管風(fēng)琴的構(gòu)造研究

摘 要：管風(fēng)琴（Organ）從公元前3世紀(jì)起，發(fā)展至今已有2000多年的歷史，屬于氣鳴式樂(lè)器，是現(xiàn)存最古老的鍵盤(pán)樂(lè)器。本文通過(guò)研究管風(fēng)琴的風(fēng)箱（Wind Chest）、聯(lián)動(dòng)裝置（Action）、音管（Pipe）、音栓（Stop）、鍵盤(pán)（Manual）、琴箱（Case）六大部分的運(yùn)作原理與作用，從直觀的角度，更好地了解管風(fēng)琴以及其發(fā)聲原理。

關(guān)鍵詞：管風(fēng)琴;構(gòu)造;作用

1 風(fēng)箱

管風(fēng)琴的響度和共鳴取決于打氣的風(fēng)箱，因此風(fēng)箱有一個(gè)非常形象的名稱，被稱作管風(fēng)琴的“肺”，負(fù)責(zé)給管風(fēng)琴運(yùn)輸空氣。密閉的風(fēng)箱會(huì)將空氣壓縮至儲(chǔ)氣箱內(nèi)備用，需要被使用的空氣再?gòu)膬?chǔ)氣箱輸送到上方方形箱體的氣室中。在電力出現(xiàn)之前，管風(fēng)琴的風(fēng)箱靠水力或人力來(lái)鼓風(fēng)，近代也有使用水力機(jī)或內(nèi)燃機(jī)來(lái)鼓風(fēng)的，而現(xiàn)今的管風(fēng)琴大多使用電力鼓風(fēng)。[1]

2 聯(lián)動(dòng)裝置

聯(lián)動(dòng)裝置將管風(fēng)琴的各部分精確地連接起來(lái)，在管風(fēng)琴發(fā)聲時(shí)，空氣會(huì)輸送到氣室中，氣室內(nèi)含有多層隔板，同類(lèi)型的音管排列在一起置于氣室頂部隔板的開(kāi)孔處，音管分別對(duì)應(yīng)鍵盤(pán)上的音，此時(shí)要讓空氣進(jìn)入相應(yīng)的音管就需要通過(guò)一系列的機(jī)械連桿。拉出的音栓會(huì)通過(guò)連桿帶動(dòng)氣室隔板內(nèi)的滑板，使滑板上的開(kāi)孔與相應(yīng)音管的入氣孔對(duì)應(yīng)，此時(shí)按下的琴鍵通過(guò)連桿開(kāi)啟栓塞，空氣就能從氣室進(jìn)入音管，發(fā)出對(duì)應(yīng)的音高、音色。

聯(lián)動(dòng)裝置除了有機(jī)械連桿式外，電力出現(xiàn)以后還有了電氣按鍵式。電氣式于1860年試制，1888年開(kāi)始使用。機(jī)械連桿式的運(yùn)作原理如上所述，音域越廣、音栓越多的管風(fēng)琴，越需要數(shù)量龐大的機(jī)械零部件互相連接才能運(yùn)行。而電氣按鍵式的運(yùn)作原理是在琴鍵下設(shè)置電路來(lái)控制裝有電磁鐵的栓塞，按鍵時(shí)磁鐵電路關(guān)閉，則栓塞開(kāi)啟，此時(shí)空氣便會(huì)進(jìn)入音管從而發(fā)聲。[2]

3 音管

管風(fēng)琴的音管分為哨管（Flute pipe）與簧管（Reed pipe）兩類(lèi)，大部分音管都由金屬或木料制成，它們形狀各異，發(fā)出的聲音也各不相同。

基本的哨管，管體成圓柱形，管腳是圓錐形，兩者的連接處靠近管腳的位置有窄長(zhǎng)的管嘴，分上下管唇，音管發(fā)聲時(shí)空氣通過(guò)管腳進(jìn)入，沖擊上管唇使哨管內(nèi)外的空氣產(chǎn)生振動(dòng)，再經(jīng)由管體共鳴擴(kuò)大。哨管的音管越長(zhǎng)，發(fā)出的音越低，反之發(fā)出的音越高。其音色受到音管材質(zhì)、音管直徑等因素的影響，如金屬材質(zhì)的哨管音色比木制的要冷，哨管的音管直徑越大音色越溫暖，不同的哨管能夠組成管風(fēng)琴的主音栓、笛音栓等基本音栓。如圖1是木質(zhì)管。

常見(jiàn)的簧管，管腳呈圓錐形，靠近管腳處的管體開(kāi)口較小，類(lèi)似于圓錐形?；晒艿陌l(fā)聲原理與哨管不同，靠管口內(nèi)裝置的金屬制簧片振動(dòng)發(fā)聲，空氣從音管底部進(jìn)入，振動(dòng)發(fā)生于簧片與其底部凹槽的共鳴器之間?；晒馨l(fā)出的音高取決于簧片的長(zhǎng)度，簧片長(zhǎng)度可以通過(guò)底部的調(diào)音鋼條調(diào)節(jié)，簧片越長(zhǎng)其振動(dòng)越慢，產(chǎn)生的聲音越低沉，反之簧片越短振動(dòng)越快，產(chǎn)生的聲音越高?；晒艿囊羯彩芤艄懿馁|(zhì)、音管直徑等因素的影響，除本身的音色外，簧管還能夠模仿小號(hào)、號(hào)角、雙簧管等樂(lè)器的音色。如圖2是簧片管。

音管的長(zhǎng)度以英尺為單位，一組音管的長(zhǎng)度每縮短一半，音高則升高八度，如16英尺的音管發(fā)聲音域?qū)?yīng)鋼琴鍵盤(pán)上的“大字一組”，8英尺的音管音域在“大字組”上，4英尺的音管音域在“小字組”上，以此類(lèi)推。[3]

4 音栓

音栓是配置音色、控制音高的開(kāi)關(guān)，裝置在演奏臺(tái)的兩邊，一個(gè)音栓可以控制一組音管，演奏者借助音栓來(lái)選擇不同的音色。傳統(tǒng)的音栓為圓形突鈕，可以推進(jìn)拉出，當(dāng)某個(gè)音栓被拉出時(shí)，聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)操縱滑板到對(duì)應(yīng)的音管處，從而使管風(fēng)琴發(fā)出與音栓對(duì)應(yīng)的音色。在使用電控裝置的管風(fēng)琴上，開(kāi)關(guān)音栓的操作變得更便捷一些，多為按鍵型，按下去即可激活相應(yīng)音色。

管風(fēng)琴上的音栓最多可達(dá)2000多個(gè)，許多音栓的名稱、配置又因不同的國(guó)家、地區(qū)、制造者、歷史時(shí)期等而有所不同，因此要將音栓逐個(gè)說(shuō)清是很難辦到的事。多數(shù)音栓是用于模仿其他樂(lè)器的音色，管風(fēng)琴上的五大音色類(lèi)型分別為基礎(chǔ)音色、笛管音色、弦樂(lè)音色、簧片音色與打擊樂(lè)器音色。管風(fēng)琴上普遍裝置的音栓主要有主音栓、變化音栓、混合音栓、聯(lián)鍵音栓等。[4]

主音栓也被稱為基本音栓，每架管風(fēng)琴上至少裝有一個(gè)主音栓，部分大型的管風(fēng)琴具有多個(gè)主音栓。主音栓均由哨管構(gòu)成，其音管的直徑和材料不同，會(huì)導(dǎo)致管風(fēng)琴具有不同的主音栓音色。變化音栓是發(fā)音包含五度或十二度關(guān)系的音栓，演奏時(shí)使用變化音栓會(huì)在演奏的旋律上復(fù)合發(fā)出高五度或高十二度音?；旌弦羲軌虬巡煌硕鹊囊艄芤羯旌显谝黄?，發(fā)出的音響效果非常輝煌。聯(lián)鍵音栓可以將兩種手鍵盤(pán)或某一手鍵盤(pán)與腳鍵盤(pán)連接起來(lái)，在一排鍵盤(pán)上彈奏可以聯(lián)動(dòng)另一鍵盤(pán)同時(shí)運(yùn)作，發(fā)出另一種音高音色。

5 鍵盤(pán)

管風(fēng)琴的鍵盤(pán)分為手鍵盤(pán)（Manual）和腳鍵盤(pán)（Pedal），最初，管風(fēng)琴只有一排手鍵盤(pán)，隨著時(shí)代演變，管風(fēng)琴在教堂起越來(lái)越重要的作用，其形制規(guī)模與教堂建筑一樣越來(lái)越龐大，腳鍵盤(pán)得到了廣泛使用，有些管風(fēng)琴上還有雙層的腳鍵盤(pán)，手鍵盤(pán)也從1排擴(kuò)展至5排、6排。標(biāo)準(zhǔn)的手鍵盤(pán)每層均為61鍵，標(biāo)準(zhǔn)的腳鍵盤(pán)為32鍵，它們各自操控一套各有其音響特性的發(fā)音系統(tǒng)，每層鍵盤(pán)都配置有聯(lián)鍵音栓，能夠聯(lián)動(dòng)其他鍵盤(pán)，使得管風(fēng)琴能夠產(chǎn)生輝煌雄偉的音響效果。

主鍵盤(pán)（Great Organ）也稱大鍵盤(pán)，位于演奏臺(tái)的第一層，它所聯(lián)動(dòng)的音管數(shù)量最多，發(fā)出的音量也最突出。[3]第二層為強(qiáng)弱音鍵盤(pán)（Swell Organ），這一部分的音管裝在強(qiáng)弱音箱內(nèi)，箱體的一面有若干能翻轉(zhuǎn)啟閉的窗，窗的開(kāi)度大小通過(guò)強(qiáng)弱音踏板控制，從而使發(fā)音增強(qiáng)或減弱。[4]伴唱鍵盤(pán)（Choir Organ）發(fā)音比較柔和，主要為教堂里的圣歌合唱隊(duì)伴奏。在有3層手鍵盤(pán)的管風(fēng)琴上，伴唱鍵盤(pán)位于第一層，第二、三層依次為主鍵盤(pán)與強(qiáng)弱音鍵盤(pán)。第四層是獨(dú)奏鍵盤(pán)（Solo Organ），它控制適合獨(dú)奏的弦樂(lè)、雙簧管、小號(hào)等樂(lè)器音色的音栓。大型的管風(fēng)琴有時(shí)會(huì)用到第五層鍵盤(pán)，即回聲鍵盤(pán)（Echo Organ），它的聲音聽(tīng)起來(lái)有從遠(yuǎn)處傳來(lái)的效果。腳鍵盤(pán)在形制上，琴鍵比手鍵盤(pán)長(zhǎng)、粗且間距更大，負(fù)責(zé)演奏低音，腳鍵盤(pán)上可以操縱16英尺、8英尺和4英尺的音管，大型的管風(fēng)琴上甚至有32英尺的倍低音管。

6 琴箱

管風(fēng)琴的音管、音栓、鍵盤(pán)、聯(lián)動(dòng)裝置、風(fēng)箱都被安置在帶有精美雕刻隔板的大型琴箱內(nèi)。琴箱正面敞開(kāi)，展現(xiàn)規(guī)則排列的大型音管與演奏臺(tái)，音管發(fā)出的聲音會(huì)在琴箱內(nèi)產(chǎn)生共鳴。

參考文獻(xiàn)：

[1] 段穎.管風(fēng)琴的早期歷史與工作原理簡(jiǎn)述[J].藝術(shù)教育，2011（06）：100-101.

[2] 楊雁行.十七、十八世紀(jì)的樂(lè)器之王——管風(fēng)琴[J].樂(lè)器，1984（03）：22-24+28.

[3] 賀錫德.體積最大的樂(lè)器——管風(fēng)琴（中）[J].音響技術(shù)，2006（04）：71-72.

[4] 關(guān)肇元.碩大無(wú)朋的管風(fēng)琴——管風(fēng)琴結(jié)構(gòu)和性能簡(jiǎn)介（續(xù)）[J].中國(guó)樂(lè)器，2001（07）：18-19.

作者簡(jiǎn)介：張佳蓉（1996—），女，湖南株洲人，碩士研究生在讀，從事音樂(lè)與舞蹈學(xué)，鋼琴表演理論研究。