中國(guó)勻孔笛音準(zhǔn)影響因素的樂(lè)器聲學(xué)分析

［摘"要］"勻孔笛是重要的民族管樂(lè)器，曾廣泛運(yùn)用于各地的樂(lè)種、劇種之中，對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)音樂(lè)的風(fēng)格特點(diǎn)有著重要的影響。本文從邊棱吹奏氣鳴樂(lè)器的聲學(xué)原理出發(fā)，結(jié)合吹奏及笛上開(kāi)孔實(shí)驗(yàn)，對(duì)中國(guó)勻孔笛音準(zhǔn)影響因素予以總結(jié)，認(rèn)為其可劃分為主客觀兩方面。主觀方面包括演奏者的氣息變化及指法開(kāi)放的不同程度；客觀方面包括溫度和樂(lè)器的管長(zhǎng)，內(nèi)徑，吹孔、指孔、基音孔位置及大小形制結(jié)構(gòu)等。

［關(guān)鍵詞］"勻孔笛；音準(zhǔn)；樂(lè)器學(xué)；樂(lè)器聲學(xué)

［中圖分類號(hào)］"J6321

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］"A

［文章編號(hào)］"1007-2233（2024）08-0187-03

中國(guó)傳統(tǒng)音樂(lè)中普遍使用的笛子是一種均勻開(kāi)指孔的勻孔笛（如圖1

圖片出自馬承源、王子初：《中國(guó)音樂(lè)文物大系·上海卷、江蘇卷》，大象出版社2001年版，第238頁(yè)。在原有圖片基礎(chǔ)上，筆者對(duì)樂(lè)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。資料顯示，這個(gè)勻孔笛是清代文物，音孔間距大致相等，1956年由南京王敦化先生捐贈(zèng)至南京博物院。

），亦稱均孔笛，在樂(lè)器學(xué)上歸屬于有指孔的側(cè)吹笛類邊棱吹奏氣鳴樂(lè)器（42112112）。相較目前普遍使用的定調(diào)笛（如圖2

圖片出自劉京宇：《中國(guó)民族樂(lè)器竹笛的指向性研究》，《中國(guó)音樂(lè)》2015年第3期，第34頁(yè)。在原始圖片基礎(chǔ)上，為了便于比較，筆者對(duì)部分樂(lè)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明（標(biāo)記有*號(hào)）。

），勻孔笛與定調(diào)笛主體結(jié)構(gòu)是一致的，根本差異僅在于六個(gè)按音孔的開(kāi)孔位置不同，因此二者在樂(lè)器聲學(xué)原理上并無(wú)差別。下面，筆者將從邊棱吹奏氣鳴樂(lè)器的聲學(xué)原理出發(fā)，對(duì)中國(guó)勻孔笛的樂(lè)器性能進(jìn)行探索。

[XCX36.TIF][TS（1][HT8.K]圖1"勻孔笛"[TS）]

[XCX37.TIF][TS（1][HT8.K]圖2"定調(diào)笛"[TS）]

從演奏實(shí)踐來(lái)看，吹響一根笛子的過(guò)程，就是演奏者以“微笑狀”口型控制嘴唇松緊，聚攏出集中的束狀氣流，取斜面（人臉平面與吹孔平面大概接近80°）角度用合適力度射入吹孔。

[TPX38.TIF;Z1*2;Y1*2，Y#][TS（1][HT8.K]"圖3"邊棱音激勵(lì)過(guò)程"[TS）]

按音樂(lè)聲學(xué)原理分析，這個(gè)發(fā)聲過(guò)程大致可分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，即“邊棱激勵(lì)”（圖3

圖片出自劉京宇：《中國(guó)民族樂(lè)器竹笛的指向性研究》，《中國(guó)音樂(lè)》2015年第3期，第35頁(yè)。）

與“耦合”。在邊棱激勵(lì)過(guò)程中，演奏者以斜面角度吹出的束狀氣流（卡曼串）被吹孔一端的尖銳邊緣切割成兩股，氣壓密度發(fā)生改變，從而形成上下分離的兩個(gè)氣流渦旋，渦旋之間產(chǎn)生空隙，相互碰撞摩擦便產(chǎn)生邊棱音，因此這種以邊棱音作為激勵(lì)源的管樂(lè)器，也被稱為邊棱音管樂(lè)器。同時(shí)，邊棱音本身僅是一種音強(qiáng)較弱的嘶嘶聲響，只有與共鳴腔體進(jìn)一步“耦合”后，才能被放大為我們一般人耳聽(tīng)到的樂(lè)音，這就進(jìn)入了耦合的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，演奏者需通過(guò)控制風(fēng)門（嘴唇閉合程度）、氣量、角度等，改變邊棱音原有的振動(dòng)頻率與管腔空氣柱基頻相協(xié)調(diào)，從而激發(fā)笛管內(nèi)空氣柱的振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)二者的耦合，并在管腔內(nèi)形成穩(wěn)定的駐波。當(dāng)這種開(kāi)管駐波再次與管口外空氣激勵(lì)后，便形成了我們一般聽(tīng)到的樂(lè)器音響。也就是說(shuō)，影響勻孔笛音高的決定性因素是參與“耦合”的空氣柱頻率。把握住這個(gè)關(guān)鍵性因素后，便可對(duì)勻孔笛音準(zhǔn)的影響因素作進(jìn)一步劃分，筆者將其分為主觀和客觀兩個(gè)方面。

一、主觀方面（演奏者）：氣息與指法的調(diào)控

氣息方面，具體表現(xiàn)為口風(fēng)松緊（嘴唇閉合程度）、氣量多少、氣流速度、吹奏角度的調(diào)整。原理均為改變吹口處空氣密度，增減邊棱渦旋的碰撞次數(shù)，進(jìn)而調(diào)控邊棱音的頻率，影響“耦合”的空氣柱頻率變化。不過(guò)，這種調(diào)控對(duì)音高的影響存在一定限度。據(jù)筆者的多次吹奏實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)方法：以GMAS（通用音樂(lè)分析系統(tǒng)，由中國(guó)藝術(shù)研究院音樂(lè)研究所和中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所共同研制的電腦測(cè)音軟件），錄入一段由正常吹奏逐步調(diào)整為氣息控制極值的音響，取音響的初始與結(jié)束部分較為清晰的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)音，獲得相對(duì)變化音分?jǐn)?shù)。由于這個(gè)過(guò)程取音無(wú)法精確，故實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)僅供參考，主要用于呈現(xiàn)變化趨勢(shì)。

，在不引起“超吹”的情況下，通過(guò)氣息控制，靜態(tài)吹奏時(shí)，勻孔笛最大限度可以實(shí)現(xiàn)90音分左右的降低，以及30音分以內(nèi)的升高，不過(guò)此時(shí)音色的變異已較為明顯。當(dāng)演奏動(dòng)態(tài)樂(lè)曲時(shí)，可調(diào)整范圍將進(jìn)一步縮窄，但30音分左右的音高調(diào)整仍較易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，按孔數(shù)量的多少及管徑的粗細(xì)與這種變化幅度成反比，即空氣柱體積越小，變化幅度越明顯。需要說(shuō)明的是，這里的吹奏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只能提供大概的參考，因?yàn)槊總€(gè)演奏者的演奏習(xí)慣和技藝水平并不一致，實(shí)際演奏過(guò)程中氣息的變化也較為多樣，我們無(wú)法劃定出較為精確的控制量和范圍。但通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)易的吹奏實(shí)驗(yàn)，我們可以總結(jié)一個(gè)規(guī)律，即利用氣息控制音高，降低音高的效果比升高更明顯。并且管腔內(nèi)空氣柱體積越小，音高調(diào)整的效果也越好。

指法方面，演奏者對(duì)于音高的控制主要通過(guò)開(kāi)放音孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)開(kāi)放程度，又可進(jìn)一步劃分為“全開(kāi)（按）”“半開(kāi)（按）”和“叉口”三種操作方法，其原理是通過(guò)改變實(shí)際管長(zhǎng)來(lái)影響管腔內(nèi)空氣柱基頻，進(jìn)而改變音高。對(duì)于一根理想的開(kāi)管樂(lè)器（內(nèi)壁光滑且兩端內(nèi)徑一致）來(lái)說(shuō)，空氣柱振動(dòng)的頻率變化公式為：

公式一"空氣柱頻率變化公式

f=[SX（]v[]2L[SX）]

（式中f為空氣柱振動(dòng)的頻率，L是有效管長(zhǎng)

有效管長(zhǎng)并不等同于實(shí)際管長(zhǎng)，因?yàn)楣軆?nèi)空氣柱的運(yùn)動(dòng)慣性，總有一部分空氣會(huì)溢出管口。因此，有效管長(zhǎng)大于實(shí)際管長(zhǎng)，溢出實(shí)際管長(zhǎng)部分的空氣柱需要進(jìn)行管口校正。，

v是聲速）

由此可知，空氣柱的振動(dòng)頻率與管長(zhǎng)成反比，與聲速成正比。笛子雖然并非內(nèi)壁光滑、兩端內(nèi)徑一致的理想管樂(lè)器，但其空氣柱振動(dòng)的頻率變化情況仍基本符合該公式的計(jì)算方法。因此，演奏者可以根據(jù)由大至小的音高變化程度需求，依次選擇使用“全開(kāi)（按）”“叉口”和“半開(kāi)（按）”的操作方法。特別需要說(shuō)明的是，這里“半開(kāi)（按）”的方法并不是嚴(yán)格意義上的開(kāi)合半個(gè)音孔，開(kāi)放音孔多少完全由演奏者根據(jù)用音需求決定。不過(guò)，這種指法存在一定難度，并不是所有笛師都能掌握這種技術(shù)。在筆者看到的大部分材料中，笛師在使用勻孔笛時(shí)，并不使用這種半孔技術(shù)，甚至在民間的演奏中，這種技法一度失傳。所謂“叉口”指法，即“交叉按孔”的意思，在昆笛演奏中又被稱為“羊角開(kāi)”。當(dāng)需要使用這種指法時(shí)，演奏者要在原有指法的基礎(chǔ)上，隔開(kāi)末孔最相近的一個(gè)音孔后，繼續(xù)閉合其他音孔，音孔按住數(shù)量越多，音高也就越低。以最常用的小工調(diào)指法（筒音作“[ZZ（]5[ZZ）]”）為例，“do”的按法是開(kāi)一、二、三孔，這時(shí)如果仍需降低音高，可以隔開(kāi)第三孔不按，按沒(méi)第二孔或者一、二孔齊按。究其原理，仍是由于管腔空氣柱長(zhǎng)度變化。按孔數(shù)量增多，管腔空氣柱亦增長(zhǎng)，這時(shí)振動(dòng)頻率變低，音高也就降低了。同時(shí)，由于隔開(kāi)一個(gè)孔后才增加空氣柱長(zhǎng)度，大部分的管腔空氣已從隔開(kāi)音孔處溢出管外與空氣激勵(lì)發(fā)聲，所以這種叉口指法只能是對(duì)音高進(jìn)行微調(diào)。“叉口指法”并不是每個(gè)音孔都可以實(shí)現(xiàn)，“筒音”和“第一孔”就沒(méi)有這種叉口按法。對(duì)于叉口指法的音高影響情況，筆者以常用的C調(diào)曲笛進(jìn)行了吹奏實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟：以GMAS為測(cè)音設(shè)備，先吹出基礎(chǔ)音高，緊接著使用不同的叉口方案，中途不停下來(lái)，取每次吹奏實(shí)驗(yàn)的差值，同一種叉口方案取三次差額，得平均差額。

上表展示出，以小工調(diào)指法的變宮、宮、商、角、變徵音為基礎(chǔ)，在不超吹的情況下，各種叉口指法可以降低的幅度。實(shí)驗(yàn)證明：第一，同一基礎(chǔ)音，叉口指法按孔數(shù)量增多，音越高調(diào)整的效果也越明顯。第二，基礎(chǔ)音越高，音高降低幅度也就越大。如音最高的#Fa基礎(chǔ)音，最大的音高調(diào)整幅度竟能達(dá)到150音分左右。需說(shuō)明的是，叉口指法的使用較為靈活，列表羅列的只是常規(guī)的叉口按法。實(shí)際演奏過(guò)程中，叉口指法的按孔數(shù)量可以自由把握，從而實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確的音高調(diào)整。目前，定調(diào)笛使用的叉口按法，常用上表#Fa音的第二類叉口指法，即閉合四、五孔產(chǎn)生低半音的F音。

二、客觀性方面（樂(lè)器）：溫度與樂(lè)器結(jié)構(gòu)對(duì)音準(zhǔn)的影響

就樂(lè)器自身?xiàng)l件而言，影響音準(zhǔn)的要素主要有溫度與樂(lè)器結(jié)構(gòu)兩方面。

根據(jù)聲學(xué)原理，由于空氣柱的頻率變化與聲速成正比，而聲速變化與溫度亦成正比，因此當(dāng)溫度升高時(shí)，管內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)速度變快，空氣密度（壓力）增大，笛子音高也將隨之變高。反之，空氣溫度降低，也會(huì)使笛音降低。不過(guò)，溫度影響的是笛子整體的絕對(duì)音高，不會(huì)對(duì)某個(gè)音孔單獨(dú)產(chǎn)生影響。并且，溫度影響在吹奏一段時(shí)間后就會(huì)減弱。民間藝人在定音及吹奏前，常將按孔完全封閉，不斷將口中熱氣灌入樂(lè)器中，直到正式演奏為止，使管內(nèi)空氣溫度不斷趨近于人體溫度，逐步穩(wěn)定樂(lè)器音準(zhǔn)，最大限度地克服溫度的影響。

樂(lè)器結(jié)構(gòu)方面，已有相關(guān)研究成果對(duì)影響因素作了較為全面的說(shuō)明，主要有以下幾點(diǎn)：管長(zhǎng)及內(nèi)徑；吹孔、指孔、基音孔的開(kāi)孔位置及大小尺寸；笛塞深淺。筆者親自前往樂(lè)器作坊進(jìn)行了實(shí)證性的樂(lè)器開(kāi)孔實(shí)驗(yàn)后，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，有以下四點(diǎn)補(bǔ)充性認(rèn)識(shí)。

第一，基音孔決定笛子的筒音音高，有無(wú)膜孔與助音孔對(duì)音準(zhǔn)不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。對(duì)此，筆者進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的吹奏實(shí)驗(yàn)，即在吹奏筒音時(shí)，依次用紙膠帶封閉基音孔、膜孔與助音孔，并對(duì)這三種情況進(jìn)行測(cè)音，發(fā)現(xiàn)僅有封閉基音孔時(shí)，笛子的音高明顯偏低，這說(shuō)明基音孔對(duì)筒音音高有所影響，膜孔和助音孔的開(kāi)設(shè)并不影響音高情況。但是，由于膜孔上覆蓋的笛膜是一層蘆葦薄膜，孔的形狀大小會(huì)影響笛膜的貼合情況，過(guò)松過(guò)緊都會(huì)影響演奏者的吹感，進(jìn)而影響音高。

第二，縱向

這里所說(shuō)的縱向是指垂直于音孔排列的方向。

挖寬指孔對(duì)于音高的調(diào)整效果不明顯。因此，采用挖孔方式調(diào)整音高時(shí)，應(yīng)削磨最靠近吹孔一側(cè)的壁厚。記錄笛上開(kāi)孔數(shù)據(jù)時(shí)，則應(yīng)以橫向最上端位置作為開(kāi)孔位置。

第三，笛塞與吹孔的距離主要影響超吹時(shí)八度的寬窄。制笛師傅告訴筆者，笛塞距吹孔的距離一般為2～4毫米，在制作過(guò)程中不必精確調(diào)整，取大概距離即可。當(dāng)八度偏寬時(shí)，可以將笛塞位置向吹孔方向微微挪動(dòng)，偏窄時(shí)則往反方向移動(dòng)些許。因此，笛塞與吹孔的距離對(duì)音準(zhǔn)的影響可以忽略不計(jì)。

第四，樂(lè)器材料密度、內(nèi)壁的光滑程度及管體錐度，在一定范圍內(nèi)對(duì)音高影響不大，可以忽略。對(duì)此，筆者設(shè)計(jì)了一組實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橹窆軆啥说墓軓綍?huì)有細(xì)微差異，所以實(shí)驗(yàn)選取相同管長(zhǎng)和吹口內(nèi)徑的PVC管與竹管進(jìn)行比較，二者音高在聽(tīng)覺(jué)感受上并無(wú)明顯差別。因此，可以確定，在一定限度內(nèi)，笛管錐度對(duì)笛子音高影響不大。不過(guò)，由于全國(guó)各地的竹材種類不同，錐度也不盡相同，且部分笛子還留有竹節(jié)，錐度變化也未必十分勻稱。因此，錐度對(duì)音高的影響還要視具體情況來(lái)判斷。

結(jié)"語(yǔ)

綜上所述，影響勻孔笛音準(zhǔn)的因素主要包括：主觀方面，演奏者的氣息變化（口風(fēng)松緊、氣量多少、氣流速度、吹奏角度）以及指法開(kāi)放的不同程度（“全開(kāi)”“半開(kāi)”及“叉口”）；客觀方面，溫度、樂(lè)器結(jié)構(gòu)（管長(zhǎng)，內(nèi)徑，吹孔、指孔、基音孔位置及大小形制）。由此可見(jiàn)，勻孔笛的音準(zhǔn)容易受到主客觀多方面的影響。

參考文獻(xiàn)：

［1］馬承源，王子初.中國(guó)音樂(lè)文物大系·上海卷、江蘇卷［M］.河南：大象出版社，2001.

［2］韓寶強(qiáng).音的歷程：現(xiàn)代音樂(lè)聲學(xué)導(dǎo)論［M］.北京：人民音樂(lè)出版社，2016.

［3］中國(guó)藝術(shù)研究院音樂(lè)研究所《中國(guó)音樂(lè)詞典》編輯部編.中國(guó)音樂(lè)詞典（增訂版）［M］.北京：人民音樂(lè)出版社，2016.

［4］劉京宇.中國(guó)民族樂(lè)器竹笛的指向性研究［J］.中國(guó)音樂(lè)，2015（3）：34-35.

［5］楊蔭瀏.笛音高低與氣候及吹氣的關(guān)系怎樣——答王思訓(xùn)同志[J].音樂(lè)技術(shù)學(xué)習(xí)叢刊，1951（2），55.

［6］常敦明，俞遜發(fā).關(guān)于竹笛制造的討論[J].樂(lè)器，1983（1），1-3.

（責(zé)任編輯：金方建）