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1979年:弦控式电子乐器 [中国]田进勤

1979年:Electronical Music Instrument By Strings/”XK” Series Stringed Electronical instrument [China]TIAN Jinqin

田进勤与弦控式电子乐器,《无线电》杂志封面,1980年

田进勤与弦控式电子乐器,《无线电》杂志封面,1980年

弦控式电子乐器,即“弦控式电子琴”,是一种基于指板设计、原理类似于小提琴的电子乐器,1979年由电子工程师田进勤发明。在发明之初,该乐器是基于晶体管技术制成的,在第二代(XK-2)时,开始采用集成电路设计,并增加了音色预贮及自动伴奏功能,还特别设计了可接受指挥的节奏自适应伴奏功能,使得这种电子乐器能融入节奏多变的传统乐队以及乐队节奏,同步使用。

弦控式电子乐器通过多根电弦产生音律,因此既可以产生无间隙的连续性音变(如滑音、揉弦等),也可以产生断续音阶。它采用直接波形、分频、倍频及时变滤波器等技术手段,合成不同乐器的音色,能够逼真地模拟中国民族管弦乐器和一些外国乐器的音色和演奏技巧。

弦控式电子乐器被认为是我国第一台中国式电子乐器,它“开创了电子乐器民族化的良好开端,为我国电子乐器发展迈出了可喜的一步”(中央人民广播电台,1979)。

研制弦控式电子乐器的灵感最早可以追溯到1958年。其发明者——田进勤先生,在其童年时代,便对音乐和各类乐器充满兴趣,尤其热爱中国民族音乐和民族乐器。这种爱好可能来源于他在音乐方面的天赋:他仅凭耳音就能摸索出不少乐器的演奏方法。在那个时代,购买和自制乐器都不是一件容易的事情。他不仅自制过笛子、二胡,还自制过琵琶、古筝、小提琴、单簧管等中西乐器。

古筝是田进勤非常喜爱的乐器之一,他曾在1958年制造过一台古筝,便是用一个大正琴1)也就是日本乐器Koto 。改造的。由于制成乐器的声音太小,他便尝试用电子管放大器扩大音量,并用滤波器改变音色。在实验过程中,他发现通过电处理手段,能大大改变古筝的音色,增强其演奏色彩。由此,他便萌生了使用电子方法模拟乐器的想法,以便达到“一琴多用,一人多能”的目的。

在研究过程中,他尝试过许多种基于键盘演奏的设计方案,电路元件也从电子管变成晶体管,但令他失望的是,所有这些方案,都无法得到他想模拟的、中国传统乐器的音色和演奏效果。

经过不懈实践和尝试,他领悟到:达不到预期效果的根本原因,在于键盘乐器无法产生随意滑奏、控制音乐表情的效果。键盘式的演奏,是“机器式的”,而“非乐器式的”,因而“不能充分体现演奏者艺术风格”;而“‘演奏方式乐器化’则是电子乐器‘民族化’的关键”(田进勤,《电子乐器的乐器化及民族化》1993)。

因此,田进勤放弃了传统的西洋键盘,转向使用“弦控”方式设计电子乐器。1979年,他研制成功了第一台民族化电子乐器,定名为“XK-1型弦控式电子琴”。

鉴定会使用的弦控式电子琴样机

鉴定会使用的弦控式电子琴样机

“异军突起,出奇制胜,弦控式电子乐器为中国电子乐器民族化迈出了可喜的一步……”

——弦控式电子乐器乐器成果鉴定会评语

弦控式电子乐器的研制成功获得了极大关注,远远超过田进勤和他当时所在的太原无线电二厂的想象:1979年4月,弦控式电子乐器通过了成果鉴定,中央人民广播电台、中央电视台等多家媒体作了报导。此后半年,陆续有美、英、日等三家外商先后来华要求合作。1980年,“弦控式电子琴”获得国家发明奖,媒体也不断进行了跟踪报道。

最初的两种弦控式电子琴(XK-1和XK-2型),是由竖立的电弦(4根)指板和琴体两个部分组成,能够演奏和声。所有的音源组件和音色控制部分都位于琴体上。演奏时,演奏者左手按压琴弦以控制音高,右手按压琴体上由金属弹片构成的演奏盘,控制音量(力度)和声音起止。作为一种实时演奏的电子乐器,弦控式电子乐器的ADSR等音色包络合成参数,可由演奏者的演奏手法实时产生,能够模仿二胡、竹笛、唢呐、笙、箫等许多种民族乐器的音色;由于使用具备连续性的琴弦指板进行演奏,弦控式电子乐器能够更加精准地模拟民族乐器的演奏技巧,如揉、压、颤、滑,历音、滑音、回滑音,压弦、扯弦等。从今天留存的视频资料看来,该乐器能够相当真实地还原民族乐器的音色及演奏效果。

两种改进型弦控式电子琴,下图为XK-II型

作为一种合成器,弦控式电子琴在模拟还原民族乐器之外,还具有一般的合成器功能,可以以非采样的方式合成电子音效,如模拟雷鸣、风雨声、枪炮声、动物叫声、火车的声音,或是合成自然界不存在的幻想声音。

田进勤以后,中国国内也有人试制类似的电子乐器。宁夏宁夏回族自治区歌舞团王锡林制作了一种名为“触摸式电子琴”的乐器,据当时的报道称, “伦敦一家电子乐器公司立即来信,表示愿意投资共同生产此琴”。(人民日报,1987.3.11)但从报道描述的演奏方法来看,“触摸式电子琴”与田进勤的“弦控式电子琴”没有太大差别。

可惜的是,这样一种象征着中国民族乐器电子化希望的乐器,却未能在日后得到关注和继续开发。这其中的原因,我们未可得知。但从当时媒体的公开报道来看,这背后似乎有着太多令人唏嘘的“剧情”。

弦控式电子乐器在中国电子乐器发展历史中,无疑具有重要的意义。它为中国电子乐器的民族化和乐器化做出了创造性的尝试。令人惋惜的是,弦控式电子乐器最后却因为各种复杂的原因没有走向大众市场;而如今已是耄耋之年的田进勤老人,却仍一直在默默地继续着若干新的民族化电子乐器的研制,淡泊名利。

很难想象,如果历史真的有“如果”,我们会不会在今天四处弥散的电子音乐中,聆听到弦控式电子琴的声音。

田进勤后来所在的“太原电子乐器研究所”,引自微信公众号:算法艺术实验室AALab

田进勤后来所在的“太原电子乐器研究所”,引自微信公众号:算法艺术实验室AALab

图中最上方的矩形乐器,为弦控式电子琴的原型机,其余为之后研制的几种弦控系列琴

图中最上方的矩形乐器,为弦控式电子琴的原型机,其余为之后研制的几种弦控系列琴

 

纪录片《电子琴》,片中一位三排键电子琴演奏者为浦琦璋(中央电视台《天气预报》背景音乐演奏者)。

参考资料:

[1]田进勤. 电子乐器民族化问题再探[J]. 电声技术,1993,(12):4-6.

[2]田进勤. 影响主观音色感的非频谱因素探讨[J]. 电声技术,1992,(10):2-5.

[3]人民日报. 国家科委发明评选委员会发布公告 审查批准二十八项发明和奖励等级[N]. 人民日报. 1980.4.20

注释   [ + ]

1. 也就是日本乐器Koto 。
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1970年:《东方红》演奏器 [中国]502所

“东方红一号”人造地球卫星(上,资料照片),人们争相眺望“东方红一号”通过北京上空(下,资料照片)。图/新华社

“东方红一号”人造地球卫星(上,资料照片),人们争相眺望“东方红一号”通过北京上空(下,资料照片)。图/新华社

1970年:THE EAST IS RED Music Box For DFH-1 Artificial Satellite

“《东方红》演奏器”是中国在1970年4月发射的“东方红一号”人造卫星(DFH-1,NSSDC ID: 1970-034A)上内置的一个电子装置,能够自动演奏歌曲《东方红》,通过电磁波传输到地面以供收听——这可能是中国最早的电子乐器/电子音乐之一。

中国科学院从20世纪60年代开始,便着手进行人造卫星的相关调研工作。1964年11月~1965年8月,地球物理研究所提出了中国第一颗人造卫星要发送《东方红》乐音或电码的方案设想,以便让卫星“看得见、听得到”。经过长时间的设计实验,这颗卫星在1969年完成研制,于1970年3月完成了两颗卫星的总装工作。其中,演奏器由当时的502所(今航天五院暨中国空间技术研究院502研究所)负责制造。1970年4月24日晚上21时35分,这颗卫星在长征一号运载火箭的运输下离开发射台,21时50分,国家广播事业局报告收到了《东方红》的乐曲信号,标志着中国第一颗卫星发射成功。

“东方红一号”并不是一颗只为播放音乐而生的卫星。整个卫星分成乐音组、切换开关组、副载波调制器组、发射机组和系统组五个部分,除了播放音乐这个“副业”外,这颗卫星还要进行其他的测试任务。因此,“东方红一号”并不是24小时地播放音乐;在最终升空的卫星上,《东方红》乐曲只播放前八个小节,重复播送两遍(共40秒),然后间隔5秒,再发送10秒遥测信号;再开始下一轮循环。

按现有资料看,《东方红》演奏器应该是一种制程精密的半导体电路装置;它由多个不同音高的震荡电路、衰减电路、门限电路、节拍脉冲发生器、音频放大电路、延时电路等组件组成,并为太空环境(尤其是电磁、粒子辐射)进行了优化。元件方面,当时的相关资料提到,这台乐器使用了二极管、三极管和功率管分别作为振荡器和功放器,其声音,则是带有衰减,类似钟声的声音,波形近似正弦波。因此,这台演奏器可以看作是早期一种比较简单、带有预置程序的模拟合成器。

“东方红一号”所播放的音乐通过发射机组,以电磁波的方式,按20.009MHz的频率发射到地面,整个装置通过时分开关进行控制,结构如下:

星上短波系统分两部分。一部分由乐音发生器、时分开关、调频振荡器、切换器等组成,另一部分是由调制器、主振器和功率放大器组成的1台短波调幅发射机。其中,时分开关、调频振荡器和调幅发射机组成遥测系统,切换器将乐音和遥测信号按传送格式的时间顺序传送。地面采用短彼通信用的“56”型接收机接收乐音和遥测信号,加上与之配套的解调器,以收集卫星工程参数信息、转发《东方红》乐音和扩大收听范围。

“东方红一号”卫星最终在太空共工作了28天;随着自带的银锌电池耗光,卫星在5月14日停止工作。卫星工作期间,中国的收音机听众可以通过当时的广播电台转播听到“东方红一号”的声音,不仅如此,国外用户也有捕获到“东方红一号”信号的记录,但实际上,由于轨道限制等因素,想真正地直接听到这首“电子音乐”,并没有那么容易:

“别看音乐存在了21天,留给你的时间加起来也就几个小时,每次卫星从你头顶上飞过的有效收听时间也就2分钟。那时候,我还在电子局,把收听当政治任务下达到无线电一厂,谁敢不好好完成?连夜各项工作同时展开,把信号发生器调到20.009兆,卫星没来就用信号发生器调整,24小时派专人值班,有12次接收机会,别看是12次加起来还没有半小时。无线电一厂就是做专用电台、对讲机、无线话筒的专业厂子。没办法,时间太短,信号太微弱,频道太窄。最后也没有收听到,专业厂子都做不到,个人收到了,你信吗?反正我不信。”

由于“东方红一号”并非返回式卫星,停止工作后的卫星还会留在原来的轨道继续运行;不同的是,由于没有电力支撑,它将不会发出任何信号。东方红一号的运转轨道位置,现在仍旧可以追踪。但更重要的是,它所搭载的《东方红》演奏器通过一首简单的正弦波音乐,有意无意地展示了自己的科技水平——不管是否带有政治隐喻,这种展示方式都是相当有趣的。

地面接收到的东方红一号音乐(Recorded on 20.009 MHz in AM on April 27th 1970 between 09:39 and 09:53 UTC by Kurt DF7FU)|本站镜像

(以下文档资料由矿石收音机论坛BD2AV授权转载,谨表感谢)


参考资料:

http://www.gov.cn/guoqing/2015-04/24/content_2852411.htm

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=564154

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=562482&ordertype=1&page=2

http://www.crystalradio.cn/thread-6352-1-1.html

http://www.dd1us.de/spacesounds%204c.html