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歌剧大师搞发明:拉风的阿依达小号有啥科学道理?

威尔第在创作歌剧《阿依达》时,要找一种“拉风”的乐器来演奏《凯旋进行曲》,为此他设计了“阿依达小号”,只有一个阀门,分为两组,分别是降A调和B调。50年后,埃及发掘法老图坦卡蒙墓时出土了两件管乐器,被称为图坦卡蒙小号,它们一支是降A调,另一支是B调,和威尔第选的调完全一样。那么问题来了:威尔第是和3000年前的埃及人神交过吗?
 
撰文 | 吴进远(美国费米国家加速器实验室)
 
我是一个爱好文艺的理科生。我的班长珍旭是我心目中的女神。她有个炉火纯青的铜管乐演奏家爷爷和功力醇厚的歌唱家奶奶。老俩口的学生送给他们三张上个周末的歌剧票,让他们带孙女去看。可他们很喜欢自己孙女的两位热爱音乐的同学——正是敝人我和我的室友泉余,于是老人家就割爱把票全给了她。(我们三人的故事可戳“七声音阶”、“十二平均律”、“伪造的毕达哥拉斯传说”、“小号只有三个键为啥能吹那么多音”)当然,歌剧不能白听,周末两位老人家要我们去家里谈体会,当然,是好饭好菜招待的那种谈体会。可我还是有些发怵,因为这不是一般的歌剧,是威尔第的《阿依达》。
 
1 拉风的长喇叭
 
“你们上周看过《阿依达》,感觉怎么样?”饭后,奶奶问我们三个。
 
“我们去之前在网上看了一下剧情介绍,到剧场看就不那么吃力了。”泉余室友说:“要不然意大利语歌词听不懂,注意力就会全都放在看字幕上。”
 
“有没有不用看字幕,完全享受音乐的地方呢?”爷爷问。
 
“有哇,”我抢着说:“第二幕第二景,胜利凯旋归来那段,非常震撼。”
 
“凯是胜利的意思,旋是归来的意思。”泉余室友逮住机会就会损我:“‘胜利凯旋归来’,语意重复,属于典型的病句。”
 
 
“别打岔,让他说。”珍旭班长说。美人再次救英雄。
 
“我觉得,这一段的音乐与合唱非常激动人心。”我努力把看过演出的感受表达出来:“尤其是《凯旋进行曲》(哦,不是胜利凯旋,或者凯旋归来进行曲)。演奏这首乐曲的两组长喇叭,真够拉风的耶。”
 
“哈哈哈。”大家都笑了。爷爷说:“以前还没有听过有人用拉风来形容,你别说,还挺确切。当然啦,你说的长喇叭,正规的名称是阿依达小号。”
 
2 阿依达小号,不是用来演奏《一闪一闪亮晶晶》的
 
“阿依达小号?”珍旭班长问:“难道这些小号是专门为演出《阿依达》制作的?”
 
“是的。威尔第在写作《阿依达》的时候,对于欢庆凯旋这个场面下了很大的功夫,要找一种‘拉风’的乐器。他从古代埃及的壁画中得到启发,规定将《凯旋进行曲》主题用两组‘埃及小号’来演奏。”
 
“埃及小号又是什么呢?”
 
“埃及小号当然不是现成存在的,于是威尔第便自己设计出一种小号,就是现在的阿依达小号。它的特点是中间的管道不像现代小号那样要盘一圈,而是直的,因此很长,通常都超过一米。阿依达小号有两组,分别是降A调和B调。此外,阿依达小号只有一个阀门。”
 
 
“一个阀门?”我问:“那么它可以演奏的音符恐怕很有限吧?”
 
“对,现代小号需要三个阀才可以演奏一个八度中的全部十二个音。阿依达小号只有一个阀门,其作用是将谐振频率降低一个全音,显然很多音无法演奏。不过,你如果数数《凯旋进行曲》中用了哪些音符,就能理解为什么一个阀就够了。实际上,我记得网上有文章说,威尔第最初设想的是用自然长度小号,这样连一个阀门都不要。不过这样一来乐器长度几乎要加倍,用起来太不方便,因此最后还是选定单阀的方案。”
 
我数了一下,《凯旋进行曲》里用到了“嗦多咪嗦”,这些音符不用阀就可以演奏。但是乐曲里很多地方用到了“来”,偶尔还会用到“发”,它们分别是从“咪”和“嗦”降一个全音得到的,这样就需要有一个阀。当然,一个阀就够了。
“这两组阿依达小号好像不一样呀?”泉余室友问。
 
“对,是不一样。”爷爷讲解道:“《凯旋进行曲》主题演奏第一遍的时候,是降A调,因此第一组阿依达小号也是降A调。演奏第二遍的时候,情绪更加高涨了,主题的调转成了B调,因此这一组阿依达小号是B调的。前面图中把两种小号摆在一起比较,可以看出它们的长度是明显不同的。”
 
“看起来,这种小号除了用来演奏《凯旋进行曲》,其他用途非常有限。”我说。
 
“对的,”爷爷说:“如果单算演奏旋律,它们仅仅在《凯旋进行曲》这九十来秒钟里头用得上。当然,到这一场后面合唱时,它们又演奏了几小节‘哒哒哒’的音符用来烘托气氛,除此之外,它们大部分时间就只能在歌剧院库房里睡觉了。”
 
“难道不能用来演奏别的作品吗?”
 
“它们连演奏《一闪一闪亮晶晶》(《Twinkle Twinkle Little Star》)需要的音符都不够。”
 
3 三阀门“阿依达小号”
 
“这好像太不划算了。”泉余室友说:“高质量的铜管乐器价码几千乃至上万美元,买回来只能等着排演《阿依达》,平常用不上,这好像有点浪费。再说,即使世界上最牛的歌剧院也不会年年排演《阿依达》,这样利用率就更低了。”
 
珍旭班长晃晃手机:“据网上有的文章介绍:威尔第写出歌剧,设计出阿依达小号,首演之后,总谱和小号一起保存在出版公司。以后一些年里,凡有歌剧院再次排演《阿依达》的时候,要连总谱带小号一起租。”
 
“当然到了后来,”爷爷说:“有一些乐器制造商设计制作出了三阀门的长管小号,除了可以用来演奏《凯旋进行曲》,还可以用来演奏别的乐曲,在各种礼仪场景使用。除了制造厂商在经济上的考虑,有的小号演奏家也认为三个阀门的小号声音更好。”
 
“那么,威尔第设计出这种单个阀门的特制专用阿依达小号,是不是有点故弄玄虚呢?”珍旭班长问。
 
“那倒不能这样说,”爷爷说:“小号的形状很复杂,因此不像牛角号那样可以几乎自动形成和谐的泛音系列。要想让小号形成和谐的泛音系列,需要对小号的各种尺寸参数进行精心的设计与调整。比如我们知道让小号的末端管道直径逐渐变粗,可以使管道的等效长度变短,使得泛音系列中比较低频的音向高音方向上推。此外小号吹嘴的形状,会影响到高频的泛音,把他们向下压。”
 
“对于三阀门的小号,由于乐器的用途是演奏任意作品,我们就必须兼顾所有的音符。除了音高,还要考虑音色上的平衡等等,这样难免顾此失彼。而对于单阀的专用小号,我们就只需要集中精力,优化乐曲中出现的几个音符。此外,《凯旋进行曲》中出现降A调和B调,用两组不同的号演奏,而且两组号还有合奏,这就需要确保两组号之间是和谐的。在只需考虑少量音符的情况下,相对比较容易实现两组号的和谐。”
 
“我把网上找的的几个不同版本的《凯旋进行曲》编辑在一起(见下方视频),有的用单阀,有的用三阀,你们可以自己听听感受一下。当然这些版本水平都很高,但我还是觉得单阀的设计更加正宗。”
 
对我来说,虽然能听出几个版本的不同,却觉得它们都很好听。此外,那个骑着真马上歌剧舞台的场面,看着好燃。据说历史上有的剧院演出时,居然会牵着大象骆驼走过。
 
4 法老墓中的小号
 
大家在听音乐,珍旭班长却拿着手机,一边踱步一边低头看,“咣当”一声,把一个凳子绊倒了。我上前赶紧把她拉住,扶她坐到沙发上,我为自己敏捷的英雄救美行动感到自豪。
 
“大学生了,还这么粗心。”奶奶批评道。
 
“你们看,”珍旭班长转过手机举起:“这太让人毛骨悚然了。”
 
她说的是1922年在埃及发掘的法老图坦卡蒙(Tutankhamun)墓,出土的文物中有两个管乐器,一件是银质的,另一件是铜质的,称为图坦卡蒙小号。
 
 
这两只小号埋在地下3000多年了,现在还能够吹响。虽然长度只有五十多厘米,比威尔第的阿依达小号短很多,但一支是降A调,另一支是B调,和威尔第选的调完全一样。威尔第1871年写成《阿依达》,专门设计了两组小号。这也罢了,偏偏威尔第选了现代小号中很少有的降A调和B调。而过了50多年,这样两支同调小号出土,这也太灵异了吧?难怪会把一贯大胆开朗的珍旭班长吓得花容失色。
 
“唉,这两只小号出土以来,经历的劫难也不少啊。”爷爷摇摇头叹道。
 
小号出土后过了十几年,1939年时,BBC准备制作一个节目,广播小号的声音。他们找人练习的时候,想试着演奏一些旋律。为此,BBC把一个现代的吹嘴塞入号管。金属银在地下三千多年,有些部分已经结晶,如同玻璃般脆弱,结果把脆弱的银质小号搞碎了。当年参与发掘的一位考古学家得知此事后,气得病倒住院。后来他们把小号修复,换人在节目中吹奏了这两支小号。
 
2011年阿拉伯之春的时候,两支小号中的铜质小号和很多珍贵文物一起被盗。幸好几个月后在开罗某个地铁站发现了一个口袋,里面有包括被盗小号在内的多件珍贵文物。
 
难怪很多考古学家认为,文物在地下是最安全的。
 
5 威尔第会穿越吗?
 
“可是,”泉余室友从惊恐中复原:“威尔第为什么会设计降A调和B调的阿依达小号呢?难道他会穿越?他是向未来穿越了50年?还是干脆向古代穿越了3000年?”
 
“威尔第会不会穿越我们确实不知道。”奶奶说着,翻开钢琴盖:“但是如果我们看看他《凯旋进行曲》的‘上下文’,也许可以从中理出一点音乐上的逻辑。”
 
“《凯旋进行曲》的前后是《光荣属于埃及》等几个宏伟壮观的合唱唱段,这些唱段是降E调的。这些唱段最后都是落在‘多’,也就是降E这个音上。而凯旋进行曲开始的两个音符是‘嗦多’。如果让‘嗦’从降E开始,‘多’就自然成了降A,因此《凯旋进行曲》主题的第一遍选为降A调,就非常顺理成章。这样一来,合唱和小号在同一个音(降E)无缝衔接,虽然变了调,但却毫无突兀之感。”奶奶边讲解,边在钢琴上弹给我们听。
“那么,把《凯旋进行曲》主题的第二遍选为B调,又有什么讲究呢?”
 
“调子提高反映出了情绪的提高,但提高多少合适呢?这就需要考虑两组小号之间在合奏时的和谐,还要考虑与前后的合唱之间的和谐。当我们选择B调时,两组小号以及合唱有一个音是重合的,分别是它们各自的‘多’,‘嗦’,‘咪’,这样就可以确保这几个乐曲片段毫无违和感地同时存在。”
 
“嗯,这样看来,似乎不需要穿越。”泉余室友说。
 
6 自然长度小号
 
“爷爷,”珍旭班长问:“您一开始说威尔第最先设想的是用自然长度小号,自然长度小号是什么呀?”
 
 
“自然长度小号有时简称自然小号。”爷爷解释道:“顾名思义,这种小号的管道长度是固定的。不像现代小号,可以通过接通阀门,增加整个管道的长度。”
 
“这种小号看上去很长?”
 
“是的。阿依达小号以及普通的现代小号管道总长度大约1.4米左右,而同一个调的自然小号就要大约两倍这个长度。即使盘成三段,号的长度也有将近一米。如果不盘起来,两米多,将近三米,竖起来比姚明还高,在舞台上确实拉风,但演奏起来实在太不方便了。”
 
“既然管道长度很长,是不是吹出的音调也低呢?”
 
“管道长,它的基频自然低。比如现在的阿依达小号,我们吹奏一个降A音符,频率是415 Hz,这是它的基频的4倍频。而降A调的自然小号,吹奏4倍频的时候,频率是这个数的一半,207 Hz,这个声音也是降A,只不过是低八度的降A。不过,我们可以用自然小号吹奏8倍频,这时频率也是 415 Hz。”
“嗯,我有点明白了。普通小号,在中音区域吹奏3、4、5、6倍频,发出‘嗦多咪嗦’这几个音。” 泉余室友说:“自然小号,在中音区域吹奏6、8、10、12倍频,这样也可以得到频率相同的‘嗦多咪嗦’这几个音。”
 
“这好像有点繁琐呀。”我有些疑惑不解:“普通小号吹奏3、4、5、6倍频,同样的频率,用自然小号的6、8、10、12倍频吹奏,这有什么好处呢?”
 
“好处是你多了一个 9 倍频呀。”爷爷解释:“这样你就多了一个‘来’音符。”
 
“哦,9 在 8 和 10 之间,8 是‘多’,10 是‘咪’,所以 9 是 ‘来’。这样,不需要阀门,就可以用自然小号吹出‘来’这个音符了。”我似乎懂了,但还是有些没有完全懂的地方:“可是,《凯旋进行曲》需要‘发’,这个音符怎么吹出来呢?难道是用 11 倍频?”
 
“确实,必要的时候的确是要用 11 倍频的。不过,这个音很不准。”爷爷打开平板电脑,画了一个表给我们看。
“对于铜管乐器,第 7、11 还有 13 倍频都是在黑键与白键缝隙里的音,需要演奏者通过控制嘴唇张紧度等方法,把它的音高调整到合适的音阶,有一定的难度。当然了,在《凯旋进行曲》中,‘发’这个音符只是很偶然地用了几处。”
 
“噢,我明白了。”一直在听的珍旭班长说:“这里的逻辑是这样的:要想用没有阀门的自然小号,就必须解决如何吹奏‘来’和‘发’的问题。这样,就需要使用 6 到 12 倍频,因此就必须把乐器管道的总长度设计得很长。可是,小号演奏家常有而姚明不常有,于是,威尔第就最终选定了折中的单阀门方案。”
 
“不过从另一方面讲,”我接着说:“单阀门的方案也有好处,比起自然小号,阿依达小号中‘发’这个音符可以做得比较准。”
 
7 先有乐器还是先有作品?
 
“嗯,好像有些豁然开朗了。不过,我还觉得有点如堕五里烟云。”泉余室友作深思状:“到底是先有鸡呢,还是先有蛋?我是说,到底是先有乐器呢,还是先有音乐作品?”
 
我说:“我觉得,大多数的音乐作品都是为现成的乐器写作的,但是,《凯旋进行曲》与阿依达小号似乎是反过来,先有了作品,再制造乐器。这种情况好像比较少见。”
 
“不,不算少见。实际上,很多音乐作品往往会创造出一些新乐器。比如柴可夫斯基的《1812序曲》,就把大炮变成了乐器。”大家七嘴八舌地聊起来。
 
“安德森的打字机协奏曲也是一个例子。”
 
“我还看过一部踢踏舞协奏曲。”
 
“我上幼儿园的时候,”珍旭班长说:“老师教我们跟着钢琴旋律扎爆气球。有的小朋友还吓哭了。”
 
“哈哈哈。”爷爷笑道:“当然了,威尔第写《凯旋进行曲》,更可能是与设计阿依达小号一同构思,交替进行的。”
 
“为什么呢?”
 
“你们注意到了吧,在《凯旋进行曲》里一共只用了六个音符,这是受到单阀门小号限定的。如果乐谱中需要增加一个‘啦’或者‘西’,就必须增加阀门了。”
 
“看来,”珍旭班长说:“要懂得威尔第,除了要学音乐,还得懂得铜管乐器的声学原理。”
 
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