管风琴的构造研究

摘 要：管风琴（Organ）从公元前3世纪起，发展至今已有2000多年的历史，属于气鸣式乐器，是现存最古老的键盘乐器。本文通过研究管风琴的风箱（Wind Chest）、联动装置（Action）、音管（Pipe）、音栓（Stop）、键盘（Manual）、琴箱（Case）六大部分的运作原理与作用，从直观的角度，更好地了解管风琴以及其发声原理。

关键词：管风琴;构造;作用

1 风箱

管风琴的响度和共鸣取决于打气的风箱，因此风箱有一个非常形象的名称，被称作管风琴的“肺”，负责给管风琴运输空气。密闭的风箱会将空气压缩至储气箱内备用，需要被使用的空气再从储气箱输送到上方方形箱体的气室中。在电力出现之前，管风琴的风箱靠水力或人力来鼓风，近代也有使用水力机或内燃机来鼓风的，而现今的管风琴大多使用电力鼓风。[1]

2 联动装置

联动装置将管风琴的各部分精确地连接起来，在管风琴发声时，空气会输送到气室中，气室内含有多层隔板，同类型的音管排列在一起置于气室顶部隔板的开孔处，音管分别对应键盘上的音，此时要让空气进入相应的音管就需要通过一系列的机械连杆。拉出的音栓会通过连杆带动气室隔板内的滑板，使滑板上的开孔与相应音管的入气孔对应，此时按下的琴键通过连杆开启栓塞，空气就能从气室进入音管，发出对应的音高、音色。

联动装置除了有机械连杆式外，电力出现以后还有了电气按键式。电气式于1860年试制，1888年开始使用。机械连杆式的运作原理如上所述，音域越广、音栓越多的管风琴，越需要数量庞大的机械零部件互相连接才能运行。而电气按键式的运作原理是在琴键下设置电路来控制装有电磁铁的栓塞，按键时磁铁电路关闭，则栓塞开启，此时空气便会进入音管从而发声。[2]

3 音管

管风琴的音管分为哨管（Flute pipe）与簧管（Reed pipe）两类，大部分音管都由金属或木料制成，它们形状各异，发出的声音也各不相同。

基本的哨管，管体成圆柱形，管脚是圆锥形，两者的连接处靠近管脚的位置有窄长的管嘴，分上下管唇，音管发声时空气通过管脚进入，冲击上管唇使哨管内外的空气产生振动，再经由管体共鸣扩大。哨管的音管越长，发出的音越低，反之发出的音越高。其音色受到音管材质、音管直径等因素的影响，如金属材质的哨管音色比木制的要冷，哨管的音管直径越大音色越温暖，不同的哨管能够组成管风琴的主音栓、笛音栓等基本音栓。如图1是木质管。

常见的簧管，管脚呈圆锥形，靠近管脚处的管体开口较小，类似于圆锥形。簧管的发声原理与哨管不同，靠管口内装置的金属制簧片振动发声，空气从音管底部进入，振动发生于簧片与其底部凹槽的共鸣器之间。簧管发出的音高取决于簧片的长度，簧片长度可以通过底部的调音钢条调节，簧片越长其振动越慢，产生的声音越低沉，反之簧片越短振动越快，产生的声音越高。簧管的音色也受音管材质、音管直径等因素的影响，除本身的音色外，簧管还能够模仿小号、号角、双簧管等乐器的音色。如图2是簧片管。

音管的长度以英尺为单位，一组音管的长度每缩短一半，音高则升高八度，如16英尺的音管发声音域对应钢琴键盘上的“大字一组”，8英尺的音管音域在“大字组”上，4英尺的音管音域在“小字组”上，以此类推。[3]

4 音栓

音栓是配置音色、控制音高的开关，装置在演奏台的两边，一个音栓可以控制一组音管，演奏者借助音栓来选择不同的音色。传统的音栓为圆形突钮，可以推进拉出，当某个音栓被拉出时，联动装置会操纵滑板到对应的音管处，从而使管风琴发出与音栓对应的音色。在使用电控装置的管风琴上，开关音栓的操作变得更便捷一些，多为按键型，按下去即可激活相应音色。

管风琴上的音栓最多可达2000多个，许多音栓的名称、配置又因不同的国家、地区、制造者、历史时期等而有所不同，因此要将音栓逐个说清是很难办到的事。多数音栓是用于模仿其他乐器的音色，管风琴上的五大音色类型分别为基础音色、笛管音色、弦乐音色、簧片音色与打击乐器音色。管风琴上普遍装置的音栓主要有主音栓、变化音栓、混合音栓、联键音栓等。[4]

主音栓也被称为基本音栓，每架管风琴上至少装有一个主音栓，部分大型的管风琴具有多个主音栓。主音栓均由哨管构成，其音管的直径和材料不同，会导致管风琴具有不同的主音栓音色。变化音栓是发音包含五度或十二度关系的音栓，演奏时使用变化音栓会在演奏的旋律上复合发出高五度或高十二度音。混合音栓能够把不同八度的音管音色混合在一起，发出的音响效果非常辉煌。联键音栓可以将两种手键盘或某一手键盘与脚键盘连接起来，在一排键盘上弹奏可以联动另一键盘同时运作，发出另一种音高音色。

5 键盘

管风琴的键盘分为手键盘（Manual）和脚键盘（Pedal），最初，管风琴只有一排手键盘，随着时代演变，管风琴在教堂起越来越重要的作用，其形制规模与教堂建筑一样越来越庞大，脚键盘得到了广泛使用，有些管风琴上还有双层的脚键盘，手键盘也从1排扩展至5排、6排。标准的手键盘每层均为61键，标准的脚键盘为32键，它们各自操控一套各有其音响特性的发音系统，每层键盘都配置有联键音栓，能够联动其他键盘，使得管风琴能够产生辉煌雄伟的音响效果。

主键盘（Great Organ）也稱大键盘，位于演奏台的第一层，它所联动的音管数量最多，发出的音量也最突出。[3]第二层为强弱音键盘（Swell Organ），这一部分的音管装在强弱音箱内，箱体的一面有若干能翻转启闭的窗，窗的开度大小通过强弱音踏板控制，从而使发音增强或减弱。[4]伴唱键盘（Choir Organ）发音比较柔和，主要为教堂里的圣歌合唱队伴奏。在有3层手键盘的管风琴上，伴唱键盘位于第一层，第二、三层依次为主键盘与强弱音键盘。第四层是独奏键盘（Solo Organ），它控制适合独奏的弦乐、双簧管、小号等乐器音色的音栓。大型的管风琴有时会用到第五层键盘，即回声键盘（Echo Organ），它的声音听起来有从远处传来的效果。脚键盘在形制上，琴键比手键盘长、粗且间距更大，负责演奏低音，脚键盘上可以操纵16英尺、8英尺和4英尺的音管，大型的管风琴上甚至有32英尺的倍低音管。

6 琴箱

管风琴的音管、音栓、键盘、联动装置、风箱都被安置在带有精美雕刻隔板的大型琴箱内。琴箱正面敞开，展现规则排列的大型音管与演奏台，音管发出的声音会在琴箱内产生共鸣。

参考文献：

[1] 段颖.管风琴的早期历史与工作原理简述[J].艺术教育，2011（06）：100-101.

[2] 杨雁行.十七、十八世纪的乐器之王——管风琴[J].乐器，1984（03）：22-24+28.

[3] 贺锡德.体积最大的乐器——管风琴（中）[J].音响技术，2006（04）：71-72.

[4] 关肇元.硕大无朋的管风琴——管风琴结构和性能简介（续）[J].中国乐器，2001（07）：18-19.

作者简介：张佳蓉（1996—），女，湖南株洲人，硕士研究生在读，从事音乐与舞蹈学，钢琴表演理论研究。