基于樂器聲學(xué)視角的葫蘆絲研究

歐陽平方^1.張應(yīng)華^2.

（1.2.貴州大學(xué)藝術(shù)學(xué)院，貴州貴陽550003 ）

摘 要：葫蘆絲是云南省最具有民族特色的樂器之一，獨特的制作工藝及人們特定的審美心理需求，造就其濃郁的地域民族音色。本文從樂器聲學(xué)的角度，對葫蘆絲的樂器構(gòu)造、發(fā)音原理及音質(zhì)特征進(jìn)行分析，對進(jìn)一步推動葫蘆絲的改良及發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：葫蘆絲;樂器聲學(xué);發(fā)音原理；樂器改良

葫蘆絲，又稱為“葫蘆簫”，有著久遠(yuǎn)的歷史，據(jù)史料考證，“葫蘆絲的淵源可追溯到先秦時代”， ^[1](233)是世居云南德宏梁河傣族、阿昌族、德昂族的傳統(tǒng)民間樂器。葫蘆絲有著深厚的文化底蘊，富有濃郁的地域民族特色。它的音色十分柔美、細(xì)膩，形制較為精致、好看，同時又易于吹奏及攜帶，使它由一件“族群”樂器向“全民族”樂器、“地域”樂器向“大中華”樂器的轉(zhuǎn)變，在中國民族樂器中獨樹一幟，倍受大眾的青睞。從樂器聲學(xué)的角度來看，葫蘆絲的制作工藝與發(fā)音原理具有一定的科學(xué)性，但也存在著改進(jìn)的空間。

一、葫蘆絲的基本概況

葫蘆絲在不同的民族中都有特定的稱謂，如阿昌語稱之為“潑勒翁”，佤語稱之為“拜洪廖”，布朗語稱之為“同格滿”，傣語稱之為“篳郎叨”（“篳”是傣語中對吹管樂器的泛稱，“朗”意為直吹，“叨”意為葫蘆），是富有云南少數(shù)民族特色的吹奏簧管樂器。傳統(tǒng)的葫蘆絲由葫蘆笙衍變而成，分別由葫蘆、主管、附管、簧片四部分組成，“其構(gòu)造仍保持古代管樂器的遺制。音管數(shù)目與古代三管之‘龠’相同；主管開 7 孔，2 根附管不開孔發(fā)出 5 度音程的持續(xù)音，則與古代‘龠’的‘以和眾聲’非常相似。”^[2](75)在長期的發(fā)展歷史中，人們不斷地將其改進(jìn)，已研制出高、中、低音三種類型，也有單管、雙管或多管的種類，吹奏時數(shù)管齊鳴，旋律出自主管，附管輔助發(fā)音。圖1^① 傳統(tǒng)葫蘆絲

葫蘆絲的音色十分地柔美、細(xì)膩、含蓄、飄逸，富有濃郁的民族韻味，易于塑造出完美的音樂形象，善于表達(dá)人們的內(nèi)心情感。民間葫蘆絲的演奏也和當(dāng)?shù)仫L(fēng)情習(xí)俗有著緊密的聯(lián)系，少數(shù)民族同胞稱它為會說話的樂器，它已經(jīng)成為了一些少數(shù)民族男女青年表達(dá)愛慕思戀之情的樂器。^[3](115)葫蘆絲的外形構(gòu)造十分古樸、簡潔，便于攜帶，同時還易于吹奏，深受各界人士的青睞，流傳十分的廣泛。在這樣一種語境中，“小小葫蘆絲帶動了一項民族樂器文化產(chǎn)業(yè)的興起和發(fā)展，成為云南省具有鮮明特色的一大產(chǎn)業(yè)，‘形成了一條集種植、制作、銷售、演奏、教學(xué)、音樂創(chuàng)作、音響制品等為內(nèi)容的產(chǎn)業(yè)鏈’，推動了少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。”^[4](34) 圖2現(xiàn)代葫蘆絲

二、葫蘆絲的樂器構(gòu)造

“從不同的視角看樂器，樂器有其同時存在的兩種構(gòu)造形態(tài)。一種是它的機械構(gòu)造，另一種是它的聲學(xué)構(gòu)造。”^[5](69)樂器的機械構(gòu)造是根據(jù)樂器制作工藝水平及機械學(xué)理論所形成；樂器的聲學(xué)構(gòu)造是按照樂器制作者的審美心理及審美習(xí)慣所形成，只有兩種構(gòu)造形態(tài)的相互結(jié)合，才能構(gòu)造成完美又精致的樂器。因此，欲研究樂器的發(fā)音原理及聲音特征，則需研究其樂器構(gòu)造為先。

根據(jù)美籍德國音樂家薩克斯（C.Sachs，1881—1959）和奧地利音樂家霍恩博斯特爾（E.M. Hornbostel，1877—1935）提出的樂器分類方法，葫蘆絲屬于多管單簧氣鳴樂器。傳統(tǒng)的葫蘆絲由吹嘴、葫蘆、音管、簧片及鑲頭共同構(gòu)成。（如圖3）樂器的聲學(xué)構(gòu)成是否完備決定著樂器的發(fā)音性能，一般而言，聲學(xué)構(gòu)成越完備，發(fā)音性能越好。^[6](136)葫蘆絲的聲學(xué)構(gòu)成主要分以下幾部分：圖3葫蘆絲的樂器結(jié)構(gòu)圖示

其一，激勵系統(tǒng)（又稱激勵裝置），是指將激發(fā)力施加于振動體使之產(chǎn)生振動的體系。葫蘆絲的激勵系統(tǒng)是吹奏者胸腔中的氣流。在吹奏樂器中，氣息是樂器發(fā)聲的動力源。氣息運用的好壞會直接影響到吹奏樂器的演奏技巧、音質(zhì)效果及音樂表現(xiàn)。葫蘆絲的音域范圍有十一度（低音mi、sol、la、si、高音do、re、mi、fa、sol、la），其中吹奏不同的音時，氣息的運用也不一致，從低音到高音，氣息的運用具有漸弱的特點。主要原因是與葫蘆絲簧片有關(guān)，簧片的形制（如圖4）：被固定的一端是根部，面積較寬；另一端是自由狀態(tài)，面積較小。在同一材質(zhì)中，發(fā)音體的振動面積與音高成反比關(guān)系。因此，葫蘆絲的低音主要是由簧片的根部振動而產(chǎn)生的，高音主要是由簧片的尖部振動產(chǎn)生。吹奏低音（sol、la、si）時，因簧片根部振動的面積相對其尖部要寬，故需要運用稍急一些的氣息，方能使簧片的根部振動發(fā)音；吹奏高音（fa、sol、la）時，因簧片尖部振動的面積相對較小，而且尖部處自由端，故只需較緩的氣息即可使簧片尖部振動發(fā)音，如果氣息運用較急，簧片反而會失去彈性致使聲音出不來，甚至?xí)斐苫善軗p；吹奏（do、re、mi）時，簧片的發(fā)音部位處于根部與尖部之間，氣息的運用沒有吹奏低音時那么急，也沒有吹奏高音時那樣緩，因此，氣息的緩急程度可根據(jù)具體情況而定。圖4^②葫蘆絲簧片

其二，振動系統(tǒng)，是指樂器在發(fā)聲時產(chǎn)生振動的系統(tǒng)，是樂器的振源。葫蘆絲的振動系統(tǒng)由音管中的簧片承擔(dān)。葫蘆絲屬于多管單簧氣鳴樂器，因此，簧片質(zhì)量的好壞，決定了一支葫蘆絲的好壞。從振動方式來看，葫蘆絲的簧片屬于自由振動式簧，固定在共鳴音管中，不論吹氣還是吸氣，都能激發(fā)簧片振動發(fā)聲。傳統(tǒng)葫蘆絲的簧片大都是用竹片制作，簧片的彈性、韌性較差，振動的幅度較弱，致使其音色、音量及使用壽命的不足。為了提高葫蘆絲的聲學(xué)質(zhì)量及使用壽命，人們在不斷的改進(jìn)中，用合金銅簧片取代原有的竹制簧片，并對其進(jìn)行嚴(yán)格的機械性能測量試驗，其結(jié)果見表1：

表1葫蘆絲簧片的機械性能測試^③

從表中的各項指標(biāo)參數(shù)我們可以發(fā)現(xiàn)，用合金銅制作的簧片具有較強的韌性和彈性，因此，其使用壽命耐久，在音準(zhǔn)、音色、音量方面都有較好的性能。

其三，傳導(dǎo)系統(tǒng)，是指將振動源傳給其他幾個系統(tǒng)的聲學(xué)系統(tǒng)。葫蘆絲的傳導(dǎo)系統(tǒng)是葫蘆內(nèi)部的音管及音管中的簧片。根據(jù)葫蘆絲的構(gòu)造，因振動簧片和它所在的音管都在葫蘆內(nèi)部，因簧片是附在音管上面，當(dāng)簧片振動時也會傳導(dǎo)至音管，而音管的振動又會使音管和葫蘆內(nèi)空氣柱產(chǎn)生振動，故簧片既是振動體又是傳導(dǎo)體，其傳導(dǎo)系統(tǒng)與振動系統(tǒng)合二為一。

其四，共鳴系統(tǒng)，即能夠迅速擴(kuò)散振動體振動能量的裝置體系。葫蘆絲的共鳴系統(tǒng)由音管和葫蘆共同承擔(dān)。單純簧片振動發(fā)出的聲響是很小的，并且含有較多的高頻噪聲；而我們實際所聽到的葫蘆絲音樂其實音量并不小，音色也不粗糙，十分的甜美柔和；這是因為簧片的振動激發(fā)了葫蘆和音管中的空氣柱的振動，它們之間進(jìn)行了一個“耦合”^④的過程。在這個耦合過程中，首先是由吹奏者的氣流通過葫蘆激發(fā)內(nèi)部音管上簧片的振動而發(fā)聲，然后又由簧片的振動激發(fā)了葫蘆和音管中空氣柱的振動，而空氣柱的振動頻率又將簧片振動發(fā)音頻率拉低(甚至離開自己的固有頻率)，削弱或掩蓋了簧片振動發(fā)音中不諧和的泛音，最后主要以空氣柱振動的基音與泛音來發(fā)聲，因此，才使得葫蘆絲發(fā)出的通透的聲音，圓潤又柔美細(xì)膩的音色。在這里值得注意的是，共鳴系統(tǒng)在樂器發(fā)聲過程中所起的作用是將來自振動體的能量迅速的向四周擴(kuò)散、輻射，使之逐然達(dá)到能量限度內(nèi)的最大值，而其本身并不具備放大音量的作用。

其五，調(diào)控系統(tǒng)，是指在樂器發(fā)聲時，對其音響及演奏性能加以調(diào)控的裝置體系。葫蘆絲是一管多音的樂器，在音管上開孔，然后通過手指開閉音孔，從而改變音管中空氣柱的振動長度來改變音高；也可以通過改變音管插入葫蘆中的長短及調(diào)整主管內(nèi)靠近簧片一側(cè)的調(diào)音噻的位置來改變音管內(nèi)空氣柱的振動長度來調(diào)節(jié)音高；通過“抹音孔”的演奏方法來獲得滑音的效果，故而改變音色。當(dāng)下，有些改良的葫蘆絲當(dāng)中，他們通過在音管上增設(shè)音鍵來拓寬音域，這樣帶來的弊端是會把音孔給覆蓋，致使無法運用抹音孔的奏法，故而很難奏出滑音的音色特征，更是直接影響了地域民族音樂風(fēng)格的表現(xiàn)。面對這種境況，筆者認(rèn)為理應(yīng)引起樂器改良人士的關(guān)注與思考。

三、葫蘆絲的發(fā)音原理

在上述中，我們分析了葫蘆絲的聲學(xué)構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上，對其發(fā)音原理進(jìn)行分析。葫蘆絲，它屬于多管單簧氣鳴樂器，它的發(fā)音原理是：人們在吹奏葫蘆絲時，由吹奏者胸腔中的氣流（激勵體）進(jìn)入葫蘆激發(fā)葫蘆內(nèi)部音管上的簧片（振動體）產(chǎn)生振動，在此基礎(chǔ)上，激發(fā)音管和葫蘆（共鳴體）內(nèi)空氣柱的振動而發(fā)音，吹奏者通過樂器的聲學(xué)調(diào)控裝置、演奏技巧來改變葫蘆絲的音質(zhì)特征。在葫蘆絲發(fā)音的過程中，簧片是屬于自由式的振動。在沒有受到氣流擠壓時，其簧片是翹起的狀態(tài)；當(dāng)氣流進(jìn)入葫蘆時，葫蘆內(nèi)部音管上的簧片因受氣流而下壓，此時氣流從中流出，而后簧片因失去氣壓而復(fù)始到翹起的狀態(tài)，如此為一個周期，吹奏者氣流的持續(xù)使之做連續(xù)的周期運動而產(chǎn)生聲音。

在整個葫蘆絲的發(fā)音過程中，共鳴系統(tǒng)起著重要的作用。單純由簧片振動發(fā)出的聲響是非常弱的，聲能輻射的范圍較小，且?guī)в休^多的高頻噪聲。但由于在這個過程中，持續(xù)的氣流使簧片振動，當(dāng)簧片的振動頻率與葫蘆、音管的固有頻率非?？拷虻韧瑫r，便會產(chǎn)生“共振”（resonance）^⑤的現(xiàn)象，此時的振幅便會迅速達(dá)到它可能的最大值；同時，簧片的振動還與葫蘆、音管內(nèi)空氣柱振動產(chǎn)生耦合的過程，將其中的不諧和泛音加以“糾正”，使其音色圓潤，故而說葫蘆絲的共鳴系統(tǒng)在發(fā)音過程中具有增大音量、美化音色的功效。

音高的變化取決于音管內(nèi)空氣柱的長短。葫蘆絲也是一管多音的樂器，吹奏者通過指法按孔調(diào)控音管內(nèi)空氣柱的長短來改變音高。如果將空氣柱的長度看作為波長，那么在常溫下，“波長與頻率成反比關(guān)系” ^[6](95)，而頻率與音的高低是成正比，也就是說，波長與音高是成反比關(guān)系。所以說，在葫蘆絲的發(fā)音過程中，音管內(nèi)的空氣柱越長，發(fā)的音就越低；反之，空氣柱越短，發(fā)的音就越高。

簧片振動產(chǎn)生的泛音列（overtones）對音色具有重要的影響。所有的物質(zhì)在振動時，都不是單一、局部的振動，而是一個復(fù)合性的振動，也即是說，我們實際所聽到的聲音是一個復(fù)合音，有多個分音構(gòu)成。在音樂聲學(xué)領(lǐng)域中，把一個樂音中包含的所有分音按音高順序排列起來的音列，稱之為泛音列（如譜例1，以C為主音的泛音列）。在這個泛音列中，第一個分音又稱之為“基音”，其他的都稱之為基音的“泛音”。樂器音色的好壞主要取決于泛音列中泛音的數(shù)量以及每個泛音的強度。譜例1：以C為主音的泛音列

對于理想的自由式按裝的均勻的矩形簧片，其第1第2、第3泛音分別比基音高6.27、17.6和34.4倍。^{[6] (164)}因此，葫蘆絲的簧片振動產(chǎn)生的泛音列與基音之間的關(guān)系是不諧和的。而在葫蘆絲的發(fā)音過程中，不同的音區(qū)，其泛音之間的比數(shù)又是不同的，因此音色也不一樣。葫蘆絲的中低音區(qū)，音色聽起來比較的圓潤、飽滿；而在高音區(qū)，音色則較為的明亮。同時，強度的變化也會改變泛音列狀況，對葫蘆絲來講，不同的吹奏力度會改變葫蘆絲內(nèi)部空氣的流動速度，從而改變葫蘆絲音管上簧片的振動頻率和振動方式，使其泛音列發(fā)生變化，進(jìn)而影響音色。

四、葫蘆絲的樂器改良

我國民族樂器的種類極為地豐富，在“世界樂器之家”中占重要的位置。隨著文化全球化的生成與演進(jìn)，世界多元文化的共存，現(xiàn)代制作工藝的快速發(fā)展，為了更好的適應(yīng)這種時代背景，吻合現(xiàn)代人們的審美需求，掀起了一股對民族樂器改良的熱潮。當(dāng)下，我們所見及“所聞”的大多數(shù)樂器，均是由人類對其不斷進(jìn)行改良的結(jié)果，而那些具有“本真性”、“原生性”特點的民族樂器卻日漸式微。

民族樂器的改良普遍呈現(xiàn)出這樣一種趨勢：其一，注重樂器的音響性能指標(biāo)，如樂器音量的大小，音域的寬窄以及音色的變化；其二，追求樂器的外觀，吸引群眾，大多數(shù)改良樂器的外觀十分的精致；其三，追求合理的操作性能，比如在演奏方式方面，追求簡易、方便；其四，隨著現(xiàn)代商品化進(jìn)程的快速發(fā)展，樂器的性價比也是在樂器改良時的一個考慮因素。

為了使葫蘆絲能夠適應(yīng)現(xiàn)代音樂創(chuàng)作及人們的審美需求，在樂器工藝制作師、作曲家及民族音樂工作者的共同努力下，對葫蘆絲的樂器性能方面不斷進(jìn)行改進(jìn)，使其在藝術(shù)表現(xiàn)力、外觀、音域、音準(zhǔn)、音量及音色等方面都有一個較大的突破。如：葫蘆絲的竹制簧片改為合金銅制簧片；改變傳統(tǒng)的樂器結(jié)構(gòu)；實現(xiàn)主、附管的雙管和聲演奏，解決傳統(tǒng)葫蘆絲不可調(diào)音的問題；通過加管、加鍵來拓寬葫蘆絲的音域；結(jié)合工藝美術(shù)理論對葫蘆絲的外觀進(jìn)行改良；運用樂器學(xué)、音樂聲學(xué)、物理學(xué)等理論知識實現(xiàn)葫蘆絲數(shù)字音頻化的改良，等等。足以證明，葫蘆絲在民族樂器改良領(lǐng)域取得了卓越的成效，而這種成效對弘揚、發(fā)展我國的民族音樂文化具有重要的現(xiàn)實意義。

雖說葫蘆絲的改良取得了一定的成效，但在改良的過程中存在的一些問題值得我們深思。樂改者因不自覺的受“歐洲中心音樂”、“漢族中心音樂”的影響，改良后的葫蘆絲的性能指標(biāo)（音量、音準(zhǔn)、音域、表現(xiàn)力等），喪失了本民族的特色，丟失了葫蘆絲濃郁的民族韻味，喪失其“本真性”、“原生性”的特點。“從某種程度上來說造成了該民族物質(zhì)文化遺產(chǎn)及非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的破壞”， ^{[7] (81)}更是成為葫蘆絲樂器傳承的“歷史罪人”。筆者認(rèn)為，對于葫蘆絲的改良，必須尊重該民族的音樂審美習(xí)慣，保持該民族的獨特韻味（音色、演奏特點、外形構(gòu)造等），遵循該民族的音樂文化傳統(tǒng)。如此，才能使葫蘆絲的發(fā)展走的更遠(yuǎn)。

五、結(jié)語

葫蘆絲作為一件地域性的民族樂器逐步發(fā)展為中國民族樂器的代表之一，得益于其深厚的民族底蘊以及獨特的音樂聲響。一件樂器從設(shè)計、制作到完成涉及音響學(xué)、工藝學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、樂學(xué)和律學(xué)等學(xué)科。^[7](80)多數(shù)樂器改良人士、作曲人員、演奏者及音樂愛好者對樂器的制作、發(fā)音原理都不是很了解，而了解樂器的制作、發(fā)音原理對演奏、音樂創(chuàng)作、樂器改良卻具有重要的價值意義。樂器改良的意義深遠(yuǎn)，永無止境，并且道路曲折而漫長，需要我們繼續(xù)做出新的嘗試和努力。本文從樂器聲學(xué)的角度對葫蘆絲的制作、發(fā)音原理及音質(zhì)特征進(jìn)行分析，對葫蘆絲的藝術(shù)表現(xiàn)功能的完善、性能的提升及葫蘆絲音樂文化的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

注 釋：

①圖1、圖2均出自張春亮：《葫蘆絲文化在云南當(dāng)代的發(fā)展》(《云南藝術(shù)學(xué)院》碩士文論，2011年）.

②圖4出自李松、孫寧：《關(guān)于提高葫蘆絲的聲學(xué)質(zhì)量和增加功能的研究》《藝術(shù)科技》（2008年第2期）.

③見李松、孫寧：《關(guān)于提高葫蘆絲的聲學(xué)質(zhì)量和增加功能的研究》《藝術(shù)科技》（2008年第2期）.

④當(dāng)激勵聲源的振動激發(fā)起空氣柱振動時，二者在振動頻率上會發(fā)生相互調(diào)制，這一調(diào)制過程就稱為耦合。見韓寶強：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，北京：中國文聯(lián)出版社，2003.

⑤當(dāng)外部策動力的頻率與物體固有頻率接近或完全等同時，振幅會迅速達(dá)到他可能的最大值，這種現(xiàn)象成為“共振”（resonance）。見韓寶強：《音的歷程——現(xiàn)代音樂聲學(xué)導(dǎo)論》，北京：中國文聯(lián)出版社，2003.

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