一種閉管活塞管樂器“活塞笛”的構想及結構

徐登峰

（中國礦業大學藝術學院音樂系，江蘇 徐州，221116）

中國的民族樂器品種繁多，目前常用的樂器只不過是其中的一小部分，而且由于種種原因所致，有一部分民族樂器即將成為歷史，但這些樂器仍具有較大的價值，且亟待改良與保護。笛哨就是一個例子，笛哨是用細鐵絲綁著棉花塞在小竹管中吹奏，可以模仿鳥叫，筆者在研究排簫轉調問題時，從排簫和民間小笛哨的原理上受到啟發，嘗試改革發明了一種閉管活塞吹管樂器——“活塞笛”，現將具體的設計闡述如下。

1 樂器的構思

我國的民族吹管樂器可以分為開管樂器和閉管樂器兩種。開管樂器是指吹口與出氣口不在一起的吹管樂器，它在民族吹管樂器中占有較大比例，常見的開管樂器有竹笛等；而閉管就是指樂器的吹口同時也是出氣口的吹管樂器，類似排簫等以閉管為原理的吹管樂器在民族吹管樂器中的數量則較少。目前，比較常見的吹管樂器基本是固定音高的，而非固定音高的吹管樂器也很少見。本文提到的“活塞笛”如能成功開發，將是對非固定音高的閉管樂器的補充。

這種新樂器的構思設計基于閉管發音原理，它通過活塞的移動，截取不同的有效管長，發出不同的音高，所以，命名為“活塞笛”。該樂器的音高控制方法與開孔吹管類樂器完全不同，因通過活塞的移動位置來確定音高，所以，屬于非固定音高樂器。“活塞笛”的結構由一組粗細不同的發音管和活塞系統兩個部分組成，發音管根據需要可選擇2～4支粗細不同、內徑規則的直管作發音體，較粗的發音管演奏低音區，較細的發音管演奏高音區。

該樂器的活塞系統部分可以通過兩種方式來實現，分別是拉桿式和水箱式。拉桿式活塞就是在每支發音管內裝一個與該管內徑匹配的活塞，活塞固定在一根支撐桿上，支撐桿可以帶動活塞上下滑動。水箱式活塞笛的發音原理與拉桿式活塞笛的原理是一樣的，但是活塞由拉桿變成水箱，樂器由水箱、發音管及音高按鍵組成，在樂器中放入一定量的水，通過擠壓水囊，水平面在發音管內位置升高或降低，直接截取發音管有效長度，演奏不同的音高。以下結合這兩種不同的結構方案作進一步說明。

2 樂器的結構

2.1 拉桿式活塞笛

拉桿式活塞笛由發音管、活塞與輔助拉桿兩個部分組成，具體結構如附圖所示。圖1是拉桿式活塞笛的結構圖，圖2是拉桿式活塞笛的單管剖面圖。

如圖1、圖2所示，樂器的吹口位于發音管的頂端，整個樂器用2～4支管子組成，由粗到細排列。每一支發音管必須內徑一致，管壁厚薄均勻，一般用金屬、木質、竹質等材料加工，也可以用玻璃、塑料或其他透明材料制作。

在發音管內安裝一個與該管內徑匹配的活塞，活塞與支撐桿相連。位于發音管中部的固定螺絲把發音管分成上下兩部分，活塞向下運動到固定螺絲的位置時，固定螺絲擋住活塞，使活塞不能再向下運動，則固定螺絲的位置為該管的基音（最低音）。

在發音管的下端有一個底塞，底塞中間有一個小孔（如圖2），支撐桿的一端通過小孔伸出管外，在支撐桿的下端裝有一個螺母，使支撐桿向上運動時不會脫離底塞中間的小孔，這樣，拉桿可以保持與發音管平行，不會左右搖晃。

發音管的下半段，在底塞和固定螺絲之間開一個細長的縫隙作滑槽，用于控制音高的拉環通過滑槽與支撐桿相連。因活塞笛屬于非固定音高樂器，音準不容易掌握，因此，在滑槽的一邊開一些小口用來作為標記音位的品，方便控制音準。而另一邊則保持光滑，以便演奏滑音和拉環的上下滑動。

吹管樂器的音高因溫度不同會發生變化，所以，在樂器中設計一個音高微調裝置。拉環與支撐桿相連為非固定的，支撐桿中間為螺絲；拉環的一端為螺母，擰動螺母改變拉環與支撐桿的接觸點位置，可調整活塞與拉環之間的距離，調整活塞在吹管中上下的位置，微調使實際音高與標記音位的品所要求的音高相一致。

2.2 水箱式活塞笛

水箱式活塞笛由發音管和水箱、音高按鍵兩部分組成，以下結合附圖和具體實施方式對樂器結構進一步詳細說明。圖3是水箱式活塞笛的實施方案結構圖。圖4是水箱式活塞笛的單管剖面圖。

在圖3、圖4所示的實施方案中，水箱式活塞笛的吹口位于發音管的頂端，發音管的材料及規格要求與拉桿式活塞笛一致，在發音管下端安裝一個水箱，水箱與壓板伸縮箱相連。水箱與發音管之間有一個透水孔，在發音管的背面設有一個樂器托環。

演奏前需要在發音管和水箱中注入一定量的水，使發音管的音高符合演奏者設定的音高要求，如粗管可定為小字組g，細管則可定為小字一組g（g1）。伸縮箱為一個有彈性的水囊，手指控制按鍵，壓板能夠帶動伸縮箱前后活動，演奏時通過按鍵按壓伸縮箱，使發音管中的水平面升高或降低，截取發音管中的有效長度，與吹入發音管中的氣流發生共振，發出需要的音高。

當發音管的制作材料為玻璃或其他透明的材料制作時，注入樂器中的水可以帶一點顏色，這樣，在演奏時可以看到水柱升高或降低，看起來更為直觀。

3 演奏方法與效果

這種活塞笛發音管的一端是封閉的，另一端作為吹口同時也是出氣口，因此，在演奏時吹口朝正上，向發音管中吹氣，吹氣的方法與演奏排簫相近。控制音高的方法與普通開孔樂器也有所不同，拉桿活塞型的樂器通過支撐桿帶動活塞在發音管內上下滑動，改變活塞位置確定音高，所以，演奏者用左手持樂器，右手推拉與發音管相對應的拉環，或者右手持樂器，左手推拉相應的拉環進行演奏。水箱式活塞笛在演奏時，吹口朝正上，左右手的拇指套在樂器托環內托住樂器，通過手指按壓水箱來控制音高，改變發音管中水柱的高度進行演奏。

經過實驗，活塞笛能夠演奏各種音階，以及連音、斷音、吐音和滑音，也能夠方便轉調。樂器的音域寬廣，其發音的音區為小字組e到小字四組c（e～c4），而其中效果比較好的音區則為小字組g到小字三組e（g～e3），能夠演奏本樂器音域內音階以外的音高（微分音）。它的音色空靈，與排簫相近但也有一定區別，在音色、演奏方法、表現力等方面是現有管樂器的有益補充。不過，類似這種非固定音高的樂器，演奏音樂需通過大量練習才能解決音準問題。

這種閉管活塞吹管樂器“活塞笛”的相關設計已經申請了專利，部分技術上的問題正在不斷的改進中。為了能夠盡快地完善這個樂器，筆者公開其中的設計內容。眾所周知，一個樂器從發明到制作再到推廣，困難是顯而易見的，希望同行能多提意見和建議；也呼吁能夠有更多的人關心民族樂器的改革與發掘工作，為對民族音樂保護與研究盡一份力量。