国家大剧院管风琴结构介绍

2017-03-09王兴盛

演艺科技 2017年1期

关键词：管风琴维护

王兴盛

【摘要】从安装和结构的角度介绍国家大剧院管风琴，具体包括管风琴安装情况、音栓音管、供风系统、演奏台操作系统、常用配件，以及管风琴的调音和日常维护。

【关键词】管风琴；音栓音管；供风系统；演奏台；管风琴调音；维护

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.01.010

The Introduction of Organ Structure in NCPA

WANG Xing-sheng

（National Centre for the Performing Arts， Beijing 100031， China）

【Abstract】From the angle of installation and structure， this paper introduces the pipe organ in NCPA， including pipe organ installation condition， stops， wind system， mine air supplying system， bandstand operating systems， commonly used accessories， and tuning of the organ and daily maintenance.

【Key Words】organ； stop and chanter； air supply system； playing table； organ tuning； maintenance

一架流芳百世、音色優良的管风琴，是集艺术、音乐、技术于一体的艺术品，在音色、结构和技术上都折射出时代发展的趋势，表现出造型艺术与建筑装饰的珠联璧合、浑然一体。

国家大剧院管风琴有不同寻常的设计与创新，它的结构复杂、价格昂贵，不仅外形与建筑物厅堂内部的装修风格相协调，成为厅堂装饰的神来之笔，而且要承担高水准的演奏任务，是国家大剧院音乐厅的镇厅之宝。笔者主要从安装和结构的角度来介绍国家大剧院的管风琴，让读者能够深入到管风琴的内部，全面了解管风琴的构造。

1 管风琴的安装

管风琴的安装和调音调试工作非常复杂，工期很长。国家大剧院管风琴的安装从2006年9月管风琴进场开始，到2007年3月基本完成主体安装，开始调音工作，之后每安装一个音栓的音管，调试一个音栓音管，至2007年11月15日完成验收工作。笔者通过描述安装过程和管风琴主要部件来介绍管风琴内部结构。

（1）管风琴的安装是一个非常大的工程，需要先搭建脚手架；并在脚手架上搭建钢梁，钢梁距离音乐厅棚顶只有大概1 m高，钢梁固定在脚手架上，保证安装的安全和管风琴大部件的安装到位。

（2）在管风琴安装区顶部钢梁上安装电吊机。

（3）管风琴钢结构是管风琴的骨架，所有音管及气室都是安装在管风琴钢结构上的，所以钢结构要搭建得结实稳固。

（4）电箱是保障管风琴正常工作的最重要组成部分，好比人的心脏，所有电源控制、输入和输出信号都通过电子系统保障，图1是管风琴电箱内部的情况。

（5）整流器是用来将电压转化为电磁阀可以使用的电压（24 V）。

（6）鼓风机是管风琴的肺，使管风琴音管发音的风就是由鼓风机产生出来的。鼓风机工作时会产生噪声，为了验收时达到低于20 dB的要求，鼓风机消声室的作用显而易见。

（7）气室是管风琴非常重要的部分，可谓管风琴的脾胃，主管运化功能，气室内部构造复杂，决定着某只音管发音。

（8）风道是管风琴供风系统之一，它的作用是连接鼓风机与气室。

（9）储气室起着调节风压和稳定风压的作用。风压调节箱中的调节布帘可以根据风压自动打开、关闭，与它连接的是风道，风道的作用是通过鼓风机来调节风压（通过调节进入风压调节箱的风量）。

（10）音管安装是个大工程，最大的音管长近10 m，重894 kg。图2是管风琴室内大小不一的音管。

2 管风琴音管音栓

国家大剧院管风琴有发音管6 500根，其中6 159根是金属管，341根是木管。为了表现管风琴与厅堂融为一体的效果，在面向管风琴的正前面加入了160根装饰作用的金属管子。

6 500支发音管分布于94个音栓中。一种音栓就是一种音色，也就是一列不同的音管。音栓音色的不同主要取决于音管的形状、粗细、材质等因素。

介绍管风琴音栓音管是进一步了解管风琴的重中之重，笔者将另文介绍。

3 管风琴供风系统

管风琴的供风系统就好比人的生命需要呼吸一样。音管发音离不开风，管风琴中的风是有一定压力的空气，因为只有有压力的风才会运动，运动的风才会使音管发音。

3.1 鼓风机

风的供给需要风压稳定，风量充足，噪声小。因为管风琴供风的装置都是在表面看不到的地方，所以管风琴的供风系统很少有人注意到。历史上有多种管风琴供风方法。

（1）简单的手操作风箱。早期使用手操作风箱的古老乐器的部件在一些博物馆中可以找到。

（2）稍大的用杠杆操作的楔子形状的风箱。它们从中世纪开始一直使用到20世纪早期。现在一些仿古管风琴（一般是17世纪～19世纪的管风琴）中也使用这种风箱。

（3）电鼓风机。电鼓风机是20世纪普遍使用的管风琴供风系统。电鼓风机是由许多可旋转的风扇和电发动机组成的。

国家大剧院管风琴的鼓风机用的是电鼓风机（见图3），图中左边的是电发动机，右边机架内是风扇。旋转的风扇产生风通过后面的木质风道将风传出。

风通过风道进入储气室，储气室的功能就是储藏风和调节风压，之后哪只音管发音就由管风琴演奏家决定。值得注意的是，由电鼓风机产生的风不能直接使用，它的风量、风压要适当的调整。而鼓风机外面木质的箱体里面安装吸声材料是为了减少鼓风机工作产生的噪声。

3.2 风道

风道（图4）的作用是保证充足的风供给到不同区域的储气室中，风道的连接处和拐角处不能漏风。

3.3 风量的调整

控制进入音管的风量不完全取决于鼓风机产生风的多少，也和音管本身有关。音管嘴和管脚口的大小决定进入单支音管的风量。音管嘴和管脚口大小的调整属于整音程序。

图5中的音管管脚口大小的不同决定进风的多少，左边音管的管脚是铅和锡的合金做的，这是由于软金属容易调整管脚口的大小，以改变进入音管的风量；右边的音管管脚口是全开的，没有铅做的管脚。为了使音管发出适当的声音和音高，调整音管本身是至关重要的。

3.4 储气室

鼓风机产生的风首先要进入储气室。储气室的重要功能是要设法控制稳定的风压。如果没有控制风压的方法，弹奏几支大音管，会很快消耗掉气室中的风量导致风压减弱，继续弹奏其他音管就会出现发音不准，音高、音色都会变化，直到鼓风机产生的风补充上来。为了避免这种情况，必须要控制风压保持恒定不变。

储气室被做成不同的形状，包括与风箱类似的楔子形状的储气室。储气室具有以下特点。

（1）储气室安装在由鼓风机通向气室和风道的中间。

（2）储气室是管风琴储藏风的地方。

（3）储气室可以調节进入音管风的风压。

储气室是由密封的木头制作的，有两个导管，一个将鼓风机产生的风导入储气室，一个将风导入气室，工作示意图见图6。在储气室的上面有一个像手风琴风箱装置的折叠盖子，它可以上下运动以调节储气室中风的压力。当风由导管进入储气室中时，储气室的风压增加，这时风压就会将折叠盖子顶起来，储气室中的空间就会变大，风压相对减小。当音管发音时，风通过导管进入气室，折叠盖子上的弹簧及它上面的重物使折叠盖子向下运动，储气室中的空间减小，风压相对增加。储气室用这种方法调节风压，储气室应该足够大，可以容纳几支音管一起发音的风。

图7是一种储气室实图，储气室上面放的是配重，当配重水平位在最高位时，连接储气室和风道间有一个风量调节装置，这个装置的卷帘就会关闭，风就不会进入储气室。当弹奏多支音管时，配重水平位会下降，但风压是一定的，而风量调节装置的卷帘就会打开，风就会进入储气室将配重水平位抬高。这就是风压调节系统储气室的工作原理。

图8是气室实物图，黑色的弹簧是调节风压的工具。

3.5 调整风压和振颤装置

尽管20世纪后生产的管风琴供风系统都是非常可靠、稳定的，但是有时需要不稳定的风压以产生特殊的效果，有时需要振颤的效果。

（1）变化风压

变化风压是现代管风琴特有的功能，用于模仿早期管风琴，因为早期的管风琴是人力供风，没有储气室或其他稳定风压的装置，风压小、不均匀。

风压变化不能简单地认为管风琴不能控制风压，或者说供风不稳定。风压上下微弱地浮动，对提高音质有很大的作用，像“呼吸”的感觉。

虽然管风琴这种变化风压的功能对提高音质有很大的作用，但是这种变化风压不是当今管风琴的特性。

（2）颤音装置

颤音装置的作用是使音管发出的声音有摇摆的感觉，也就是颤音效果。颤音装置由音栓控制，当颤音音栓打开时，风压就是变化的。

使音管发出颤音效果的方法有多种，最常用的是在储气室中使用气动和电动装置控制风。国家大剧院管风琴使用的是电动装置。

图9是一个气动颤音装置，储气室上有一个可活动的面板，在面板上有一个木支架（图中的A）。当颤音音栓打开时，电动机（图中的B）开始工作，带动木板上下运动，扰乱稳定的风压，使音管发出颤音效果。

图10是一种电动颤音装置，由电动机和许多木板扇组成，安装在气室音管下面。当颤音音栓打开时，电动机带动木板扇转动，扰动稳定的风压。

4 管风琴演奏台操作系统

为使演奏更加自由发挥，为演奏技巧提供更多的可能，为管风琴选择了两个演奏台，一个是固定在管风琴边上的机械式演奏台，多用于演奏德国风格作品；另一个是放置在舞台上的移动电子式演奏台，多用于演奏法国风格作品。移动电子式演奏台的最大好处就是键盘的触键比机械式要轻，感应灵敏，另一个优点是易于与乐队合作。但是，演奏机械式演奏台，琴键触感可以直接享受管风琴复杂结构带来的无穷魅力，这是电子产品无法模拟出来的。

管风琴演奏台的设计是参考“Bund Deutscher Orgelbaumeister”（BDO，德国大师-管风琴建造师协会）标准制作的，键盘布置如下。

手键盘I. 大键盘（Great）C-c4

手键盘II. 伴唱键盘（Positive/Choir）C-c4

手键盘III. 强弱音键盘（Swell）C-c4

手键盘IV. 独奏键盘（Solo） C-c4

手键盘I. / IV. 回声键盘（Echo）

脚键盘PEDAL C-g1

4.1 机械式演奏台

机械式演奏台设在主管风琴的下方，内部的木料采用樱桃木和橡木，并用黑檀木镶嵌。手工杉木键盘，用天然骨料罩面并用黑檀木（乌木）镶边。演奏台配备有可调节的椅子和乐谱架、谱架灯和镜子，并设有记忆与重放系统，即演奏家可以坐在观众席欣赏自己演奏的曲目。机械式演奏台如图11所示。

4.2 移动电子式演奏台

移动电子式演奏台有四排手键盘、一排脚键盘及两侧排列的栓按钮，通过电气式的琴键和音栓按钮的演奏功能，将控制信号传输到管风琴里，通过电机将电信号还原成机械传动。移动电子式演奏台如图12所示。

4.3 演奏台功能键

演奏台功能键（图13）及脚踏板功能如下。

（1）音栓储存键（左下角第一个按键）：演奏一首曲子需要不同的音色，演奏家在试琴时会用到音栓储存键，当调试出适合的音色时，演奏家会按下音栓储存键的同时按下一个数字键。

（2）数字键：记录音栓储存的位置，当需要存储音栓时，需要和音栓储存键同时使用；当需要调取时，可以直接按数字键。上两排键盘下面最右边的10个数字键（每排5个）是总数字键，每一排键盘下面中间的10个数字键是分键盘数字键。

（3）清零键（右下角第一个按键）：需要关闭很多音栓时就派上用场了。

（4）翻页键：演奏家在演奏过程中方便变化音栓储存的功能键，每排键盘下面各有两个。

（5）Tutti键（清零键的上方）：Tutti是音乐领域使用的词汇，意思是齐奏。当按下这个键时，管风琴系统编制的齐奏程序就会启动，上百个音栓同时打开，演奏时气势恢宏。

（6）管风琴脚踏板（图14）：左边的是swell强弱音控制踏板、中间的是positive强弱音踏板、右边的是solo强弱音踏板。另外，右边的踏板也可以转换成控制所有音栓的开关踏板（crescendo）。

这三个脚踏板控制的是百叶窗的开合，是调节音量大小的装置，如图15所示。

5 管风琴常用配件

管风琴常用的配件有轨杆机（长木条及相连接的小部件，见图16），密封风道用的皮子（白色），连接气室与音管的黑色塑料管（多种型号），垫在音管板下面的尼毡圈（多种型号），垫在滑板下面的薄纸，清理音管的清理剂，电磁阀（图17），阀板（图18），图纸，助力小风箱（图19），转轴，管风琴用螺丝、垫圈，音孔垫圈等。

6 管风琴调音

6.1 调音工具

最常见的调音工具是“调音刀”，它通过轻敲簧管调音处的调音钢丝，改变簧片的振动长度，调试音高。另一种调音工具是调音帽，是用来改变哨管长短的工具。见图20。

6.2 哨管的调音

哨管结构的不同决定调音技术的不同。

（1）带塞子的音管通过调节塞子上下位置来调音。

（2）带音管帽的音管通过调节帽上下位置来调音。

（3）带狭槽的金属音管通过切下狭槽中的金属，并向下卷和向上卷金属片来改变音管实际发音长度调音。

（4）带狭槽的木管音管通过调节可以上下移动的木滑板来调节音管实际发音长度调音。

（5）锥型金属管通过调节管耳和滑板来调音。

（6）开管金属管在音管上面有一个可以上下卷动的豁口，通过调节这个豁口调音。

（7）很小的金属管是用空心锥形调音工具来使音管上沿向里或向外调音。向里音高降低，向外音高升高。