēng)鈴僅用腳即可控制，因此，與月胡演奏時(shí)可以手腳并用，一個(gè)人同時(shí)演奏兩件樂器（圖7）。

8 拍管

“拍管”是采用下水管道制成的打擊樂器，用腳踏帶動(dòng)踏板上下?lián)舸蚬艿揽?，由于管道口上加有活?dòng)蓋子，因此，踏板踏下時(shí)，蓋子打開；抬起踏板，活動(dòng)蓋子落下，與管口相撞擊，發(fā)出“砰砰”的聲音（圖8）。這是為兒童們所設(shè)計(jì)的玩具樂器。

9 琴筒口朝外的未命名二胡

從遠(yuǎn)處看這件樂器的外形，發(fā)現(xiàn)其與傳統(tǒng)二胡沒有什么區(qū)別，但定睛一看，發(fā)現(xiàn)其外形如此奇特，或者說讓人覺得“別扭”。因?yàn)?，筆者將傳統(tǒng)二胡琴筒本來加音窗、放置在后面的部分調(diào)整到左前方，并且取消了音窗，是一個(gè)赤裸裸開著口的琴筒（圖9）。這樣設(shè)計(jì)可以大大改善二胡的音量。經(jīng)過反復(fù)演奏，確實(shí)達(dá)到預(yù)期效果。但是，這種完全顛覆傳統(tǒng)樂器結(jié)構(gòu)的改革樂器尚需進(jìn)一步研究。

筆者并非樂器界人士，但通過自身對(duì)于機(jī)械構(gòu)造的深厚知識(shí)與技術(shù)，再加上早年對(duì)于樂器演奏的深入學(xué)習(xí)，同時(shí)敢于創(chuàng)新改革，這都為從事樂器研發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。筆者希望這些新型樂器的研制，能夠?yàn)槊褡鍢菲鞲母飵砜山梃b的理念和研究方法。

注：本文主要內(nèi)容來源于趙春婷、王瑋編著的《新中國六十年民族樂器改革研究》（中國大百科全書出版社，2012年2月第1版，P241-245）。