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跨越千年的突破从箫的发音原理看泛响箫的
第一次见到泛响箫,是在箫园雅集活动上.黑色大漆管体、镀金钛金属吹口的箫让我十分震撼.作为接触箫近20年的老玩家,我还是第一次见到如此既有传统的工艺,又有颠覆性创新的箫.现场试吹感觉这款箫的音色很好,没有想象中的金属的“硬味道”,声音宽厚,高音明亮.换用铝合金吹口后,音色听感和传统竹箫没有明显的差别.
泛响箫的独特之处就在于这个金属吹口,加工精度非常高,而且外形参考人体工学,非常的贴唇.从音色的角度看,泛响箫的音色很清亮,尤其高音区.正是这款箫的独特,让我产生了浓厚兴趣.利用自己本科专业的物理学背景,查阅资料之后进行了深入的研究,从箫的发音原理上,找到了泛响箫独特优势的根源.
箫作为一款边棱发音乐器,其发音的原理,在前人的论著中,一般表述为“当一股气流以一定角度射向一个带有尖锐边缘的管子入口时,气流被分为两股,形成上下两个分离的气体涡旋,涡旋之间随之产生空吸,导致互相碰撞.如果气流不断,涡旋之间的碰撞也就持续下去,涡旋碰撞发出的声响就称为边棱音”.边棱音通过后端管体气柱的耦合,混合发音,就成为大音量且圆润的乐音.我结合声学方面的物理研究成果,将箫上边棱音的发音原理进一步分解表述如下：当一矩形截面的气流（物理上可以称之为层流喷注）喷向一尖劈时,作用在尖劈上的力,以及相关的局部流体振荡（即气流冲击吹口周边而形成的反作用力,产生了侧向的力量）使气流从喷口就受到横向的不稳定的扰动影响.扰动使气流形成涡旋,而后继的扰动气流、涡旋本身继续与尖劈产生相互作用,进而构成一反馈环.反馈环使气流的涡旋产生了波浪形的频率特质,在这几种力的共同作用下,该气体的涡流之间产生了边棱音.边棱音是没有固定音高的,只有后面接着管子的时候,通过耦合放大,才会产生一个基于管体气柱的音,如图1所示.
基于边棱音的发音原理,箫的吹口对于音色的影响至关重要.其U型吹口的深度、宽度,尖劈的角度,入射气流的角度等,就像其他管乐器,如笙、唢呐的簧片和哨片那样,其大小、空腔角度都会对发音产生影响.而且当边棱音产生的时候,耦合区域,也就是产生音的能量激励区,其管体材质对发音也是有影响的.因为乐器所发出的音大部分都是复合音,除了基频之外,还有分段振动.而振动的参与部分除了空气柱,可以振动的管体部分也是有微妙影响的.这就是为什么我们在制作乐器的时候,对乐器材料本身是非常考究的.箫的激励区域,传统的箫都是竹子（或木材）本身,那么这个材质本身的弹性模量就非常重要,会影响音色中泛频的部分.泛响箫的独特之处就是采用了一个金属的吹口,金属吹口的特点一是材质比竹、木制作得更重,坚硬,吹口形态可以更加稳定；另外就是自身的弹性模量远大于竹、木,会产生更多的高音泛频,从听觉上就会感到清亮,结实有力.
为了验证这个理论,我特意使用G调泛响箫和G调传统紫竹箫进行了频谱分析对比,如图2.
从图2可以看出,泛响金属吹口箫的高音区泛频（3KHz～5KHz）明显比传统紫竹箫要丰富,其中3KHz泛频的能量还不小,所以其音色更清亮,具有穿透力.
管乐的演奏者们都知道,笛箫的超吹就是通过对自然泛音的加强来得到的,加强第一泛音列、第二泛音列,得到第二组甚至第三组超吹音.那么如果对泛响金属吹口箫的泛音特性善加利用,是不是可以更好地演奏超吹的高音区,甚至扩展音域呢？
我想起了我们民族乐器当中非常重要的笙.笙的发音原理同样也是以笙脚上的簧片激发,通过竹质笙苗中气柱的耦合发音.经过专家们的考证,中国的笙大约是从唐代末年到五代时期就从竹质的笙簧改进为铜质笙簧（竹质笙簧流传到了日本,现在还有可以见到的实物）,成为笙的一大进步.铜质笙簧发音更明亮,音色好,音量也大,而且拓展了可以达到的音域.和笙簧的演变一样,泛响箫解决了一个千年来箫的突破性变革,可谓是一大创新.
泛响箫金属吹口的另一个特点,就是其调音相比传统箫的插口更灵敏.究其原因,泛响箫的调节点就在吹口的耦合区域附近,而传统箫的插口大约距离吹口15cm左右.从原理上讲,都是通过改变箫管体的有效振长来调节音高.而泛响箫的调节点因为金属吹口的缘故,更加趋近于耦合区域,临近耦合的变化范围,所以更加灵敏,改动小而影响大.这就跟唢呐调节芯子深浅的调音灵敏度,不如直接改变哨片插入位置来调节音高灵敏度的道理近似.当然,调节的灵敏度是在一个合理的范围内,过度的灵敏也会造成微调的不便.
泛响箫的创新,在我看来是一种跨界的思维,直接打破了一直以来箫制作上的材质统一性,是一种大胆的尝试.作为民族音乐的爱好者,我真心希望这样的创举多一些,为我们中国乐器的发展多做贡献.同时,也希望演奏家们用好这些“神兵”,创作出更多的优秀作品.M
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