管風琴的構造研究

摘 要：管風琴（Organ）從公元前3世紀起，發展至今已有2000多年的歷史，屬于氣鳴式樂器，是現存最古老的鍵盤樂器。本文通過研究管風琴的風箱（Wind Chest）、聯動裝置（Action）、音管（Pipe）、音栓（Stop）、鍵盤（Manual）、琴箱（Case）六大部分的運作原理與作用，從直觀的角度，更好地了解管風琴以及其發聲原理。

關鍵詞：管風琴;構造;作用

1 風箱

管風琴的響度和共鳴取決于打氣的風箱，因此風箱有一個非常形象的名稱，被稱作管風琴的“肺”，負責給管風琴運輸空氣。密閉的風箱會將空氣壓縮至儲氣箱內備用，需要被使用的空氣再從儲氣箱輸送到上方方形箱體的氣室中。在電力出現之前，管風琴的風箱靠水力或人力來鼓風，近代也有使用水力機或內燃機來鼓風的，而現今的管風琴大多使用電力鼓風。[1]

2 聯動裝置

聯動裝置將管風琴的各部分精確地連接起來，在管風琴發聲時，空氣會輸送到氣室中，氣室內含有多層隔板，同類型的音管排列在一起置于氣室頂部隔板的開孔處，音管分別對應鍵盤上的音，此時要讓空氣進入相應的音管就需要通過一系列的機械連桿。拉出的音栓會通過連桿帶動氣室隔板內的滑板，使滑板上的開孔與相應音管的入氣孔對應，此時按下的琴鍵通過連桿開啟栓塞，空氣就能從氣室進入音管，發出對應的音高、音色。

聯動裝置除了有機械連桿式外，電力出現以后還有了電氣按鍵式。電氣式于1860年試制，1888年開始使用。機械連桿式的運作原理如上所述，音域越廣、音栓越多的管風琴，越需要數量龐大的機械零部件互相連接才能運行。而電氣按鍵式的運作原理是在琴鍵下設置電路來控制裝有電磁鐵的栓塞，按鍵時磁鐵電路關閉，則栓塞開啟，此時空氣便會進入音管從而發聲。[2]

3 音管

管風琴的音管分為哨管（Flute pipe）與簧管（Reed pipe）兩類，大部分音管都由金屬或木料制成，它們形狀各異，發出的聲音也各不相同。

基本的哨管，管體成圓柱形，管腳是圓錐形，兩者的連接處靠近管腳的位置有窄長的管嘴，分上下管唇，音管發聲時空氣通過管腳進入，沖擊上管唇使哨管內外的空氣產生振動，再經由管體共鳴擴大。哨管的音管越長，發出的音越低，反之發出的音越高。其音色受到音管材質、音管直徑等因素的影響，如金屬材質的哨管音色比木制的要冷，哨管的音管直徑越大音色越溫暖，不同的哨管能夠組成管風琴的主音栓、笛音栓等基本音栓。如圖1是木質管。

常見的簧管，管腳呈圓錐形，靠近管腳處的管體開口較小，類似于圓錐形?；晒艿陌l聲原理與哨管不同，靠管口內裝置的金屬制簧片振動發聲，空氣從音管底部進入，振動發生于簧片與其底部凹槽的共鳴器之間?；晒馨l出的音高取決于簧片的長度，簧片長度可以通過底部的調音鋼條調節，簧片越長其振動越慢，產生的聲音越低沉，反之簧片越短振動越快，產生的聲音越高?；晒艿囊羯彩芤艄懿馁|、音管直徑等因素的影響，除本身的音色外，簧管還能夠模仿小號、號角、雙簧管等樂器的音色。如圖2是簧片管。

音管的長度以英尺為單位，一組音管的長度每縮短一半，音高則升高八度，如16英尺的音管發聲音域對應鋼琴鍵盤上的“大字一組”，8英尺的音管音域在“大字組”上，4英尺的音管音域在“小字組”上，以此類推。[3]

4 音栓

音栓是配置音色、控制音高的開關，裝置在演奏臺的兩邊，一個音栓可以控制一組音管，演奏者借助音栓來選擇不同的音色。傳統的音栓為圓形突鈕，可以推進拉出，當某個音栓被拉出時，聯動裝置會操縱滑板到對應的音管處，從而使管風琴發出與音栓對應的音色。在使用電控裝置的管風琴上，開關音栓的操作變得更便捷一些，多為按鍵型，按下去即可激活相應音色。

管風琴上的音栓最多可達2000多個，許多音栓的名稱、配置又因不同的國家、地區、制造者、歷史時期等而有所不同，因此要將音栓逐個說清是很難辦到的事。多數音栓是用于模仿其他樂器的音色，管風琴上的五大音色類型分別為基礎音色、笛管音色、弦樂音色、簧片音色與打擊樂器音色。管風琴上普遍裝置的音栓主要有主音栓、變化音栓、混合音栓、聯鍵音栓等。[4]

主音栓也被稱為基本音栓，每架管風琴上至少裝有一個主音栓，部分大型的管風琴具有多個主音栓。主音栓均由哨管構成，其音管的直徑和材料不同，會導致管風琴具有不同的主音栓音色。變化音栓是發音包含五度或十二度關系的音栓，演奏時使用變化音栓會在演奏的旋律上復合發出高五度或高十二度音?；旌弦羲軌虬巡煌硕鹊囊艄芤羯旌显谝黄穑l出的音響效果非常輝煌。聯鍵音栓可以將兩種手鍵盤或某一手鍵盤與腳鍵盤連接起來，在一排鍵盤上彈奏可以聯動另一鍵盤同時運作，發出另一種音高音色。

5 鍵盤

管風琴的鍵盤分為手鍵盤（Manual）和腳鍵盤（Pedal），最初，管風琴只有一排手鍵盤，隨著時代演變，管風琴在教堂起越來越重要的作用，其形制規模與教堂建筑一樣越來越龐大，腳鍵盤得到了廣泛使用，有些管風琴上還有雙層的腳鍵盤，手鍵盤也從1排擴展至5排、6排。標準的手鍵盤每層均為61鍵，標準的腳鍵盤為32鍵，它們各自操控一套各有其音響特性的發音系統，每層鍵盤都配置有聯鍵音栓，能夠聯動其他鍵盤，使得管風琴能夠產生輝煌雄偉的音響效果。

主鍵盤（Great Organ）也稱大鍵盤，位于演奏臺的第一層，它所聯動的音管數量最多，發出的音量也最突出。[3]第二層為強弱音鍵盤（Swell Organ），這一部分的音管裝在強弱音箱內，箱體的一面有若干能翻轉啟閉的窗，窗的開度大小通過強弱音踏板控制，從而使發音增強或減弱。[4]伴唱鍵盤（Choir Organ）發音比較柔和，主要為教堂里的圣歌合唱隊伴奏。在有3層手鍵盤的管風琴上，伴唱鍵盤位于第一層，第二、三層依次為主鍵盤與強弱音鍵盤。第四層是獨奏鍵盤（Solo Organ），它控制適合獨奏的弦樂、雙簧管、小號等樂器音色的音栓。大型的管風琴有時會用到第五層鍵盤，即回聲鍵盤（Echo Organ），它的聲音聽起來有從遠處傳來的效果。腳鍵盤在形制上，琴鍵比手鍵盤長、粗且間距更大，負責演奏低音，腳鍵盤上可以操縱16英尺、8英尺和4英尺的音管，大型的管風琴上甚至有32英尺的倍低音管。

6 琴箱

管風琴的音管、音栓、鍵盤、聯動裝置、風箱都被安置在帶有精美雕刻隔板的大型琴箱內。琴箱正面敞開，展現規則排列的大型音管與演奏臺，音管發出的聲音會在琴箱內產生共鳴。

參考文獻：

[1] 段穎.管風琴的早期歷史與工作原理簡述[J].藝術教育，2011（06）：100-101.

[2] 楊雁行.十七、十八世紀的樂器之王——管風琴[J].樂器，1984（03）：22-24+28.

[3] 賀錫德.體積最大的樂器——管風琴（中）[J].音響技術，2006（04）：71-72.

[4] 關肇元.碩大無朋的管風琴——管風琴結構和性能簡介（續）[J].中國樂器，2001（07）：18-19.

作者簡介：張佳蓉（1996—），女，湖南株洲人，碩士研究生在讀，從事音樂與舞蹈學，鋼琴表演理論研究。