世界上最早的键盘乐器——两种水压管风琴Hydraulis与Water organ.pdf
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1、M技术关地乐器研究instru世界上最早的键盘乐器两种水压管风琴Hydraulis与Waterorgan文/赵春婷摘要:管风琴是世界上最早的键盘乐器,也是当今世界最庞大的乐器。最早出现的管风琴是由古希腊发明家克特西比乌斯(Ctesibius)于公元前2 5 0 年左右发明的水压管风琴(Hydraulis),它是现代管风琴的祖先。正如其名,这件乐器利用水来提供持续不断地向管子输送压力。空气由手动空气泵提供,水被用在一个装置中以稳定气压,以此向音管输送气体来吹响音管。每一个音管都由一个杆子(键盘)来控制。水管风琴(w a t e r o r g a n)是一种没有风箱的自动管风琴,是由自然力(例如
2、瀑布的水流或者是太阳发出的热量)激活的水直接压缩空气来吹管以发出乐音的,它是一种基于刻有音乐样式的滚筒(其表面带有凸点,可更换)来播放音乐的自动化乐器。关键词:最早的键盘乐器水压管风琴Hydraulis Water organ管风琴,英文全称为PipeOrgan,法语Orgue,荷兰语、德语为Orgel,意大利语、西班牙语为Organo,丹麦语为orglet,希腊语为organon,拉丁语为Organum。管风琴是一直沿用至今的古老乐器之一。其起源可以追至简单的潘排箫(Panpipe),这种乐器在2000多年前就已经出现。潘排箫是由长到短的一组箫管连接成一束而构成的,吹奏时由左至右移动,气流通
3、过这束音管上端的吹孔而发声。从依靠人嘴吹奏的潘排箫到机械化装置供气的管风琴的过程已经无从考证了。没有任何文学的、图像学的、考古学的,甚至是神话传说的证据表明管风琴的出现早于希腊文明时期或源于希腊文明势力范围之外的文明时期。古罗马作家阿特纳奥斯(Athenaeus)的智者之宴(Deipnosophistae)(成书于公元前2 0 0 年左右)和公元前1世纪古罗马建筑师、工程师马尔库斯维特鲁威波利奥(MarcusVitruviusPollio)的建筑十书(Dearchitectura)(成书约为公元前32 年公元前2 2 年)中都将管风琴的发明归功于一个人,那就是公元前3世纪居住在埃及的古希腊发明
4、家克特西比乌斯(Ctesibius),他于公元前2 5 0 年左右发明了水压管风琴(Hydraulis)。H y d r a u l i s来源于希腊语的hydor,其在希腊语中的意思为“Water”,即“水”和“aulos”意思为“管子”(阿夫洛斯管)。这种水压管风琴Hydraulis是现代管风琴的祖先。这位亚历山大港(Alexandria)的克特西比乌斯是当时非常有名的工程师及发明家。他是第一个使用气压操作机械设备的人,特别是栓塞和阀门的泵、水钟、气鸣投射器(石弩/投石机)和水压管风琴。他最有名的发明是压力泵,其属于一种原始的活塞泵,用于生产水柱和从井口举起水。水压管风琴的原理亦然,这是压
5、力泵技术应用于乐器制造的一个例证。-26-NMusical Instrument Magazine乐器研究技术关地megazinetical“与其说水压管风琴是一种乐器,不如说它是水力学原理的演示”2 。这一说法体现在建筑十书一书中,这本书除了是西方有史以来、中世纪之前的一部重要的建筑学著作,同时也是一本百科全书,其“第十书机械”的第7、8 章分别详细地记述了“克特西比乌斯的水泵”和“克特西比乌斯的水压(管)风琴”的制造原理及构造。书中是这样描述其发音原理及结构打好一个木头底座,在上面安装一个青铜箱子。在底座的左右两边竖起立柱,安装成阶梯形式,在其中装入带活塞的青铜圆筒。活塞要在车床上进行精密
6、加工,并包上羊皮,中央装上铁棒,用弯管接头连接到杠杆。在圆筒的顶部表面钻孔,直径约三指。在孔附近的枢轴上,装上青铜制作的海豚,它们口中衔着链子,链子上挂着的圆盘落入圆筒的孔中。在盛水的青铜水箱中安装节气室(throttle),它就像一只反转的漏斗。在它的下面嵌入一些约三指高的方块,它们在节气室的边缘与青铜水箱底部之间保持着均等的空间。在节气室顶部的上方,安装着一个小气室,它支撑着乐器的主体部分,希腊人称这个部分为camon musicus(缪斯的法则),即音规板(m u s ic a l m e a s u r e)。如果乐器是四音列的,沿着它的长度便有四道槽在每道槽内装上一个带铁把手的音栓,
7、当旋转把手时,便打开了气体从小气室进入槽中的出口。音规板也开有与气槽相同的气孔,横向排列,与上板的排气孔相对应。上板在希腊语中称为pinax(木板、木案)。在音规板和上板之间安装滑片,以相同方式打上孔。它们也应该涂上油,以便能轻易地插入与拉出。这样它们便可以堵住这些孔。这些滑片被称为plinthides(小石条)。它们前后移动,堵住一些孔,打开另一些孔。滑片由铁钩固定并与琴键相连,而且只有触动(管)风琴键才能使滑片不断移动。在上板出气孔的上方,即压力通过气槽逸出的地方,用胶粘上环,再将(管)风琴键的簧片固定在这些杯上。再者,从圆柱形气筒到节气室的颈部有一套管子相连,并通往小气室的出气孔。管子上
8、装有圆盘阀门,在车床上加工而成并安装到位。当小气室接纳了压缩空气,阀门便堵塞了排气孔,不允许气体再返回去。当活塞的杠杆被提起时,它便驱动活塞向下到达圆筒的底部,安装在立柱上的海豚衔着的圆盘阀便落进了气筒之中,这一过程往气筒中填充了空气。当活塞杆连续而有力地拉回气筒中的活塞时,圆盘阀依然堵着气筒的上孔,所产生的压力推动聚积在那里的压缩空气进入管子。空气顺着管子冲进气室,并通过节气室的颈口进入小气室,杠杆运动越有力,空气便压缩得越紧密,流入滑片开口,给气槽内充满气体。用手按动琴键便连续地驱动滑片前后运动,堵上一些气孔,打开另一些气孔,(管)风琴便发出了声响,奏出符合音乐法则的各种不同的音调(图1)
9、。图1【古罗马】维特鲁威建筑十书中克特西比乌斯的水压管风琴结构示意图,【美】T.N.豪评注插图,陈平中译,第442 页。从上面的记述与图像中可以看出,克特西比乌斯发明的这件乐器上包括风箱和键盘(在这里可以称为杠杆),这些都是管风琴必不可少的特征。维特鲁威描述了水压管风琴的进一步发展,例如使用两个泵,而不是一个泵和一个风箱。两个泵允许多列的音管独立地演奏发出乐音。音乐学家库尔特萨克斯(CurtSachs,18 8 119 5 9)对水压管风琴的评价是,利用一个机械化提升和恒定风相结合供应到一组潘管上的设计原理是合理的。正如其名,这件乐器利用水来提供持续不断地向管子输送压力。其原理是:进入音管产生
10、声音的空气来自一个风箱,这个风箱被一个管子连接到一个气室中,空气被泵入以压缩水,由此水在气室中上升以压缩空气,从而向音管稳定供应空气。这些水气通入不同长度的音管(通常是芦杆制)发出高低不同的音高,每一个音管都由一个杆子(键盘)27-乐器杂志M技张关地乐器研究instru来控制。正是由于它的这种发声结构原理使得水气供应缺乏稳定性,使其发声较为浑浊,音响效果欠佳。拜占庭的斐洛(Phi10,公元前2 8 0 年前2 2 0 年)虽不是克特西比乌斯的学生,却深受他的影响。他将水压管风琴形容为“用双手演奏的芦笛”。亚历山大港的希罗(HeroofAlexandria,公元10 年7 0 年)在其气体力学(
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