介绍几种创新乐器

王建民

【摘 要】 介绍笔者近年来研制的10件创新乐器的发声原理及特点。

【关键词】 民族乐器改革；创新乐器；发声原理；月胡；双膜双音大提琴；蓝笛；环形埙笛；双音排箫

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.08.019

Introduction of Some Innovative Instruments

WANG Jian-min

（China National Acrobatic Troupe Co.， Ltd.， Beijing 100176， China）

【Abstract】The principles and characteristics of Wang Jianmin's 10 innovative instruments developed in recent years are introduced.

【Key Words】national instrument reform； innovative instrument； sound producing principle； Yue Hu； double-film double-tone violin cello； blue flute； circular flute； double tone panpipe

筆者长期从事道具研制工作，对于乐器的研发，是多年来的兴趣所致。本文介绍笔者研制的10件创新乐器，其中包括拉弦类乐器、吹管类乐器和民族打击类乐器。拉弦类乐器包括月胡、双膜双音大提琴和双膜双音倍大提琴，以及一把琴筒筒口朝外的未命名二胡；吹管类乐器包括活塞笛、环形埙笛、蓝笛、双音排箫等；民族打击类乐器包括拍管、脚踏风铃等。

本文介绍这些革新的乐器形式，但其乐器的声学原理是否科学有待进一步深入研究。

1 月胡

胡琴源于西北少数民族，又叫奚胡（或西胡），基本定型于宋代，至今有1 000多年历史，现已成为中国所特有的民族弓弦乐器。由于胡琴“琴马”至“千金”和“琴马”至“弓弦摩擦点”最佳比例关系与胡琴的基本结构的矛盾，很难制造出像大提琴所发出的那样优美低沉且明亮的低音胡琴。目前，中国民乐队中低音弓弦乐器部分，不得不将西乐的大提琴等“借来”加入，这是中国弓弦乐器方面的一大憾事。月胡研制的动机便是尝试着解决上述问题。

从乐器下部分看，月胡与传统二胡没有太大区别。但是，顺着琴杆向上，其琴首装饰部分被一个圆形的单皮鼓所替代。由于这个圆形单皮鼓如高悬的月亮，因此，此乐器得名为“月胡”（图1）。这件拉弦乐器的创新点在于，改变了传统的蟒皮膜振动，取而代之的是琴首上方的单皮鼓膜振动。其振动原理是：利用两个90°的传动位置，通过中空的琴杆，将琴弦的振动传到琴首的单皮鼓上以发声。这样就解决了既要产生洪亮的低音，又要保证弓子的擦弦点在有效弦长1/9左右才能产生优美音色的矛盾。

月胡主要特点：

（1）保持胡琴的演奏习惯、民乐韵味和声音特色。

（2）演奏时，弓毛与琴弦摩擦的振动能量通过设置在原琴马位置上的一个呈90°的杠杆装置、一条纵向传导钢丝和另一个呈90°的杠杆装置，将振动的能量传导到置于琴杆上端琴筒的发音膜上。

（3）由于设计了这种特殊的结构，解决了胡琴“琴马”至“千金”和“琴马”至“弓弦摩擦点”最佳比例关系与胡琴的基本结构的矛盾，便可以将发音共鸣体的琴筒以及发音膜的直径做得较大，从而获得了低沉洪亮的声音。

（4）由于发音体在琴杆的上侧，并且可以在琴杆的轴向上任意变换朝向角度，从而缓解了胡琴演奏时琴筒位置较低，特别是许多胡琴在一起演奏时，演奏员服装对声音的吸收（约20%，通常一群二胡演奏声音却不很大），使得发音效率不高的问题。由于朝向可调整至听众方向，使得发音效率进一步提高。

这种“月胡”设计，改变了传统动物皮膜振动原理，解决了音量问题。但是，乐器上部的鼓面重量较大，有些头重脚轻的感觉，应当适当选用轻质材料，减少乐器上部的重量，以达到平衡。

2 双膜双音大提琴和双膜双音倍大提琴

双膜双音大提琴（图2）和双膜双音倍大提琴采用膜振动原理。20世纪50年代所研制的膜振动低音拉弦乐器，如杨雨森研制的革胡，属于单膜动物皮（蟒皮）振动乐器，在结构上有不合理的地方，容易出现表面零压力。而且动物皮膜极易受到环境的影响出现塌陷等问题。

笔者所研制的提琴则属于双膜振动，其结构、发声原理为：

（1）乐器上下有两个大小不同的鼓面，下面较上面大。两个鼓由螺丝固定在一起，从外观上来看（包括琴首）都与大提琴相似，但其膜振动原理与大提琴的板振动原理有本质区别。

（2）两个鼓膜的振动相位相差180°，下面大鼓膜为正半轴，上面小鼓膜为负半轴，两个鼓膜相互交替振动。两个鼓膜交替振动是通过导音行架完成的。

（3）弦马的外观与大提琴不同，厚薄也不同。对于弦马的设置遵循一个公式：即半径的平方的质量和音量成反比。半径的起始点实际上是上鼓面皮膜的压力点（导音行架与鼓的接触点）、两个鼓面连接点和下鼓面皮膜的压力点，这三点从上向下看是在一个直线上，实际是一个点。

（4）利用杠杆的原理，当演奏者拉动弓子，琴弦得到振动后，由导音行架传导振动谐波，当下鼓面受到压力时，上鼓面正好向上翘。反之亦同。由此形成两个鼓面双峰的错峰运动。这样，使弦马两边的振动永远相反。这种原理恰恰与大提琴的谐波振动规律相一致，因此，这种低音胡琴与大提琴的音色十分接近。

这种双膜振动的双膜双音大提琴和双膜双音倍大提琴的研制目标主要有两个：一个是实现膜振动，另一个是高效率。膜振动原理已经在前面解释。高效率关键在于：将弦马的质量减到最小值，以使得拉弦时惯性所带来的能量降低到最小，这样，与之成反比的音量就可以达到最大值，以实现音量的高效率。

此外，双膜双音倍大提琴和双膜双音大提琴相比较，其音量要小得多。原因在于：导音行架与皮膜间拉弦的粗细程度。双膜双音大提琴的拉弦要较双膜双音倍大提琴的拉弦细0.02 mm，正是这用肉眼无法看出的差异，使得两者在音量上的差异十分明显。同时，双膜双音大提琴的背架采用了轻质材料，而双膜双音倍大提琴采用钢管，前者较后者轻4.5 kg ～5 kg。

采用双膜振动的双膜双音大提琴和双膜双音倍大提琴具有开创性，它既不同于传统的单膜振动低音拉弦乐器，也不同于西方的板振动提琴乐器。其设计符合乐器制作的物理原理，解决了低音拉弦乐器音量问题。至于其外观还有待进一步美化以及民族化。

3 蓝笛

所谓“蓝笛”，是用“呼啦圈”制作而成的一种橡胶材质的笛子（图3）。虽然看上去看普通，但是笔者用其吹奏时，竟然出现了长笛的音色，具有金属的质感，而且声音通透。其原因在于：笛头塞入了一枚金属硬币。笔者曾试验过许多硬币，但只有其中的一枚特殊的硬币才可以使“蓝笛”发出现在的音色。这是一个具有偶然性的创造，而不具有必然性。但是笛子的开孔设计则体现出仿生学理念。与传统的在一條直线上开孔的形式不同，笔者按照自己手指大小和两个手按孔的舒适度，将6个音孔分为两组，三个一组，分在两个面上，与手指自然弯曲放在笛子表面时的位置点一致，无需矫正手指，僵直地放在一条直线上。

这种“蓝笛”的设计具有很强的仿生学理念，同时，它的研制也具有一定的偶然性。它的研制为民族乐器改革提供了新的思维方式。

4 环形埙笛

该乐器属于吹管类箫笛气柱振动发声乐器，因兼有笛子和埙的特点而得名（图4）。箫笛类乐器的发音基本原理是：当演奏者演奏时，嘴对着吹孔的边棱吹出一定压强的口风，引起笛管内形成气柱振动（驻波振动）而发出声音，笛管内气柱的长短决定声音的高低。笛类乐器是由手指按住或打开笛身上的音孔的方法来改变气柱的长短；另外，演奏者演奏时还要配合改变口风的压强和口风的角度，以便吹奏出泛音（气柱中振动波的倍频），从而获得较大的（两个8度以上的）音域宽度。

本环形埙笛与通常的笛子不同点在于：

（1）环形埙笛开8个孔，较传统笛子增加了2个音孔，为演奏半音和转调提供了方便。

（2）吹孔与手按的开孔相对较大、发音管内径较大、距离较长，从而，可吹奏出比通常的笛子或箫要低沉并且洪亮的声音（最低音为小字组g）。

（3）增加了笛身的直径和长度，因此低音音高比通常三孔为“dol”的C大调曲笛还要低一个八度。由于该乐器声音较一般的笛子或箫的声音要低一些，并且由于该乐器的吹孔边棱锐利度的不同，在一定程度上可改变本乐器的音色。当较钝时，在低音区域就会发出如同埙的音色——低沉悲凉的沧桑感。

（4）具有埙的音色特点，但音量较普通的埙大得多。

（5）该乐器用pvc管、水管弯头制作呈封闭环状，以便于演奏与携带。

5 双音排箫

该乐器属于吹管类箫笛气柱振动发声乐器，发音原理与排箫相同（图5）。排箫的发音原理与笛子类乐器在发音原理上有一些不同。

（1）笛子发音管的另一端是开放的，排箫发音管的另一端是封闭的；当管的内径相同、长度（气柱长度）相同时，排箫要比笛子正好低了一个8度。

（2）笛子是一根管，由演奏者手按音孔来随时改变气柱的长短从而来改变笛子的音高；排箫则是多根管，每根管的音高固定，演奏者嘴对着不同的发音用管上端的吹口吹奏，改变吹管的方法来改变音高。

（3）笛子要经常地吹奏泛音，而排箫很少吹奏泛音。

“双音排箫”与目前的排箫有所不同，其不同点在于：

（1）现有排箫基本由竹管制作，演奏时，演奏者手持乐器，嘴对竹管上端的哨口进行演奏；“双音排箫”则是将乐器放置在桌子（或架子）上，演奏者嘴里含着吹嘴，吹嘴连着通气的管子，管子另一端连着手持着的出气嘴，由出气嘴对着发音管上端的哨口进行演奏。

（2）演奏时，表演者用一个含在管嘴中的吹嘴，通过分气管道和两个带手控阀门的“气枪”来进行演奏。吹奏时，“气枪”的出气口对准排箫的笛哨口，可演奏单音，并且还可以将两个气枪口分别对准两个笛哨口，同时吹奏出两个不同声音进行和声演奏，从而获得了该乐器的独具特色的特殊表现力。

（3）本乐器是用注射器等制成，两排注射管（一排为自然音，一排为变化音）整齐排在专门制作的针管架上，注射器的活塞可随时方便调整，这样给调整音准带来较大方便，并增加了半音哨管，可按12平均律排列音阶。

（4）所有笛哨管安置在一个可折叠的哨音支架上，折叠后减少体积，方便携带。

6 活塞笛

笔者在孩提时代便用竹管和筷子制作可改变腔体大小，从而可吹出不同音高的竹管哨子，胡乱地模仿着鸟的叫声。按此结构和原理所制成乐器能够发出其它笛类乐器所做不到的特殊音色和无痕迹滑音。活塞笛发音原理与自制竹管哨原理基本相同。

活塞笛主要特点为：

（1）由于活塞笛体积较小，用手较难直接精确地控制活塞位置，特别在高音区域，活塞很小的位置移动，就会使音高产生较明显的变化。为此，笔者为活塞笛设计一组四杆连动装置，以便在手持控制端发生较大变化时，获得（联动活塞的）被控制端较小的变化，这样就较容易地控制了笛音的高低与变化。

（2）为了便于演奏，活塞笛设置了一个和四杆机构联动的音高显示装置，以便演奏者眼睛可看到显示装置端头指示点与参照物（活塞拉杆端头）相对位置的变化，从而判断出活塞的位置和所发音的高度（图6）。

7 脚踏风铃

脚踏风铃是通过机械装置来敲打10多个发音管的方法制成的，用双脚踏动踏板以带动击锤左右旋转，上下打击，发出清脆悦耳的分解和弦的单音，进行伴奏。这种乐器主要配合月胡的演奏。因为，风铃清脆的伴奏与拉弦乐器月胡的音色相得益彰。同时，脚踏风铃仅用脚即可控制，因此，与月胡演奏时可以手脚并用，一个人同时演奏两件乐器（图7）。

8 拍管

“拍管”是采用下水管道制成的打击乐器，用脚踏带动踏板上下击打管道口，由于管道口上加有活动盖子，因此，踏板踏下时，盖子打开；抬起踏板，活动盖子落下，与管口相撞击，发出“砰砰”的声音（图8）。这是为儿童们所设计的玩具乐器。

9 琴筒口朝外的未命名二胡

从远处看这件乐器的外形，发现其与传统二胡没有什么区别，但定睛一看，发现其外形如此奇特，或者说让人觉得“别扭”。因为，笔者将传统二胡琴筒本来加音窗、放置在后面的部分调整到左前方，并且取消了音窗，是一个赤裸裸开着口的琴筒（图9）。这样设计可以大大改善二胡的音量。经过反复演奏，确实达到预期效果。但是，这种完全颠覆传统乐器结构的改革乐器尚需进一步研究。

笔者并非乐器界人士，但通过自身对于机械构造的深厚知识与技术，再加上早年对于乐器演奏的深入学习，同时敢于创新改革，这都为从事乐器研发打下良好的基础。笔者希望这些新型乐器的研制，能够为民族乐器改革带来可借鉴的理念和研究方法。

注：本文主要内容来源于赵春婷、王玮编著的《新中国六十年民族乐器改革研究》（中国大百科全书出版社，2012年2月第1版，P241-245）。