2015年1月16日 星期五

單簧管的泛音鍵理論

譯自:單簧管記

按下單簧管上的泛音鍵就可以吹出基音之上一個八度半的第三泛音,是不論哪個吹單簧管的人大概都知道的事。不過,似乎泛音鍵(正確來說是泛音孔)的物理學理論,尚未得完全的分析解釋的樣子。

在日本物理學會發行的期刊Journal of the Physical Science of Japan的2014年12月號上,刊了一篇九州工業大學的高橋教授等人合著的論文,就是在報告泛音鍵的物理機制(譯註:原文連結在:http://journals.jps.jp/doi/abs/10.7566/JPSJ.83.124003。老實說,別說是正文那些導正式,光摘要就很令人頭大)。自從單簧管發明以來經過了三百年以上的時間,終於在泛音鍵的機制上稍微有點研究的進展了。

就像下圖(引自該論文)一樣,泛音孔如果是設在管身1/3長度的地方,理論上打開該孔就可以發出第三泛音。不過,位在單簧管的高音音域(Clarion Register)中的五線譜上第三線Si到上加兩線Do為止的各個音,其實都有不同的發音長度,但卻是都使用位在同樣位置的泛音孔。好比說,雙簧管在樂器上就設有三個八度泛音鍵,但單簧管卻是只靠一個泛音鍵來應付所有的音(譯註:但大型的家族樂器如低音單簧管等,就不得不設計有第二個泛音孔)。

Register

論文中太難的東西在此就省略不談,但看起來泛音孔的直徑要比其他音孔小很多,似乎就是能只靠一個泛音鍵來對應所有音高的關鍵。以前我也寫過R13的發展變遷一文(譯註:參照以下補充說明),其中提到了RC的泛音孔要比R13更加接近吹嘴端3mm左右,就是RC的設計特徵(但最新版的RC與R13說不定又有改動),可知泛音鍵的直徑、位置、泛音管(譯註:嵌在泛音孔上的小管)的長度等等設計參數,都是經過反覆試誤而改良出來的。如果能在物理理論上針對泛音孔有更深入的理論推導,說不定就能開發出更容易吹響、更不容易吱吱叫的單簧管呢。

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參考:R13的發展變遷

由於之前談到了我有一把1980年製的R-13,所以想在這裡談一談R-13的發展變遷。R13是在1955年由當時巴菲公司(Buffet Crampon)的工廠廠長羅勃.卡赫(Robert Carree)所開發出來的。到現在已經超過五十年以上,特別是在美國都還是熱門的暢銷樂器。順便一提,羅勃.卡赫也開發了以他的姓名縮寫為名的RC單簧管。

R13以前也曾因為音準的問題而經過很多次的改良。當然,隨著音準的改善,音色也跟著發生了變化。這方面,在克拉克.富比世(Clark Fobes)先生的文章中有詳細的探討。

第一代(1955年~1969年):非常有彈性,但12度太寬。
第二代(1970年~1981年):音色很棒。音準也有改善。C#/G#鍵的機構由板狀彈簧改為針狀彈簧。但正中央的Si(五線譜第三線的Si)音準太高。
第三代(1982年~1987年):變更內徑的設計,而使得吹奏的阻力改變。音準獲得更進一步的改善,但正中央的Si還是偏高。
第四代(1988年~現在):正中央的Si的音準再度改良。

初期的R13整體的音準設計有相當的問題,特別在A調上更加明顯。這讓巴菲公司(以及母公司的布濟霍克斯=Boosey & Hawks)不惜打亂整個產品線的特色而小心翼翼地處裡,將若干的改良點加在了其他的新機種樂器上。最大的變更則是將泛音孔的位置往吹嘴方向移動了3mm左右。這個改變,先是RC加以採用,然後很後面出現的Festival也使用了同樣的設計。而RC在上管設計上是比第三代R13的內徑稍微寬了一點,形成了上下兩個反圓錐的形狀。到1950年代為止,通常上管的設計是單純的圓筒形或單純的反圓錐形。不過R-13的多圓筒形的內徑設計獲得了獨特的音色與阻力,這也是它長年受到許多人歡迎的原因。此外,R-13整體的特性比較容易管理,特別是因此導出了Prestige的衍生機種。

第一代的R13的內徑規格是14.95mm,並且使用的是沒有斜度的調音管(Barrel),但後面的幾代改成了14.96~14.99mm之間。其理由是為了補正第三音域(最高音區=Altissimo Register)的音準偏低問題。這也和當時巴菲公司做的吹嘴偏短、內徑偏小有關(約53mm長)。因為種種理由,後來喜歡帶有斜度內徑較寬的Kasper型吹嘴(長約55mm)變多了起來。而大家就追求起能解決第三音域偏低問題、以及內徑較寬的吹嘴接在內徑較小的上管所產生出來問題的調音管。於是倒圓錐形內徑的Hans Moennig調音管就出現了。不過這倒不是甚麼特別新奇的創意,因為這樣的設計早在德式單簧管上行之有年了...。

富比世先生原本的文章是在1995年與1997年刊登的,此外其內容也和特別喜歡R13的美國當地使用習慣有關。在刊出此文的當時,美國有很多人還是在追求第一代或第二代R13的音色,因此使得中古的R13行情水漲船高。因此不難想像,後續出現的R13-Vintage或R13-Prestige就是根據這種需要而開發出來的。

日本在1980年代為止,也和美國一樣比較喜歡R13。當時大家會有S-1比較尖銳、RC太冷,還是R13的音色比較溫暖的印象。不過,這單純是討論降B掉的講法,當時A調的R13的音色反而給人有強烈的粗俗印象,造成要使用R13或RC的意見爭論。另一方面,當時也不像美國一樣是一面倒向巴菲公司的樂器,使用賽爾瑪(Selmer)或德奧樂器的人也不少。此外,之後Yamaha勢力的抬頭也很值得注意。

我自己則是有第二代R13的降B調兩把、RC的A調一把、R13-Vintage的A調一把,合計四把而持續在這樣的時代潮流中使用下去,但我也有和現在主流相比,自己的音色比較細的自覺。

到了現在,R13不過就是一種中階的樂器罷了。在同級中,搞不好具有圓厚音色而個體差異較小的Yamaha SE系列或是具有德式風味的CS系列比較有魅力吧?就算喜歡巴菲公司的音色,也有托斯卡(Tosca)或Festival等個性豐富的樂器可選,如果以德奧音色為目標的話,也可選擇Yamaha更高級的Ideal。但如果以史托茲曼(Richard Stoltzman)等美國派音樂家為目標的話,R13還是不錯的選擇。