1909年:Choralcelo [美国]Melvin Linwood Severy & George.B. Sinclair

1909年:梅尔文·西弗里,乔治·B·辛克莱的唱诗琴

唱诗琴(Choralcelo,即“天籁之音”),是一种混合了电子和电声技术的乐器,产品定位是一种高端家用风琴,主要面向富有的乡村别墅主进行销售。这种乐器主要由梅尔文·西弗里(Melvin Severy)设计开发,内弟乔治·B·辛克莱(George B. Sinclair)协助完成,并由马塞诸塞州波士顿的“唱诗琴制造公司”(Choralcelo Manufacturing Co.)进行生产。唱诗琴的后续型号在“人造音琴”(Synthetic Tone)的发明者昆西·休厄尔·卡博特(Quincy Sewall Cabot)改进下得到了重新设计。

梅尔文·西弗里(1863 于马塞诸塞州梅尔罗斯 - 1951于加利福尼亚)

梅尔文·西弗里(1863 于马塞诸塞州梅尔罗斯 – 1951于加利福尼亚)

 

西弗里精通诸术,是一位发明家、工程师、音乐家、作曲家、作家。在唱诗琴发明之前,他就已经申请了诸如印刷机、太阳能加热装置、照相机、液压传动等多项专利。西弗里在 1888 ~ 1909 年间开发了唱诗琴;1909年5月27日,这台乐器在波士顿交响乐厅(Boston Symphony Hall)第一次公开亮相——这次亮相中共有四十多名波士顿交响乐团的成员参与,一位女高音进行演唱,使用唱诗琴伴奏。这场演出据说为“波士顿的名门望族”所“热烈欢迎”。

“首场唱诗琴音乐会迎来了‘开门红’,也证明了这台新奇、独特乐器的实力。观众对面的舞台上放着一台有些夸张的、像是立式钢琴红木盒子,有两排键盘。据介绍,这台乐器是梅尔文·A·西弗里和乔治·D·辛克莱两人二十一年努力研发的结果,两人都来自波士顿。这台唱诗琴通过钢琴琴弦和磁罗盘(Compass)产生小提琴、大提琴、小号、法国号、双簧管、巴松、竖琴、管风琴的音色,这些琴弦受电磁力驱动,按照科学计算好的弦长进行振动。

第一场唱诗琴音乐会节目单,波士顿,1909年

第一场唱诗琴音乐会节目单,波士顿,1909年

这台乐器最惊人的地方在于,它仅通过钢琴弦,却能产生比琴槌敲击琴弦更多种类的音色。这些声音,是通过创造无限的泛音实现的——学音乐的学生应该有所了解。今天傍晚的音乐会上真正展示了唱诗琴的优势所在,也许,这台乐器会对音乐发展做出贡献。这台乐器在演奏上要求较高,演奏者可能会对这台乐器极高的自由度感到手足无措。他必须学会选择。认真学习这台可以成就‘大事’的乐器,大概就能够理解,为什么大家在争夺其发明者的地位了。”

——《音乐时代》(The Musical Age),纽约,1909.5.1

1918年,唱诗琴公司被法林顿·C·多纳休(Farrington. C. Donahue)和A·霍夫曼(A. Hoffman,有些新闻报道称他是唱诗琴的发明者)接手运营。截至20世纪50年代,他们至少出售了六台唱诗琴且这些乐器仍在使用当中。到现在,美国还有两台可以工作的唱诗琴,其中一台位于印地安那州艾尔克哈特市(Elkhart)的路德米尔大厦(Ruthmere Mansion)中。唱诗琴与电传簧风琴属于同时代的作品,虽然唱诗琴尺寸不及电传簧风琴巨大,但仍旧是一台不小的机器。它使用与电传簧风琴差不多的电磁音轮作为“风琴”声音的发声音源,还使用了电磁力控制的钢琴弦。

位于科罗拉多州丹佛市的唱诗琴(部分照片)

位于科罗拉多州丹佛市的唱诗琴(部分照片)
图片下方注释:乐器的演奏台,以镶嵌方式安装,位于丹佛。图中人物是发现该乐器的阿特·热比力兹。

 

使用者可以看到的唱诗琴是由两组键盘组成的,一组是64键的高音区(钢琴声部)以及88键的低音区(钢琴和所谓的“风琴”声部),两组键盘控制着使用者看不到的部分——这一部分通常安装在在房子地下室,由88个音轮,一组钢琴弦,通过电磁振动铃和一组小锤组成。乐器键盘上还有一组风琴风格的音栓(Stop),用来控制声音的音色和声音组成。声音随后可通过硬纸板、硬木、软木、玻璃、钢板或者“Bass-Buggy”风格的弹簧谐振器来产生特殊的声效。唱诗琴还配有自动钢琴上使用的的卷纸器,可以播放预先“录制”好的音乐。此外,这台乐器还有一组32音的踏板。整个乐器要占用两个地下室,只有键盘和“扬声器”是对外可见的部分。

 

唱诗琴的声音

可怜的小蝴蝶(Poor Little Butterfly)来自于一张78转速玻基唱片上的现场录音,由唱诗琴公司董事长威尔伯·法林顿(Wilber Farrington)的妻子蕾姬·法林顿(Regene Farrington)演奏,录制于1948年纽约的唱诗琴工作室。(摘自C. W. Jenkins, AMICA

唱诗琴制造公司的销售海报

W.詹金斯(W.Jenkins)在《唱诗琴的历史》(History Of the Choralcelo)中提及的详细内容

“本文所述的内容基于手边拥有的三台完整的唱诗琴,以及近四十年来对该乐器的了解,此外,还有对当时负责人、相关工作人的采访,家庭成员以及产品的原稿、申请的专利等原始资料。”

“唱诗琴的故事大体上就是两个男人的故事……梅尔文·L·西弗里(Melvin L. Severy),1863年生于马塞诸塞州梅尔罗斯,1951年去世于加利福尼亚;威尔伯·E·法林顿(Wilber E. Farrington),生于1869,去世于1945年。西弗里是一位相当有天赋的多面发明家,除了唱诗琴外,他持有印刷机、太阳能加热装置、照相机、液压传动等诸多专利。他是一位学者、艺术家、作曲家和作家。他的孙子回忆说,西弗里对金字塔的秘密通道十分感兴趣,并以此给他的众多兴趣命名。他在内弟乔治·B·辛克莱(George B. Sinclair)的协助下完成实验——他们两人分别娶了弗林特(Flint)姐妹。威尔伯·法林顿是一位理想主义的哲学空想家,大半生专于于他所喜爱的新奇乐器产生的新奇声音,并笃定决心看到他所梦想的机器被研发出来。他是一位能力超群的募资人,还曾将自己的资金投入到相关研究当中;其中不少的努力都用于使用电化方式增强、延长钢琴琴弦的声音。

目前留存的部分唱诗琴组件,南达科他州朱砂地(Vermilion Sands)国家音乐博物馆馆藏

目前留存的部分唱诗琴组件,南达科他州朱砂地(Vermilion Sands)国家音乐博物馆馆藏

 

早在1876年,以力沙·格雷就曾为单音振荡器申请了专利;1890年,伊莱·C·奥玛特(Eli C. Ohmart)也曾申请了一份专利,该专利使用电磁方式延长了钢琴琴弦所发出的声音……后来,改专利被转让给了梅尔文·西弗里。这个专利的原理非常简单……将磁铁放置在钢琴琴弦的后面,并按照琴弦的固有频率,给磁铁通上同频率的脉冲直流电……比如说,如果A调音震动的频率是440次每秒,那么那个A音琴弦所对应的磁铁就会被通上每秒脉冲440次的电流,这样,即使不用钢琴音锤,钢琴弦也可以发出类似风琴的的长音。要达到这样的功能,整个装置需要使用由小型电动机供电的断续器(interruptor),每个电机有9个长度为3 1/2″的铜柱,以固定的速度旋转。每个铜柱上刻有8个1/4英寸宽的轨道,其余部分用绝缘体陶瓷包裹。乐器最低音大概需要美妙20次脉冲,最高音则大概需要美妙2000次脉冲。实际上最难的地方是控制整个设备…只要脉冲频率稍有偏差,就不能与琴弦的固有频率一致,最终导致发不出声。这项专利之后的另一个专利,设计了变种的控制装置,但有些变种甚至连他们自己都觉得复杂。

上面所说的这种发音方案,虽然简单,但是在实践中却被发现几乎是不可能完成的…就调校过程来说,它需要调校好所有磁铁,以便完全符合从20Hz到2000Hz的脉冲频率;对于控制设备来说,控制设备不仅要随时保持铜柱转速绝对准确,还得照应到当时条件下发电机可能产生的异常电流……也就是说,即使发电机的转速稍快或稍慢,都得保证铜柱的转速不会有任何轻微的偏差。如果在演奏过程中铜柱的转速出现变化,声音就会消失。

目前留存的部分唱诗琴组件,南达科他州朱砂地(Vermilion Sands)国家音乐博物馆馆藏

目前留存的部分唱诗琴组件,南达科他州朱砂地(Vermilion Sands)国家音乐博物馆馆藏

 

后来,一种更加精致简洁的磁铁控制装置逐渐被研制出来,这种装置不需要物理接触就可以很好地完成所有工作,因此既不会产生发热的情况,也不会磨损控制垫一类的摩擦物。即使在今天看来,这组装置也可以称得上是对物理学原理的出色应用。至少对亲眼看到的人来说,旋转的铜柱仅通过切断看不见的磁力,就可以控制沉重的飞轮,这已经可以称得上是奇迹了。这种装置如此简单,似乎一个人不应该为此花费数年的精力去研制它;但一看到它运作的场景,我仍旧会感到敬畏:我怀疑这个东西可能真的是“前无古人、后无来者”的。西弗里曾研制过众多发明,也申请过许多专利,这一发明便是其中之一,是用来解决液压传动系统的问题的。至于这台乐器,它的第一场音乐会在1905年举办,以邀请制参加。

最初的唱诗琴是一台令人印象深刻的立式钢琴,带有一排钢琴键,一般还会带有自动卷帘演奏器;琴盖使用最好的红木制成,并刻有漂亮的手工雕花和一块开放的卷帘视窗。琴的音色可以使用左手边的滑块来调整。这个乐器是第一种不通过物理接触产生声音的乐器,它的声音就像是管弦乐团去掉了弦乐的擦弓声或是管乐的呼吸声。

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第一代机器后,唱诗琴仍旧继续开发,一台双键盘的乐器标志着唱诗琴进入了第二阶段——变革阶段。这时期的唱诗琴仍旧有一组钢琴键盘,钢琴琴弦由磁铁驱动,并使用螺丝调音以使性能更加稳定;此外,在钢琴键盘上还配有一排风琴键盘以及一行控制音色范围的音栓。调节音色需要一组的调音板或调音盘,材质可以是钢、木头、铝或者是玻璃。每组调音板的数量通常是41个,长度从5 3/4″到 10 1/2″不等,厚度通常在5/16″。非铁制的调音板上还会粘有小型电枢,一边可以对磁铁的作用产生反应。

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在这些调音板上直接安装的部件是共鸣腔,一般由许多纤维管组成,每个纤维管末端就像马林巴琴(marimbas)和振琴那样打开,用来增强音量。唱诗琴的发声方式完全不是电子的,而是原声的,没有放大器,没有扬声器,也没有扩音号这类东西……调音板根演奏端是分离的,因此可以放置在任何地方;开关和控制设备也同样,因此可以放置在两个大概5 1/2′高的柜子中,与断续器装置和30V的发电机一同安装在地下室里。如果需要,调音板组件也可以安装在地下室里,这种情形下,地板中将会安装一组格架一边传输声音,或者安装在音乐厅,隐藏在装饰板下。各个部件通过线缆连接起来,线缆一般使用其他先绳包裹以避免损坏。如果整个机器和调音板都安装在地下室的话,整个占地空间大概要相当于一个卧室那么大。

梅尔文·西弗里,摄于1915年前后

梅尔文·西弗里,摄于1915年前后

唱诗琴最后一个开发阶段对整体控制的布线进行了修改,这使得演奏者可以修改高音区的泛音,这使得整个乐器的性能得到了很大的提升,因为增加了无限多的音色组合,这一功能使得唱诗琴在短时期内成了一台十分新独特而又复杂的乐器……唱诗琴最初的制造厂在1917年由于战争关闭……决定发展方向同样十分艰难。毕竟,近几百年来,钢琴这一乐器也在不断变化,其他乐器已经可以完成和钢琴一样的功能;因此,用簧片作为鸣音元件的实验开始了,他们制造了一台庞大的双贝斯组件,使用钢柱代替钢弦发音……在这台乐器中,有一个全尺寸的琴弦组件可以在远端摆放…他们还开发了一个新式的断续器,使用了12个圆铜片代替了以前的柱体,每个圆铜片都根据齿轮控制的速度旋转。所有这些亟待替换的技术,都需要设计、计算、制造…所需要的投资简直就是天文数字:换算到今天的货币,大概需要上亿美元;当然乐器本身也十分昂贵,在今天大概相当于50万美元。

唱诗琴大概生产了一百台,其中一些被安装在富人家中的音乐厅里,还有一些安装在剧院中,用于给默片配乐…法林(Filene)有两台安装在波士顿,其中一台在饭店里;纽约的罗德泰勒(Lord and Taylor)、芝加哥的马歇尔·菲尔德(Marshall Field)都安装有唱诗琴,还有几家旅店也安装了它;甚至有两艘游艇也装有这台乐器。

努力虽然十分艰辛,但毕竟得到了很大的进步;而此时一战爆发了…物料供应不再充足,工厂也因此关闭。法林顿还有其他的一些相关人员仍旧在克里夫兰(Cleveland)、芝加哥、切特斯港(Port Chester)、纽约等地有所活动。他们最后的一次活动是在纽约开办了一间展示厅,但随着二战爆发,展示厅最终在1942年关门。”

唱诗琴的专利文件

摘自《电学实验者》(The Electrical Experimenter)1916年3月刊

唱诗琴,一台很赞的乐器

这台出众的电控乐器不止是一台钢琴——它可以发出低音和高音的长音,其音域也是其他乐器难以匹敌的,更重要的是,它的演奏方法和普通钢琴一样

如流行歌曲中唱的那样,在遥远的印度,当地人乐于借助从起源于山洞,记录在羊皮上的原始音符来满足他们的音乐需求,而音乐家们,则用手敲击地面来产生旋律。

洞穴人的音乐就是风在穿过树丛时的喘息声,配以树叶的刷刷声。他们也许想要以更加好听的方式表达情感,因此,鼓、号以及其他表达音乐情感的原始乐器应运而生。

尽管大多数人的预言都十分悲观,现在,我们还是可以因着唱诗琴的诞生,来期待我们的音乐文化、音乐教育会有怎样的发展与进步。

在音乐大师的这台杰作面前,钢琴简直就是一个还在牙牙学语的小孩儿。乐器的声音可以像电闪雷鸣一般撼动每一寸土地,也可以像遥远教堂传来的模糊合唱声一般柔和。

这台乐器到底是什么?他是怎样被设计出来的?这几个顶尖聪明的人,持续数年的研究后,得到了什么样的成果?在耗费了可以买下王位的巨额财富后,到底得到了什么?——得到的便是“唱诗琴”!

唱诗琴是人类想出的最优秀的乐器,没有其他可以与之相比。它可以发出任何乐器——比如弦乐和笛子——的声音;不仅如此,它的音色延绵、纯净、甜美,不同于现在使用的任何一种乐器。

实际上,唱诗琴之前的所有乐器,因为发音震动方式的的限制,声音中不可避免地会带有杂音。小提琴使用擦弓的方式来停止琴弦的自由振动。钢琴由于琴槌敲击琴弦而产生杂音——风琴管震动的声音则夹杂着气流通过的噪声。所有这些乐器都通过外部接触的方式让音源震动发声,因而破坏了声音的纯净。人们还尝试找寻放大声音的方法,这样又进一步对声音产生了影响:钢琴的柔音踏板(soft pedal)、风琴的增减音箱(swell-box)以及小提琴弱音器等等部件,都会对声音产生影响。

而唱诗琴的制音方式,消除了所有影响音色纯度的因素。该琴采用非物理接触的方式驱动震动,因此琴弦可以完全自由振动(perfect freedom of vibration),而使得它能够产生所有自然的泛音。该琴的音色华丽、圆满且纯净,创造了无数的可能的音乐表现力——正是音乐家们梦寐以求的。

制造出这种纯净声音的原理可以说是一个奇迹:它通过一系列精妙的电磁装置实现。装置中的电磁铁直接对乐器的琴弦产生作用。

该琴音调的精确变化是通过电流强度的微弱变化实现的,这点与目前其他乐器所使用的落后方式大为不同;因而该琴的音色在所有音强及音高下都能保持原本的纯度,这也是其他乐器不可能达到的。

接下来,我们来看看这台乐器使用了什么样的结构来实现如此奇妙的功能:可以说,震动元件使用脉冲电流产生振荡,电流通过电磁铁,驱使振膜振动。

 


参考资料:

H.Trabandt: ‘Das Choralcelo’ ZI,xxix (1910)-‘Das Choralcelo als Konzertinstrument’ ZI xxx (1910)

http://www.amica.org/Live/Publications/Past-Bulletin-Articles/Choralcelo/index.htm

http://www.amica.org/Live/Publications/Past-Bulletin-Articles/Choralcelo/cc_61.htm

Amica Bulletin. Volume 45, Number 4 August/September 2008

The New England Magazine.

‘An Early Electro-Magnetic Experiment’ Edith Borroff, College Music Symposium Vol. 19, No. 1 (Spring, 1979), pp. 54-59

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