谁知道怎么用长笛?
申请专利并不难。原因是专利只要求“新”。例如,在20世纪30年代,张设计了一种十一孔长笛。近几年有人给它加了两个支架,不仅申请了专利,还获得了文化部的“科学进步三等奖”。再比如有人做了一个玉帝的玻璃仿制品,也得到了专家的认可,也申请了专利;再比如根据民间乐器“仇”制作的中音管乐器——也就是所谓的“贾湖骨笛”——不是也申请了专利吗?这些专利不都是因为“新”而获得的吗?
20世纪30年代,中国没有专利。当然,张无法为十一孔长笛申请专利,现在专利局也无法对其进行审查。“双撑十一孔笛”只是双撑十一孔笛。我曾经问过评委,答案是“没人吹十一孔笛,现在他吹了!”我知道,这位表演者花了八年时间,现在他可以演奏林斯基·科萨科夫的《野蜂舞》。八年——辛苦却珍贵:职业选手都没有耐心,更何况业余选手。奇怪的是,“双拥十一孔笛”得的是“科学进步奖”,而不是表演奖!
反正就说电脑和乐器制作的标准化吧。
如果用电脑开发长笛制作软件,有没有可能研究长笛制作的标准化问题?笔者认为,特殊情况下,ok;总的来说,不可行!
那么什么情况下可以用电脑来规范笛子的制作,什么情况下不可以用电脑来规范笛子的制作呢?傻傻的,像长笛,可以用电脑编程制作;如果中国长笛是由金属,硬木或塑料制成,很难用电脑安装程序制作。就传统竹笛而言,用电脑设置程序是不可能制作出来的!因为用电脑编程用新材料制作笛子不仅仅是制作人的事,还涉及到数据采集的基础、教材的科学性、教学和乐器制作与教材的配合等问题;至于竹笛,完全是奢侈!
为什么笛子可以用电脑编程制作,用新材料用电脑编程制作笛子很难,而竹笛却不可能?这是由它们各自的特点决定的。由新材料(金属、木材、塑料)制成的槽可以像槽一样被车削。表面上看差别不大,实际上差别不小。找出这个问题并不难,只要找出它们之间的区别就行了。中国笛子和笛子有两个重要区别:一是中国笛子流派众多,二是没有统一的教材和教法。这两个问题其实是相互关联的:学校的存在使得教材无法统一;教材的不统一是学校传承发展的基础。
乐器最重要的属性是音色和音准:独特的音色是其生命之本;好的音准是其应用的条件。竹笛特殊的音色,不可能用比它更高级的笛子来代替它。如果制作不能保证音准,就只能存在于民间,进不了音乐厅。由此可见音色和音准的重要性。
长笛的音高不仅取决于制作,也取决于教学。笛子制作有严格的工艺要求,是几百年生产经验的不断总结和升华,而不是数学公式的推演。长笛演奏教材符合长笛的音高条件,辅以严格的视唱练耳。我国的笛子缺乏这个前提,严格的计算机应用程序最多只能满足一部分人的演奏条件,而不能满足所有演奏者的演奏条件。至于竹笛,材质千变万化,如何才能做到规格一致,符合音准要求?
古今笛子制作的一个不争的事实是,从来都是凭经验制作,而不是靠严格的计算结果。从古至今,据计算只规定了两部音孔位置和音准要求:一部是西晋前十年书监荀胥制定的《笛法》(即《荀胥笛法》),以及荀胥笛律所制定的《太史笛》;另一个是20世纪30年代秦雨学会的彭志清设计的“萧雅”(秦晓)。在这两种乐器中,太史笛的音高符合三分得失律和十二分律,萧雅笛的音高不仅符合三分得失律,而且以a1为标准音。但这两个例子并不能证明萧和狄可以通过计算找到他们严格和声的规律,因为在对通过“公式”得到的数据打孔时,必须充分运用灵活的方法来保证音准;否则声音是不可能准确的。比如作者接触“偶孔笛”50多年,制作偶孔笛已经46年。但近十年来,通过喷嘴修正理论的具体应用,同一个公式却取得了不同的效果:其调制效果是前人无法企及的。
至于笛子发声频率的公式,先生和他的弟弟,复旦大学物理系教授赵先生已经算出了笛子发声频率的公式。很多人跟我提过这个公式。在我看来,虽然这个公式对影响竹笛频率的因素考虑得比较周全,但这只是一个公式,需要进一步完善才能投入实际应用。许多人对赵先生总结的公式持怀疑态度。笔者无意对配方本身进行评论,但赵老师根据配方计算出的结果并不能符合制作笛子的实践,因此可以断定该配方并不完善。其实赵先生自己也明白公式的不完善,赵先生对笔者提出问题的回答就表明了这种态度。赵老师为什么不完善一下?没必要,但不可能!
以下是对赵先生笛声频率计算公式的探讨。
赵老师的公式不完善,所以计算出来的制笛数据无法投入生产,这一点从第二孔和第三孔的距离就可以证明。D调的曲笛,第二个和第三个孔的间距是0.25 cm,小A调的第二个和第三个孔的间距是0.1 cm,而小C调的只有0.06 cm!试想,就算竹纤维能有这么高的机械强度而不断裂,恐怕食指和中指之间的指缝也远远大于这个数据,无法隐藏。
造成这一错误的原因,不仅是赵老师没有注意到相邻两孔的半径要减去相邻两孔的距离(即相邻两孔中心点之间的距离)。比如吹孔到第二个孔的距离是24.41 cm,到第三个孔的距离是23.16 cm。好像两个洞的距离是1.25 cm。但是你也要减去两个音孔的半径(0.5×2),只剩下0.25 cm!当然,如果按照计算出来的数据做一个,问题不会被发现吗?但是赵先生根据他计算的数据并没有做出一个。
就赵老师计算的制笛频率公式而言,认为选取的物理量中有两个可能不恰当是愚蠢的:一个是声波速度,一个是喷嘴修正。
众所周知,频率与声波的速度成正比。所以声波的速度决定了频率。公式中的声速是自由空间(大气)中的速度;一般笛子内径比较小,不超过2.5 cm,笛子内的声速不应该等于自由空间。是否相等是一个有待考证的问题。
接着是喷嘴校正。凹槽有两种管口校正,一种是末端校正,另一种是管端校正。赵老师选择0.6R作为末端修正量,末端修正量是可变的。关于这个声科学家瑞利计算的0.6R的端校正量,我曾经写过《瑞利的端校正难以适用于中国》一文,对赵先生选取的这个量提出了异议。就管端修正而言,虽然赵先生注意到了吹孔大小和管壁厚度对频率的影响,但他把这个量看成一个常数是不合适的。为什么不是每个人都能随心所欲地吹一把制作精良的笛子?原因是什么?这个现象恰恰证明了管端修正是一个变量,而不是一个常数。
影响笛子音高的两个因素,声波速度和喷嘴修正。如何分辨哪个是声速对笛子音高的影响,哪个是喷嘴修正对笛子音高的影响?其实不难区分:如果笛子的整体音高发生了变化,但音孔之间的间隔没有变化,就证明声速对笛子的音高有影响。比如同一支笛子,如果冬夏两季绝对音高不一样,音程就不会变;如果笛子的音高同时发生变化,音孔之间的间隔也发生变化,证明喷嘴修正对笛子的音高有影响。
通过公式不难证明声波速度和喷嘴修正对长笛音高的影响。下面简单分析一下。
从笛子的基本公式F = C/2 (L+δ)可知,当管长L一定,喷嘴修正量δ一定时,频率F与声波速度成正比。所以声速只影响笛子的整体音高。而不改变音孔之间的间隔关系。
上面的公式可以用来推导长笛的音位公式。
因为笛子在一定温度下吹奏时,其声波速度是一定的,因此,F1/fn = (LN+δ)/(L1+δ)。如果选择法系(生法法)为k,则fn=kf1。由于fn的频率大于f1,所以K大于1。同时,上式可由下式导出LN+δ= K(l 1+δ);ln = k(l 1+δ)-δ;ln = KL 1-(1-k)δ;
因为频率与管的长度成反比,k小于1大于0;(1-k)是小于1且大于0的常数,音孔位置Ln随着喷嘴校正量δ的增减而升降。
如前所述,δ是末端校正& 1和管端校正& amp;两者之和。端部修正不仅不是0.6R,还是一个变量:随着端部调谐孔的增大而减小,随着两端直径差的增大而增大。对于管端修正,不仅随着吹气孔的增加而减小,而且随着管壁的增厚而增大。同时也随着缝位的前移而增大,随着风力的增大而减小。此外,每个音孔的音高也随着孔径的增大或减小而升降。每个笛子制作者(不管是有意识的还是无意识的)都会利用这些关系来调整音高。
这些影响笛子音高的条件是灵活多变的,现在恐怕没有人能把握住变化的规律。人家还没搞清楚规则,怎么能规定电脑要按照一定的程序来做呢?
由此可见,现在用电脑制作笛子的研究将是徒劳的,只会消耗人力、物力和财力。当我们掌握了上述笛子的频率公式和音位公式,即笛子的频率与上述量的关系后,才有可能把计算机编程提上日程。