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泛論長笛吹口管之設計及影響

一個不可能的任務(淺談好長笛的基本要件)

莊老師的秘密武器(長笛吹口管螺帽改良記實)

 

 

 

泛論長笛吹口管之設計及影響

前言:

台灣在高度經濟成長下,伴隨著文化事業也相對蓬勃發展,而長笛更在繼鋼琴、小提琴之後快速的提升成為音樂界熾熱的一門,從國家音樂殿堂以至國小樂隊、社會青年皆有廣大的喜好群眾。這些皆歸功於多位長笛老師們多年辛苦的耕耘、播種、提攜及長笛製造工廠的大力推動,作曲家也有不少的長笛創作,以開展演奏家的曲目範疇。此正如馬水龍教授所言:「自古以來"樂器、演奏者、作品"三者之間就經常保持這麼一個關係:好作品常為好的演奏家而寫,而好的演奏家也需借重好樂器才能有好的演出;而樂器的生命完全建立在樂曲上,一項沒有樂曲可演奏的樂器是不會有人學的,某項樂器若沒有好演奏家,那可能也不會有好作品。這也是Trinity(三位一體)最莊嚴的意義。為此,不揣淺陋將多年研究心得提出,供長笛界參考,並請先進們批評指導。

材料分類:

長笛依材料之不同,可分為如下幾級:

A.黃銅:初級品,目前除美國幾個廠牌外,己甚少採用。

B.白銅:初級品,一般普及型長笛所採用之材料。

C.銀合金:中高級長笛所使用之材料,因銀成份比不同,約分900銀合金、925、943、958等多種,各有不同的製造廠使用。

D.K金:高級長笛使用的材料,有9K、14K等。

E.木質:木材管身,金屬鍵體,目前已經較少使用。

F.混合型:因價位上之考量,有採混合不同材料之長笛。例如:銀管銅鍵、金管銀鍵等或是銅吹口管銀吹口板,或銀吹口管金吹口板等。

包管與無縫管之分別:

長笛吹口管管體之製作一般皆採如下之製作流程:

A.取材;向材料工廠購買設定尺寸厚度的圓管材料

B.束頭:將圓管一端加工成錐狀

C.抽型:在油壓抽管機上抽成錐度管

D.切定長:在車床上切除多餘長度之管結

E.拋光:在紡金台機器拋光,以備後續工程

而包管之製作流程略不同於一般作法,其製作流程如下:

A.取材:裁剪設定尺寸之梯形板材

B.包管:以手工打彎包成圓錐筒狀

C.焊接:以高成份銀銲料將接縫處焊接

D.整圓:將焊好之管體在模具上整圓

E.餘之作如法一般吹口管製作

包管與無縫管之比較:

樂器製作之一個重要要求為希望管體為一均質體,即在管體上之每一單位面積,要有同一密度同一厚度如此在管體的振動傳遞上才能有好的效果。無縫管的作法,因直管抽成錐度管,在材料的延展方面有不平均的現象,因此在吹口管小端的厚度較厚,大端較薄,厚度差距往往在0.4mm左右,因此在音的傳送及平衡上有了限制。而包管在取材時已經算定其延伸量且由錐度管抽成錐度管,所以其管體厚度均勻,密度均一,較能產生平均的管體振動。(此一材料延伸之數學模接待另章探討)

在同一成份之材質,雖然在密度上一般皆認為相同,其實會有上下限,即Density max.和Density min,無縫管因製程中,有多次的退火及抽拉,以致其密度較低,其金屬原子的鍵結力(Bond force)較弱,作成吹口管後,音的擴張性也較弱。而包管之板材,為一經高度輾壓之材料,原子間之距離較近,鍵結力也相對提高,作成之吹口管則會有較好之音效。(材料密度之數學模式待另章探討)

吹口管錐度之設計:

管樂吹奏時,因氣流速度的增減及入氣角度之偏差,兩會有高音偏高,低音偏低的狀況產生,唯有靠吹奏者斟酌控制,造成吹奏的難度增高。(參考流量簡易公式Q=VA,Q:流量,V:流速,A:通氣面積)所以在吹口管維度設計時,可加上某些高音補正。

一般吹口管設計大多為直錐狀 ,如下附圖:

如此之吹口管,在高音吹奏時很容易偏高,此為一般長笛之吹口管設計。為了彌補此一自然現象之發生,增加音準的可靠程度,甚少的製造家研究出一種如下之設計,可稱之為階梯狀錐度,試繪如下:

每一小錐段皆有不同斜率之錐度,而聯結成一個長錐狀之吹口管。如此可因氣柱容量之微量增加,而自然降低高音的音高。由於樂器製作仍甚少科學實證的工作,往往以演奏家與製作家彼此研商,一次次嘗試而得之設計數據,對製造家而言是極機密數據,故沒能將數據精確的標記,僅以簡圖圖示於上。

長笛發聲原理,乃如風吹電線的狀況,產生連續性正負壓的壓力變化激發氣簧而發聲,因此入氣端外型曲度與吹口孔內緣所夾角度有相當的影響,正如風吹細電線與粗電線之不同。夾角愈小,吹奏愈容易且高頻愈多,夾角愈大,吹奏較費力低頻較多,如此也相對影響三個八度的音色效果。夾角愈小,音色較光輝亮麗,低音則因低頻較少而較少力度感,且高音則容易失控而吹成泛音或是較尖銳或薄的音色。夾角大則音色有晦暗的感覺,低音音質較渾厚,但也容易有聲音揮灑不開的感覺。總之,此一因素因製造家腦海裡設定的製作觀念不同,而有很大的差異性,也因吹奏家對音色的喜好不同,而有很大的變異性,皆得彼此配合研究一刀刀修整,一音音嚐試,如此才能有合乎吹奏家要求之吹口管產生。

吹口孔之影響因素,不僅僅如上所述單一因素而已,諸如吹口孔之形狀長方型與橢圖型之不同,也會有不同之效果,吹口孔之大小也因吹奏者氣門之形狀與大小不同而有不同之影響。入氣緣之角度與吹口管壁之順滑度如何。太平順因無足夠風阻,則較難成音。太不平順則吹奏較重渦流損失(eddy loss)較多,也不利音色。迴流角度也有絕對的關係,而底端切削(under cut)的高度、深度、寬度也有很大的影響。總之,一枝好的吹口管,實須多種條件的綜合,始能有較佳約吹奏狀況,對筆者而言,每一個單一的條件,皆是一個大課題,不是幾個字可盡述,僅提供幾個影響因素,讓吹奏者參考,待有機會再專章敘述。

手工吹口管與機器製吹口管的區別:

在製作上只要能在吹口板上作出--個吹口孔就能吹奏。而吹奏條件大體而言,就在吹口孔製作的好壞。機器吹口管之作法,乃靠成型刀具具有單一固定的刀片角度,利用機具在吹口孔內作循環切削,以作出-一個吹口孔出來,沒有辦法控制入出氣角度之不同及氣流之順滑程度。因此,--般而言,吹奏較重,吹奏焦點較難掌握,音的開展度不足,音色變化弧度較小,高音較難吹奏,音的反應較慢等缺點。而手工吹口管乃製造家依設定之角度需要,四方採不同角度以銼刀修整,達到要求後再焊接吹口管,之後再作最後精修,一刀刀嚐試其吹奏的感覺而作成,其個人的味道濃厚,因它包含了製作者的音色感覺,音樂素養等條件,所以音樂界有句話"最好的樂器是手工製,最差的也是手工製"因製造家佔了相當多主觀因素。

結語:

一枝長笛的好壞,除了本身結構條件密合情況外,吹口管佔了很大部份,若在結構條件、密合條件都不錯的情況下,吹口管有了絕對的影響,它可以改變吹奏者的音色、音量、音的變化、弧度、反應、音準的控制..等等,也因此這是一門活的學問,一門特殊的工藝,短短的文字敘述,僅能描繪其概略的輪廓,而其內容得經年累月的去思考,嚐試試作追求。這皆不是片紙隻字所能盡述,此正如 莊清霖老師的人生座右銘"學習是一輩子的事",對演奏家如此,對製作家而言不也是如此嗎?!

作者:汪正榮

一個不可能的任務

淺談好長笛的基本要件

目前台灣的長笛學習人口與日俱增,在多年來學校音樂班的大力推動下,往日的學子也一個個從法國、美國、德國、維也納等等地方學成歸國,充實了國內師資內容,提升了整個長笛早的水平。再者台灣傲人的經濟力,也使長笛手能夠輕鬆的擁有各國名牌長笛。而台灣的手工長笛製造業經過近20年學習、研究、創作也能作出不錯的手工長笛,在此諸多條件的配合下,台灣長笛音樂的榮景是可以期待的。

樂器對於使用者有絕對的重要性,一把好的長笛,使用者可以輕鬆的駕馭、反應靈敏、音色甜美豐富、表現區間寬廣,使用者可以有餘力去注意音樂的創造。反之,一把不佳的長笛,使用者吹奏費力、運指僵硬不流暢、音色呆滯缺乏變化、甚至三個八度音程皆吹不全,如此的長笛,使用者又如何能作出好的音樂。更有甚者,原本或許滿懷信心、慒憬的學子,因學習的挫折而斲傷了或許是未來的音樂天才。筆者從事手工長笛製作近20載,深感長笛界對長笛的認識普遍不足,甚至於有嚴重的偏差,以訛傳訛,以致是非不分,迷信"貴才是好",而在有心人士的運作下長笛價位也愈滾愈高,如此下去,當不是長笛界之福。茲以筆者多年來的工作心得,舉出幾點長笛的基本要件,供長笛界參考,僅希望能以一己之力.達成一個不可能的任務。

一把好的長笛,筆者認為應具備三個基本要件。茲分述如下

一、好的吹口管

吹口管有如是個能量轉換器,吹奏者給予吹口管能量而轉換成聲音。如果給予一把吹口管10分的能量僅能轉換成s分的聲音,及給予另外一把吹口管10分的能量而能轉換成8分的聲音,兩者的良窳可清楚得知。而吹口管的良窳取決於甚多個因素,諸如吹口孔孔徑的大小、形狀,吹口孔內緣的角度,吹口孔的高度,吹口板的弧度及尾翼的長度,吹口管的弧度、厚度及均勻度等等,影響的因素非常多,不容一一闡述。但是基本上以上諸多因素最主要是造成氣流順流,不可有太大的風阻,且必須有適當的風阻,以便吹奏時快速成音之外,另外引起管體的共鳴。為達到此一目的,便得仔細的考量以上的各個因素,在手加工過程中逐步修正而得。

二、強健精密的機件結構

長笛管體是由身管及尾管結合而成。在管體上有多個音孔決定音的準確性,音孔上有鍵蓋,鍵蓋連著鍵臂靠著中心軸而轉動,而多個鍵蓋又彼此互相牽動,中心軸架構在鍵柱與鍵柱之間,靠著鍵柱螺絲如頂心般的頂住中心軸,使其依頂心中心點轉動,此為長笛的基本架構。長笛的操作是快速、輕巧及靈敏的。在所有木管樂器的樂曲裡應是有最短的音符、最快速的音群,及最繁複的技巧。在演奏過程中,手指的運動施予鍵蓋些許壓力,若鍵臂強度不足,或者鍵組精度不佳,往往造成鍵體變形,吹奏快速音群時反應太慢,甚至不能成音等現象,逐漸的長笛故障得造廠維修,而台灣維修水平參差不齊,修理費漫無標準,修理時間又長,在此競爭激烈的社會裡,往往別人進步代表了自己退步,更何況長笛進廠維修荒廢練習,所以在安全性的考量下,須有強健精密的機件結構。

三、絕佳的皮墊密合度

長笛是靠鍵蓋下的皮墊與音孔密合,而與吹口孔之間產生一段適當的開放氣柱,因此產生一個相對應的聲音。基本上每一個音孔代表一個半音,如果密合不佳,則氣柱形成不佳,以致吹奏時給予長笛的能量因密合不佳而減損,造成音量薄弱、管體共鳴減少、音色單薄等等問題,更有甚者若不能密合,則氣柱無法形成,能量減損怠盡而不能成音,所以長笛須有絕佳的皮墊密合度。

而密合度的調整方法有兩種,茲述如下

a:凹痕式密合

此密合的調整方法僅是將皮墊鎖定於鍵蓋之中,再用強壓及烘烤使皮墊陷下去一圈凹痕,靠此凹痕與音孔作密合。但是皮墊為一軟質物體,在釋壓之後,慢慢地恢復原狀,凹痕逐日消失,每日的吹奏狀況與前日有些許差異,待差異變大,不密合的情況於是發生,因此筆者謂之為假性密合、騙人的密合,在選擇長笛時,只要皮墊密合的調整方法是凹痕式密合,便不是一把好長笛。

b:平整式密合

平整式密合意即皮墊是完全的平整,沒有前述的凹痕,長笛操作時手指輕按鍵蓋,鍵蓋下降及於音孔便密合,吹奏時便能完整的成音,反應也會相對靈敏,共鳴度增加音量音色相對豐富了起來。平整式密合的調整乃靠技術人員依皮墊與音孔接觸的狀況逐一的以厚薄不一的紙片一點一點在皮墊背面填塞,以達成皮墊與音孔完全的密合,此即為手工長笛的境界,除了時間的付出外,還得精湛的手藝、絕佳的耐心,一點一滴的完成,這是量產長笛無可比擬的。

綜合以上三點乃是筆者認為一把好的長笛應具備的充要條件,也許諸君執疑為何筆者沒有提到材料、沒有提到音準及其他,茲略述如下

材料上的分別,基本上在於音色的不同,銅長笛的音色有其個性,銀長笛、金長笛亦是,材料不同造成音色不同、個性不同,並不代表金長笛比銀長笛好,銀長笛比銅長笛好,試想一把金長笛若是沒有好的密合度,僅是一堆廢金屬,會比一把具備了三個充要條件的銅長笛好嗎?三十萬的銀長笛會此十萬的銀長笛好嗎?其實好壞不在於價格的高低,而在於最後整合的功夫是否下得深,手工是否精緻如此而以。

至於音準這是個相當主觀的問題,一般製造廠強調的BENNET SCALE、COPPER SCALE等等,諸君知道這些SCALE的來源嗎?COPY啦!再者量產過程的人為誤差及機械誤差往往大過SCALE的設計誤差不知幾倍,談某某SCALE有多少意義,筆者曾在某SCALE的陰影下嚐盡苦頭。再者吹奏者的吹奏習慣、入氣角度、腔形、肌肉的控制皆會影響音準,所以筆者認為BRAIN SCALE才是最佳的音準,意即自己要擁有控制音準的能力。

還有好多好多,礙於篇幅未能盡言,僅提供幾點粗淺但是基本的辨識方法,讓長笛愛好者作參考,或許有異議,再說吧!

Trinity Flute

汪正榮

莊老師的秘密武器

長笛吹口管螺帽改良記實

前言:

長笛自1847年經貝姆式改良後,而有了今日的架構,也造就了長笛更寬廣的音樂範疇。歷來長笛製造家也多方尋求設計上的突破,雖稍有所得,但總難有科學理論的佐証,除了某些尚存的著作外,甚少製作實驗的論述存於世上,而後繼者唯有重新摸索,甚至汲汲一生尚不可得昔人長笛作品之精華。而演奏家除了在演奏技巧、音樂性格上力求突破外,總希冀手上擁有一把曠世利器,伴其探索音樂的殿堂,因此在演奏生涯中時時思考著如何改良長笛以使它能承載無限性的音樂要求。也因為演奏家與製造家的結合,長笛的研發工作便在舞台下默默的進行。

創作理論概述:

長笛吹奏時由吹奏者施以氣流於吹口孔內,因風壓而產生疏密波,在吹口孔前緣壓力零點處,因壓力的連續性增減而產生無形的氣簧振動,伴隨管長而產生固定的音調,如此僅於成音而己。至於音色則牽涉到管材。管材的功能除了範束氣流形成氣柱外,另一重要功能即為音之共鳴體,而氣柱橫向的壓力傳遞而使管材產生多樣性的管體振動。不同材質有不同的振動模式,不同的厚度亦有不同的振動效果。而如何讓此管壁振動的動能傳遞能快速且持續,此即為此篇論述的創作緣由。

實踐經過:

筆者從事手工長笛製作多年,時時思索者如何改良長笛的吹奏效果而將學校所學的流體力學理論實証之於長笛製作中,但從未考量過長笛吹口管螺帽對音色的影響,總以為華司+軟木+螺帽為一死段,僅具有美觀、調整等功能罷了。偶一機會經莊清霖老師提醒,於是開始作吹口管螺帽的改良。

一般廠牌之螺帽設計,往往為了節省成本及製作上的方便,大多採銅質或半銀半銅,且重量也甚少大於10g。筆者思索者當管體的振動能量在傳達於螺帽時可能造成能量的遽減,傳回時己失去某些動能,於是設定一定值的重量A,且以全銀質加工,再設定一差值X,作出A、A+X、A+2X、A+3X、A–X、A–2X、A–3X等重量的全銀質螺帽,經筆者作出後以同一支吹口管試奏後發現有相當程度的改變。音色的認定原是參雜主觀的喜惡,但同一支長笛換上不同數值的螺帽後卻有不同的音色,

由水利工程到長笛製作

                    汪正榮開創自己的天空

八年前,大學畢業的汪正榮投身長笛製作時,從最基層幹起,被指為﹁大學生當學徒﹂,破壞勞工行情。七年後,水利系出身的他獨立開創手工長笛工作室,並決心向日商壟斷長笛製作技術的局面作唐吉訶德式的挑戰,汪正榮執著於興趣.企圖為高精密樂器製作技術本土化紮根的作法已引起各方矚目。

在桃園市兩所學校音樂實驗班教授長笛的年輕好手林文棻試吹過汪正榮一刀一琢完全手工打造的長笛吹頭後,肯定這名由水利工程跨行到音樂界的﹁笛癡﹂, ﹁他的手工長笛吹頭音不輸日本樂器株式會社的精品﹄,正統音樂教出身的林文棻吹過東、西洋各式名笛,牠的看法已肯定了汪正榮的﹁土法製笛﹂功力。

現年卅四歲的汪正榮從小對音樂有一股狂熱,高中時代自己摸索古典吉他,使他即使大學唸的是水利系,也回頭搞起音樂。

﹁國內手工長笛專業製造技術完全操縱在日商手中﹂,八年前,由軍中退伍的汪正榮為了一償宿願,毅然放棄了水利工程的本行,向日商經營的樂器製造廠報到,由最卑微的作業員幹起,汪正榮說,當時月薪才一萬多元,並博得破壞勞工行情的外號,使他一度待不下去。但慢慢進入長笛製作的專業技術領域後,他發現他的興趣支持他能廣泛而深入的技入,他作的銀製長笛常博得日本枝術員稱許,他決心作水利界的逃兵,為興趣衣帶漸寬終不悔。

﹁手工長笛因國內特殊供需關係,技術層面完全操之在人﹄,汪正榮潛心研究,但碰上關鍵技術,日商終究留一手,汪正榮說,他才發現,如果他不走第一步,國內長笛製作永遠將受制於人,有了這個突破的使命感後,汪正榮更堅持﹁技術第一﹂的信念,在他升任日商手工長笛製作組長時,帶領十三名技師,一個月替商人製作四十把銀製長笛,仍不時自我惕勵,﹁有一天我要和日本人分庭抗禮﹄。

去年十月,汪正榮體察了國內長笛市場,摸索出全套長笛製作技術後,不顧親友反對,把大學畢業後積下的百餘萬元,一股腦投入他自己的手工長笛工作室,成為國內第一家純國人建立的長笛製所,他的勇氣和毅力引起樂界注意。

年輕一輩的長笛好手林文棻說,目前在世界的樂壇上,日本長笛製作技術仍是一流的,汪正榮能夠在如此強大的壓力下,脫離日本技師範疇,獨立創立國人第一座長笛工作室,等於替國人長笛製作技術向前邁開了第一步,這無寧是汪正榮獨立真正饒富義意的地方。

現代年輕人大多不肯花精神在基礎技術層面上,要他們從學徒幹起,無異比登天還難,汪正榮由大外行到自行開創天地,留下的痕跡很值得大家細細玩味。