当代专业吹奏声学陶瓷乐器“陶笛”的设计研究

张懿

广州美术学院张海文工作室 广州 510260

当代专业吹奏声学陶瓷乐器“陶笛”的设计研究

张懿

广州美术学院张海文工作室 广州 510260

本研究目的与意义

中国竹笛具有强烈的民族特色，发音动人、婉回。它是中国民族乐队中重要的乐器。但因其材质结构等天生不足的特点，使其多用于独奏，合奏困难，局限了笛子音乐的发展。

本研究的目的在于通过对笛子的研究、特质陶土的研究及声学试验，设计研制出物理和声学性能稳定的新乐器，它既能独奏又能合奏。为笛子合奏音乐的创作和发展提供了先决条件。

一、笛子的研究

1.笛子的起源

我国发现的最早的笛乐器是1973年浙江河姆渡出土的“骨哨”（图1）和1987年河南舞阳贾湖出土的“骨笛”（图2），距今约7000-8000年历史。骨哨最初可能是作为拟音工具模仿禽鸟的鸣叫声，远古原始原始先人们就用它在狩猎中诱惑野兽或在生活中娱乐。它们是后世竹笛乐器的远祖。

3.竹笛的优缺点

竹笛的优点：发音明亮，音色独特，音域广。

竹笛的缺点：物理性能和声学性能都不稳定。天然取材，管身会出现虫蛀、微裂痕，形态不规整，加工时易发生破裂；容易受气候温差影响；受冷暖刺激易变形，影响发音；易发生“爆竹现象”。

二、陶笛的设计与研制

本研究中通过大量的实验制作、对陶笛的声学测试分析和临床验证，研究陶笛的材料、结构、形体、壁厚、吹口、音孔的大小分布等与音准、音色、音高的关系，为陶笛的设计制作提供各种科学依据和基础理论指导。(见图3、图4)

图1 浙江河姆渡出土的“骨哨”

图2 河南舞阳贾湖出土的“骨笛”

2.笛子的发展

从各朝代流传下来的历史文献、文学作品等现有的数据得知，笛子的历史差不多伴随着中华民族的文化一起演化，直到明、清以来，笛子的型制已固定下来，笛子成为当时宫廷乐队中的主要乐器之一。竹笛作为我国最早出现的民族乐器之一，它在我国古代音乐史上记载了光辉的一页。

图3 各种试验发音腔体

图4 各种研究

研究内容包括：

1.陶笛发音腔体的研究

2.材料显微结构与音色的关系

3.管的内径大小与音色的关系

4.壁厚与音色的关系

5.管身长度与音色的关系

6.烧成温度与音色的关系

7.吹口的形制

8.音孔的结构位置与发音关系

9.音孔的大小比例、布局与发音的关系

10.演奏指法和气息运用与发音的关系

11.陶笛的制作工艺研究

三、陶笛与竹笛的比较研究

1.外观比较

陶笛的外观近似竹笛，但是陶笛没膜孔和笛膜，也无竹笛的金属连接件

2.材料比较

陶笛采用特制改性陶土制作，经烧制而成，物理和声学性能稳定，比竹笛的天然材料优越。人体常温为36摄氏度，向管内吹气时，管内的实际温度会随着吹奏时间的增长而升高，这种情况下竹笛就会发生变形而影响音准，而陶笛由于是高温烧成，所以不易变形，不易变音。

3.结构比较

竹笛的清脆高亢响亮的音色来源于笛膜，但是笛膜材料本身的厚薄，贴膜松紧度都会影响音准，并且容易受环境温度、湿度的影响变形，导致膜孔出现漏气变音；另外两段式的结构设计是为了微调吹口与音孔间距从而解决竹子变形导致的发音不准的问题。但是这种设计使得竹笛演奏无法标准化，适合独奏，合奏困难。陶笛因其物理性能和声学性能稳定，所以无需笛膜、膜孔和两段式的结构。这种结构设计的突破使得陶笛的制作标准化，为民乐合奏提供了保障。

4.音色比较

竹笛的音色清脆高亢响亮。而陶笛的音色柔美而不乏高亢，深沉而不乏明亮。

四、陶笛的装饰设计研究

乐器继承着时代的特征，特有的色彩、特有的纹饰、特有的肌理传达出特有的审美观，同时也传达出特定时代的文化内涵和意义。为了区别于竹笛，形成独特的视觉特征，传达出这个时代特有的审美情趣，本人大胆采用新材料、新技术和新元素对陶笛的外壁进行表面处理，既展现出陶笛的外观视觉效果，又不会改变其特有的音质，使陶笛在舞台灯光照射下呈现出夸张而迷幻般的色彩。给人以新的视觉感受和体验，激起对陶笛的情感共鸣。

五、研究成果

本文采用扫描电镜（S E M）分析了材料显微结构对音色的影响，并对竹笛作了深入的比较研究和科学实验，借鉴管乐器发声结构原理并史无前例地应用特制改性陶土作为制作材料，大胆创新地设计出符合当代专业吹奏的乐器“陶笛”（图5），其物理和声学性能稳定，无需笛膜结构就可发声，易于演奏的操控。新的设计有效避免了竹笛易爆裂、变形、变音等天然材料的缺点。“陶笛”的外观设计应用了现代新型材料，使“陶笛”在舞台灯光照射下呈现出夸张而迷幻般的色彩，具有强烈的视觉冲击力，即使在光线暗淡的环境中也能看到神奇的变色；金属装饰物的镶嵌设计，丰富了“陶笛”的外观细节，起到画龙点睛的效果，使“陶笛”的整体造型装饰设计风格彰显了当代的时尚与风范，成为民族演奏乐器中新的一族。

经中国竹笛专业委员会常务理事、广东笛子协会会长、星海音乐学院民乐系主任、著名笛子演奏家谭炎健教授实际吹奏鉴定，“陶笛”乐器声音独一无二，明显区别于竹笛，其音色柔美、流畅，既是民乐队合奏乐器，又是一件独奏乐器，能轻松地演奏竹笛所有的独奏曲。

本人设计的“陶笛”已由中国著名笛子演奏家谭炎健演奏并录制了小提琴协奏曲《梁祝》片断《化蝶》和《同一首歌》，并获得2007年中国工艺美术文化创意奖金奖。

本课题对中国传统乐器的研究和再设计、再创造无疑对弘扬和复兴中华民族传统文化艺术，推动新兴文化艺术产业的可持续发展具有重大意义和贡献。

图5 作品：陶笛作者：张懿2007年获中国工艺美术文化创意奖“金奖”