安装在科罗拉多（Colorado）丹佛（Denver）唱诗琴的键盘部分。图：阿特·热比利兹（Art Reblitz），约1970年前后

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”，发音：Chor-al-Sello），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大房子家庭进行销售——房子要大到能放下这种乐器。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，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）的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）

西弗里精通诸术，是一位发明家、工程师、音乐家、作曲家、作家（他的专利包括：印刷机、打字机、太阳能加热装置、照相机、蒸汽发动机、液压传动等）。唱诗琴是一台使用许多电声音乐设备组装而成的机器。这些音乐设备由西弗里在 1880年开始先后发明，包括电磁控制键盘、音源发生器和磁-声弦振器。^[1]“First Choralcelo Concert Proves Highly Successful,” The Musical Age (1 May 1909)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：

“首场唱诗琴音乐会迎来了‘开门红’

对于唱诗琴来说，这场音乐会也证明了这台新奇、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。

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。”^[2]The Musical Age. New York, May 1st 1909.

——《音乐时代》（The Musical Age），纽约，1909.5.1

第一场唱诗琴音乐会节目单，波士顿，1909年

1915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。一些单据显示，到1917年，一共生产了多达100台唱诗琴。^[3]Sheets, Arian, (2013) Choralcelo, Grove Music Online. Retrieved 27 Nov. 2021, from https://www.oxfordmusiconline.com/grovemusic/view/10.1093/gmo/9781561592630.001.0001/omo-9781561592630-e-1002240451.他们至少出售了六台唱诗琴^[4]Jenkins, C.W (2002) The Choralcelo, Amica Bulletin. AMICA International
Automatic Musical Instrument Collectors’ Association，一些一直使用到20世纪60年代。但今天已经没有仍旧使用中的唱诗琴了。

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。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，源音频）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

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

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。

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。

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

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：

维多利亚时期的一盏碳弧“月光”（Moonlight）灯

1899年：威廉姆·达德尔的歌弧琴

十九世纪末，白炽灯泡业已发明^[1]托马斯·阿尔瓦·爱迪生（Thomas Alva Edison）和约瑟夫·斯旺（Joseph Swann）在1880年发明了白炽灯。。但在街道照明和工业领域，碳弧灯（Carbon Arc Lamp）依旧是广为使用的一种灯具——直到二十世纪初电灯泡技术迅猛发展，淘汰了碳弧技术，碳弧灯的霸主地位才得以终结。

碳弧灯泡通过灯中两个碳电极之间产生的电弧火花发光。抛开光线不理想、用电效率低不说，这种照明方式最大的问题，便是电弧会发出“嗡嗡”、“嘶嘶”或是尖锐的杂音。

英国物理学家、电气工程师威廉姆·达德尔（William Duddell）在 1899 年受托来解决伦敦市内照明系统的这个问题。实验期间，达德尔发现，改变电灯的供电电压，可以控制电弧闪动的频率，进而从共振电路（resonant circuit）中产生可控频率的可听音。

达德尔的实验揭示，碳弧灯的杂音，源于电弧的非线性特性所导致的负阻（negative resistance）现象。负阻现象早在1898年由赫尔曼·西奥多·西蒙（Hermann Theodor Simon，德国法兰克福）博士所记录。^[2]Simon, H.T. (1989), “Akustische Erscheinungen am electrischen Flammenbogen,” Ann. Physik 300, # 2, pp 233–9.西蒙博士注意到，调制电弧的供电电压，可以控制电弧“唱歌”。他还展示了电弧的另一个功能——他曾对公众做过一个演示，将电弧作为一个高效的扬声器。（西蒙的实验同时提到，经过调制的电弧不仅能产生声音，还能产生经过调制的光线；利用这一特性，德国海军使用改造的探照灯和光敏硒电池，成功地完成了舰船之间的电话通信。^[3]Wittje, R. (2013),  ‘The electrical imagination sound analogies, equivalent circuits, and the rise of electroacoustics, 1863-1939′,  Osiris, Vol 28 #1, pp 40-63）

达德尔很可能了解到了西蒙的相关研究。他在碳弧电极上加入了LC共振电路，尝试通过这种方法解决噪音问题；这么一来，他创造了一台可调音的振荡器。达德尔又将一个可控制输入电压的键盘连到电路上——一台最早的电子乐器就此诞生。达德尔的这个发明是历史上唯一一台使用电弧（作为音源）产生声音的电子乐器，也是第一台不经放大器、扬声器或电话系统（当时这些放大设备还未发明出来）作为放大装置，就能听到声音的电子乐器。^[4]Duddell, W. (1900),  ‘Some Experiments on the Direct-Current Arc’, Nature, vol. 63, no. 1625 (December 20, 1900), pp. 182-183.达德尔还使用了火花隙（spark gap）放大技术，尝试使用可变电阻或麦克风传递电弧产生的声音；这说明在真空管还未发明的时候，同样可以长距离传输、放大电话或电路的语音。^[5]Wittje, R. (2013),  ‘The electrical imagination sound analogies, equivalent circuits, and the rise of electroacoustics, 1863-1939′,  Osiris, Vol 28 #1, p 52

视频：2016年，意大利科技基金会（Fondazione Scienza e Tecnica）尝试复原达德尔和赫尔曼·西奥多·西蒙（Hermann Theodor Simon）发明的“歌弧琴”

当达德尔向伦敦电气工程师学会（London institution of Electrical Engineers）展出这部乐器时，工程师们发现，其他建筑中在与这部乐器处于同一电路的电灯也开始发出和这台乐器一样的声音来；人们据此推测，音乐可以通过照明电路传输。

“我们发现，三个碳弧的供电电流都来自沿街的电线。很清楚的是，这电流随着达德尔先生的键盘控制而变化，因此声音也在其他两间实验室中得以重现。但达德尔以为，他的演奏只有这间屋子里的人才能听到……这一现象很明显地说明，通过演奏某种特殊的键盘，声音可以在多个不同的、相对演奏者来说远距离的电弧上得到重现。”

——《电弧里的音乐：一位英国物理学家，使用分流器（Shunt）电路和键盘，演奏出了旋律》；纽约时报，1901年4月8日，第七版

“语音弧”试验机，演示了达德尔的相关理念。该仪器由马克思·柯尔在1911年制作。^[6]Max Kohl A.G. : Physical Apparatus. Price List No. 50, Vols. II and III. Chemnitz, n.d. 1911, p. 1058.

达德尔没有将他的发明投入商业，甚至都没有为他制作的乐器申请专利。1898年，他带着这台乐器在英国各地展示，但不走运的是，人们除了把它当作一个新鲜玩意儿外，似乎并没有太多其他反应。达德尔当时的研究针对的是可听阈以内的频率，1902年，丹麦电气工程师瓦尔德马尔·波尔森（Valdemar Poulsen）和彼泽·彼泽森（Peder Pedersen）发现，如果将这个发明的频率范围从声音频率调节到无线电频率范围，就可以当成一台无线电发射机使用。

碳弧灯的发声能力也曾经被撒迪厄斯·卡希尔用在

歌弧琴发明之后十年，撒迪厄斯·卡希尔在公开展示他的电传簧风琴时，也曾借用过碳弧灯的发声能力，放大电传簧风琴的声音。这种放大方案可以说是今天等离子扬声器（plasma-loudspeaker）技术的老祖宗。20世纪30年代，沃利亚·萨拉加也曾在萨拉加发生器上试验过火花隙的声音。

《电弧里的音乐：一位英国物理学家，使用分流器（Shunt）电路和键盘，演奏出了旋律》；纽约时报，1901年4月8日，第七版

威廉姆·杜·博伊斯·达德尔（William Du Bois Duddell）

人物生平：

威廉姆·杜·博伊斯·达德尔 （1872.7.1 – 1917.11.4，生于英国）是英国维多利亚时期的一位电气工程师，因其发明的一系列电子仪器而为人所知。在他的所有发明中，最著名的就是“动圈记波仪”（moving coil oscillograph）——一种早期的示波器，可以用图像的方式监测声音波形。达德尔的其他发明还包括热电偶安培表（thermo-ammeter）、热电偶检流计（thermo-galvanometer，一种用来测量微弱电流和细微电流变化的仪器，后来被用来测量天线电流，它的改进型直到今天仍在为人们所使用）以及一个用来校准冲击检流计（ballistic galvanometers）的磁铁标准器。

达德尔的动圈示波器

使用达德尔的记波仪（Oscillograph）以图像方式记录的波形

参考文献：

电传簧风琴 MkII 的双排键盘，《甘特杂志》（Gunter’s Magazine）1907年6月号

1897年：撒迪厄斯•卡希尔的电传簧风琴

1895年，撒迪厄斯·卡希尔为电传簧风琴（Telharmonium）申请了他的第一个专利————“一种通过电力产生/传输音乐的技术/设备”。电传簧风琴可以说是历史上第一台真正意义上的电子乐器，它也代表了一种音乐技术：通过电磁方式合成声音，通过维多利亚时期的美国电话网传输、发行音乐。

卡希尔在1897年为第一台电传簧风琴所申请的专利，展示了转子发电装机和变阻器电刷（rheostat brushes）。

上面提到的这个专利最终由于“所涉原理和方法在其他已申请专利的设备中出现”而被专利局拒绝。但卡希尔同时还是一位专业的律师，因此，他最终在1897年成功地取得了这项专利。

这台乐器最初的设计奠定了电传簧风琴/滚子琴（Dynamophone）的结构原理，接下来的二十年，这一原理在卡希尔手中得到进一步完善。卡希尔的愿望是创造一台全能的（universal ）“完美乐器”，它能够通过科学、精确的机械控制产生绝对完美的音色，让演奏者在演奏中同时结合管风琴的长音/延音、钢琴的表现力、小提琴的锐度（intensity）、弦乐团的多音性（polyphony）、管乐的音色能量以及风琴的和弦能力。卡希尔希望，在解决了上述传统乐器的“硬伤”后，先进的电传簧风琴最终将淘汰掉这些乐器。

卡希尔在1897年为第一台电传簧风琴所申请的专利，展示了音轮转子轴。

卡希尔设计的电传簧风琴中，另一个创新之处在于，他打算使用当时刚刚建立的电话网络将电子音乐传送给家庭、旅馆以及公共场所；这也是该乐器被称为“电传簧风琴”的原因————从词面上看，Telharmonium便是“电信乐音谐声机”（Telegraphic Harmony）的意思。电传簧风琴通过这种方式传输音乐，一定程度上是由于当时的条件所限：在放大器和扬声器发明前的时代，要听到这种乐器的声音，唯一的办法就是通过电话接收机进行声学放大。

影响

赫尔曼·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）著《论作为音乐理论生理基础的音感》（On the Sensations of Tone，1862）的英文译本在1885年一经发行，立即对当时的科学、音乐思想流派产生了深远影响。根据亥姆霍兹定义的概念，一种声音（tone）是由一个基本音（fundamental sound）和一组更高的声音结合组成的，这种组合赋予每一种声音独特的音色质感——而声音则是许多“纯”正弦波声音组成的。卡希尔据此推理，认为可以制造一台产生许多正弦波声音的“完美乐器”，通过组合这些正弦波来“无瑕疵地”重现以往乐器的声音。

赫尔曼·冯·亥姆霍兹《作为音乐理论生理基础的音感》（1862）

但使用电报/电话线路网络传输音乐并不算什么创新。卡希尔实际上对有关电传音乐（Telegraphic music）的已有发明及实验有所了解。

索莫凌的电传音乐，1809年

早在1809年，普鲁士^[1]普鲁士（Prussia），欧洲国家，今日德国的前身。——译者注人类学家、古生物学家、发明家塞缪尔·托马斯·索莫凌（Samuel Thomas Soemmerring）就制造国一种电传机（telegraph），这个设备能够在几千米以外的距离隔空“敲响”一组有音高的铃铛。该实验最初本是用来研究人类意识、知觉的，但却引起了另外的思考，即利用电力远距离传输音乐。

布达佩斯“先锋电话报纸”海报

1893年，匈牙利工程师、发明家蒂瓦达·普斯卡斯（Tivadar Puskás）设立了一个名为“先锋电话报纸”（Telefonhírmondó）的服务，这是一种电话上的“报纸”，可通过布达佩斯（Budapest）^[2]匈牙利首都。——译者注的电话网络广播音乐与新闻等信息，其订户（与广播服务串联）曾一度多达91,000人。在二战摧毁电话线路系统前，这个电话报纸系统一直处于运行中。

“电传剧院”

在巴黎，克雷芒·阿德尔（Clément Ader）在1881年创立了“电传剧院”（Théâtrophone）。“电传剧院”是一种早期的双声道/立体声音乐、剧院用音频传输方案，这套方案一直被人们使用到1931年，此后被无线电取代。与之类似，1895年的伦敦也曾有“电传声”（Electrophone）服务为观众订户传送音乐厅音乐以及轻音乐。

但在技术上对卡希尔产生最大影响的，大概是以利沙·格雷（Elisha Gray）在1874年发明的电传琴。格雷是电话的发明者之一，曾利用电磁力控制振动的金属簧片，经由远距离电报网络传输有音调的声音。格雷最初想把这种传输技术利用在单网络多信息传输^[3]也就是多路复用信号（multiplex signals）的前身。上，并制作了一个键盘乐器来宣传他的想法。卡希尔第一个专利遭到拒绝的原因，也正是因为其基本理念与格雷的发明类似。面对专利局的拒绝，卡希尔开始贬斥格雷发明的乐器，并声称电传琴：

“几乎没什么用处。（它的声响）粗糙、劣质、坑洼而且没有表情变化；用这些声音构成的音乐，任何品位层次或是文化背景的人都不会从其中得到什么‘乐趣’。”

……而且，格雷申请专利所涉及的那台机器，也不能产生正弦波，以及电传簧风琴上复杂的泛音：

“……（电传琴）不能产生变化的电流；它发出的是尖锐、粗暴（的声音）。（这台设备）不可避免地在泛音中掺入了一些不和谐音——这些不和谐音数量太多，以至于……他的专利看起来似乎并没有什么价值。”

卡希尔之后又重新编辑了自己的专利文件，重点强调了他的发明与卡希尔发明之间的差异。但是，格雷的电传琴明显对卡希尔的这台新式乐器产生了主要影响。

刊登于《科学美国人》（Scientific American）杂志上的电传簧风琴图片1907年3月9日刊，vol 96 #10

电传簧风琴 / 滚子琴

针对格雷的“电传琴”，卡希尔主要批评在于，虽然电传琴通过电磁方式激励金属簧片震荡产生声音，电传琴产生的声音大小仅仅能够在很近的距离范围内让电话接收机感知到。而且，电传琴的振荡器只能产生刺耳、简单的声音，缺少特点与表现力。按卡希尔的计划，他要使用许多电滚子（Dynamos，发电机/起电机）来产生复杂的正弦波组合，而且乐器的音量也足够强，观众可在一定距离内听到。

单个的音轮制音器，带有八个起电器

卡希尔发明的核心部件叫做“音轮”（Tonewheel）^[4]一译“音齿”。——译者注，这种装置本质上是一个带有不同形状交流起电机的转子，在磁场中旋转^[5]在更早的版本中使用的是断流器（rheotomes），一组电刷在转子旋转时与之接触。以产生声音。每个音轮都由一个基础音和六个上行泛音组成。电传簧风琴的第一型号是一台占地庞大的机器，机器内有12个完全一样的转子，每个转子有12个音调，内含7个基础音起电机、6个第三泛音（third partial）起电机和5个第五泛音起电机。这些转子的转速受一个皮带传动马达控制，整个乐器音域为6个八度。电传簧风琴的结构特点使得它具有两套音律系统——一个是纯泛音音列系统，可用来控制每个音符声音的音色等特点；另一个则是平均律系统，将单个音符声音组合为律制（scale）。

该图表展示了电传簧风琴起电器的频率。图片来自雷诺·威蒂纳（Reynold Weidenaar）《魔力音乐：电传簧风琴》（Magic Music from the Telharmonium）

音轮，尤其是断流器音轮所产生的声音十分尖锐，不够优美。因此，音轮的声音会通过一系列次级感应线圈（secondary induction coils）过滤掉尖锐的部分而变得柔软，最后成为接近正弦波的声音^[6]感应处理可通过键盘上的击键速度控制，演奏者因此可通过演奏施加复杂的音色表现力。。在完善了转子边齿的切割工艺后，后期的电传簧风琴能够产生几乎相当于纯正弦波的声音输出，不再需要上述的处理单元。

电传簧风琴中每个基础音的泛音可以通过类似风琴音栓的方式控制，因此，这台乐器可以模拟管弦乐团乐器。从这点上来说，电传簧风琴是历史上第一台加法合成器——它通过混合、叠加泛音来重现乐器声音。

具有三排特殊琴键版本的电传簧风琴MkI

双排键版本的电传簧风琴MkII，《甘特杂志》，1907年

电传簧风琴的键盘结构相比则有些让人感到陌生。在第二台电传簧风琴上，卡希尔邀请了钢琴家埃德温·霍尔·皮尔斯（Edwin Hall Pierce）设计乐器的功能（repertoire），利用多层泛音制造音色。皮尔斯和卡希尔同时也确定了这台乐器与众不同的键盘结构。电传簧风琴通过精确的音高分段产生声音，因为这种分段基本可视为平均律，皮尔斯决定在乐器上使用三组键盘（后期的电传簧风琴型号也有使用两组或四组键盘的），因此，这台乐器的每个八度可以有36个琴键（整个三组键盘）——这意味着这台乐器的键盘与平常的黑白琴键不同，它拥有更多的黑键白键；演奏者必须学习在这三层键盘上如何演奏平均律制。虽然电传簧风琴这复杂的键盘简直就是噩梦，但不可否认的是，电传簧风琴因此具有了独特的功能：如果需要的话，它可以演奏多种调性律制（intonation）的音乐。

电传簧风琴专利文案

这台乐器还具备一个类似离合器的装置，通过这个装置，演奏者可使用踏板、击键速度来控制音色表情。乐器输出的声音通过有线网络传输至听众那里。在听众一端，声音最终从一个大型的、设计多样的六英尺声号筒（acoustic horn）中传出，卡希尔测试了众多不同材质的声号筒设计，包括不同厚度的木材、碳钢（metal carbon）以及纸材，以便获得正确的声域（range of tones）。

电传簧风琴的声学共振扬声器，1917年专利

对于电传簧风琴来说，声音要想要被电话接收机以外的东西所感知，必须要借助比普通电话更大的电流。电传簧风琴起电机的输出功率高达15,000瓦特，在接收端电流大概在1安培左右；相比之下，一台电话接收机的设计电流仅仅是这个数字的六千亿分之一^[7]原文为“six ten-trillionths of an amp”，以为讹误。——译者注。电传簧风琴的功率的确能让听众清晰地听到音乐，但同时也导致乐器与纽约的电话网络相冲突，与此同时，要运行整个系统，也需要耗费巨量电力。

1906年左右，两个电传簧风琴MkII上的音轮转子，位于电传簧风琴音乐厅的地下室。图/《麦克卢尔》杂志，1906年

电传簧风琴的声音

第一段记录了电传簧风琴声音的文字来自雷·斯坦纳德·贝克尔（Ray Stannard Baker）为《麦克卢尔》杂志（McClure’s magazine）撰写的一篇文章。文中，作者记述了一台华盛顿I型（Washington MkI ）电传簧风琴的一次试奏，这台琴安装在汉密尔顿宾馆（Hotel Hamilton）：

“（电传簧风琴上传出的）音乐留给听众的第一印象便是，它与我们之前听过的任何音乐都不同：它的银色丰厚、圆润且饱满。的确，这声音与众不同而且更完美：但足够令人惊异的是，这台乐器具有许多种音色，能够真实地模拟其他乐器的声音。长笛、双簧管、军号、法国号和大提琴模仿得相当完美，钢琴、小提琴的还有待提升。如果让演奏者来一曲横笛（Fife）音乐，他们便会为你演奏一首迪克西（Dixie）音乐，其中还伴着以假乱真的笛声。的确，正如我在下文即将提到的，演奏这台伟大机器的演奏者能够按自己的心意‘制造’任何声音：他能做出完美的长笛声，或是不那么完美的钢琴声——虽然现在这台乐器没法演奏所有类型的音乐，但未来更加完善的版本也许可以解决这个问题。

经过一些曲目后，我发觉音乐有了一些微妙的变化。卡希尔博士说：‘哈里斯先生已取代皮尔斯先生的位置（进行演奏）’。

和钢琴、小提琴一样，在这台乐器上分辨演奏者的‘个性’是相当可能的。它能够完美地响应演奏者的演奏技艺以及情感表达；琴的声音能与演奏者的演奏达成默契：因此，电传簧风琴的音乐就好像演奏者在演奏钢琴一样自然。在一个小时的时间里，从巴赫、舒伯特到《阿肯色旅行者》（Arkansas Traveler），我们听到了许多首音乐。其中一部二重奏是由皮尔斯先生和舒尔茨（Schultz）先生一起演奏的。现在这台乐器是为演奏高品位音乐调试过的；没有随着大红大紫的拉格泰姆（rag-time）制作一些‘梆梆梆’的音乐，也许是这台乐器的一个优势所在。”

————雷·斯坦纳德·贝克尔在《麦克卢尔》中如此写道，1903年

托马斯·克莫福德·马丁（Thomas Commerford Martin）在5月5日的《瞭望》（Outlook）杂志上写道:

“一位专业的电传簧风琴演奏者可以让乐器发出像小号一样的嘟嘟声，巴松管的嗡嗡声，宛如长笛的颤音，抑或歌唱般的小提琴声。拒信，四五个演奏者在音乐厅中演奏，便可达到类似大管弦乐团的效果。乐器的魅族键盘都配有一组类似风琴音栓，利用这组音栓，可以制作与任何种类乐器都不尽相同的声音。在一个键盘上，演奏者可以演奏部分弦乐的声音，另一个演奏者则可以演奏双簧管类的声音；再一位演奏者可以重现铜管的声音，凡此种种。每位演奏者都可以即刻修改、变换正在演奏的声音。

当然，这部乐器模仿乐器的能力也存在边界。电传簧风琴上的小提琴音色没有松香与弦线的摩擦声；法国号的声音中则没有对应乐器中存在的‘阻塞音’等特点。但从另一个角度看，电传簧风琴的声音变化能力是无穷的————这台乐器所承载的‘器乐的可能性’，可以说前所未有。”

纽约市的电传簧风琴音乐厅，1906年前后

电传簧风琴音乐厅的观众正在欣赏经由碳弧灯演奏的电传簧风琴音乐会，《甘特杂志》，1907年6月

电传簧风琴音乐厅的一次福音服务（gospel service）中使用电传簧风琴进行伴奏，《甘特杂志》，1907年6月

未来的音乐。1907年《甘特杂志》上的一张图片作品畅想了未来的电子音乐通过碳弧灯传输至个人家庭中

卡希尔随后在电传簧风琴音乐厅（Telharmonic Hall）建立了纽约电子音乐公司（New York Electric Music Co.），从1906年开始传送了多期电传簧风琴音乐活动————其中还包括簧风琴地下室装备参观。音乐节目由几补流行轻古典作品组成，可着重展示乐器的音域及灵活性。节目的听众通过许多的声号筒、扬声器收听音乐，音乐同时还会传输到碳弧灯上，碳弧灯受电信号震荡而闪动，形成了声光演出（英国物理学家威廉姆·达德尔曾探索过这个现象，并在1899年发明的“歌弧琴”中利用了这一原理）。

电传簧风琴音乐会节目单

雷·斯坦纳德·贝克尔在1903年的《麦克卢尔》杂志上也注意到了电传簧风琴可能对音乐、听众产生的影响，他认为，这台乐器将给音乐带来“民主”：

“当乐器也已建造，当演奏者变得更加专业，我们大概会进入一个新的音乐时代，暂且让我称它为，真正的‘民主’音乐时代。在我们的公民没有随手可得的优秀音乐、图片、书籍作品前，我们不能断然展望完全的民主治理。图书馆、美术馆、彩印技术已在很大程度上让公民拥有平等的机会去欣赏优秀的图片作品，这是社会哲学家梦想；自由免费的图书馆使得想看书的人能够接触到最优秀、也最少见的书籍。但对音乐来说，由于其自然流逝（nature ephemeral）^[8]指音乐随着时间演奏，演奏后没有留存。——译者注且生产成本高昂，要想进入“民主享受”的领域并不容易。粗制滥造的音乐也许随处可见，优秀的音乐作品贮存在大剧院中，受虚荣的富人阶层资助表演，只是社会的消遣。鉴于此，我们有必要追溯这个国家音乐品味缓慢发展的状况，利用评论（critics）对这种情况进行批判。”

三台电传簧风琴

卡希尔总共设计制造了三个版本的电传簧风琴（共涉及五项专利）。

第一台，MkI，即在1897年专利中提到的那台乐器，是卡希尔在华盛顿的实验室中手工制造的，重达14,000磅，是一台可以运行的原型机，用于为计划生产的完整乐器筹措资金。

今日马萨诸塞州霍利约克市卡博特街工厂

资金足够后，电传簧风琴的开发工作迁移至马萨诸塞州霍利约克市卡博特街（Cabot St）的工厂进行。1902年，尺寸更大的MkII电传簧风琴在这里诞生。第二代簧风琴由卡希尔领导的五十位开发人员制造，包括了工程师、磨工、铰床工、组装员等人。

电传簧风琴MkII的演奏者

MkII簧风琴由8个11英寸的钢轴组成，共搭载145个起电机。60英尺的主机使用18英寸的钢梁建造在在砖结构地基上。10个开关面板共含有近2000个开关。整个设备重达200吨，造价200,000美元，规模和外观接近一个发电站用起电机。

电传簧风琴MkII的开关面板和声音电路

这台电传簧风琴在1906年被拆解，通过铁路运输后安装在纽约39号街（39th Street）的“电传簧风琴音乐厅”以及百老汇里，在这里，还举办了一场面向900名观众的试演音乐会。MkII簧风琴此后在纽约市放置了大概四年，期间，这台乐器在簧风琴音乐厅等其他高端场所定期举办音乐会及“广播节目”。尽管这台乐器在面世之初获得了成功，但在1907年金融危机后，节目订户数量不断减少，音乐厅最终也在1910年关闭。

纽约马丁咖啡（Cafe Martin）的观众，电传簧风琴音乐曾在这里进行广播

“簧风琴音乐厅”生意失利后，卡希尔重新获得了发明控制权，坚持重建乐器并改造设计，最终又在卡博特街的工厂中制造了最终版本的电传簧风琴——MkIII。MkIII同样重达200吨，但具有许多显著改进，比如使用了新的起电机设计，标准的平均律键盘。这台乐器安装在纽约西56街（West 56th St.）一栋大楼的地下室。电传簧风琴在这里完成了它的最后一次演出，1912年，它为卡内基音乐厅（Carnegie Hall）的查普特厅（Chapter room）传输了音乐。尽管卡希尔改进了乐器并不遗余力地进行推介，电传簧风琴已经失去了六年之前吸引公众的新奇性，音乐订户也未能成功变现。卡希尔在1914年签署了破产文书，MkII、MkIII两台簧风琴也被当作废品出售。第一台电传簧风琴的残件由卡希尔的哥哥亚瑟（Arthur）保存，但该残件在他1958年去世后也被销毁。

本段为本为当时媒体的报道摘录，由于篇幅和精力所限，译者并未进行翻译，已被折叠。点击可进行阅读。

电传簧风琴的结局

卡希尔的失败有诸多原因。首先，整个乐器的造价过于高昂，1897到1914年间，整个计划花费了大概一百万美元（相当于今天三千万美元），基于订阅的商业化方案不可能收回成本，更不用说盈利——此外，就算卡希尔找到了足够多的订户，他也必须建造一个发电厂来供应足够的电力。

电传簧风琴输出的电力信号对纽约的电话网络产生了极大干扰，激怒了当时的电话订户，甚至中断了当时证券交易所的正常工作。这使得电信服务商AT&T最终拒绝参与合作、支持卡希尔的乐器发明。

电传簧风琴同时也是一个科技迅猛发展的时代受害者。早在1906年，李·德·弗雷斯（Lee De Forest）就曾进行过无线电传输实验（其中就包括了电传簧风琴声音传输）。而1914年左右无线电广播的出现宣告了有线广播时代的结束。

但卡希尔所开发的技术仍在前行。1934年，美国制表师劳伦斯·哈蒙德（Laurens Hammond）研发了一种新型的家用风琴，而这台风琴实际上就是一台小型化电传簧风琴。

“撒迪厄斯·卡希尔，电传簧风琴的研发者……是一个雄心勃勃的人。这台乐器虽然不是严格意义上的电子乐器（它的出现比真空管出现要早了十年），但在它身上，已经浮现出了一些电子音乐媒介中使用的基本原理：通过变化的电产生音调，通过叠加泛音产生音色（加法合成），控制声音包络外形、声音强度的力度感应键盘。这台历史上第一个复音、力度响应合成器仅在纽约市存在了几年……这台乐器的一些理念在30年代一种乐器上得到重现：这台乐器叫做哈蒙德风琴，获得了更好的商业反响。”

——罗伯特·A·慕格《电子音乐》.《音频工程师协会学报》1977年10/11月刊
（Robert A. Moog,”ElectronicMusic,”Journal of the Audio Engineering Society, October/November 1977, 25:10/11, 856.）

贝克尔在《麦克卢尔》杂志上的文章《旧世界，新音乐》（New Music for an Old World）得到了鲁西奥·布索尼（Ferruccio Busoni）的注意。这位意大利艺术大师、古典钢琴家、批判知识分子曾在1907年《新式音乐美学导论》（Sketch of a New Aesthetic of Music）中表达了对电传簧风琴的关注。他提出了一种基于渐进音符（infinite gradations of tone）的音乐结构，用以超越原有的12音体系以及传统的管弦乐团配器：

“什么乐器能产生这些声音、如何产生这些声音，十分重要且亟待解答。幸运的是，在忙着阅读这篇文章的间隙，我看到了直接且有效的‘美式智慧’，仅仅用一个小动作便解决了问题。我了解到撒迪厄斯·卡希尔博士的一个发明，他制造了一种整合设备，可将电流转化为固定的、数学般精确的变量。”

而且，他还直接受到卡希尔这台乐器的启发——尽管他并没有真正听过电传簧风琴的声音：

“谁不曾梦想遨游天际，并笃信梦想会化作现实？让我们想想，音乐要怎样才能回复其原始、自然的本源；让我们将音乐从结构化（archectonic）、原声声学、美学的绳墨中解放出来；让音乐成为和声、形式与音色意义上纯粹的创造、情感表达（sentiment）（因为创造与情感表达并不是只有音乐才能做到）；让音乐跟随彩虹的线条，与云朵间隙投射的阳光竞彩；让音乐成为单纯从人类胸怀映射自然的工具；对于音乐来说，它就是漂浮天际之上的“声音大气”；而对我们自身来说，人随时出现在创作过程中（Creation entire），是绝对的主体^[9]原文为“within Man himself as universally and absolutely as in Creation entire”。——译注……”

布索尼在1907年的这番宣言启发了他的学生们，以及许多新一代微分音乐器设计者、音乐人，其中就包括年轻的埃德加·瓦雷兹（Edgard Varèse）。瓦雷兹在1915年来到纽约，在行程的最后一天去看了一眼电传簧风琴，但并未留下太深印象：

“（布索尼）对电子乐器非常有兴趣，我们当时也是刚刚听说这种东西。我记得特别清楚的一种电子乐器，是他在一本美国杂志上看到的，叫做滚子琴，是撒迪厄斯·卡希尔博士发明的，但是我后来在纽约看到演示的时候却感到很失望。”

——路易斯·瓦雷兹《面镜日记》

（Louise Varèse, Varèse: A Looking-Glass Diary, Vol. I, New York: W.W. Norton and Company, 1972, 50;）

电传簧风琴内部

具有三排特殊琴键版本的电传簧风琴MkI

电传簧风琴音乐厅的集线机

1906年左右，两个电传簧风琴MkII上的音轮转子，位于电传簧风琴音乐厅的地下室。图/《麦克卢尔》杂志，1906年

电传簧风琴MkII的演奏者

电传簧风琴MkII

电传簧风琴MkII的开关面板和声音电路

电传簧风琴音乐厅地下室的混音器，1907年

电传簧风琴 MkII 的双排键盘，《甘特杂志》（Gunter’s Magazine）1907年6月号

电传簧风琴音乐厅的簧风琴键盘控制端，1907年

混音器

混音器

单个的音轮制音器，带有八个起电器

电传簧风琴音乐厅的听众正在欣赏经由碳弧灯演奏的电传簧风琴音乐会，《甘特杂志》，1907年6月

歌弧效应：通过碳弧灯演奏电传簧风琴

卡博特街工厂的起电机制音器

电传簧风琴音乐厅的音源

电传簧风琴MkIII的混音器

马克·吐温（Mark Twain Clemens）回忆起电传簧风琴时提到：

“我记得那年冬天有两个令人高兴的新闻：一个是克莱门斯（Clemense）家举办的小型新年聚会，大家一起玩猜字游戏、讲故事、听音乐。那场聚会最有特色的地方就是音乐了：音乐是由一个叫做电子簧风琴的东西通过电线提供的，据说这是可以变革音乐娱乐领域的东西，尤其像是宾馆的音乐娱乐业。音乐是由一根普通的电话线传过来的，通过一些像用在留声机上的那种的喇叭和铜号传递的。就这样，演奏结束了，而真正的演奏者却在演奏中心站那里。至于电传簧风琴为什么没有受到预想的欢迎，我就不知道了。克莱门斯是个充满了热情想法的人。他在午夜之前做了一个演讲，在演讲中，他告诉了大家他对新发明有多么大的激情，但在付出的过程中多多少少都得到了相称的回报。他没有因发明的失败而放弃。他还跟大家分享了他是如何成为第一个使用打字机写稿的人、第一个最早使用钢笔的人、第一个在私人建筑安装了电话的人；而现在，观众们又将如何做第一批通过雇佣听到电簧风琴音乐的人。他演讲结束时，新年钟声刚要敲响；一会之后，喇叭里传来了钟声，《友谊地久天长》和《美国》两首歌。”

——Mark Twain: A Biography,Albert Bigelow Paine (New York: Harper & Brothers, 1912), 1364-1365

 专利文件

卡希尔在1897年为第一台电传簧风琴所申请的专利，展示了音轮转子轴。

电传簧风琴专利文案

卡希尔在1897年为第一台电传簧风琴所申请的专利，展示了转子发电装机和变阻器电刷（rheostat brushes）。

电传簧风琴专利文案

电传簧风琴专利文案

电传簧风琴专利文案

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参考资料：

以利沙·格雷在展示“浴缸实验”（bathtub experiments）的结果：他利用波动的电流驱动银质金属板振动。其中，金属板固定在乐器琴体上。

1876年：以利沙•格雷（1835.8.2 – 1901.1.21，生于美国俄亥俄州巴恩斯维尔，卒于马萨诸塞州牛顿维尔）的电传琴（电谐声电报机）

如果以利沙·格雷（Elisha Gray）比亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）早一个小时到达专利局，他就会成为今天人们所熟知的“电话之父”。但是，他却意外地在历史中留下足迹，成为了第一个电子乐器的发明人。格雷曾偶然见到他的侄子在摆弄他的器材——这个孩子把一块电池一端连接到自己身上，另一端则连到浴缸中；用手摩擦浴缸表面，浴缸会发出与电流成比例变化的声响——受此启发，他开始进行电子声学效应的研究。

格雷电传琴的专利（1876年）

格雷发现，通过控制自振电磁电路（self vibrating electromagnetic circuit）可以产生声音，依此，他发明了一种单音振荡器。他最初的想法是，利用自振电路来开发一种早期的电信（电报）传输系统——这一系统将电传信息编码为不同的音调，通过同一个线路，同时发送多个信息，这些信息最终在接收端进行解码。利用这一原理，格雷设计了一种乐器，也就是“电传琴”（Musical Telegraph），亦称“电谐声电报机”（Electro-Harmonic Telegraph）。这一乐器最初的发明目的，是为了演示、推广格雷德电信理念。

该发明的新颖之处在于，他使用一系列开关电路组成的琴键来控制、驱动一系列调好音的簧片、振动片振动，产生乐音或类似乐音的声响。另一个创新之处是，他使用了新的声音传输方式，即通过电路产生声音，在线路另一端进行回放重现。

——格雷：专利注记No. 173,618，1876年2月15日

格雷的这台乐器利用到了一些电子声学原理。在乐器上，一系列调好音的金属簧片受电磁电流驱动，产生的自振电流通过电话线传输，最终成为有调的“嗡嗡”声。格雷还制造了一个简单的接收、扬声器，名为“沃施巴森脸盆接收机”（Washbasin Receiver）——顾名思义，这个接收机是使用一个旧脸盆制造的、类似电话机的大型扬声器，其中，脸盆贴近磁铁的一极。金属脸盆收到外力驱动开始振动，整个接收机便能够重现、放大这台乐器的声音（实际上，在格雷所在的“前放大器”时代，这种方式几乎是唯一一种可以让乐器出声的手段）。

1847年的脸盆扬声器。该设备的设计初衷，是用来接收、放大音乐电传琴上发出的远端信号

由于电传琴的每个琴键都连接有一个“振荡器”，所以，音乐电传琴是一台名副其实的复音乐器。为了避免没有按下的琴键可能产生的共振，格雷使用了一种止音机械装置，来保证每个琴键都能发出纯净的声音。

格雷1876年的“电谐声电报机”专利中展示了金属齿（tine）和止音器装置，该装置可避免其他琴键的共振

格雷电谐声电报机专利，1876年

1874年12月29日，格雷在伊利诺伊斯州海蓝帕克市（Highland Park）的长老教堂（Presbyterian Church）第一次对公众展示了他的发明——电传音乐（transmitting musical tones）。根据一家报纸的报道，他“通过电报线”传输了“耳熟能详的旋律”——看起来，他很可能使用钢琴作为共鸣放大器。

“二音”（Two-Tone）发信器，1874年

格雷发明的第一台电传琴是一台简单的双“振荡器”乐器。但此后的电传琴上，使用了足够弹奏两个八度音阶的单音振荡器——格雷认为“很明显，琴键的数量应该增加”——再后来的电传琴上又加入了简单的简单的音轮控制功能（tone wheel control）。1874年，格雷带着这台乐器游历英国，并展示了电传音乐，将音乐传输到200多英里以外的地方。

格雷同时也开始在美国国内推广他的发现。1877年4月2日，他在位于纽约东14街（East 14th Street）的斯坦威音乐厅（Steinway Hall）进行了一场名为“电话电传音乐会”的表演——不过，这场表演并没有真的用到“电话”这种东西。演奏是在宾夕法尼亚西部联盟电报公司的办公室中“远程”进行的，由著名钢琴手弗里德里克·波斯科维兹（Frederick Boscovitz ）演奏一台16音型电传琴，这种演奏形式震惊了坐在纽约的观众们。斯坦威音乐厅的接收装置由16个木制共振腔管组成，每个腔管长度在6英寸（约15.24厘米——译注）到2英尺（约60厘米——译注）不等，连接在一个装有电磁铁的木条上，其中电磁铁用于信号接收。为了增强共振效果、美化这台电子乐器“嗡嗡”的音色，整个接收装置被安装到一台大钢琴上。据报道，这台乐器的声音十分与众不同，而其高音的声音“相当羸弱”，声音像是风琴的音色：

“（这台乐器）作为一个新奇的乐器作品，很能提起别人的精神。但除非是电传音乐有了什么革命性进步，不然，我们很难看到这种新式乐器的‘传输型’音乐有什么恒久的实用价值。”

——《国家共和党人》（National Republican，华盛顿D.C.）1877年4月10日，第一版

“电话电传音乐会”在首场举办后的一周里，又陆续进行了五次表演，其中三次在斯坦威音乐厅中进行，一场在布鲁克林音乐学院（Brooklyn Academy of Music），一场在华盛顿林肯纪念堂（Lincoln Hall）：

本段为本为当时媒体的报道摘录，由于篇幅和精力所限，译者并未进行翻译，已被折叠。点击可进行阅读。

《国家共和党人》（National Republican，华盛顿D.C.）1877年4月10日，第一版

虽然格雷一直声称贝尔剽窃了他的电话发明，在经历了多年的诉讼后，贝尔最终还是在法律意义上成为电话的发明人。自此以后，格雷似乎也逐渐对探索音乐失去了兴趣。

单八度版的电传琴发信器，制造于1874年夏天

格雷德双八度版键盘发信器，今藏于美国史密森博物馆（Smithsonian Institute）

尽管如此，格雷的一些理念对其他发明者产生了深远的影响。撒迪厄斯•卡希尔在1879年设计电传簧风琴期间，受到了电传琴的影响；卡希尔在递交自己发明的专利是，带有偏见地抨击了格雷电传琴的众多缺陷，并借此突出自己的发明有多么先进、独特。根据卡希尔的说法，电传琴的缺陷包括低电量——这点会影响传输范围、音量——缺少整音（tone shaping）^[1]应为今日我们常说的声音包络滤波等音色控制功能。——译者注、表情控制功能，因此会导致乐器的声音不够动听。

卡希尔称，格雷德乐器是：

“几乎没什么用处。（它的声响）粗糙、劣质、坑坑洼洼而且没有表情变化；用这些声音构成的音乐，任何品位层次或是文化背景的人都不会从其中得到什么‘乐趣’。”

——卡希尔在1915年4月向专利委员会提交的专利申请中如是说，引自雷诺·威蒂纳（Reynold Weidenaar）《魔力音乐：电传簧风琴》（Magic Music from the Telharmonium）

格雷的乐器理念在后来由德国物理学家恩斯特·洛伦兹（Ernst Lorenz）在1885年得到发展，后者为格雷设计的这台乐器加入了试验性质的包络控制装置。贝尔也曾为电话线路语音传输设计过一台叫做“电子竖琴”（Electric Harp）的试验仪器，其原理与格雷的发明类似。

格雷在后来成立了今天西部电气公司（Western Electric Company）的母公司——西部电气制造公司（Western Electric Manufacturing Company）。他在公司成立两年后退休，继续进行独立研究发明工作，并在奥伯林大学（位于美国俄亥俄州奥伯林）执教。

格雷电传琴的专利

以利沙·格雷（Elisha Gray）：1835.8.2，美国俄亥俄州巴恩斯维尔（Barnesville）;1901.1.21，马萨诸塞州牛顿维尔（Newtonville）

生平信息：

以利沙·格雷，美国发明家，曾与亚历山大·格雷厄姆·贝尔争夺电话发明者的地位，于1835年8月2日生于俄亥俄州巴恩斯维尔（Barnesville），在农场里度过童年。上学期间，他由于父亲去世而不得不辍学，但他以做木匠活维持生计，完成了预科学校的学习并在奥伯林大学完成了两年的大学生涯。

大学期间，他对电学产生了兴趣，在1867年获得了改良型电报的专利。这以后，他共获得了70个专利，包括电传机（电报传真机，Telautograph，1888年）——一种远距离传输手写信息的电子设备。在1876年2月14日，格雷向美国专利局提交了一份预申请（为了声明尽快申请专利的声明），描述了一种“可以通过电传方式传递声音”的装置。格雷不知道的是，贝尔在他到来的两个小时前就申请了一项有着同样功能的专利。然而，之后的事实证明，格雷专利中描述的方法是可以工作的，而贝尔的那套方式却是不可行的。几年的诉讼之后，贝尔还是成为了法律意义上的电话发明者，但对于真正的发明者到底是谁，争议从未断过。

1872年，格雷成立了西部电气制造公司，即现在西部电气公司的母公司。两年后，他从公司退休，继续从事独立研究发明工作，并在奥伯林大学执教。1901年1月21日，格雷在马塞诸塞州的牛顿维尔去世。

参考资料：

“瑞士爱迪生”——马提亚·希普（1813.10.25 – 1893.5.3）

1867年：马提亚•希普的电机钢琴（Electromechanical Piano）

马提亚·希普（Matthias Hipp）拥有许多发明和改良成果，包括高精度计时器（Chronoscopes）、计时码表（Chronographs）、电流计（Galvanometers）、铁路信号设备、手表、时钟、电报时间探测仪（Telegraphic time detectors）、电传电报机（Telexes）、网联型电子时钟（Networked electronic clock）、火灾警报器、麦克风、地震仪（Seismographs）、电子陀螺仪等等等等。除了这些成就，他还可能是第一个“真正”发明了电子乐器的人。

1867年，希普发明了电机钢琴（Electromechanical Piano）。对于该乐器的具体演奏方法已经不可考——现有的相关文献都没有提供该琴更为详细的信息；但现代的一些文献都认为这是一台“真正的”电子乐器，它通过多个电滚子（dynamos）产生声音：

说到电子乐器的鼻祖，希普（姓不明）可以说是电机钢琴这一概念的提出者。这个乐器主要由一个可以控制电磁铁的键盘组成。这些电磁铁可以作用于电滚子（一种小的电流发生器，即发电机）上，进而使得乐器发出声音。一个世纪之后，卡希尔的电传簧风琴（Teleharmonium）上也使用了同样的电滚子。

——Andreas Baroni: “A brief History of Synthesizers”

电机钢琴——由瑞士纳沙泰尔（Neuchatel）一家电报机厂的经理希普（姓不明）发明。该乐器的键盘可以控制电磁铁，电磁铁再作用于电滚子（一种小发电机）进而产生声音。电滚子这种方案后来也在撒迪厄斯·卡希尔的“滚子琴”（Dynamophone，也即电传簧风琴）中有所使用。

——Kevin M Walczyk  ”Electroacoustic Music A brief historical outline and recorded anthology”

还有人认为，这部乐器仅仅是台用电来驱动的自动钢琴：

1850年后，人们开始使用电来控制自动钢琴。但其后不少这类乐器都是参考马提亚•希普在1867年制造的电气琴的设计来的。

——Hugh Davies. New Grove Dictionary of Music and Musicians.

除了上面说的原理，电气琴也有可能是发明者在希普表(Hipp Chronoscope)基础上改进的成果。希普表是一种电子计时器，用于测量瞬时时长，由高频振动的金属齿（而不是钟摆）控制的一个擒纵装置（escape mechanism）组成。而如果使用这种原理，问题则在于，为了保证仪器的精确性，金属齿的振动频率必须达到恒定1000Hz——这就意味着，如果要调校这样的乐器，就必须请一位能够分辨已知1000Hz音叉和未知声音间区别的钢琴调律师：

“我们都知道，钢琴调律师的耳朵相当灵光，同样，据此我们可以推测，具有同样能力的人也曾在19世纪欧洲的音叉生产商那里工作。随便上一堂物理课，你都会知道，在频率的精准性上，没有什么其他东西可以比音叉更精准，这种精准性是在拍频这一声学现象中体现出来的。在拍频现象中，两个稍有不同的音叉在一起震动时会产生出其他的声音，而这种新产生声音的频率不同于两个音叉中的任何一个。因此，这就允许人们方便地矫正音准有误的音叉了。”

——Edward J. Haupt Montclair State University

通过琴键来改变金属齿的电压，就可以产生一定频率区域内的声音。不管希普使用了什么技术，电气琴这种乐器看起来都是只制造过一台的试验品。但他在纳沙泰尔电报机厂工作期间的商品图册中，并未提到过这台乐器。

军队使用希普表进行弹道试验

纳沙泰尔电报机厂的产品图册展示了许多希普的发明（1869）,但其中并没有提到电机钢琴。

相关链接：

M.Hipp 生平简介

参考资料：

Hugh Davies. New Grove Dictionary of Music and Musicians. Macmillan Publishers Ltd

“Electroacoustic Music A brief historical outline and recorded anthology”. Kevin M Walczyk , Western Oregon University. 1997, Keveli Music

Andreas Baroni: “A brief History of Synthesizers”

‘The Hipp Chronoscope’. Dr Thomas Schraven, Krefeld. 2003

‘The Controversy between G. E. Mller and Wilhelm Wundt over the proper measurement of reaction time’. Edward J. Haupt , Montclair State University 1999.

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