科技與音樂藝術的結合

機械樂器（Mechanical instrument），是一種通過自動或機械方式產生聲音的樂器，雖然一些樂器的演奏涉及一定程度的人類的參與，但通常是沒有演奏者的。機械樂器的音樂機械裝置類型包括機械風琴中使用的圓筒機械裝置、組鐘（carillons）②和報時鐘中使用的圓筒機械裝置、由穿孔卡片觸發的自由簧片機械裝置、已經測試模型的帶有穿孔卡片的曼諾潘（Manopan）以及雙盤八音盒等五種。③

一件機械化的樂器或自動樂機最重要的部分是用于調節音樂聲音的裝置，這種裝置是一個圓筒、穿孔的紙板條、金屬圓盤或者是類似的機械結構。其中，圓筒是最古老的。圓筒的工作原理是：當它慢慢旋轉時，圓周上的撥釘與軸成直角放置，以完成一些機械操作，這些操作可以通過簡單的杠桿在很遠的距離內進行傳遞。當杠桿與管子的閥門接觸時，只要撥釘碰到杠桿，管子就會發出聲音。音的高低取決于撥釘的寬度：撥釘間距越寬，閥門保持打開的時間越長，音管發出的樂音持續的聲音也越長。撥釘間距越窄，音管發出的樂音持續的聲音也越短。為了讓音管發出不同音調，撥釘被斜置于圓筒之上。如果撥釘沿著圓筒的軸排成一排，那么幾個撥釘會同時發出聲音。在圓筒上放置多個不同寬度的撥釘，以產生特定的旋律或者和聲，由此構成自動樂器的主要原理。然后，需要確保圓筒的規律性旋轉，以保持均勻的節奏。因此，音樂的忠實再現主要取決于在圓筒的圓周上正確放置撥釘，即通過撥釘的幫助，將旋律正確轉移到圓筒表面上。正確地放置撥釘在這些機械樂器制造中是最重要的問題。

這種圓筒是由經良好處理的木材制成的。通常是橡木，用樹膠牢牢粘在一起以防止其變形。撥釘的形態在不同時期有所不同，最初是硬木，后來變為金屬。自18世紀以來鋼絲弦馬（馬子）代替了以往的尼龍弦馬，以產生更長的音符。鐘琴和報時鐘中使用的圓筒只演奏單旋律，并且，圓筒上有大量的孔，上面安裝了適宜的撥釘。例如：比利時的達爾夫特組鐘的圓筒有7240個孔洞、薩爾茨堡的組鐘有7964個、比利時古城馬爾梅迪（Mlmedy）的組鐘有8979個孔。大量的孔允許重新安裝在圓筒上來改變音調。由于重新在圓筒上安裝孔需要很多的技巧和耐心，因此一般情況下，對組鐘的維修頻率不會超過每月一次。除此之外，組鐘圓筒的直徑非常大，通常超過1米，因此它可以在一次旋轉中播放相當長的曲調。

通過機械手段創造聲音，而不需要人類的協助和干預，這一嘗試可以追溯到遙遠的過去（古代）。最初，這些嘗試既有實際原因（發信號），也是為了異教目的（創造死人的聲音）。在印度尼西亞的稻田里，灌溉渠道中流動的溪水還在演奏著竹笛調，溪水有節奏地敲擊著石頭，產生重復的樂句。自遠古時期，氣流對弦樂器的作用已為人所知。例如，印度的卡卡爾特（Karkart），其琴弦在風中發出聲音。馬來人（TheMalay）把一根長竹管插進地里，竹管上有孔，空氣被吹入管中，產生的音符的音高會根據氣流的速度和方向而改變。但是，上面所講的這些發聲裝置都缺乏自動樂器中最重要的部分一一機械“大腦”。機械樂器只有在科技和音樂相結合時才被發明出來，在這一領域的最初嘗試是由亞洲和埃及的古代人民完成的。他們設計的自動雕像啟發了亞歷山大港的希羅（Hero），其設計出了一種機械打擊樂器。亞歷山大港的傳統在羅馬帝國滅亡后保存在拜占庭，其科學和技術后來傳給了阿拉伯人和波斯人。自公元813年至833年，拜占庭“巴努·穆薩兄弟”，即穆罕默（Muhammad）、艾哈邁德（Ahamad）和哈桑（Hasan）（圖1、2）。之后在巴格達，阿拉伯科學界杰出的組織者們發明了記錄在冊的第一部自動演奏裝置（automatophone），其“大腦”是一個帶有撥釘的旋轉圓筒。

在歐洲，哲學家利奧（Leo）在9世紀上半葉為拜占庭皇帝西奧菲洛斯·伊科諾馬庫斯（TheophilusIkonomachus）設計了裝有人工樹木和會唱歌的鳥的自動演奏裝置。康德拉·馮·維爾茨堡（Konrad vonWurzburg）曾提到一棵人工樹上棲息著鳥兒，它們扇動著翅膀唱著歌。15世紀晚期著名的畫家萊昂納多·達·芬奇（LeonardodaVinci）還制造出機械樂器，包括一架機械斯皮耐琴和兩張帶圓筒的機械鼓。

當鐘表匠用復雜的、藝術化的機械裝置取代了沙漏時，通過機械手段創作和演奏音樂達到了一個復雜的發展階段。通常，鐘樓都配備組鐘，由一組小銅鐘組成，通過帶有撥釘的圓筒來演奏旋律。16至17世紀，組鐘在低地國家制造，其中最大的位于阿姆斯特丹、布雷達、戈斯、米德爾堡和代爾夫特。

到了文藝復興后期，藝術櫥柜（ArtCabinet）中還包含機械風琴。其中最著名的是所謂的波美拉尼亞藝術柜，它有一個由A.蘭根布徹（A.Langenbucher）和M.根瑟（M.Genser）制造的機械風琴。這架機械風琴在第二次世界大戰中被摧毀。機械撥弦古鋼琴斯皮耐琴（Mechanicalspinets）是由塞繆爾·彼得赫曼（SamuelBidermann）在德國最古老的城市奧格斯堡特別制作的。紐倫堡的藝術家，如沃納（Werner）、布爾瑪（Bullman）、赫爾（Hell）、法弗勒（Farfler）、豪施爾（Hautsch）等人制造了各種機械樂器。隨著文藝復興的結束，人們對藝術柜的興趣也隨之結束，自動樂器隨即也沒有那么優雅的安置地了。隨后，這些自動樂器變得更龐大，可互換的圓筒使其可以演奏更多、更長的曲目。較小的自動機制被整合到時鐘中，而較大的自動機制則被放置在寫字臺、鏡子和其他家具中。

組鐘（Carillon），是指放置在教堂鐘塔上的一套固定小銅鐘（be11s）（圖3），其功能是演奏音樂。公元8世紀左右，大型的鐘塔上安裝組鐘（由若干教堂小型鐘組成），成為當時基督教教堂的一大標志。英語中，組鐘一般擁有至少兩個八度的音域，除了最低音之外，其他的音都形成了完整的半音階。在法語相應的詞匯和德語相應詞匯“Glockenspiel”（鐘琴）中，其包含較小的自然音階，不按照音域劃分，英語中一般稱之為“編鐘”（Chimes）。組鐘，通常是一套定好音的鐘，懸掛于教堂的塔樓上，公元13世紀興起于北歐。組鐘既有手動的也有機械助動。其借助鋼絲、杠桿、時鐘機械動力或電力動力驅動擊奏。為便于擊奏，人們發明了各種不同的擊鐘機械裝置。例如，16世紀的一種鳴鐘機械裝置：“鐘上的鼓筒靠鐘表機械使之按一定時間旋轉，鼓筒上的銷子驅使鐘錘敲鐘。此鐘的美妙音調，是由3只一組的鐘同時鳴響產生的。”④手動的組鐘的操縱是：在簡單的一個裝置上，直接牽動拴在鐘舌上的繩子以發聲；也可以在較為復雜的裝置上，用手撥動按管風琴琴鍵鍵盤音列編排的杠桿，從而觸發拴在上面的繩子以發聲（圖4）。機械的組鐘鳴鐘的原理是：當鼓筒旋轉時，撥釘撥動杠桿使其驅動鐘錘擊鐘。鼓筒上撥釘的排列取決于樂曲所要求的鳴鐘順序。到了18世紀，組鐘的音域有 2～3 個八度，而到了20世紀則達到6個八度之多。小型的組鐘被安裝到各種類型的時鐘中，成為音樂鐘。

音樂鐘（MusicalClocks），是一種結合機械裝置的時鐘，可以在固定的時間間隔，如每15分鐘、30分鐘或1小時演奏音樂，亦或隨意時間演奏音樂。在中世紀，法國斯特拉斯堡的天文鐘配置了組鐘。16、17世紀，在佛蘭德和荷蘭出現了建造鐘琴的熱潮，隨后這種熱潮傳播到其他國家，尤其是法國和德國。之后，彈簧機制被發明后，小型組鐘被安裝在便攜式時鐘中。此時的時鐘異常昂貴，后來黑森林地區（BlackForest）的農民制造了帶有玻璃鐘琴的廉價木制音樂時鐘。這些廉價的音樂鐘中有 8～16 個玻璃組鐘，通過一個圓筒來演奏短小的民歌。早在16世紀，手表中就配備了微型的組鐘。從18世紀開始，這些手表與基于梳齒機制的微型樂器結合于一體。這時，音樂鐘的制造業主要集中在倫敦，都是由杰出的鐘表匠制作出來的。這些鐘表匠包括巴爾伯特（Barbot）、威廉·卡彭特（WilliamCarpenter）、詹姆斯考克斯（JamesCox）、R.弗利特伍德（R.Fleetwood）、福克斯父子公司（Foxamp;Son）、托馬斯·拉利莫爾（ThomasLarrymore）、亨德森（Henderson）、喬治希金頓（GeorgeHigginson）、馬里奧特（Marriott）、埃德里·諾頓（EardleyNorton）、羅伯特·菲利普（RobertPhilip）、羅伯特·塞勒斯（RobertSellers）、湯姆林（Tomlin）、威廉姆森（Williamson）等等。這些杰出的鐘表匠所制作的音樂鐘被收藏在北京故宮博物院中。從18世紀下半葉到整個俾斯麥時代（ ?1871～1890 ），做工精美的音樂鐘非常流行（圖5）。18世紀下半葉，機械樂器的制造中心集中在倫敦、柏林和布拉格。18世紀60年代，腓特烈大帝邀請來自瑞士的鐘表匠在柏林建立起音樂鐘制造業，而所用的圓筒則是音樂家庫摩爾（Kummer）釘上去的。雖然倫敦制造商大多制造帶有組鐘的音樂鐘，但是柏林的制造商更專注于吹笛鐘（Flute-playingclocks）。之后，音樂鐘的制造擴展到巴黎、德勒斯頓和布拉格，但主要集中在維也納。大型的吹笛鐘實際上是管弦樂機與時鐘的結合，它是由維也納梅爾澤兄弟制造的。吹笛鐘演奏已有的音樂作品，如序曲、歌劇詠嘆調、長笛協奏曲或奏鳴曲的片段、亦或進行曲和舞曲音樂。同時，它也演奏專門為其創作的作品。有學者指出，吹笛鐘是由埃斯特哈齊王子（PrinceEsterhazy）的圖書管理員制造出來的。其所制造的吹笛鐘的圓筒播放著莫扎特和海頓專為其創作的樂曲。海頓為吹笛鐘創作的32首作品于1931年由納格爾（Nage1）在漢諾威出版。1954年，巴倫里特在卡塞爾（Kasse1）出版了這些作品。C.P.E.巴赫也為其創作了28首作品以及莫扎特和貝多芬專為其創作過3首作品。此外，豎琴鐘（Harp-playingclock）在這一時期亦被制造出來，其裝配了一架有弦自動樂器。在科騰城堡中，有一架來自哈勒（Ha11e）的由約翰內斯·扎卡里亞斯·費舍爾（Johannes ZachariasFischer）制作的豎琴鐘，但其在二戰中被毀。19世紀初，吹笛鐘和豎琴鐘被八音盒所替代。

注釋：

① 金經言：《樂器家族中的一個另類—機械樂器》，載《星海音樂學院學報》，2016年第1期。

② 關肇元先生在《世界樂器圖鑒》中將其譯為“組鐘”，許多文本中譯為“鐘琴”不夠準確，容易產生歧義。

見【英】魯思米德格雷等編著、關肇元翻譯：《世界樂器圖鑒》，2003年，香港恒嘉出版公司，第246頁。

③ 參見StanleyadieedewroeDictionaryfusicalinstrumentsVo.IndnacmilnPressimited1984pp.632-634.

④ 【英】魯思米德格雷等編著、關肇元翻譯：《世界樂器圖鑒》，2003年，香港恒嘉出版公司，第247頁。

（待續）