框鼓类乐器的材料替代及制作工艺——以达普为例.pdf

演艺科技 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY91探索争鸣M u s i c a l I n s t r u m e n t乐器框鼓类乐器是指以具有稳固支撑结构为主体框架，并在框架上蒙膜，主要以击打形式演奏的乐器。常见的框鼓类乐器如中国大鼓、定音鼓、达普（Daf）等。达普是用手直接拍击演奏的膜鸣类打击乐器，又称达卜，俗称“吐姆鲁克”“新疆手鼓”，主要分布于中东、中亚（如乌兹别克斯坦）和中国新疆地区，各地区达普的形状及打法大同小异。“达卜”是中国新疆维吾尔族地区古老的乐器之一，在维吾尔语中有一种解释，即因敲击时发出“达”“卜”的音响而得名，广泛应用于各种形式的器乐合奏和歌舞伴奏中。影响传统民族乐器的生态因素主要是制作材料、演出环境和文化生态三个方面，而乐器制作材料的丰富性与音乐的丰富性成正比关系。相当多类型的乐器是用特定的木材和特定的工艺制成，达普即在其中。随着森林过度砍伐对生态环境影响的加剧，波及木材市场的供应，导致乐器制作业成本增高，乐器溢价。出于经济和环保层面的考虑，更多的乐器行业从业者开始研究可替代木材的相关材料，以寻求低成本、更环保和可持续性发展的行业未来。文中将探讨乐器材料的替代方案对乐器的音乐发展的意义和推动作用，以达普为例探究框鼓类乐器以竹材替代木材的可能性及优势，并给出竹框达普的制作工艺。1 新型材料的引进与试制自1980年国家颁布关于加强节约能源工作的报告以来，中国“节能减排”政策在不断改革和完善1。为响应国家的环保号召，各个乐器制作行业内的厂家也在积极行动并调整方向。在乐器制作过程中，实施了诸多“环保”措施，如替代木材材料、使用环保性乳胶（粘合剂）等。民族乐器制作材料主要有自然材料、人工(合成)材料。民族乐器近年来市场规模逐渐扩大、市场需求的提升，由于现代工业的发展，乐器材料的生态性对乐器的影响度逐渐降低，不少新型材料应运而生。1.1 国内外乐器材料替代的研究随着环保意识越发深入人心，国内外关于乐器材料替代的研究不断推进。国内关于“乐器的材料替代”方面的研究及成果，框鼓类乐器的材料替代及制作工艺以达普为例欧阳迎湘（中国音乐学院音乐学系，北京 100101）【摘 要】探讨乐器材料的替代方案对乐器的音乐发展的意义和推动作用，以达普为例探究框鼓类乐器以竹材替代木材的 可能性及优势，并给出竹框达普的制作工艺。【关键词】框鼓；乐器生态；材料替代；竹材；达普；制作工艺DOI：10.3969/j.issn.1674-8239.2023.04.017Material Substitution and Manufacturing Technology of Frame Drum Musical Instruments-Taking Daf as an ExampleOUYANG Yingxiang(China Conservatory of Music,Beijing 100101,China)【Abstract】To explore the significance and promote the musical development of musical instruments by exploring the alternative options of materials for musical instruments,to explore the possibilities and advantages of replacing wood with bamboo for frame drums as an example of Daf,and to give the process of making bamboo Daf.【Key Words】frame drums;Ecological-Organology;material substitution;bamboo;Daf;production process2023年第4期 总第197期 季刊演艺科技 ENTERTAINMENT TECHNOLOGYNo.4 2023 Quarterly No.19792在“超星期刊数据库”中以“乐器的材料替代”为关键词检索1992年至2022年的数据，结果分别是期刊25篇、报纸1篇、学位论文15篇、专利19项、科技成果6项、信息资讯26篇、特色库6个。针对中国制作乐器用（木）材资源紧张，2003年武汉现代工业技术研究院的科研人员成功研制出了用锯末、木材枝杈及植物纤维如糠壳、稻壳、花生壳和植物秸杆等再配以特殊添加剂而制成的木塑复合材料，是以塑代木的新型材料2；刘镇波自2012年起一直致力于用于替代木制乐器共鸣板的用材研究3；余兆欣针对扬琴红木琴马的替代材料“炭化重竹”进行了系统的声学分析研究4；邱晓丹提出可利用完全可生物降解高分子材料聚乳酸(PLA)替代用于制作吉他面板濒临灭绝的桃花心木5；2019年，林斌等人以桦木单板为基体、玻璃纤维为增强材料的复合材料6。尤世元、傅爱民、秦知非等人提出还制作出了利用金属材料、透明或半透明环保塑料、环氧玻璃布层压板或聚酯膜、聚碳酸酯膜等仿生材料替代木材的实用新型发明专利乐器；2014年，提琴龙头企业江苏凤灵乐器集团在当年的“上海展会”上推出了“以竹代木”的提琴、琵琶、二胡、吉他等中外乐器7。同样，关于“Alternative Materials In Musical Instrument”的研究，国外相关文献表明，研究乐器材料的替代主要是两方面的因素8，一是国外乐器的制作材料多为大型面板，如吉他、钢琴，但是同一原木切割的两块板可能具有非常不同的声学性能；二是国外乐器制作研究以提琴类和吉他类居多，全球变暖造成用于制作此类乐器的木材（如英格曼云杉）资源减少，从而导致木材的稀缺性和更高的制造成本。对此现象的解决办法，一是寻找或研究替代材料，还有就是对表达音乐的新界面进行设计和构建。Ajith Damodaran主要研究将纤维增强复合材料作为弦乐器替代材料9,Feristah Unal,Mehdi Jalili等人也一直致力于研究碳纤维、玻璃纤维和大麻纤维增强聚酯复合材料的声学特性10；Hui Yong Zhang在2012年开始研究人造板材料在乐器制造业的应用11，T.Shimazu,M.Miura,H.Kuno等人致力于研究新型高阻尼陶瓷-聚合物复合材料的合成及其在陶瓷乐器中的应用12；Wegst U.G.K.,Piotr F.Borowski等人认为竹子已经作为关键“绿色”材料的创新工业用途13,14；自1970年以来，音乐教育中的声学乐器的制作有着明显的提升，21世纪以来受到DIY与Maker Culture文化的影响，用电子技术、数字制作和编码技术制作乐器的形式也已经进入到音乐教室里15。由于现代工业的发展，产能需求促进制作工艺向标准化、自动化、集约化转变，乐器材料的生态性对乐器的影响度逐渐降低。由于部分地方木材种植区已经禁止砍伐，乐器原材料的开源、寻找替代材料已经成为相关乐器生产企业亟待解决的棘手问题。1.2 材料替代的生态意义生态乐器学（Ecological-Organology）是一门从自然生态和文化生态角度研究、分析、解释乐器起源、种类、音响特性及其应用范围的学科。不仅涉及生态学和乐器学，也旁及民族音乐学、音乐声学和乐器工艺学等学科。生态乐器学可视为是音乐生态学(Ecomusicology)的分支。世界乐器种类繁多，但不同地区的乐器都有其各自的特点，从制作材料来说：中国以丝竹为特色，欧洲以云杉木享誉世界等，其主要原因在于地球上的生态环境不同。不同气候形成了不同生态环境系统，不同生态环境系统决定着不同人文生态环境。所以，乐器同时受到空间物理位置、气候因素、生态环境系统、人文环境等因素影响。其中，自然生态因素间接影响乐器的材料、结构、存放和演奏方式；人文生态因素间接影响乐器装饰、功能和音响特性等方面16。比如可以从乐器的声学特点上来思考为什么中国民族管弦乐队的音响特征常被冠以“尖、扁、杂、吵”的描述，而对西方管弦乐队的形容词更多是“高雅、壮观、有韧性、有穿透力的”等。民族乐器讲究因材制宜，这就受到周边自然材料、物品价值规律和材料加工技术的限制。在材料上体现鲜明的地方生态性，工艺上体现鲜明工匠的技能特色，音乐表现力上体现鲜明的当地音乐的特色，三者之间存在相互影响。因此，笔者倾向于取长补短，譬如产竹区要制作达普可以选取竹材。但用于乐器制作的天然材料相对有限，发现并应用新的材料是一个长期要面对的问题，且乐器材料的替代还受到行业内的行规“标准化”的影响，因此，需要大胆尝试因地制宜。演艺科技 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY93探索争鸣M u s i c a l I n s t r u m e n t乐器1.3 竹材的性能优势决定乐器发声性能的要素有：音准度、音色纯正度、可变度和平衡性、音域宽度、音量扩展性（动态范围）及稳定度等因素，因而也决定乐器的根本价值。民族乐器的制作材料一般选用木材等非人工材料，这种材料容易因生态环境的改变而变得不稳定，例如新疆制作的达普在南方演奏时经常会出现声音“不实”、材料“变形”等特点。目前常见的木材替代材料有金属、ABS材料、碳纤维、高分子材料、竹子等。其中，金属材料具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质；ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子结构材料，又称ABS树脂；碳纤维指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维；高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂（助剂）所构成的材料17。之所以选择竹材替代木材，除有自然、人文生态环境与环保的角度、当地音乐特性等方面的考虑外，主要有三方面的优势。第一，乐器制作的替代材料应该在保持原有材料状态的前提下，产生更为良性的传导作用。从声学性能上来说，乐器材料的传导性是检验乐器音色是否良好的重要指标之一，从部分乐器的音色考虑，金属材料也是一个不错的选项，但无论是金属材料还是ABS材料，都不能完全仿真木质纤维；高分子材料里则没有纤维；碳纤维里所含有的高强度高模量纤维的刚性模量不够；只有竹纤维的传导性最接近于木质纤维。第二，从资源分布看，竹子属于禾本科竹亚科植物，主要分布在热带和亚热带，温带和寒温带地区有少量分布。中国正处于东南亚季风气候，是亚洲竹子分布的中心，是竹子种类最丰富、分布最广的国家之一。第九次全国森林资源调查显示，中国竹林面积641.2万公顷，占林地面积的1.98%，占森林面积的2.94%，占世界竹林资源的1/3。第三，从时间成本上来说，竹子生长周期短，成材快，一次栽植就将可持续利用，是可再生的资源。选用具有造价低、易得、环保三个特点，缓解了为保护生态环境禁止过度砍伐树木而带来的种种问题。现代工业以来，竹材的加工得到飞速发展，不再是传统意义上的原竹利用，而是广泛用于制造各种高档竹质胶合板、纤维板、竹碎料板、竹材复合板、工艺品等，其热稳定性、材料尺寸稳定性、顺纹抗压强度18、纵向气体渗透性19等性能指标超过一般木材。现使用竹子复合新型材料可用于制作扬琴、古筝、琵琶等的板面框架结构。2 竹框达普的制作工艺2.1 传统达普的构成在中国，达普多来源新疆南部地区，新疆树木种类繁多，包括榆树、胡杨树、枫树、橡树和云杉等。但是达普木框的制作材料并不以新疆本地种植的树木为主，通常为桑木、桃木、红木等木材，笔者整理了乐器达普框架制作材料概览，如表1所示。传统达普主要由一个环形鼓框（通常为桑木、桃木、红木等木材）、一张蒙皮（通常为水牛皮、蟒蛇皮、山羊皮、马皮等）和规则分布的多个小铁环组成。一个高档精致的达普还会在环形鼓框上装饰螺钿、牛角、牛骨、骆驼骨等饰品。达普的尺寸通常分为大、中、小型三种，鼓面直径2552 cm不等。一般乐队和手鼓舞伴奏及独奏常用中型鼓，鼓面直径4345 cm，鼓框宽度57 cm；木卡姆伴奏乐队则用大型鼓和小型鼓，其中小型鼓的鼓面直径2531 cm，鼓框宽度45 cm，厚度约2 cm20。2.2 竹框达普的制作本文中以25 cm小型达普的制作为例，笔者整理其制作材料见表2，主要针对鼓框材料做出了新的尝试，将通常的木鼓框替换成竹子（毛竹），可适用于木卡姆伴奏乐队，以下是具体制作方法和过程。达普鼓框由多层竹篾粘压而成。鼓表1 乐器达普框架制作材料概览2023年第4期 总第197期 季刊演艺科技 ENTERTAINMENT TECHNOLOGYNo.4 2023 Quarterly No.19794框制作之前要把竹篾浸水一周，泡透泡均匀，树脂、胶脂（琥珀）等杂质泡出来后阴干。这样能让振动更充分，声音更通透。然后，将处理好的竹篾切割到合适的尺寸，用101聚氨酯甲乙组胶固定以提高粘合强度。待四层竹篾粘压完成后，使用相关模具定型，将框架整形固定并修圆。达普沿框体外周常装饰有花纹，由牛角、牛骨、骆驼骨切割镶嵌而成，近年来，量产的达普多以黑白亚克力条代替。本次未做装饰处理，打磨后在内圈喷漆。喷漆的作用之一是美观，之二是增强竹框的稳定性。在上铁环过程中，首先使用电钻等距钻出用于安装铁环的圆孔，然后在达普外圈沿圆孔挖出一道浅槽，将铁环由达普内圈向外穿出，分开两支固定脚固定，并按压平整，避免磨损皮面。达普鼓面蒙皮一般需经泡皮、锥皮、穿棍等工序，当空气湿度在70%左右时，泡皮需要67小时。这里使用的是蟒蛇皮，考虑到制作乐器位置在湖南，由于湿度较高，决定将泡皮时间调整为2小时。在锥皮之前需要对蟒皮进行贴边，加固蟒皮，增加抗张强度；锥皮和穿棍都是为了方便牵引蟒皮。在达普外圈上均匀地涂抹上粘胶，将牵拉绳（或绷带）以对角拉线的方式系于皮膜的穿棍上，同时不断调整牵拉绳的拉力，使膜面平整且保持适当张力。在完成系绳工序后，理想状态下整张皮膜的牵拉绳呈车轮辐条状。在经过充分干燥后，沿外框边缘裁去多余的皮膜，一面达普就制作完成了。当然，提倡将达普的木制鼓框替代为竹子有利有弊。关于替代材料的稳定性，竹子多生长的南方地区，气候湿润，宜使用竹鼓框制作达普；但在新疆、北方等地区常年气候干燥，且当地不产竹子，其使用中有可能发生竹子变形、开裂等情况，从而就会造成其他的问题。关于成本问题，消费者在购买乐器时偏向于是追求“几次性”乐器，还是永久性乐器？这些问题值得继续探索。3 结语中国大量生产如中国大鼓、手鼓等框鼓类乐器，但随着木材成本的涨幅变高，具有造价低、易得又环保的竹子，似乎是替代木材的最佳选项。传统乐器中用竹子制作的多为气鸣乐器，如笛、箫、笙、竽等；但在体鸣、弦鸣、膜鸣乐器制作行业中，竹子的使用率并不算高，推动“以竹代木”是值得探索的。民族乐器的制作不断更替，除制作工艺也向标准化、自动化转变外，制作材料的选择受到当下木材资源短缺，以及文化广泛融合、网络艺术、地方文化价值等方面因素的影响，一定会向环保、可持续方向演进，需要对原乐器材料进行科学的研究。但探究替代材料要遵循的前提是，好声音才是王道，减少替代材料对原乐器所带来音质的影响。联合国已宣布20212030年为“生态系统恢复十年”，旨在防止、遏制和扭转大陆和海洋生态系统的退化。未来生态的科技发展和全球一体化的图1 作者制作的竹框达普（拍摄者：季节）表2 25 cm小型竹框达普制作材料 演艺科技 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY95探索争鸣M u s i c a l I n s t r u m e n t乐器践行，乐器制作材料的选择势必受此影响。所以，探究乐器材料是否具有可替代性，以及对于民族乐器新型材料的研究及制作，将是未来民族音乐发展的一个重要课题。注释：关于“生态乐器学”的界定，依据韩宝强2022年在中国音乐学院开设课程生态乐器学中所提出的概念。乐器竹框达普的纪实制作视频已发布于微信视频号【乐科技MTeam】。参考文献：1 中大咨询研究院双碳研究组.“节能减排”政策的发展变迁|中国减少碳排放政策的演变脉络梳理R.2021-12.2 郑书柏.木塑复合材料J.建材工业信息,2003(5).3 刘镇波,刘一星.乐器共鸣板用木材声学振动性能改良研究现状及趋势J.世界林业研究,2012(1):44-48.4 余兆欣.炭化重竹琴马试用于402扬琴的声学分析研究J.中国音乐,2014(4):121-126.5 邱晓丹.绿色复合材料制备及其在声学仪器领域的应用D.上海市:东华大学,2014.6 林斌.桦木单板/玻璃纤维复合材料的制备及其声学振动性能的研究D.黑龙江省哈尔滨市:东北林业大学,2019.7 柳蕾.江苏凤灵集团创新思路“以竹代木”为提琴开辟新路J.乐器,2014(11):90.8 Chacra Garrido,Emir Nicols.Optimization of the anisotropic elastic properties of a mechanical metamaterial for the design of wooden musical instruments.Universidad de Chile,2022.9 Ajith Damodaran.An Overview of Fibre-Reinforced Composites for Musical Instrument SoundboardsJ.Acoustics Australia,2015,43:117-122.10 Feristah Unal.Musical instrument desighs made from textile fibers.Textile Science and Economy,2021.11 Hui Yong Zhang.The study on application of artificial board materials in musical instrument-Manufacturing EngineeringJ.Advanced Materials Research,2012,583:255-258.12 T.Shimazu.Synthesis of Novel High Damping Ceramic-Polymer Composites and its Application as Ceramic Musical InstrumentsJ.Key Engineering Materials,2006,319:173-180.13(U.G.K.)Wegst.Bamboo and wood in musical instruments.Annu.Rev.Mater.Res.38,323349,2008.14 Piotr F.Borowski,Iaroslav Patuk,Erick R.Bandala.Innovative Industrial Use of Bamboo as Key“Green”Material.Circular Economy,2022.15 Andrew Brown.New Interfaces for Musical Expression Instrument Making as 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