美高梅游戏官网娱乐音乐文化,物文学家的笛子能变调

作者: 美高梅游戏官网娱乐  发布:2019-12-26

衣柜上揳着个钉子,上边挂着根又粗又长的钢管。武际可摘下钢管,卸下一端的橡胶堵头,便倒出了好多根直径渐细的管子。这时才能看出,每个管子上都有一排整齐的孔洞—这都是他自制的笛子。

    洞箫简称作箫,是最常见的民族乐器,多用紫竹制作,亦可用白竹制作。用于乐队合奏或戏曲伴奏中的洞箫,筒音通常为d1,一般内径为16mm,从吹口端至下端调音孔的长度为520mm左右,全长为800mm左右。

退休前,武际可是北京大学物理系的力学教授。现在,他的业余生活主要是与器乐和科学网博客为伴,以此会友,乐此不疲。

    一、洞箫的音域、音色和音准

自制实验用笛

    1、洞箫的音域

武际可说,他们小时候的学习压力小,也没有电脑、手机玩,所以很多朋友对音乐、美术感兴趣。直到上了大学,他和舍友们的娱乐方式还是合奏乐器:你拉二胡,我吹长号,他弹吉他。想来颇有交响乐的气氛。武际可笑道:“我们都是业余地玩,自娱自乐。”

    管乐器音域的宽窄,除了决定于制作工艺是否优良,吹奏技巧是否得当,以及指法组合是否恰当等因素而外,还同管乐器的量度有关。

既然有这么多乐器可选择,武际可为什么还要“自制”笛子呢?那还要从上世纪90年代他在北大物理系任教时说起。那时,他是《力学实践》杂志的主编,在和学生交流的时候,他发现学生根本不去看杂志,因为看不懂,没意思。

    量度是物理学名词,是指管乐器吹奏一端的内径同管长的比值。量度对管乐器的声学性质(音色和音域)有着重大影响。例如五度超吹乐器的单簧管,若不借助高音孔就无法吹出比基音高十二度的第二泛音,就没有现今宽广的音域;中国的管子同样是五度超吹乐器,却毋须借助高音孔就能轻松地奏出第二泛音来。单簧管与中国管子音乐声学性质上的这一差别,乃是由量度决定的。原来就五度超吹乐器来说,量度越大,超吹音就越容易被激发;量度小,超吹音则不容易被激发。可在箫笛一类八度超吹的管乐器上,量度对它们声学性质的影响,就恰恰同五度超吹乐器相反:量度越小,超吹音越容易被激发。

武际可没有责怪学生,他也觉得有些学术论文的风格不好,喜欢把一个简单的问题用陌生的名词、绕圈的逻辑复杂化。较受欢迎的是他的同事写的边栏—物理科普《野渡无人舟自横》这样的文章,文中讲解了小舟静止在水上时的确是横置的现象和原理。随后,武际可也决定写有趣的科普文章,选题是他一直喜欢和熟悉的笛子。

    人们根据常识就可以知道,管乐器的管子越长音越低,管径越大音也越低。因此,低音管乐器的内径大、管子长;高音管乐器的管径小、管子也就短。但是管径的粗细、管子的长短都是有限度的。笔者曾对箫、笛一类的管乐器作过实验分析:当箫、笛的管子长到一定限度时,基音就无法吹出,所吹出的也只能是第一泛音。对于洞箫的管长笔者所作的测算是:管长超出管内径的50倍(即量度小于0.02)时,吹出的便是高八度的第一泛音;若将末端掩没(此时箫管已成了五度超吹乐器),当管长超出管内径的25倍(即量度小于0.04)时,吹出的便是第二泛音。再以簧哨乐器来说,作为五度超吹乐器的单簧管,由于管径小、管子长,以至于量度小,除基音外,第二泛音的奏出必须借助高音孔,而同样是五度超吹乐器的中国乐器管子,由于量度大,毋须借助高音孔也能方便地吹出第二泛音。

声学原理、孔距公式,用物理知识讲解笛子原理,对武际可来说是小菜一碟。但在严谨的计算过程中,武际可发现孔周的气流也会参与震动,有些数据难以计算,不能机械推导,他想到了检验真理的唯一方法:实践。于是,他去市场找了一些便宜的建材下脚料,比如废钢管、塑料管,然后用电钻打孔,拿自己制作的笛子来实验,最终得到了确切的公式。“这样再发文章的时候,我就踏实多了。”武际可说。

    “量度”对管乐器声学性质的影响,是一个至今未曾引起人们充分注意的问题。量度的正确运用,对箫、笛音域的增扩和音色的选择,有着很大的意义。例如洞箫(筒音为d1)的内径一般在1.6厘米,有效管长约52厘米,其量度约为0.031,而琴箫内径一般为1.4厘米,有效管长约为60厘米,其量度约为0.023。为此,琴箫的高音比洞箫还要容易被激发,音域也就比洞箫略宽。

随着对乐器和物理学研究的深入,武际可越发感到自制笛子的乐趣。相关文章也被收录到了北京大学出版社1997年出版的《身边的力学》中。

    洞箫为次中音乐器,音区比曲笛低纯四度,音域与笛子相似。洞箫的常用音域为d1—e3;若演奏得当,音域则可扩为d1—g3或更宽。

“差”一根手指如何变调

    2、洞箫的音色

笛子玩久了,武际可想得也更多。通常情况下,笛子的筒音so的音高,就决定了这根笛子的“调”。笛子没有升降半音的装置,也就无法变调。武际可拿起两根笛子,放在嘴边比划:“有的笛子演奏家为了在演奏中变调,还得学一门技术:迅速换笛子。”

    洞箫的音色同笛子相比,显得格外的恬静、秀雅,但音量小、发音不及笛子敏锐,便成了洞箫的弱点。
 
    洞箫的音色同管径和吹奏方法密切相关,除此之外,制作方法是否得当也同样重要。洞箫同所有的乐器一样,音色具有大音色与小音色的区分。如小提琴,名琴同一般的琴所奏出的虽然都是小提琴的音色,但它们之间的音质却有天渊之别。制作精当的箫、笛,由于发音敏锐,演奏起来省力,其音色、音量的控制亦十分方便,使演奏者能随心所欲。音色能否随意变化和音量能否自由控制,是箫、笛制作优劣的重要标准之一。吹口开挖得当与否是制作的关键所在。

大多数人都习惯了笛子就是“定调”的,武际可仍然希望能随时拿出一根笛子,就可与电视中正在播放的各调乐曲合奏。他由最基础的地方想起:一个八度内有12个音高。“12音高”的设计,普遍表现在西洋乐器中:钢琴的7个白键和5个黑键;西洋长笛通过内部复杂的杠杆装置,每八度也涵盖了12个音。所以长笛的造价不菲,好一点的要上万元。普通的6孔笛,在一个八度内只有7个音。武际可开玩笑道:“如果我们有11个手指头,就能演奏有12个音高的笛子了,那就可以变调了。”

    以上所述为做工粗细对音色的影响,而就演奏方法正确与否对音色的影响应至关重要。卫仲乐先生曾经说过,洞箫应该力求“高音似笛,低音似钟”,当然,“高音似笛”却不是笛。要达到这一要求,其要领在于口形的正确掌握:口缝要圆,口腔要适当打开,以利于共鸣。笔者曾经做过试验,用人工吹口吹奏箫、笛,发现其制作材料无论是优、劣;制作工艺的精、粗,其音色同样空洞、单调,很难辨别各自的优劣。受此启发,笔者曾有意识地对口形、口腔状态与箫、笛的音色之间的关系作了比较仔细地研究,发现同一支洞箫至少可以吹奏出三、四种有明显差异的音色;管径大,音色的可塑性就大。这都取决于口腔打开的程度。

虽然“差”了一根指头,武际可也觉得,用10根手指控制11个音,也总比6孔7音要好多了。为了更加精准地测算音高,武际可还自备了音调校准器,最终变调笛子制作成功。10孔笛的演奏难度当然比6孔笛要大,武际可说:“我年近80都能越练越好,年轻人更心灵手巧,没问题。”

    一般地说,口腔的打开程度,视管径的粗细和吹孔的大小而定:管径小、吹口小,口缝要小,口腔也就小;若管径大、吹口深宽,口缝要适当放大,口腔也要大。口腔的适当打开,不仅能避免吹奏出的音色干瘪,以保证发音坚实,同时还极有利于洞箫音色的变换和音量的随意控制。这恐怕是很多年轻洞箫演奏者所没有注意的。

期待专业的“应和者”

    洞箫的音量尽管柔弱,其音量和音色还是有一定可塑性的——当然其音量的大小变化和音色的变换,要远比笛子困难得多。这音量的控制和音色的变化,全凭口缝和口腔的大小变换来控制。这是需要认真体味的。

说起音乐与物理的关系,武际可说:“它们二者的关系很近,都与声学相关。很多物理学家也喜欢乐器,爱因斯坦拉小提琴,普朗克弹钢琴,水平都非常高。”此外,武际可也有无奈的地方,“一些器乐制造的专业书籍竟然说,不同的材质对于笛子是有影响的:金的比银的好,竹子的比塑料的好。其实气鸣乐器的发声,主要跟空气柱相关,与材料无关。有些金属的笛子卖得贵,是因为那个金属本来就贵”。

    洞箫演奏上与笛子发音上的最大差别就是,洞箫发音的初始,不能用舌尖抵于门齿上,因此没有明显的音头。为此,发音之初就得保证口风的准确方向和适当的力度,否则其音色就必然欠柔和。这是初学洞箫的一大难点。

“我觉得我们现在的人,应该多懂一些自己专业领域外的知识。”武际可从小喜欢音乐,后来制作笛子,现在他也拉小提琴、欣赏书画。他从来不觉得这些爱好是无用的,或是会拖累主业,“具备的知识越广泛,看待问题的眼光就越不一样。才不会犯那种"材料影响笛子"的错误。”

    3、洞箫的音准

美高梅游戏官网娱乐,现在很多人缺失业余爱好,武际可说:“单一的专业培养能出学者,但不会出大师。像《教我如何不想他》的曲作者赵元任,同时也是数学家、语言学家、哲学家。他几方面的素养相辅相成。”

    洞箫和笛子一样,谈及音准,人们总认为是制作上的问题。实际上箫、笛的音准,不仅取决于制作是否精当,同时也取决于演奏者的演奏方法是否得当,即:指法组合以及运气的方法是否得当。
 
    就洞箫音准的具体问题来说,它涉及到相对音高与绝对音高两个方面的问题。所谓相对音高的准确,就是指各音孔之间的音程关系的准确,绝对音高的准确当然就是指各音孔的音高应该与所对应的绝对音高符合——也就是筒音是否为准确的d1。

回到笛子的事儿上,能够自制变调笛子,与武际可是一名物理教授也很有关系:他熟知声学原理,并善于思考,乐于动手。虽然制作成功了,他还是有个遗憾的地方:“我制作笛子的博文,点击率也过万了,联系我探讨问题的朋友也不少,但也都是业余的。我觉得我用声学公式和实验原理写的东西,应该会更受专业人士的关注,但是至今没有音乐系的、制造笛子的、同样搞物理的人来跟我一起交流。传统工艺当然有它的优势,但我希望这些东西也能融入进现代的元素。”

    就制作来说,音程的准确不仅取决于音孔的位置和大小是否得当,同时更受吹口深浅的影响。1958年,贵州玉屏箫笛厂的郑辉蒸为查阜西先生制作了一支琴箫,各孔音高几乎都低一律(半个音)。郑辉蒸取刀将吹口削深少许,音就全都升高了半音,并解释说:“削深,其受气之量较大,气量大则律深矣”。此事当场使查阜西、沈西园、杜文元“均讶为绝技”。笔者举此实例意在说明,吹口深浅决定着箫的绝对音高。吹口开深少许,音就能升高半个音,乃是因为管端校正量变小了,故而音也就随着增高。由于玉屏箫的吹口极小,管端校正量过大,吹口稍微挖深,管端校正量就明显减小,导致了音的增高。管端校正量的明显增大或减小,虽然各音孔的音高都会随着降低或增高,但各音孔所增降的音程并不相等,也就必然会影响音程的准确性。因此,通过吹口深浅的改变来调整音高,是有一定限度的,否则就一定影响各个音孔之间的音程关系。    

    就洞箫制作时的校音来说,制作工人依赖音分仪,有人认为,根据音分仪可以将箫、笛校准得“一音分也不差”。这一认识有点偏颇,此处无意从理论上作过细的分析。制作工人虽然依据音分仪,可也常常出差错。原因何在?原来制作工人校音时总得一边吹奏一边一个音孔一个音孔地校音。但他们却忽视了校音时口缝位置的统一和吹奏力度的匀称,演奏时由于口风的统一反而会导致相对音高(音程)的不准确。此外,即使校音时的口缝位置和力度都相当统一,而演奏时的口缝位置和吹奏力度不同,音程仍然会不准确。因此,吹奏时有意识的俯仰吹奏角度,可以校正音准。

    箫笛演奏者每当发现箫或笛的音不准时,总是用挖补音孔的办法来补救:音嫌低就将音孔挖大,音嫌高就将音孔补上一点。这办法看起来很有效,但未必切合实际。假若是个别音孔的音不准,应该用此方法,若是多个音孔的音都欠准确,这样的校音方法就绝不是良策。因为这样校音以后,不仅影响了箫、笛音孔大小的统一而影响美观,同时也证明不是原先音没校准,而是吹奏方法可能与制作者校音时吹奏方法不一致。此时只要修整一下吹口就行了,尤其是洞箫,修整起来远比笛子方便得多。

    修整之前首先要判断一下吹孔是否得当。判断的方法是,首先听一听各个音孔之间的音程关系,若上手各音孔之间的音程偏宽,下手各孔之间的音程偏窄,说明吹孔偏深,只需要用锉刀将洞箫上端剉去一点,使吹口变浅一点,音程自然会得到矫正;反之,若上手各孔之间的音程偏窄,下手各音孔之间的音程偏宽,只须将吹孔挖深一点就该得到矫正。当然,若仅是个别音不准,那才应该矫正这个别音孔。

    洞箫由于音调比笛子低,管径也比笛子细,因此音孔的间距也就比笛子大。如今按照十二平均律制作校音,六孔洞箫的音孔设置也就存有矛盾:过分靠近第三孔,下手的按孔就困难;偏下则音准就存在着问题。为了解决这一矛盾,只有用小指按第一孔;若此,则不如使用八孔洞箫——八孔洞箫不仅保证了音准,也方便了转调。    

    洞箫同笛子一样,属于八度超吹乐器。由于其管长有一定限度,管径又不是太小,因此其泛音不是很多,只能奏出第一、二泛音,和极个别的第三泛音,音域相对较窄。构成各个音级的音高是由音孔位置决定的,音孔开挖位置具有随意性,因此音准的选择就具有很大的随意性。音孔位置是否得当,它直接关系到洞箫的音域。这是个很值得注意的问题。

    二、洞箫的选择与保养   

    1、洞箫的选择

    洞箫购买时的挑选,当然应注意材料与做工两个方面。
 
    (1)材料

    首先要看竹子是否老结,表皮是否光洁,尽可能没有破皮现象以免影响美观。就老结的竹子来说,尽管拿在手中很压手,同时还该注意竹质纤维是否细密。有些竹子拿在手中虽然很沉,但是由于竹质纤维粗疏,吹奏起来音色就不十分好。

    其次得看长度是否得当。有些演奏家追求“九节”,竹子的助音孔以下留得很长。这是不恰当的。就G调洞箫来说,其长度选择以不超过850mm为宜。实际上这里所讲的九节,所指的是适用长度,即助音孔以下留一截即可;留得过长,也就增加了双臂的负荷,容易疲劳,而且多留的一截对于音色的改善也没有作用。原来在适用的长度内,节多的洞箫的两端管径差就大;两端存在的关径差,保证了洞箫各个音区音色的统一和平衡,而且有利于低音的共鸣,使柔弱的低音变得厚实;洞箫的长度过长、节间距过大,就成了增加双臂负荷和影响美观的劣势。由此可知,洞箫两端存在一定的管径差,于保证有良好的音色是有意义的。

    (2)做工 

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