科技與音樂藝術(shù)的結(jié)合

機械樂器（Mechanical instrument），是一種通過自動或機械方式產(chǎn)生聲音的樂器，雖然一些樂器的演奏涉及一定程度的人類的參與，但通常是沒有演奏者的。機械樂器的音樂機械裝置類型包括機械風琴中使用的圓筒機械裝置、組鐘（carillons）②和報時鐘中使用的圓筒機械裝置、由穿孔卡片觸發(fā)的自由簧片機械裝置、已經(jīng)測試模型的帶有穿孔卡片的曼諾潘（Manopan）以及雙盤八音盒等五種。③

一件機械化的樂器或自動樂機最重要的部分是用于調(diào)節(jié)音樂聲音的裝置，這種裝置是一個圓筒、穿孔的紙板條、金屬圓盤或者是類似的機械結(jié)構(gòu)。其中，圓筒是最古老的。圓筒的工作原理是：當它慢慢旋轉(zhuǎn)時，圓周上的撥釘與軸成直角放置，以完成一些機械操作，這些操作可以通過簡單的杠桿在很遠的距離內(nèi)進行傳遞。當杠桿與管子的閥門接觸時，只要撥釘碰到杠桿，管子就會發(fā)出聲音。音的高低取決于撥釘?shù)膶挾龋簱茚旈g距越寬，閥門保持打開的時間越長，音管發(fā)出的樂音持續(xù)的聲音也越長。撥釘間距越窄，音管發(fā)出的樂音持續(xù)的聲音也越短。為了讓音管發(fā)出不同音調(diào)，撥釘被斜置于圓筒之上。如果撥釘沿著圓筒的軸排成一排，那么幾個撥釘會同時發(fā)出聲音。在圓筒上放置多個不同寬度的撥釘，以產(chǎn)生特定的旋律或者和聲，由此構(gòu)成自動樂器的主要原理。然后，需要確保圓筒的規(guī)律性旋轉(zhuǎn)，以保持均勻的節(jié)奏。因此，音樂的忠實再現(xiàn)主要取決于在圓筒的圓周上正確放置撥釘，即通過撥釘?shù)膸椭?，將旋律正確轉(zhuǎn)移到圓筒表面上。正確地放置撥釘在這些機械樂器制造中是最重要的問題。

這種圓筒是由經(jīng)良好處理的木材制成的。通常是橡木，用樹膠牢牢粘在一起以防止其變形。撥釘?shù)男螒B(tài)在不同時期有所不同，最初是硬木，后來變?yōu)榻饘佟Ｗ?8世紀以來鋼絲弦馬（馬子）代替了以往的尼龍弦馬，以產(chǎn)生更長的音符。鐘琴和報時鐘中使用的圓筒只演奏單旋律，并且，圓筒上有大量的孔，上面安裝了適宜的撥釘。例如：比利時的達爾夫特組鐘的圓筒有7240個孔洞、薩爾茨堡的組鐘有7964個、比利時古城馬爾梅迪（Mlmedy）的組鐘有8979個孔。大量的孔允許重新安裝在圓筒上來改變音調(diào)。由于重新在圓筒上安裝孔需要很多的技巧和耐心，因此一般情況下，對組鐘的維修頻率不會超過每月一次。除此之外，組鐘圓筒的直徑非常大，通常超過1米，因此它可以在一次旋轉(zhuǎn)中播放相當長的曲調(diào)。

通過機械手段創(chuàng)造聲音，而不需要人類的協(xié)助和干預(yù)，這一嘗試可以追溯到遙遠的過去（古代）。最初，這些嘗試既有實際原因（發(fā)信號），也是為了異教目的（創(chuàng)造死人的聲音）。在印度尼西亞的稻田里，灌溉渠道中流動的溪水還在演奏著竹笛調(diào)，溪水有節(jié)奏地敲擊著石頭，產(chǎn)生重復(fù)的樂句。自遠古時期，氣流對弦樂器的作用已為人所知。例如，印度的卡卡爾特（Karkart），其琴弦在風中發(fā)出聲音。馬來人（TheMalay）把一根長竹管插進地里，竹管上有孔，空氣被吹入管中，產(chǎn)生的音符的音高會根據(jù)氣流的速度和方向而改變。但是，上面所講的這些發(fā)聲裝置都缺乏自動樂器中最重要的部分一一機械“大腦”。機械樂器只有在科技和音樂相結(jié)合時才被發(fā)明出來，在這一領(lǐng)域的最初嘗試是由亞洲和埃及的古代人民完成的。他們設(shè)計的自動雕像啟發(fā)了亞歷山大港的希羅（Hero），其設(shè)計出了一種機械打擊樂器。亞歷山大港的傳統(tǒng)在羅馬帝國滅亡后保存在拜占庭，其科學和技術(shù)后來傳給了阿拉伯人和波斯人。自公元813年至833年，拜占庭“巴努·穆薩兄弟”，即穆罕默（Muhammad）、艾哈邁德（Ahamad）和哈桑（Hasan）（圖1、2）。之后在巴格達，阿拉伯科學界杰出的組織者們發(fā)明了記錄在冊的第一部自動演奏裝置（automatophone），其“大腦”是一個帶有撥釘?shù)男D(zhuǎn)圓筒。

在歐洲，哲學家利奧（Leo）在9世紀上半葉為拜占庭皇帝西奧菲洛斯·伊科諾馬庫斯（TheophilusIkonomachus）設(shè)計了裝有人工樹木和會唱歌的鳥的自動演奏裝置?？档吕ゑT·維爾茨堡（Konrad vonWurzburg）曾提到一棵人工樹上棲息著鳥兒，它們扇動著翅膀唱著歌。15世紀晚期著名的畫家萊昂納多·達·芬奇（LeonardodaVinci）還制造出機械樂器，包括一架機械斯皮耐琴和兩張帶圓筒的機械鼓。

當鐘表匠用復(fù)雜的、藝術(shù)化的機械裝置取代了沙漏時，通過機械手段創(chuàng)作和演奏音樂達到了一個復(fù)雜的發(fā)展階段。通常，鐘樓都配備組鐘，由一組小銅鐘組成，通過帶有撥釘?shù)膱A筒來演奏旋律。16至17世紀，組鐘在低地國家制造，其中最大的位于阿姆斯特丹、布雷達、戈斯、米德爾堡和代爾夫特。

到了文藝復(fù)興后期，藝術(shù)櫥柜（ArtCabinet）中還包含機械風琴。其中最著名的是所謂的波美拉尼亞藝術(shù)柜，它有一個由A.蘭根布徹（A.Langenbucher）和M.根瑟（M.Genser）制造的機械風琴。這架機械風琴在第二次世界大戰(zhàn)中被摧毀。機械撥弦古鋼琴斯皮耐琴（Mechanicalspinets）是由塞繆爾·彼得赫曼（SamuelBidermann）在德國最古老的城市奧格斯堡特別制作的。紐倫堡的藝術(shù)家，如沃納（Werner）、布爾瑪（Bullman）、赫爾（Hell）、法弗勒（Farfler）、豪施爾（Hautsch）等人制造了各種機械樂器。隨著文藝復(fù)興的結(jié)束，人們對藝術(shù)柜的興趣也隨之結(jié)束，自動樂器隨即也沒有那么優(yōu)雅的安置地了。隨后，這些自動樂器變得更龐大，可互換的圓筒使其可以演奏更多、更長的曲目。較小的自動機制被整合到時鐘中，而較大的自動機制則被放置在寫字臺、鏡子和其他家具中。

組鐘（Carillon），是指放置在教堂鐘塔上的一套固定小銅鐘（be11s）（圖3），其功能是演奏音樂。公元8世紀左右，大型的鐘塔上安裝組鐘（由若干教堂小型鐘組成），成為當時基督教教堂的一大標志。英語中，組鐘一般擁有至少兩個八度的音域，除了最低音之外，其他的音都形成了完整的半音階。在法語相應(yīng)的詞匯和德語相應(yīng)詞匯“Glockenspiel”（鐘琴）中，其包含較小的自然音階，不按照音域劃分，英語中一般稱之為“編鐘”（Chimes）。組鐘，通常是一套定好音的鐘，懸掛于教堂的塔樓上，公元13世紀興起于北歐。組鐘既有手動的也有機械助動。其借助鋼絲、杠桿、時鐘機械動力或電力動力驅(qū)動擊奏。為便于擊奏，人們發(fā)明了各種不同的擊鐘機械裝置。例如，16世紀的一種鳴鐘機械裝置：“鐘上的鼓筒靠鐘表機械使之按一定時間旋轉(zhuǎn)，鼓筒上的銷子驅(qū)使鐘錘敲鐘。此鐘的美妙音調(diào)，是由3只一組的鐘同時鳴響產(chǎn)生的。”④手動的組鐘的操縱是：在簡單的一個裝置上，直接牽動拴在鐘舌上的繩子以發(fā)聲；也可以在較為復(fù)雜的裝置上，用手撥動按管風琴琴鍵鍵盤音列編排的杠桿，從而觸發(fā)拴在上面的繩子以發(fā)聲（圖4）。機械的組鐘鳴鐘的原理是：當鼓筒旋轉(zhuǎn)時，撥釘撥動杠桿使其驅(qū)動鐘錘擊鐘。鼓筒上撥釘?shù)呐帕腥Q于樂曲所要求的鳴鐘順序。到了18世紀，組鐘的音域有 2～3 個八度，而到了20世紀則達到6個八度之多。小型的組鐘被安裝到各種類型的時鐘中，成為音樂鐘。

音樂鐘（MusicalClocks），是一種結(jié)合機械裝置的時鐘，可以在固定的時間間隔，如每15分鐘、30分鐘或1小時演奏音樂，亦或隨意時間演奏音樂。在中世紀，法國斯特拉斯堡的天文鐘配置了組鐘。16、17世紀，在佛蘭德和荷蘭出現(xiàn)了建造鐘琴的熱潮，隨后這種熱潮傳播到其他國家，尤其是法國和德國。之后，彈簧機制被發(fā)明后，小型組鐘被安裝在便攜式時鐘中。此時的時鐘異常昂貴，后來黑森林地區(qū)（BlackForest）的農(nóng)民制造了帶有玻璃鐘琴的廉價木制音樂時鐘。這些廉價的音樂鐘中有 8～16 個玻璃組鐘，通過一個圓筒來演奏短小的民歌。早在16世紀，手表中就配備了微型的組鐘。從18世紀開始，這些手表與基于梳齒機制的微型樂器結(jié)合于一體。這時，音樂鐘的制造業(yè)主要集中在倫敦，都是由杰出的鐘表匠制作出來的。這些鐘表匠包括巴爾伯特（Barbot）、威廉·卡彭特（WilliamCarpenter）、詹姆斯考克斯（JamesCox）、R.弗利特伍德（R.Fleetwood）、?？怂垢缸庸荆‵oxamp;Son）、托馬斯·拉利莫爾（ThomasLarrymore）、亨德森（Henderson）、喬治希金頓（GeorgeHigginson）、馬里奧特（Marriott）、埃德里·諾頓（EardleyNorton）、羅伯特·菲利普（RobertPhilip）、羅伯特·塞勒斯（RobertSellers）、湯姆林（Tomlin）、威廉姆森（Williamson）等等。這些杰出的鐘表匠所制作的音樂鐘被收藏在北京故宮博物院中。從18世紀下半葉到整個俾斯麥時代（ ?1871～1890 ），做工精美的音樂鐘非常流行（圖5）。18世紀下半葉，機械樂器的制造中心集中在倫敦、柏林和布拉格。18世紀60年代，腓特烈大帝邀請來自瑞士的鐘表匠在柏林建立起音樂鐘制造業(yè)，而所用的圓筒則是音樂家?guī)炷枺↘ummer）釘上去的。雖然倫敦制造商大多制造帶有組鐘的音樂鐘，但是柏林的制造商更專注于吹笛鐘（Flute-playingclocks）。之后，音樂鐘的制造擴展到巴黎、德勒斯頓和布拉格，但主要集中在維也納。大型的吹笛鐘實際上是管弦樂機與時鐘的結(jié)合，它是由維也納梅爾澤兄弟制造的。吹笛鐘演奏已有的音樂作品，如序曲、歌劇詠嘆調(diào)、長笛協(xié)奏曲或奏鳴曲的片段、亦或進行曲和舞曲音樂。同時，它也演奏專門為其創(chuàng)作的作品。有學者指出，吹笛鐘是由埃斯特哈齊王子（PrinceEsterhazy）的圖書管理員制造出來的。其所制造的吹笛鐘的圓筒播放著莫扎特和海頓專為其創(chuàng)作的樂曲。海頓為吹笛鐘創(chuàng)作的32首作品于1931年由納格爾（Nage1）在漢諾威出版。1954年，巴倫里特在卡塞爾（Kasse1）出版了這些作品。C.P.E.巴赫也為其創(chuàng)作了28首作品以及莫扎特和貝多芬專為其創(chuàng)作過3首作品。此外，豎琴鐘（Harp-playingclock）在這一時期亦被制造出來，其裝配了一架有弦自動樂器。在科騰城堡中，有一架來自哈勒（Ha11e）的由約翰內(nèi)斯·扎卡里亞斯·費舍爾（Johannes ZachariasFischer）制作的豎琴鐘，但其在二戰(zhàn)中被毀。19世紀初，吹笛鐘和豎琴鐘被八音盒所替代。

注釋：

① 金經(jīng)言：《樂器家族中的一個另類—機械樂器》，載《星海音樂學院學報》，2016年第1期。

② 關(guān)肇元先生在《世界樂器圖鑒》中將其譯為“組鐘”，許多文本中譯為“鐘琴”不夠準確，容易產(chǎn)生歧義。

見【英】魯思米德格雷等編著、關(guān)肇元翻譯：《世界樂器圖鑒》，2003年，香港恒嘉出版公司，第246頁。

③ 參見StanleyadieedewroeDictionaryfusicalinstrumentsVo.IndnacmilnPressimited1984pp.632-634.

④ 【英】魯思米德格雷等編著、關(guān)肇元翻譯：《世界樂器圖鑒》，2003年，香港恒嘉出版公司，第247頁。

（待續(xù)）