《管弦乐队手册》第七章　管乐器的特性(zz)

7.2 管乐器的振源——簧片 簧片就是在气流作用下可以产生振动的物体，它可以分为两大类型：一种簧片在气流的作用下只能发出固定频率的声音，它的频率就是簧片作自由振动时的频率(固有频率)，这种簧片称为固定簧，它们大都由金属制成，用在口琴、脚踏风琴、手风琴等固定音高的乐器上；另一种簧片的振动频率受气流大小的影响，气流越急频率越高，这种簧片称为浮动簧，它们大都由柔软并且富有弹性的物质构成，其中最常用的是芦苇簧片，也称哨片。有人吹嘴皮子或吹口哨时可以吹出不同的音高，这是因为嘴唇和孔穴周围的空气也可以构成簧片，我们分别称其为唇簧和气簧，它们也属于浮动簧。 要注意的是，固定簧和浮动簧的界限不是很严格的，因为固定簧的振动频率会受气流的影响发生微弱的变化。有些簧片的类型很难确定，例如人的声带，喉头的肌肉可以控制声带，让它发出指定的频率，但它受气流的影响频率会有所变化，这种变化要比金属簧大得多。 簧片的发音是由气息和嘴形来控制的，各种簧片的灵活程度是不一样的。固定簧虽然频率固定，但是最容易控制，只要有气流便可以发音。唇簧和气簧要比哨片更容易控制，灵活性更好，哨片当中也有所区别，双层哨片比单层哨片更难控制，所以双簧管是管乐器中最难吹的一种。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.3 管乐器的发音原理 要了解吹管振动的物理原理——驻波，我们先来看一个实验。图7-2是个测定声速的实验，这里只描述实验现象：喇叭的频率是可调节的，只有频率调节到特定值，水面上的特定位置才会产生喷泉，此时声波在水管中形成驻波。 图7-2 驻波实验 管乐器的原理是一样的，簧片的振动必须达到特定频率，管腔中才会形成驻波，这种现象称为共振。除了单簧管和封闭管(如排箫和吹瓶)外，几乎所有吹管的共振条件都是： 这个共振条件称为偶数共振条件，单簧管和封闭管则符合奇数共振条件： 形成驻波时，如果管的两端振动强度都达到最大(波腹)或最小(波节)，那么频率满必须足偶数共振条件，大多数管的两端都位于驻波的波腹。反过来，如果管的一端是波腹，另一端是波节，那么频率必须满足奇数共振条件，单簧管的吹嘴(哨片)是波节，管口是波腹，而排箫和吹瓶的吹嘴(它们属于气簧)是波腹，管底是波节。 单簧管和萨克斯管的哨片都是单层哨片，不同之处在于，单簧管的哨口是筒型的，萨克斯管的哨口是锥型的，它们的略微差异使得哨片和管腔发生本质上的变化。单簧管的哨片振动幅度小，形成驻波时位于波节，产生奇数共振，萨克斯管的哨片恰好相反，所以它产生偶数振动(见图7-3)。 单簧管的驻波示意图(第二泛音) 萨克斯管的驻波示意图(第二泛音) 图7-3 偶数共振条件和奇数共振条件 浮动簧的振动频率只要接近管的某个共振频率，就会和吹管发生共振，产生驻波。所以决定簧片频率因素的实际上是管的共振频率，即管的有效振动长度。根据公式，吹管有多个共振频率，演奏者除了通过改变管的有效振动长度外，还要通过改变簧片的状态来选择哪个共振频率，例如改变气流的大小，改变嘴唇或哨片的松紧等，这可以通过嘴形、气息和吹管上的八度开关来实现。当然，如果簧片的振动频率与管的共振频率相差太大，就不可能发生共振。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.4 温度对音高的影响 声速随温度变化的规律是： 这个公式表明，温度对声速的影响很大，这会影响管的音高(管的振动频率和声速成正比)。假设20oC时双簧管a1音的频率是440Hz，表7-4列出了不同温度下该音的频率。 温度(oC) 声速(米/秒) 频率(Hz) 偏差(音分) 0 330.5 424.7 -61 5 333.5 428.6 -45 10 336.4 432.4 -30 15 339.4 436.2 -15 20 342.3 440.0 0 25 345.2 443.7 +15 30 348.1 447.4 +29 35 351.0 451.1 +43 表7-4 温度对管乐器音准的影响 从表7-4可以看出，管的发音会随温度的升高而偏高，随温度的降低而偏低，温度每变化1度，音准会变化3音分。 对于铜管乐团来说，温度对音高的影响不是非常严重的，因为所有乐器的音高同时升高或降低了，音准不会有差别。从这个意义上来说，铜管乐队是唯一适合露天演奏的乐队。北京严冬的温度在零下10oC左右，升旗仪式上军乐队可以照常演奏，此时每件乐器都比正常的音低50音分左右，但乐队整体的音准不会受到影响。 在管弦乐队中，问题就很严重了，管弦乐队的定音必须遵循三个原则： (1) 在气温过低或过高的条件下，不要强求管乐器把音准定为440Hz； (2) 弦乐器的音高必须根据管乐器来决定，因为弦乐器的音高的可调范围比管乐器大； (3) 乐队没有热身前不能马上定音，等到管乐器已经吹热，灯光全部点亮后，定音才可以开始。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.5 决定音高的要素——管长 管乐器吹出的最低音称为筒音，众所周知，筒音取决于管的长度。例如，单簧管和萨克斯管有不同调的，调越是高的乐器管的长度就越短。除此以外，共振条件和泛音级数也决定了音高。例如，单簧管(bB调，筒音e相当于钢琴上的d)比双簧管(筒音bb)略短，但单簧管的筒音要比双簧管低得多，这是因为单簧管是奇数共振的，双簧管是偶数共振的。又例如，圆号(F调)音域从#F到d2(实音)，次中音长号的音域从E到bb1(比圆号还低)，但圆号的管长比长号长得多，这是因为圆号所吹的泛音从第3级到第12级，而长号则从第2级到第8级。 就控制管长和泛音级数的方法而言，木管和铜管是不同的。木管靠管壁上开孔来改变管长，空气柱遇到有空的地方，振动就中断了。如果不让音孔发挥作用，只要把它堵上就可以了。早期音空是由手指来按的，就像竹笛一样，这在演奏过程中极为不便，无法奏出半音。伯姆式按键问世后，木管的性能有了很大的提高，除了可以演奏半音外，指法也更加方便灵活。伯姆式按键主要分开键和闭键两种，开键在不按键时是音孔是打开的，常用音(升降号少的音)都用开键，这就相当于竹笛上的音孔，通常有6个，从高到低依次为左1、左2、左3、右1、右2和右3，由双手的食指(1孔)、中指(2孔)和无名指(3孔)控制。闭键在不按键时音孔是关闭的，次常用音都用闭键，数量比开键多得多，其中比1孔还高的闭键由食指控制，1孔和2孔之间由中指控制，2孔和3孔之间由无名指控制，比3孔还低的由小指控制。为了简化指法，某几个按键之间还有联动装置。 长号通过拉管来改变管的长度，拉管最多可使音高改变四度半；活塞类铜管乐器通过连接在活塞上的附加管来增加管的长度：第一活塞降低大二度，第二活塞降低小二度，第三活塞降低小三度，三个活塞最多可以降低四度半，这和长号是一致的。铜管的活塞有直升式活塞(小号)和转阀式活塞(圆号)两种，要超出四度半的音程，就必须使用泛音列中别的泛音。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.6 管乐器的调性 管乐器的调性就是管乐器上的Do音在钢琴上的音高。 在按键和活塞还没有发明以前，管乐器可以吹出的音是极其有限的，现在我国的民族乐器竹笛也是如此。为了适应带半音和带转调的乐曲，必须用多种不同尺寸的乐器来演奏，这就导致各种调性乐器的产生。管乐器被改进为按键式和活塞式以后，指法被固定下来，很多调性的乐器仍然存在，也有很多调性的乐器被逐步淘汰。直到现在，有的乐器最终保留下来的调性不是C调的，其中包括单簧管、小号和圆号。 同一类型的乐器会有不同的调性，这是因为它们的音域不同，但这些乐器的指法却是一样的，所以乐器的调性是根据音高和指法共同决定的。就单簧管的指法而言，筒音是Mi，常用的单簧管筒音音高相当于钢琴上的d，那么该乐器就是bB调的(因为Do相当于钢琴上的bB)，但也有筒音相当于钢琴上的#c的单簧管，这种乐器就是A调的。这两种单簧管使用同一套指法，会吹bB调单簧管的演奏员一定也会吹A调单簧管，只不过两种单簧管吹同一张乐谱，会有不同的音高。常用的移调乐器有： (1) 英国管是F调的，指法同双簧管一样，筒音都是bSi； (2) 单簧管，有bB调(有高音和低音两种)和bE调(也有高音和低音两种)，筒音都是Mi； (3) 萨克斯管，有bB调(有高音和低音两种)和bE调(也有高音和低音两种)，筒音都是bSi； (4) 活塞类铜管，其中圆号是F调的，小号、短号、萨克斯号(次中音号和上低音号)是bB调的，这些乐器的指法是一样的(Do全是空指)，区别仅在于按键的手不同。大号的空指也是bB，因为它通常和长号记在同一张谱表上，所以采用实音记谱。 调性不是C调的乐器称为移调乐器，它们的记谱音和实音(相对钢琴而言)的音高有所区别，调号也不一样，例如D大调乐曲的乐谱中，非移调乐器用D调调号，bB调乐器则用E调调号。按照习惯，小号和圆号则不用调号而采用临时升降记号。某些乐器采用高八度或低八度的记谱方法，这些乐器不能称为移调乐器，例如短笛(记谱音比实际音低八度)、低音大管和低音提琴(记谱音比实际音高八度)。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.7 决定音高的要素——泛音级数 管乐器在指法固定的情况下，由于气流速度增加，簧片的振动频率上升，导致泛音级数升高，吹出的音高也上升，这种现象称为超吹。各种乐器控制超吹的办法是不同的： (1) 长笛音域中的第二个八度和第一个八度指法相同，只要增加气流速度就可以由第一个八度的音超吹到第二个八度，第三个八度则需要用十二度或十五度的超吹开关来控制； (2) 双簧管、萨克斯管和大管用左手拇指控制超吹开关，来实现八度超吹，超吹开关的作用就是缩小管口的截面积，这样气流的速度就提高了； (3) 单簧管的超吹开关是十二度的(频率提高到原来的3倍)，因为单簧管是奇数共振的乐器； (4) 铜管通过嘴唇和气息来控制音高，嘴唇越是紧，吹气越是用力，吹的音就越高。 一般来说，超吹的泛音数和簧片的关系很大，气簧类乐器最多可以超吹到两个八度(第四泛音)，哨片类乐器则只能超吹到第二泛音(双簧管是八度，单簧管是十二度)。铜管主要取决于号嘴的形状，例如号嘴细长的圆号可以超吹到第12泛音以上，而号嘴像碗口一样的长号则很难吹到第10泛音。此外，管长越长就越容易吹到高的泛音上，例如圆号三个键全部按住时可以吹到第16泛音，而管长越短则越容易吹到低的泛音上，例如长号第一把位甚至可以吹出基本音(第一泛音)。 没有活塞的铜管乐器(长号除外)称为自然铜管，它们只能吹出泛音列中的音(见表7-5)，然而其中很多音是不准的，即和平均律相差甚远。其中相差最多的是第11泛音，正好介于f2和#f2之间，其次是第7泛音，这两个音一般不用。第5泛音和第10泛音略低一些，用到这两个音时，可以用其他方法把它们台高一些，例如把手略伸进圆号的号口，缩短管的长度。 泛音列 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 音高 C c g c1 e1 g1 #a1 c2 d2 e2 #f2 g2 偏差(音分) 0 0 +2 0 -14 +2 -31 0 +4 -14 -49 +2 表7-5 自然铜管的音列(假设基本音是C) 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.6 管乐器的调性 : : 管乐器的调性就是管乐器上的Do音在钢琴上的音高。 : ...................

7.8 管乐器的音色、音量和吹奏方法 管乐器受管的质地、形状和簧片的影响，音色差异很大。其中簧片的影响最大，气簧发出很虚的声音，芦苇哨片的声音很硬，而唇簧音色则像嘶哑的喉咙。竹笛上的笛膜其实是辅助的哨片，它位于音孔和吹嘴之间，加上笛膜后竹笛的音色就特别嘹亮。对于木管来说，木质的好坏决定了乐器的发音，但对音色影响不大，例如长笛是用合金做的，低音区或演奏顿音时却发出类似木头的声音，短笛是木质的，声音却非常刺耳。影响铜管音色的则是管的粗细和形状，铜管可以大大改善唇簧的音色，其中细长而弯曲的圆号可以发出圆润的声音，小号和长号比圆号粗直，发出的声音就比较嘹亮。 木管和铜管的音色有很大的区别，铜管音色融合性比较好，特别是小号和长号具有非常接近的音色，而圆号音色圆润优美，和大提琴比较接近，它往往起到融合铜管、木管和弦乐三者的作用，被很多指挥家誉为管弦乐队中的灵魂。木管的音色则比较突出，表现力非常强，管弦乐作品中的独奏乐段大部分都由木管来承担。有趣的是，同一种木管在不同音区上的音色是不一样的，最能体现木管优美音色的音区称为表情音区，木管在表情音区音准也更好，配器法的教科书上对各种木管的表情音区均有说明。 管乐器的音量由气流流量决定。这里要注意的是，气流的流速和流量并不是同一个概念，流速主要由口形和机械装置控制，而流量主要靠气息的力度控制。但是，流速和流量是相互制约的，特别是长笛的低音区和铜管，低音不可能奏得太强，否则会因为流速过大而产生超吹，反过来，高音不可能奏得很弱，否则流速不足以产生足够高的泛音。 对于铜管来说，加弱音器(con sordino)可以降低音量。铜管的弱音器是梨装的塞子，可以塞住号口一半以上的面积，就像唱歌时把嘴捂上一样，音色沉闷并带有更强的金属声音。圆号的闭塞音(chiuso)也是如此，把手伸入号口的效果比弱音器更强。加弱音器和闭塞音都会缩短管的有效振动长度，导致发音偏高，特别是闭塞音，可以比正常音高半个音。所以大多数圆号有第四个键，由拇指控制，专门用来校正闭塞音。 吹奏管乐的吐气方法是就像发出“t”的音(即舌尖顶住前腭，然后突然放开)，这样的发音非常有力(特别是在演奏顿音时)，这种方法称为单吐。吹奏速度非常快时，这种方法就跟不上了，此时需要用“t”和“k”(即舌根顶住后腭)交替的办法来演奏，这种方法称为双吐。单吐和双吐的运用方法在所有管乐器的教科书上都有介绍，这里不再说明。双吐能否实现取决于簧片的性质，其中唇簧和气簧比较容易控制，所以长笛和铜管(特别是小号和圆号)可以实现双吐，而哨片则反应慢些，所以单簧管和萨克斯管上做到双吐非常困难，双簧管和大管无法做到。比双吐更快的吹法称为“花舌”(这是唢呐的称法)，就是用湍急的气流让舌面前后交替地和上腭接触，就好像发出意大利语中的颤舌音“r”。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.9 附加管的长度 前面曾提到过铜管的音准问题，主要出现在第五泛音上，因为这个泛音的频率是基本音(假设是C)的5倍，它比准确音e2低14音分(见表7-5)。现在来讨论活塞导致的音准问题，假设F调高音小号的管长是1公尺，那么活塞1的附加管管长是多少呢？可以用下面的公式计算： 活塞1让铜管原来的音高降低200音分，把200代入上面的公式，得到活塞1的附加管管长是0.1225公尺。同样道理，活塞2是0.0595公尺，活塞3是0.1892公尺。现在反过来问，活塞1和2同时按下时，音高降低多少？可以用下面的公式计算： 把两个活塞的长度之和0.172代入公式，得到的音程是289音分，这和小三度的300音分有细微的差异。但是把三个活塞同时按下时，得到的音程是547音分，这和三全音600音分有很大的差距。这就是铜管的另一个音准问题，它完全由活塞引起。 所以在设计活塞时，不能按照以上两个公式来决定附加管的长度。现在作如下设计：活塞1的附加管长为0.125，活塞2为0.060，活塞3为0.205，则会产生如表7-6所示的音准偏差。 音程 理想长度 活塞组合 实际长度 降低音程 音准偏差 同度 0 - 0 0 0 小二度 0.0595 2 0.060 101 +1 大二度 0.1225 1 0.125 204 -4 小三度 0.1892 1 + 2 0.060+0.125 294 +6 小三度 0.2599 3 0.205 323 -23 大三度 0.2599 2 + 3 0.060+0.205 407 -7 四度 0.3348 1 + 3 0.125+0.205 494 +6 四度半 0.4142 1 + 2 + 3 0.125+0.060+0.205 570 +30 表7-6 附加管长度和活塞音准的关系 (假设小号管长为1公尺) 现在，摈弃单独按第3活塞的指法，就可以保证音准偏差不超过7音分。对于小号来说，3个活塞同时按下的情况常常发生，好在小号第3活塞的附加管有类似于长号拉管的微调拉管，只要向前移一点距离就可以了。以上仅仅是理论上文章，旨在引起演奏者对于指法和音准的重视。实际演奏的情况更为复杂，因为音高不仅和管长有关，还受嘴形和气息的影响，把握音准主要靠这两个因素。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 7.1 概述 : : 在管弦乐队中，管乐器虽然人数上不占优势，但是地位和重要程度不逊色于弦乐器。 : ...................

7.10 铜管乐器的音列 圆号和小号在不用活塞时只能奏出泛音列中的音，通过气流来控制音的高低，气流越急音就越高。除了第一泛音无法奏出外，第7和11泛音也不能用，因为这两个音同平均律中的音相差太远，听起来极不准。圆号吹到第12泛音(g2)不成问题，小号一般只吹到第8泛音(c3)，尽管如此小号的音高也比圆号高很多。 活塞可以增加铜管的长度，这就使得泛音列中的每个音都降低一些，第一活塞降低大二度，第二活塞降低小二度，第三活塞降低小三度。有的圆号还有第四个活塞，它把整个圆号的声音升高了四度，相当于把乐器的调性从F转成bB。表7-7是圆号各音的指法，圆号是F调乐器，高音谱号的记谱音比实音高五度，低音谱号的记谱音比实音低四度。小号是bB调乐器，记谱音比实音高大二度，这张表同样适合于小号，只要把下表中的每个音都高移八度就可以了。 指法 泛音列 2 3 4 5 6 8 9 10 12 空指 c g c1 e1 g1 c2 d2 e2 g2 2指 B #f b #d1 #f1 b1 #c2 #d2 #f2 1指 #A f #a d1 f1 #a1 c2 d2 f2 1、2指或3指 A e g #c1 e1 a1 b1 #c2 e2 2、3指 #G #d #g c1 #d1 #g1 #a1 c2 #d2 1、3指 G d g b d1 g1 a1 b1 d2 1、2、3指 #F #c #f #a #c1 #f1 #g1 #a1 #c2 表7-7 活塞类铜管的音列 长号一般分为次中音长号(bB调)和低音长号(F调)两种，后者比前者低四度，但吹奏方法类似。现在的长号都上带有四度活塞，兼有两种长号的功能。在长号的泛音列中，基本音虽然是可以吹出的，但实际上基本音不会用到，一是因为7个基本音和长号的其他音列是隔开的，二是基本音只能奏得很弱，把位较高时有些困难甚至几乎不可能。长号的拉管就相当于圆号的活塞，7个把位相当于活塞的7种按键方法。 表7-8是次中音长号的音列，第5和10泛音的每个把位比正常把位都略短些，这样可以让音准更接近于平均律。只要拉管在适当的位置，第7泛音也可以具有很好的音准，但是此时拉管介于两个把位之间(半把位)，实际演奏中并不使用半把位。 把位 泛音列 2 3 4 5 6 8 9 10 第一把位 #A f #a d1 f1 #a1 c2 d2 第二把位 A e a #c1 e1 a1 b1 #c2 第三把位 #G #d #g c1 #d1 #g1 #a1 c2 第四把位 G d g b d1 g1 a1 b1 第五把位 #F #c #f #a #c1 #f1 #g1 #a1 第六把位 F c f a c1 f1 g1 a1 第七把位 E B e #g b e1 #f1 #g1 表7-8 次中音长号的音列 长号在按下四度活塞键以后，音域降低了，把位的距离也变长了，所以低音长号没有第七把位，第六把位比次中音长号的第七把位还要远，演奏起来非常困难。表7-9是低音长号的音列，其中#F这个音无法吹出。长号使用低音谱号和次中音谱号，按实际音高记谱。 把位 泛音列 2 3 4 5 6 8 9 10 第一把位 F c f a c1 f1 g1 a 第二把位 E B e #g b e1 #f1 #g 第三把位 #D #A #d g #a #d1 f1 g 第四把位 D A d #f a d1 e1 #f 第五把位 #C #G #c f #g #c1 #d1 f 第六把位 C G c e g c1 d1 e 表7-9 低音长号的音列 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : : 7.9 附加管的长度 : : ...................