长笛吹口管设计及影响

　　前言：

　　台湾在高度经济成长下，伴随着文化事业也相对蓬勃发展，而长笛更在继钢琴、小提琴之后快速的提升成为音乐界炽热的一门，从国家音乐殿堂以至国小乐队、社会青年皆有广大的喜好群众。这些皆归功于多位长笛老师们多年辛苦的耕耘、播种、提携及长笛制造工厂的大力推动，作曲家也有不少的长笛创作，以开展演奏家的曲目范畴。此正如马水龙教授所言：“自古以来"乐器、演奏者、作品"三者之间就经常保持这么一个关系：好作品常为好的演奏家而写，而好的演奏家也需借重好乐器才能有好的演出，而乐器的生命完全建立在乐曲上，一项没有乐曲可演奏的乐器是不会有人学的，某项乐器若没有好演奏家，那可能也不会有好作品。这也是Trinity（三位一体）最庄严的意义。为此，不揣浅陋将多年研究心得提出，供长笛界参考，并请先进们批评指导。

　　材料分类：

　　长笛依材料之不同，可分为如下几级：

　　A.黄铜：初级品，目前除美国几个厂牌外，己甚少采用。

　　B.白铜：初级品，一般普及型长笛所采用之材料。

　　C.银合金：中高级长笛所使用之材料，因银成份比不同，约分900银合金、925、943、958等多种，各有不同的制造厂使用。

　　D.K金：高级长笛使用的材料，有9K、14K等。

　　E.木质：木材管身，金属键体，目前已经较少使用。　　长笛（Ｆｌｕｔｅ）是一种吹奏乐器，能吹奏出甜美轻快的独特音色，是管弦乐团不可缺少的管乐器之一。长笛的起源可以追溯到遥远的古代。最初的长笛是由禾木科植物的茎、树枝或动物的骨做成，就像哨子一样，只能发出单一的声音。起初长笛是垂直吹奏的，直到１９世纪中叶，经由德国的波姆（heobald Boehm）加以改良，才形成现在一般所常见的横型长笛。

　　在新几内亚地区流传的神话之中，有一则讲述长笛起源的故事。

　　某天，一对夫妇为了采果走进繁茂的丛林里。男人爬到一棵很高的树上把果实摘下来，不断扔给下面的妻子。那时，有一颗较大的果实偶然地撞击到一棵竹子，以致发出极大的声响，竹子应声裂开。据说妻子一时惊恐，便逃之夭夭。接着在那爆裂的竹节之中出现的是：象征再生的不死鸟——食火鸟（在陆上行走状似驼鸟的一种巨大鸟类）。男人返回村庄之后，对他的朋友如此说道：“我知道如何惊吓女人的方法了！”于是，男人们为了要装出类似食火鸟的声音，切开了许许多多的竹子来实验，于是，最初的长笛就此诞生。而长笛也就变成了象征再生的带有诅咒的乐器，被使用于葬礼或仪式。

　　长笛发展史

　　美国小说家海明威的作品《永别了，武器》一书中，也有关于长笛的描述：“一群年轻人在吹奏小夜曲的时候，唯独长笛默不作声。”那是因为“在夜晚听长笛对于女性会有不良的影响。”足见长笛被认为具有改变女性的不可思议的神奇力量。

　　所谓的“笛子”这个名词，也被广泛地使用于笛类乐器上，其特色是管身均呈现空洞的管状或容器状，其上开有一个小吹口，具有从吹口送入管内的空气受振动的发声构造。

　　因此，无论是竖笛也好横笛也好或是用鼻息吹奏的鼻笛（民俗乐器之一），事实上皆可称之为笛子。形形色色风格各异的笛子分布全世界，分别用木头、金属、兽骨及黏土等各式各样的材质制作而成。

　　此外，有的笛子用一根管子就能够吹奏，也有将数根管子扎成一束来使用。这种成束的吹管乐器就叫做排笛。另外，由于莫扎特的歌剧《魔笛》之中，捕鸟人帕帕基诺的手上一直拿着排笛，所以排笛也叫做“帕帕基诺笛”。

　　能发出比长笛高八度的音域，而长度却只有长笛一半的短笛，于１８世纪末诞生。自贝多芬的《第五交响曲》以来，短笛和长笛成为管弦乐团经常使用的木管乐器。除此之外，单簧管与双簧管（竖笛）也是木管乐器的成员。

　　现在的长笛虽以金属制居多，但仍属于木管乐器。木管和铜管之间的差别，并不是依据材质的不同，而是取决于吹口的形状以及乐器的构造。

　　目前世界长笛的流派基本上是沿着德国和法国的学派发展而来的，这是世界长笛学派的主流。长笛艺术之所以有现在这样的发展可以说首先是德国人的功劳。在１７世纪巴洛克艺术时期，著名的德国作曲家亨德尔、巴赫、匡茨、斯塔密兹等人及后来的长笛改革家波姆都为长笛的发展做出了不朽的贡献，为后人留下了极为珍贵的财富。过去德、法两国在长笛方面是各有所长：德国长笛表现力强，解释作品客观，忠实原谱，作品处理严谨，力度变化大；法国长笛音色优美、声音清晰、华丽、流畅。德法两国不仅在长笛的演奏技法上各有不同，在乐器制造方面也有不同。由于历史的发展，加上世界各国人们文化交流日益频繁，如今德国、法国在长笛艺术方面可以说基本融为一体了。

　　波姆（heobald Boehm，1794年4月9日生于慕尼黑，1881年11月25日卒于慕尼黑），德国人，是一个集长笛家、金匠和铁匠于一身的人物，他计算出的比例和设计出的机械装置，成为现代长笛的基础。波姆是金匠的儿子，在童年时期，他自学弗莱佐拉哨笛（flageolet）笛和单键长笛（one-key flute）。到17岁时他已经对单键长笛感觉很不满意了，1810年通过德累斯顿的格林瑟（Grenser）给自己制造了一支四键长笛。他努力的成果引起了约翰·内普姆克-卡佩勒（Johann Nepomuk Capeller）的注意，正式给他上长笛课，直到1812年卡佩勒已经没有更多的东西教给他了。在那年，波姆在依莎托剧院（IsartorTheatre）被聘为长笛演奏员，而在下一个五年内，他把长笛演奏和金匠的日常工作联系起来。1818年，他在宫廷中担任的职位让他有大量时问来参与音乐活动，1828年，他在自己家乡建立了一所工厂，产品上的商标是“Boehm ＆_Gr——ve a Munich”，格列弗（Gr——ve）是他的领班和合作者（从1830年——1834年）。

　　1831年，波姆作为一个巡回演奏家访问了巴黎和伦敦，并且获得较大的成功。然而在伦敦，他不得不与尼克尔松（Nicholson）作竞争，在英国，尼克尔松长笛的大音孔而得到的大音量已成为了标准。不久，波姆承认他的细音量不能与尼克尔松相匹敌，于是，他开始着手改造他的长笛。1831年，波姆离开伦敦之前，他未来工作的萌芽已经在他的头脑中产生了，他手头的长笛是Gerock＆Wolf的产品商店为他制造的，这支长笛他非常不满意。但他后来却被控告剽窃了戈登（Captain Gorden）的构思，戈登是一个业余长笛演奏者，波姆在1831年的伦敦时遇上他，并在1833年在波姆的慕尼黑作坊给予了一定的协助，后来这些控告已被证实是不公平的。

　　1832年早期，第一支真正的波姆长笛从慕尼黑工厂出现了。这支长笛又称为“圆锥形波姆”（cone Boehm）或“圈键波姆”（ring Boehm），有一个比普通长笛要大一些的圆锥形内腔，音孔为开孔，是以一套用环绕在音孔上的圆形触片互相连接起来的指键来控制为基础的。这就是最早的波姆指键体系：它可以从波姆体系中分辨出来，它对尺寸、指孔的布局设计，需要传统的指法有所改变。尽管1832年的长笛已具备显而易见的优点，但并没有得到推广。波姆曾一度把它带到巴黎，却遭到了维克多·科赫（Victor Coche）的嫉妒，科赫成为了波姆的对手，波姆遭到了科赫的羞辱和攻击。

　　1833年——1846年，波姆被派往巴伐利亚钢铁厂监督钢铁改良，他几乎停止了音乐的活动。然而正是在这期间，新型长笛开始得到承认，波姆正式授权巴黎的戈德弗洛依（Gode froy）和伦敦的鲁道尔。罗斯（Rudall& Rose）生产新式长笛。在这个时期，伦敦的科内柳斯·瓦尔德（Cornelius Ward）和巴黎的布菲（A·Buffet）还利用了这个不受保护的设计来制造长笛，后者还对某些特点进行了改善。不再担任政府的职位后，波姆再次回到长笛上。波姆仍然对长笛的某些基本构造感到不满意，在舍夫豪特教授（Carl von Schafhaut1）的指导下，在1846—— 1847年间他专心钻研声学。居于对声学的丰富鉴赏力，1847年波姆生产了第一支带有一个“抛物线”笛头的圆柱形长笛。他通过试验，确定了指孔的尺寸和位置，证实了几何学系统在所有规模长笛设计是一项有用的工具。1832年长笛的指键已经被波姆认为是必需的大盏键所采用，包括一个 G开键。

　　自从这个时期以来，很多其它的指键模式也被设计出来，特别是由布里奇亚尔迪（J·Briccialdi）改进的 B键，但是波姆设计的本质已经保留下来没有改变。

　　从1847年慕尼黑制作的长笛只带有波姆的名字，但到了1867年的长笛上改成“波姆和门德勒”（Boehm & Mendler），后者从1862年任领班，后来成了——个完全的合伙人。英国和法国的专利只承认于1832年制作而形成一样的长笛，不久，巴黎的洛特（L·Lot）也获得了同样的版权。与波姆亲密交往的弟子们把波姆描绘成一个随和的、令人愉快和无疑是正直的人。他有7个儿女，他们全部继承他的艺术家的本分和有组织的能力，并在他们的职业生涯中表现出来。

　　F.混合型：因价位上之考量，有采混合不同材料之长笛。例如：银管铜键、金管银键等或是铜吹口管银吹口板，或银吹口管金吹口板等。

　　包管与无缝管之分别：

　　长笛吹口管管体之制作一般皆采如下之制作流程：

　　A.取材：向材料工厂购买设定尺寸厚度的圆管材料

　　B.束头：将圆管一端加工成锥状

　　C.抽型：在油压抽管机上抽成锥度管

　　D.切定长：在车床上切除多馀长度之管结

　　E.抛光：在纺金台机器抛光，以备后续工程

　　而包管之制作流程略不同于一般作法，其制作流程如下：

　　A.取材：裁剪设定尺寸之梯形板材

　　B.包管：以手工打弯包成圆锥筒状

　　C.焊接：以高成份银焊料将接缝处焊接

　　D.整圆：将焊好之管体在模具上整圆

　　E.馀之作如法一般吹口管制作

　　包管与无缝管之比较：

　　乐器制作之一个重要要求为希望管体为一均质体，即在管体上之每一单位面积，要有同一密度同一厚度如此在管体的振动传递上才能有好的效果。无缝管的作法，因直管抽成锥度管，在材料的延展方面有不平均的现象，因此在吹口管小端的厚度较厚，大端较薄，厚度差距往往在0.4mm左右，因此在音的传送及平衡上有了限制。而包管在取材时已经算定其延伸量且由锥度管抽成锥度管，所以其管体厚度均匀，密度均一，较能产生平均的管体振动。（此一材料延伸之数学模接待另章探讨）

　　在同一成份之材质，虽然在密度上一般皆认为相同，其实会有上下限，即Density max.和Density min，无缝管因制程中，有多次的退火及抽拉，以致其密度较低，其金属原子的键结力（Bond force）较弱，作成吹口管后，音的扩张性也较弱。而包管之板材，为一经高度辗压之材料，原子间之距离较近，键结力也相对提高，作成之吹口管则会有较好之音效。（材料密度之数学模式待另章探讨）

　　吹口管锥度之设计：

　　管乐吹奏时，因气流速度的增减及入气角度之偏差，两会有高音偏高，低音偏低的状况产生，唯有靠吹奏者斟酌控制，造成吹奏的难度增高。（参考流量简易公式Q=VA,Q:流量，V:流速，A:通气面积）所以在吹口管维度设计时，可加上某些高音补正。

　　一般吹口管设计大多为直锥状 ：

　　如此之吹口管，在高音吹奏时很容易偏高，此为一般长笛之吹口管设计。为了弥补此一自然现象之发生，增加音准的可靠程度，甚少的制造家研究出一种如下之设计，可称之为阶梯状锥度，试绘如下：

　　每一小锥段皆有不同斜率之锥度，而联结成一个长锥状之吹口管。如此可因气柱容量之微量增加，而自然降低高音的音高。由于乐器制作仍甚少科学实证的工作，往往以演奏家与制作家彼此研商，一次次尝试而得之设计数据，对制造家而言是极机密数据，故没能将数据精确的标记，仅以简图图示于上。

　　长笛发声原理，乃如风吹电线的状况，产生连续性正负压的压力变化激发气簧而发声，因此入气端外型曲度与吹口孔内缘所夹角度有相当的影响，正如风吹细电线与粗电线之不同。夹角愈小，吹奏愈容易且高频愈多，夹角愈大，吹奏较费力低频较多，如此也相对影响三个八度的音色效果。夹角愈小，音色较光辉亮丽，低音则因低频较少而较少力度感，且高音则容易失控而吹成泛音或是较尖锐或薄的音色。夹角大则音色有晦暗的感觉，低音音质较浑厚，但也容易有声音挥洒不开的感觉。总之，此一因素因制造家脑海里设定的制作观念不同，而有很大的差异性，也因吹奏家对音色的喜好不同，而有很大的变异性，皆得彼此配合研究一刀刀修整，一音音尝试，如此才能有合乎吹奏家要求之吹口管产生。

　　吹口孔之影响因素，不仅仅如上所述单一因素而已，诸如吹口孔之形状长方型与椭图型之不同，也会有不同之效果，吹口孔之大小也因吹奏者气门之形状与大小不同而有不同之影响。入气缘之角度与吹口管壁之顺滑度如何。太平顺因无足够风阻，则较难成音。太不平顺则吹奏较重涡流损失（eddy loss）较多，也不利音色。回流角度也有绝对的关系，而底端切削（under cut）的高度、深度、宽度也有很大的影响。总之，一枝好的吹口管，实须多种条件的综合，始能有较佳约吹奏状况，对笔者而言，每一个单一的条件，皆是一个大课题，不是几个字可尽述，仅提供几个影响因素，让吹奏者参考，待有机会再专章叙述。

　　手工吹口管与机器制吹口管的区别：

　　在制作上只要能在吹口板上作出--个吹口孔就能吹奏。而吹奏条件大体而言，就在吹口孔制作的好坏。机器吹口管之作法，乃靠成型刀具具有单一固定的刀片角度，利用机具在吹口孔内作循环切削，以作出-一个吹口孔出来，没有办法控制入出气角度之不同及气流之顺滑程度。因此，--般而言，吹奏较重，吹奏焦点较难掌握，音的开展度不足，音色变化弧度较小，高音较难吹奏，音的反应较慢等缺点。而手工吹口管乃制造家依设定之角度需要，四方采不同角度以锉刀修整，达到要求后再焊接吹口管，之后再作最后精修，一刀刀尝试其吹奏的感觉而作成，其个人的味道浓厚，因它包含了制作者的音色感觉，音乐素养等条件，所以音乐界有句话"最好的乐器是手工制，最差的也是手工制"因制造家占了相当多主观因素。

　　结语：

　　一支长笛的好坏，除了本身结构条件密合情况外，吹口管占了很大部份，若在结构条件、密合条件都不错的情况下，吹口管有了绝对的影响，它可以改变吹奏者的音色、音量、音的变化、弧度、反应、音准的控制等等，也因此这是一门活的学问，一门特殊的工艺，短短的文字叙述，仅能描绘其概略的轮廓，而其内容得经年累月的去思考，尝试试作追求。这皆不是片纸只字所能尽述，此正如 庄清霖老师的人生座右铭“学习是一辈子的事”，对演奏家如此，对制作家而言不也是如此吗？！