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欧阳平方、张应华:基于乐器声学视角的葫芦丝研究

[日期:2013-10-07] 来源:内蒙古大学艺术学院学报  作者:欧阳平方 张应华 [字体: ]

基于乐器声学视角的葫芦丝研究

欧阳平方1.张应华2.

(1.2.贵州大学艺术学院,贵州贵阳550003 )

摘 要:葫芦丝是云南省最具有民族特色的乐器之一,独特的制作工艺及人们特定的审美心理需求,造就其浓郁的地域民族音色。本文从乐器声学的角度,对葫芦丝的乐器构造、发音原理及音质特征进行分析,对进一步推动葫芦丝的改良及发展具有重要的现实意义。

关键词:葫芦丝;乐器声学;发音原理;乐器改良

葫芦丝,又称为“葫芦箫”,有着久远的历史,据史料考证,“葫芦丝的渊源可追溯到先秦时代”, [1](233)是世居云南德宏梁河傣族、阿昌族、德昂族的传统民间乐器。葫芦丝有着深厚的文化底蕴,富有浓郁的地域民族特色。它的音色十分柔美、细腻,形制较为精致、好看,同时又易于吹奏及携带,使它由一件“族群”乐器向“全民族”乐器、“地域”乐器向“大中华”乐器的转变,在中国民族乐器中独树一帜,倍受大众的青睐。从乐器声学的角度来看,葫芦丝的制作工艺与发音原理具有一定的科学性,但也存在着改进的空间。

一、葫芦丝的基本概况

葫芦丝在不同的民族中都有特定的称谓,如阿昌语称之为“泼勒翁”,佤语称之为“拜洪廖”,布朗语称之为“同格满”,傣语称之为“筚郎叨”(“筚”是傣语中对吹管乐器的泛称,“朗”意为直吹,“叨”意为葫芦),是富有云南少数民族特色的吹奏簧管乐器。传统的葫芦丝由葫芦笙衍变而成,分别由葫芦、主管、附管、簧片四部分组成,“其构造仍保持古代管乐器的遗制。音管数目与古代三管之‘龠’相同;主管开 7 孔,2 根附管不开孔发出 5 度音程的持续音,则与古代‘龠’的‘以和众声’非常相似。”[2](75)在长期的发展历史中,人们不断地将其改进,已研制出高、中、低音三种类型,也有单管、双管或多管的种类,吹奏时数管齐鸣,旋律出自主管,附管辅助发音。图1传统葫芦丝

葫芦丝的音色十分地柔美、细腻、含蓄、飘逸,富有浓郁的民族韵味,易于塑造出完美的音乐形象,善于表达人们的内心情感。民间葫芦丝的演奏也和当地风情习俗有着紧密的联系,少数民族同胞称它为会说话的乐器,它已经成为了一些少数民族男女青年表达爱慕思恋之情的乐器。[3](115)葫芦丝的外形构造十分古朴、简洁,便于携带,同时还易于吹奏,深受各界人士的青睐,流传十分的广泛。在这样一种语境中,“小小葫芦丝带动了一项民族乐器文化产业的兴起和发展,成为云南省具有鲜明特色的一大产业,‘形成了一条集种植、制作、销售、演奏、教学、音乐创作、音响制品等为内容的产业链’,推动了少数民族地区经济的发展。”[4](34) 图2现代葫芦丝

二、葫芦丝的乐器构造

“从不同的视角看乐器,乐器有其同时存在的两种构造形态。一种是它的机械构造,另一种是它的声学构造。”[5](69)乐器的机械构造是根据乐器制作工艺水平及机械学理论所形成;乐器的声学构造是按照乐器制作者的审美心理及审美习惯所形成,只有两种构造形态的相互结合,才能构造成完美又精致的乐器。因此,欲研究乐器的发音原理及声音特征,则需研究其乐器构造为先。

根据美籍德国音乐家萨克斯(C.Sachs,1881—1959)和奥地利音乐家霍恩博斯特尔(E.M. Hornbostel,1877—1935)提出的乐器分类方法,葫芦丝属于多管单簧气鸣乐器。传统的葫芦丝由吹嘴、葫芦、音管、簧片及镶头共同构成。(如图3)乐器的声学构成是否完备决定着乐器的发音性能,一般而言,声学构成越完备,发音性能越好。[6](136)葫芦丝的声学构成主要分以下几部分:图3葫芦丝的乐器结构图示

其一,激励系统(又称激励装置),是指将激发力施加于振动体使之产生振动的体系。葫芦丝的激励系统是吹奏者胸腔中的气流。在吹奏乐器中,气息是乐器发声的动力源。气息运用的好坏会直接影响到吹奏乐器的演奏技巧、音质效果及音乐表现。葫芦丝的音域范围有十一度(低音mi、sol、la、si、高音do、re、mi、fa、sol、la),其中吹奏不同的音时,气息的运用也不一致,从低音到高音,气息的运用具有渐弱的特点。主要原因是与葫芦丝簧片有关,簧片的形制(如图4):被固定的一端是根部,面积较宽;另一端是自由状态,面积较小。在同一材质中,发音体的振动面积与音高成反比关系。因此,葫芦丝的低音主要是由簧片的根部振动而产生的,高音主要是由簧片的尖部振动产生。吹奏低音(sol、la、si)时,因簧片根部振动的面积相对其尖部要宽,故需要运用稍急一些的气息,方能使簧片的根部振动发音;吹奏高音(fa、sol、la)时,因簧片尖部振动的面积相对较小,而且尖部处自由端,故只需较缓的气息即可使簧片尖部振动发音,如果气息运用较急,簧片反而会失去弹性致使声音出不来,甚至会造成簧片受损;吹奏(do、re、mi)时,簧片的发音部位处于根部与尖部之间,气息的运用没有吹奏低音时那么急,也没有吹奏高音时那样缓,因此,气息的缓急程度可根据具体情况而定。图4葫芦丝簧片

其二,振动系统,是指乐器在发声时产生振动的系统,是乐器的振源。葫芦丝的振动系统由音管中的簧片承担。葫芦丝属于多管单簧气鸣乐器,因此,簧片质量的好坏,决定了一支葫芦丝的好坏。从振动方式来看,葫芦丝的簧片属于自由振动式簧,固定在共鸣音管中,不论吹气还是吸气,都能激发簧片振动发声。传统葫芦丝的簧片大都是用竹片制作,簧片的弹性、韧性较差,振动的幅度较弱,致使其音色、音量及使用寿命的不足。为了提高葫芦丝的声学质量及使用寿命,人们在不断的改进中,用合金铜簧片取代原有的竹制簧片,并对其进行严格的机械性能测量试验,其结果见表1:

表1葫芦丝簧片的机械性能测试

材 料

名 称

规 格

(mm)

弹性模具

(kg/cm2

最大拉伸强度

(N/mm2

最大拉伸力

(N)

新合金铜

0.9×7

1.8×106

1200

8254.2

 青铜

0.9×7

1.3×106

988

6224.4

从表中的各项指标参数我们可以发现,用合金铜制作的簧片具有较强的韧性和弹性,因此,其使用寿命耐久,在音准、音色、音量方面都有较好的性能。

其三,传导系统,是指将振动源传给其他几个系统的声学系统。葫芦丝的传导系统是葫芦内部的音管及音管中的簧片。根据葫芦丝的构造,因振动簧片和它所在的音管都在葫芦内部,因簧片是附在音管上面,当簧片振动时也会传导至音管,而音管的振动又会使音管和葫芦内空气柱产生振动,故簧片既是振动体又是传导体,其传导系统与振动系统合二为一。

其四,共鸣系统,即能够迅速扩散振动体振动能量的装置体系。葫芦丝的共鸣系统由音管和葫芦共同承担。单纯簧片振动发出的声响是很小的,并且含有较多的高频噪声;而我们实际所听到的葫芦丝音乐其实音量并不小,音色也不粗糙,十分的甜美柔和;这是因为簧片的振动激发了葫芦和音管中的空气柱的振动,它们之间进行了一个“耦合”的过程。在这个耦合过程中,首先是由吹奏者的气流通过葫芦激发内部音管上簧片的振动而发声,然后又由簧片的振动激发了葫芦和音管中空气柱的振动,而空气柱的振动频率又将簧片振动发音频率拉低(甚至离开自己的固有频率),削弱或掩盖了簧片振动发音中不谐和的泛音,最后主要以空气柱振动的基音与泛音来发声,因此,才使得葫芦丝发出的通透的声音,圆润又柔美细腻的音色。在这里值得注意的是,共鸣系统在乐器发声过程中所起的作用是将来自振动体的能量迅速的向四周扩散、辐射,使之逐然达到能量限度内的最大值,而其本身并不具备放大音量的作用。

其五,调控系统,是指在乐器发声时,对其音响及演奏性能加以调控的装置体系。葫芦丝是一管多音的乐器,在音管上开孔,然后通过手指开闭音孔,从而改变音管中空气柱的振动长度来改变音高;也可以通过改变音管插入葫芦中的长短及调整主管内靠近簧片一侧的调音噻的位置来改变音管内空气柱的振动长度来调节音高;通过“抹音孔”的演奏方法来获得滑音的效果,故而改变音色。当下,有些改良的葫芦丝当中,他们通过在音管上增设音键来拓宽音域,这样带来的弊端是会把音孔给覆盖,致使无法运用抹音孔的奏法,故而很难奏出滑音的音色特征,更是直接影响了地域民族音乐风格的表现。面对这种境况,笔者认为理应引起乐器改良人士的关注与思考。

三、葫芦丝的发音原理

在上述中,我们分析了葫芦丝的声学构成,在此基础上,对其发音原理进行分析。葫芦丝,它属于多管单簧气鸣乐器,它的发音原理是:人们在吹奏葫芦丝时,由吹奏者胸腔中的气流(激励体)进入葫芦激发葫芦内部音管上的簧片(振动体)产生振动,在此基础上,激发音管和葫芦(共鸣体)内空气柱的振动而发音,吹奏者通过乐器的声学调控装置、演奏技巧来改变葫芦丝的音质特征。在葫芦丝发音的过程中,簧片是属于自由式的振动。在没有受到气流挤压时,其簧片是翘起的状态;当气流进入葫芦时,葫芦内部音管上的簧片因受气流而下压,此时气流从中流出,而后簧片因失去气压而复始到翘起的状态,如此为一个周期,吹奏者气流的持续使之做连续的周期运动而产生声音。

在整个葫芦丝的发音过程中,共鸣系统起着重要的作用。单纯由簧片振动发出的声响是非常弱的,声能辐射的范围较小,且带有较多的高频噪声。但由于在这个过程中,持续的气流使簧片振动,当簧片的振动频率与葫芦、音管的固有频率非常靠近或等同时,便会产生“共振”(resonance)的现象,此时的振幅便会迅速达到它可能的最大值;同时,簧片的振动还与葫芦、音管内空气柱振动产生耦合的过程,将其中的不谐和泛音加以“纠正”,使其音色圆润,故而说葫芦丝的共鸣系统在发音过程中具有增大音量、美化音色的功效。

音高的变化取决于音管内空气柱的长短。葫芦丝也是一管多音的乐器,吹奏者通过指法按孔调控音管内空气柱的长短来改变音高。如果将空气柱的长度看作为波长,那么在常温下,“波长与频率成反比关系” [6](95),而频率与音的高低是成正比,也就是说,波长与音高是成反比关系。所以说,在葫芦丝的发音过程中,音管内的空气柱越长,发的音就越低;反之,空气柱越短,发的音就越高。

簧片振动产生的泛音列(overtones)对音色具有重要的影响。所有的物质在振动时,都不是单一、局部的振动,而是一个复合性的振动,也即是说,我们实际所听到的声音是一个复合音,有多个分音构成。在音乐声学领域中,把一个乐音中包含的所有分音按音高顺序排列起来的音列,称之为泛音列(如谱例1,以C为主音的泛音列)。在这个泛音列中,第一个分音又称之为“基音”,其他的都称之为基音的“泛音”。乐器音色的好坏主要取决于泛音列中泛音的数量以及每个泛音的强度。谱例1:以C为主音的泛音列

对于理想的自由式按装的均匀的矩形簧片,其第1第2、第3泛音分别比基音高6.27、17.6和34.4倍。[6] (164)因此,葫芦丝的簧片振动产生的泛音列与基音之间的关系是不谐和的。而在葫芦丝的发音过程中,不同的音区,其泛音之间的比数又是不同的,因此音色也不一样。葫芦丝的中低音区,音色听起来比较的圆润、饱满;而在高音区,音色则较为的明亮。同时,强度的变化也会改变泛音列状况,对葫芦丝来讲,不同的吹奏力度会改变葫芦丝内部空气的流动速度,从而改变葫芦丝音管上簧片的振动频率和振动方式,使其泛音列发生变化,进而影响音色。

四、葫芦丝的乐器改良

我国民族乐器的种类极为地丰富,在“世界乐器之家”中占重要的位置。随着文化全球化的生成与演进,世界多元文化的共存,现代制作工艺的快速发展,为了更好的适应这种时代背景,吻合现代人们的审美需求,掀起了一股对民族乐器改良的热潮。当下,我们所见及“所闻”的大多数乐器,均是由人类对其不断进行改良的结果,而那些具有“本真性”、“原生性”特点的民族乐器却日渐式微。

民族乐器的改良普遍呈现出这样一种趋势:其一,注重乐器的音响性能指标,如乐器音量的大小,音域的宽窄以及音色的变化;其二,追求乐器的外观,吸引群众,大多数改良乐器的外观十分的精致;其三,追求合理的操作性能,比如在演奏方式方面,追求简易、方便;其四,随着现代商品化进程的快速发展,乐器的性价比也是在乐器改良时的一个考虑因素。

为了使葫芦丝能够适应现代音乐创作及人们的审美需求,在乐器工艺制作师、作曲家及民族音乐工作者的共同努力下,对葫芦丝的乐器性能方面不断进行改进,使其在艺术表现力、外观、音域、音准、音量及音色等方面都有一个较大的突破。如:葫芦丝的竹制簧片改为合金铜制簧片;改变传统的乐器结构;实现主、附管的双管和声演奏,解决传统葫芦丝不可调音的问题;通过加管、加键来拓宽葫芦丝的音域;结合工艺美术理论对葫芦丝的外观进行改良;运用乐器学、音乐声学、物理学等理论知识实现葫芦丝数字音频化的改良,等等。足以证明,葫芦丝在民族乐器改良领域取得了卓越的成效,而这种成效对弘扬、发展我国的民族音乐文化具有重要的现实意义。

虽说葫芦丝的改良取得了一定的成效,但在改良的过程中存在的一些问题值得我们深思。乐改者因不自觉的受“欧洲中心音乐”、“汉族中心音乐”的影响,改良后的葫芦丝的性能指标(音量、音准、音域、表现力等),丧失了本民族的特色,丢失了葫芦丝浓郁的民族韵味,丧失其“本真性”、“原生性”的特点。“从某种程度上来说造成了该民族物质文化遗产及非物质文化遗产的破坏”, [7] (81)更是成为葫芦丝乐器传承的“历史罪人”。笔者认为,对于葫芦丝的改良,必须尊重该民族的音乐审美习惯,保持该民族的独特韵味(音色、演奏特点、外形构造等),遵循该民族的音乐文化传统。如此,才能使葫芦丝的发展走的更远。

五、结语

葫芦丝作为一件地域性的民族乐器逐步发展为中国民族乐器的代表之一,得益于其深厚的民族底蕴以及独特的音乐声响。一件乐器从设计、制作到完成涉及音响学、工艺学、物理学、数学、乐学和律学等学科。[7](80)多数乐器改良人士、作曲人员、演奏者及音乐爱好者对乐器的制作、发音原理都不是很了解,而了解乐器的制作、发音原理对演奏、音乐创作、乐器改良却具有重要的价值意义。乐器改良的意义深远,永无止境,并且道路曲折而漫长,需要我们继续做出新的尝试和努力。本文从乐器声学的角度对葫芦丝的制作、发音原理及音质特征进行分析,对葫芦丝的艺术表现功能的完善、性能的提升及葫芦丝音乐文化的发展具有现实意义。

注 释:

①图1、图2均出自张春亮:《葫芦丝文化在云南当代的发展》(《云南艺术学院》硕士文论,2011年).

②图4出自李松、孙宁:《关于提高葫芦丝的声学质量和增加功能的研究》《艺术科技》(2008年第2期).

③见李松、孙宁:《关于提高葫芦丝的声学质量和增加功能的研究》《艺术科技》(2008年第2期).

④当激励声源的振动激发起空气柱振动时,二者在振动频率上会发生相互调制,这一调制过程就称为耦合。见韩宝强:《音的历程——现代音乐声学导论》,北京:中国文联出版社,2003.

⑤当外部策动力的频率与物体固有频率接近或完全等同时,振幅会迅速达到他可能的最大值,这种现象成为“共振”(resonance)。见韩宝强:《音的历程——现代音乐声学导论》,北京:中国文联出版社,2003.

参考文献:

[1]乐声.中国少数民族乐器[M].北京:民族出版社,1999.

[2]贺锡德.中国少数民族乐器介绍之十一——云南多个少数民族共有的葫芦丝[J].音响技术,2007,(6).

[3]杨马转.中国民族乐器宝库里的明珠:巴乌与葫芦丝[J].中国音乐,2004,(2).

[4]徐辉斌.葫芦丝初探[J].民族音乐,2009,(5).

[5]田泽林.乐器的声学原理及其应用[J].演艺设备与科技,2006,(2).

[6]韩宝强.音的历程——现代音乐声学导论[M].北京:中国文联出版社,2003.

[7]刘勇.乐器改良要有整体视角——对云南少数民族乐器改良的思考[J].民族艺术研究,2012,(3).

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