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谈谈开管、闭管及管口校正

更新时间:2017-10-27    来源/发布:yueqixuexi.com    作者/编辑:乐器学习网

  1996年1月,人民音乐出版社出版了缪天瑞先生《律学》的第三次修订版。缪天瑞先生八十多岁高龄,如此执着,实乃是我等后辈的楷模。笔者1955年加入南京乐社,1956年即受到甘涛老师“律学”和“音乐声学”的启蒙教育,教科书便是1950年上海万叶书局出版的缪天瑞先生的着作--——《律学》。细观缪天瑞先生每一次所修订的《律学》,都有较大的改动,改动的目的乃是努力使律学的理论研究切合律学的应用实际。将缪先生第三次修订版的《律学》,同以往几版比较,虽然更为完善,但是笔者认为,仍有欠当之处。现就《律学》中有关音乐声学的问题,谈一点本人不同的意见。

  开管与闭管

  缪先生说:“管子有‘开管’和‘闭管’两种。在开管,两端是敞开的。在闭管,一端是开口,另一端是封闭的。大多数的管乐器,如竹笛、双簧管、大管等的管子,都属于开管。中国的律管、排等的管子,都属于闭管;木琴的共鸣筒的管子,也是闭管。”

  关于管乐器的声学属性,历来都认为只有开管与闭管两种。究竟是否仅为开管与闭管两种,这是一个尚值得讨论的问题,暂留待下文讨论。现先讨论关于开管与闭管的问题。

  从管乐器的声学性质上区分,有开管与闭管之别,但是从管乐器的形态上区分,却是比较困难的。首先,“两端是敞开的(即管子的两端与外界大气相接)”是开管,但“一端是开口,另一端是封闭的”管乐器,却不一定是闭管。就缪先生所列举的管乐器来说,竹笛由于两端与外界大气相接,属于开管,律管、排箫的管子由于下端的掩没或堵塞,属于闭管;但是双簧管与大管的下端虽然开启,那含于口中的哨子究竟算不算与外界大气相接呢?若说双簧管与大管含于口中,不算完全封闭,因此它是开管,那么单簧管的吹奏情形与双簧管完全相同,为什么又是闭管而不是开管了呢?对于这一问题,缪先生没说清楚。《律学》对开管乐器与闭管乐器作了举例说明,但是人们要从《律学》书中的举例分清什么是开管乐器、什么是闭管乐器,恐怕是困难的。

  正因为从管乐器的形态上区分其声学性质困难,所以才又有人想根据泛音(倍音)来区分。尽管缪先生没有明确说明这一点,但是在管乐器的声波图示中所暗示的也正是这问题:所谓“开管可以发生所有的倍音”,“闭管只能发生单数的倍音”,这些倍音可以通过超吹被激发成基音。从道理上说,这说法是不错的。但是就管乐器的演奏实际来说,其情形又要复杂的多。例如,就常见的箫笛来说,有六个音孔,尽管七个二倍音都能被激发,但是三倍音中从五十年代至今,只有一半勉强激发成声;假若被激发成声,其音域就可以达到三组了。再就闭管乐器来说,有很多种类的三倍音是很难激发成声的,单簧管就是借助了“泛音孔”才能吹出三倍音,中国的管子,由于其量度比较大,三倍音才容易吹响,我国的巴乌,根本就吹不出泛音。因此,要借助泛音来区别开管乐器与闭管乐器,那是辨认不全的。

  管乐器的种类繁多,无法列举完全,利用倍音区分又不可靠,那么该用何种方法来区分开管乐器与闭管乐器呢?笔者认为,还是根据乐器的形态来区分比较可靠,从管乐器的形态上来区分开管乐器与闭管乐器,显得浅显、明快。

  如何从乐器形态上来区分管乐器的声学性质呢?笔者经过对众多管乐器声学性质的分析,并从形态上进行分类,最后得出以下结论,即:以边棱音为激振源的笛类乐器,末端封闭的(如闭管律管、排箫),为闭管乐器,末端开启的(如箫笛),为开管乐器;所有的簧哨乐器,其吹奏的一端或含于口中,或与唇紧密接触,其管子为圆柱形的(如管子、筚篥、单簧管),为闭管乐器,其管子为圆锥形的(如唢呐、双簧管、大管,以及各种号角),都为开管乐器。这儿最为值得注意的是单簧管与萨克斯管。请看,单簧管为闭管乐器,而萨克斯管却是开管乐器。谁都知道,萨克斯管的头子除了大小以外,与单簧管的头子并没有什么两样。它们的区别在何处呢?这区别就在于管子的形状:萨克斯管撇开弯曲的管型不论,其形状是圆锥形的,而单簧管除去末端的喇叭口而外,其形状是圆柱形的。用这种方法区分开管乐器与闭管乐器,无一例外,也不必一一举例。

  这儿唯一难以区分开管乐器或闭管乐器之类属的,那就是竽、笙。笙嘴虽然与唇紧密接触,但笙苗是插于笙斗之中的,笙斗中就有空气,而笙是一管一音,又吹不出泛音。关于笙究竟属于开管乐器还是闭管乐器,笔者盼望高明赐教。

  就簧哨类乐器来说,何以“圆柱形的管子为闭管乐器,圆锥形的管子为开管乐器”?愚以为,圆柱形的管子,其声波为平面波,而圆锥形的管子,其声波为球面波。就此问题,笔者曾求教于我国一位有名的声学专家。这位专家认为,在管乐器上还不存在形成球面波的条件;原因是管乐器上不存在产生“点声源”的条件。笔者自知,就音乐声学而言,虽然早就有所接触,但就其实质而言,笔者自知完全是门外汉,因此就管乐器上是否能形成球面波的条件全然不懂。但就抽像思维而言,若说管乐器上截然不存在产生球面波的条件,也未必可信。笔者以为,这“点声源”与“点光源”是完全可以类比的。太阳的体积是地球的130万倍,看上去是一个大火球,可由于它离地球太远,我们不就承认它是点光源吗?管乐器上的圆锥到一定的锥度为什么就不可能成为点声源了呢?笔者的这一认识也许是错误的,但从簧哨乐器之管子的形态上区分,是完全符合实际的,那么产生的根源是什么,还得敬请专家们能作出合理的解答。

  缪先生说:“中国的律管、排箫等的管子,都属于闭管”。这说法并不全面,比较全面的说法是,“中国古代的律管,除了朱载堉所设计的36支异径律管外,其余的都属于闭管”。何以知道朱载堉的异径律管是开管呢?朱载堉在《律学新说•吹律第八》中说:“凡吹律者,慎勿掩其下端,掩其下端,则非本律声矣。”朱载堉的这一说明,不就说明他那律管为开管?至于其余的律管为闭管,在《律学新说》中也能找到证明。朱载堉说:“尝以新律使人试吹,能吹响者十无一二。往往因其不响,以指掩下端,识者哂之。”这岂不正说明开管律管要远比闭管律管难吹?须知,朱载堉的36支异径律管上统有一分七厘六的“豁口”,而其余的律管则无;有豁口的律管当开管吹,“能吹响者”尚“十无一二”,无豁口,其难吹程度更可想而知了!

  现在再来谈谈管乐器是否仅有开管与闭管两种。从簧哨乐器来看,确实只有开管与闭管两种,但是以边棱音为激振源的笛类乐器来说,恐怕就不那么简单了。笛类乐器不仅有开管类型的笛、箫、筹、直笛(竖笛),有闭管型的排箫,此外还有一种开管与闭管结合型的乐器,如、拱宸管、吐良和口笛。埙和拱宸管是古代乐器,吐良是少数民族乐器,口笛是新产生的乐器。埙是梨形胴体,当各个音孔掩没时它显然是闭管,而当音孔逐个开启后,便奏出音阶,它也就由闭管逐步渐变成了开管。拱宸管、吐良和口笛乃是同一种类型,即将一支竹管的两端封闭(口笛吹奏基音时以指将两端掩没),近中间部分开一吹孔,吹孔两端各开几个音孔(指孔),以开启指孔及各指孔的不同组合而奏出音阶。这种管乐器,演奏时由于指孔的逐个开启,它还应该是闭管乐器吗?显然不是——至少不是真正的闭管乐器了。由此看来,笛类乐器中,除了开管乐器和闭管乐器而外,还有一种界乎于二者之间的综合类型。这也该是管乐器的实际,除“洋埙”而外,只有中国有而外国无的实际。既然有这种类型,《律学》书中恐怕应该有所述及。

  声波图示

  缪先生在《律学》中说:“开管和闭管的气柱振动的状态是不相同的。”接着介绍了开管与闭管的基音与倍音的声波图示。

  我们若将管乐器的声波图示与弦乐器的声波图示进行比较,就不难看出,管乐器的声波图示乃是脱胎于弦乐器的声波图示。弦振动时的基音声波图示表明,弦长等于二分之一波长,同样,开管乐器基音的气柱长也等于二分之一波长;它们之间的差别只在于相限不同而已。至于闭管乐器的声波图示,也不难看出乃是开管乐器声波图示的移用。我们不该否定抽像思维在科学研究中具有重要作用,但是得看所作的抽像是否能符合实际。笔者认为,《律学》中的开管与闭管的声波图示,至多只能符合管乐器的部分实际,并不切合管乐器的全部实际。

  首先就开管乐器与闭管乐器来说,图示上所说的开管乐器的两端与外界大气相接,因此两端是波腹,中间是波节,闭管乐器的一端是波腹,另一端是波节。但是我们不难看出,这种开管乐器的声波图示,只能符合箫笛之类以边棱音为激振源的乐器,至于闭管乐器的声波图示,同样也只能符合排箫这样的以边棱音为激振源的乐器。若说簧哨乐器中作为闭管乐器的管子、筚篥、单簧管的一端是波腹,一端是波节,那么簧哨乐器中作为开管乐器的唢呐、双簧管、大管、萨克斯管,以及各种号角,其两端能是波腹吗?显然说不通。由此可见,这些声波图示只能说明笛类乐器中的开管乐器和闭管乐器,绝不能概括管乐器的全部。

  退一步说,假若这些声波图示所反映的只是笛类乐器,那么这些声波图示能否概括笛类乐器的全部呢?前文已经提及,笛类乐器中还有拱宸管、吐良和口笛。既然开管的笛类乐器,其两端与外界大气相接,故而两端是波腹、中间是波节,如箫笛;闭管的笛类乐器,由于一端封闭,吹奏的一段与外界大气相接,故而封闭的一段是波节,开启的一端是波腹。由此我们完全可以推导出以下结论:与外界相接的是波腹,封闭的一端则是波节。若此,就以口笛来说,当我们封闭两端,同时掩没所有音孔时,口笛的两端岂不成了波节、中间成了波腹?此时口笛(拱宸管和吐良亦然)的声波图示岂不与开管乐器相同而仅仅是相限不同?假若口笛的两端开启,那么岂不是中间及其两端都成了波腹?我们能证明此音是前一音的高八度吗?更有应该引起我们思考的问题,那就是此时的口笛若掩按住音孔只开启两端,所发出的音是否为基音呢?若是基音,此音的声波中间及两端皆为波腹,吹孔两旁各有一个波节;假若吹口开于口笛的正中,此时口笛的声波岂不就是一个完全波?由此可见,就拱宸管、吐良和口笛来说,声波图示显然就很难表示。由此可见,这所谓的开管乐器与闭管乐器的声波图示,连笛类乐器的实际也概括不全。笔者以为,以上事实正说明音乐声学正是物理学研究中的薄弱环节,显然是音乐家无法胜任的。

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