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小型化大阮的设计与研发

发布时间:2019-03-28

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阮,拨奏弦呜乐器,与中国汉代(公元前206-公元220)的秦琵琶同源。唐代武则天(690-705在位)时改称为阮咸,宋代简称为阮,清代时,阮为两弦八品位。

经历代演奏艺术家的不懈努力,从汉代的秦琵琶到唐代的直项琵琶直至上世纪二三十年代,陆续衍生有现代称为阮系列的同类乐器,如月琴、秦琴等。随着上世纪中叶民族乐队的组建,为改良弹拨组中声部乐器需要,上世纪四十年代起,由张子锐先生和王仲丙先生先后综合阮类乐器的特点,创造性地改良演变出现代阮,同时研发有高音阮、中音阮和低音阮(俗称大中小阮)系列,1955年后在中国民族管弦乐队中使用。形制由四弦四音,十七品逐渐发展为四弦四音,二十四品,定弦也从模仿提琴类定弦法,改为适合民族音乐特点的五四五音程关系的定弦法,从而形成现代阮的基本形态。时至今日,阮的演奏技术及演奏艺术得到长足的发展,逐渐发展成为擅长独奏、合奏且富有特色的乐器。

如今,从阮制作的角度来看,阮的制作也进入一个新的阶段。对阮的声音要求更高的同时,是否能舒适演奏也成为研发的内容之一。本文将分析系列阮的制作特点,根据市场需求提出大阮小型化的研制方案,目的是更好的使阮其在专业教学与演奏中发挥更大的作用。

第一章:大阮小型化研发的起因

一、改革研发设计的创意基础:

阮可独奏,亦可组成阮的乐队合奏。大阮作为阮的一种,在合奏中主要担任弹拨组的低音声部的演奏,其音质圆润、浑厚优美动听、低沉婉转,是民族乐队、戏曲乐队、民族交响乐团中的重要成员之一,同时也是一件精美的独奏乐器。

大阮由琴音箱、琴杆、琴头三大部分组成的,琴杆指板上按十二平均律排列有24个品位;定弦为DAda。音域约四个半八度。

据中央音乐学院阮族乐团演出实践中反馈的信息,目前大阮的演奏在按指指距方面有些条件限制。例如,身高在160cm以下的女同学和手偏小的同学在演奏大阮时会感到困难。徐阳教授提出:能否研制一款为阮族乐器配套的一种保持大阮特性即定弦不变、音色不变的缩小按指指距及腔体直径的大阮。为此,我们做有如下分析:

普通的大阮腔体直径是500-505mm直径较大,有效弦长为710mm。身体矮、手臂短且手小的演奏员使用时就会感到费力,把握不稳。直接影响到演奏技巧的发挥。因此如何解决演奏的手感问题,保持阮的规范制作工艺技术标准,保证音质,以满足演奏的需求将成为我们研发大阮小型化的课题。

二、4/5大阮标准的确定。

大阮和其它阮一样,是以琴体共鸣发音的乐器。琴体的每一部分都参与振动,具体说来,阮的琴杆装配的角度大小,音箱粘合的是否严密,腔体的厚度,音板的处理以及排品的品差、都会影响到阮的声音。尤其是阮的手感舒适直接影响演奏者技巧的发挥。因此,研发一种小型大阮、满足身高在160mm以下人群的演奏需要,是一个社会需求,具有实用意义。

研发的要求是,尽可能地保证大阮的乐器特点,尤其是音色特点。小型大阮研发的缩比值可介乎于目前大阮与中阮的生产数值之间。为此,我们请徐阳老师亲临现场示范,并收集了许多专业人士的意见,摸索掌握了与演奏技巧相关联的腔体直径及琴杆的最佳数据,经过多次制作实验。在保证大阮音色不变的条件下,最终确定按4/5比例研究大阮缩小的生产数据。即将琴体腔体确定为直径450-460mm、腔体材料厚度16-18mm。这种按大阮原生产标准4/5的比例关系缩制一种小型大阮。生产标准为“4/5大阮”。主要研发制定琴体共鸣箱的材料、直径、琴杆长度及与之配套部件及琴弦的生产工艺标准。

第二章:4/5大阮制作数据的优化

    4/5大阮的研发方向确定之后,首先考虑的是按大阮缩小比例制作的乐器外观、质量与演奏手感的优化,在保证乐器特色基础上的制作数据科学化。

一、制作共鸣音箱在材料与工艺方面的调整

阮音箱的振动良好是声音和谐的基础,要想使阮发出清脆,圆润的声音,就必须保证在其音色不变的状态下,确定最佳的材料及腔体大小并使其腔体厚度达到最佳值,才能保证其振动状态达到最佳临界点。我们的体会是:制作阮乐器的腔体材料密度对阮的音色好坏影响较大,选择不同密度的材料要适当调节其腔体壁的厚度数据,确保其振动频率达到最佳。另外,阮乐器腔体厚度也直接影响阮的声音振动。腔体壁厚过薄时,阮发出的声音会发干发散,音色不聚中;当腔体的厚度偏厚时,阮发出的声音会发瘪,发紧,整体振动不佳。因此,只有根据不同的材质确定其最佳的阮腔体厚度,才能确保其振动通透均匀。

我们以老红木、黑檀木、花梨木、硬杂木等材料做比对实验,在工艺相同,腔体厚度相同16mm的情况下,体会出硬杂木阮的声音发散,黑檀木阮的声音发瘪,发闷。而花梨木阮的声音最为圆润。同时共鸣箱的腔体内部光洁度也不能忽视,内部圆滑,光洁会增加声音的反射,使声音干净纯厚。在材料确定的同时对共鸣箱的制作结构进行了优化、将呈弧状的六块板采用了指接粘合工艺技术,增加了榫头的粘合面积,减小了腔体的开裂几率、使4/5大阮的质量得到了保障。

二、设计琴杆安装角度

阮的琴杆安装是一个生产关键。琴杆安装角度的大小直接会影响到阮的使用寿命与阮的声音,当琴杆与音箱安装角度小于90°时,琴杆没有预应力、受琴弦拉力的影响,琴杆会很容易变弯,直接影响到阮的使用寿命;当琴杆的与音箱的安装角度等于90°时,琴体预应力小,琴杆容易变弯:琴弦张力达不到最佳状态,声音不通透。琴杆与音箱安装角度大于90°时、安装的最佳角度及琴弦的张力如何达到最佳,是一个需要我们解决的问题。在中央音乐学院徐阳老师的配合指导下,我们利用琴弦张力机进行测试:从琴杆的安装角度,及琴码的高度逐项做了很多实验,由低到高,由小到大,听声鉴定并进行技术改进。我们发现:当琴杆与音箱的安装角度参数值调整至8-9mm时,在把码子的高度调至28-30mm高,测试琴弦的张力最大、阮的声音最和谐均衡、阮的声音达到了最佳状态。并将其整理成一套较为理想的装配技术数据用于生产。

三、琴头设计比例的调整:

4/5大阮在设计上沿用阮族的直项琴头,琴头往后背,类似汉代的官帽以示尊贵。采用直项头不仅仅是简洁大方,而且是区别中原琵琶与西域琵琶的一个最重要的标志。直项的就是汉族的,曲项的就是西域传过来的。圆型琴腔与弯脖子琴头的结合,实际上是中原琵琶与西域琵琶的文化融合。现在乐海公司生产的阮族乐器即是以圆体琴腔和直项造型,真正回归到中原琵琶的原貌。阴阳结合,和而不同。形制确定之后,琴头的大小还要根据演奏手感及腔体和琴杆的比例进行调整。琴头过大会出现头重脚轻、难以把控、演奏持琴费力、把握不稳的现象;琴头过小则比例不对称、影响美感。

为了使4/5大阮不仅可称为一件乐器,同时也以称作一件工艺品,我们在制作中,学会懂得欣赏乐器的外观美与内在美、懂得如何把握尺寸大小,利于演奏发挥,懂得让演奏者得心应手、操作自如才算得上是一件完美的乐器。

四、琴弦的工艺标准设计与研发:

在丝弦乐器生产中,琴弦的工艺标准视为关键,4/5大阮琴弦也不例外。阮的音色好坏受琴体材料,乐器制作中诸多因素的影响,而琴弦的作用也占有很大的比例。例如,琴弦材料的均匀度、材质的含量、纯度直接影响到乐器的发音效果。再如,普通的缠弦机完全由人工操作,当生产心境改变时或身体疲劳时都会影响到琴弦的质量及琴弦音准。同时,缠线时手感的松紧也是如此,紧了声音发瘪,缠松了声音则会发散。

我们设计的4/5大阮琴弦要比普通的大阮琴弦偏细,其缠弦工艺的标准比普通的大阮琴弦的标准高且更为严格。目的是避免琴弦使用中出现过紧或过亮的问题。为解决此类的问题,乐海公司自主研发了半自动阮乐器缠弦机,它的生产标准可以达到粗细均匀,松紧一致的控制标准,能满足专业演奏人员的需求。

五、音箱出音孔的设计

阮系列乐器的出音孔是一个容易被人们忽略的部分。而我们通过实验已经证实,阮的发音质量和出音孔的面积大小有着密切的关系。以4/5大阮的出音孔为例,出音孔做大了声音会大一些,但声音会发散,发燥,不集中,而出音孔做小了则会使声音发瘪,声音变小。我们多次对它的出音孔面积大小进行尺寸改进与音响测定,最后确定了与4/5大阮共鸣音箱最为相配的出音孔面积的数据。

在出音孔外观方面,有月芽型、小鸟型、圆型和椭圆型的等多种样式,而4/5大阮的出音孔形状设计为左右呼应的一对弯弯的月牙,把圆圆的阮与弯弯的月紧密的联系在一起,仿佛是日月生辉、寓意象征着自然与美好。

第三章 4/5大阮的生产实践

乐器研发的主体研发完成之后,相关的生产数据也必须做出相应的调整和设计。

一、研发4/5大阮实用数据及功能的优化

随着4/5大阮的外观设计数据的产生,确定有效弦长则成了是关键中的关键。我们按缩制尺寸介乎于大阮与中阮之间的研发理念。以中阮的有效弦长560mm、大阮的有效弦长700mm的原始数据,在不改变音质的前提下,确定4/5大阮的有效弦长为650mm。同时,设计完成4/5大阮其它部件的生产数据。例如,腔体直径尺寸缩小约50mm,即腔体直径由505mm缩至450mm 。并缩小了阮的头饰尺寸10mm,整体重量减少了700g,有效的避免腔体尺寸缩小后头重脚轻的现象发生。并在这款大阮的指板上增加了1/2    1/3、1/4、1/5、1/6泛音点功能,以便于演奏技巧的发挥,使之成为这款大阮在功能优化及外观特色的明显标志。

二、4/5大阮研发的优化与前景意义

4/5大阮的研发是乐海乐器公司2017研发计划内容之一。这款产品的研发是乐海乐器公司作为生产企业落实国家工业发展“产学研”一条龙发展战略的具体实施性项目。4/5大阮的研发取得阶段性的成功,虽然取得了基础性研发数据。但与世界乐器工业生产的综合性工艺高标准相比,我们仍要更加努力。要不断地优化其生产数据和标准,优化生产质量和使用功能。

4/5大阮的研发成功,给我们一个将乐器研发思路落实于社会需求与生产实施的范例。在今后的生产实践中,不断优化与更新是我们的责任,使其不仅可以独奏、合奏,重要的是使适应大阮演奏的人群更为广泛,应用时更为顺手。据同理,细化组合乐器的分类研发,将在民族乐器系列化生产中参照世界乐器工业的成功经验,适应新的社会需求,对适应人群而有针对性研发等方面,有积极的启发和促进作用。


随着科技社会的不断发展,人民生活水平的不断提高,民族乐器演奏逐渐走进中小学课堂,多元化文化需求逐渐成为人们生活的主流。乐器的使用者不再是以专业艺术团体成为唯一。中小学生演奏群体的介入,对民族乐器款式与功能及外观尺寸一定会有着更多新的特定要求,也会成为促进民族乐器新品种、新款式研发的动力之一。(乐海乐器有限公司研发部

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