管風琴的結構

Gou Jin-sek 吳仁瑟

       管風琴的聲音不是唱或拉奏出來的，
而是如管笛般"吹哨"而成的，由其彈奏
的方式來說，它應是屬於鍵盤樂器，而
且是史上最早的鍵盤樂器。 

        當我們站在一台管風琴前面時，我們
看到的是風琴的外觀，這些所看
到的管子大底上應該都是發聲的，而它大
部分的管件都隱藏在木製的包箱裡面。

        從風琴包箱旁邊的小門往裡望，首先
映入眼簾的是一排排大小﹑長短﹑寬窄各
異，有木頭也有金屬，所排列成的管子牆
列。 列於包箱後頭的是鼓風機，空氣儲存
的工作是由儲風箱來負責，空氣會經由"動
力鼓風 - 打開活門"而進入管子來發聲，所
發出的聲音則會因為管子的材質與形狀大
小的不同而有所差異。

        但它不會立即使所有的管子發出聲音。


    管子是排列插在一個木製的風箱上面，當空氣入風箱的通道
時，會有活塞擋著，這道活塞與鍵盤相連，當彈奏者壓下琴
鍵時，活門打開，相通的管子才會發出聲響。 

    另外還有一些細長的風管，則是銜接儲風箱與個別風箱的。 
活塞或整個裝置的牽動，可以是機械式﹑電子式或氣壓式的。 

    風琴前頭豎立的是風琴師所要操作的琴桌，包括有手鍵盤
及腳鍵盤(Pedal)。 
    普通的管風琴會有2~3個手鍵盤，或更多(有多達7個的)，當然
也有單一鍵盤的。 而如我們所知，每根管子只會發出一個聲
音，所以如果手鍵盤包含有54個鍵，則一組管列(均是相同型
式的管子)即有54根管子，而這樣一組的管列我們稱之為音栓。
 不同的音栓互相搭配形成了管風琴豐富的聲響世界。

1. 主風琴座   2. 增減風琴座   3. Pedal風琴座   4. 琴桌

     以下分述之﹕

管風琴主要的構成要件

【管子】 對於各式各樣不同型狀的管子﹐我們大抵上將其分成兩種﹕ 風管( 類似木管樂器)以及簧管(Reed，類似銅管樂器)。 《風管》是由管身及管足所構成，中間由一片薄(核)片所分隔。風由管足底的洞進入後，碰到薄片，而由管嘴開口吹出，碰到管嘴之"上唇"，空氣的迴流向管內外來回流動，而在管身內的空氣柱產生了振動﹔空氣振動的快慢在於氣柱的長短，亦即，管身的長短決定了共鳴音之高低﹔縮短一半的管身長度會使空氣振動加倍，而產生高八度的音。管足的長短對於音高沒有任何的影響。管身則可以是圓柱形，錐形或喇叭口形的﹔ 管身上端的開口則有全開，半開或加蓋的﹔全蓋的管子空氣振動減緩一半，音高也就比同樣長度的開口管低了八度。簡單的說﹕ 管身長度 → 音高管口﹑風量大小 → 音強弱管嘴(開口)高低與大小比例 → 音的尖銳度管身的直徑,形狀,材料及管足洞大小,頂蓋的有無 → 音色 《簧管》的結構與發音原理與風管完全不同。簧片是一稍上彎，有彈性的金屬薄片，附在一個管子的側面開口上，管子底部是密封的，上面及側面則均有開口，簧片上面由一楔鍵所固定著。整隻管子可以是金屬或木頭製的，最後再倒插入管足內。風由管足底的洞進入，通過簧片與側面開口間時產生的吸力，可使簧片完全蓋住開口，又迅即彈開，由如此一再反覆的振動頻律，產生音高。音高的決定在於簧片的長短(可移動"調音拐"來改變音高)，與管身和管足的長短無關﹔管身只是製造共鳴，以及由其不同的體型而產生不同的音色。簧管有長短管身兩種類型。由上所述可歸納管子的基本分類大概如下﹕ 笛管寬管口所有的Flute類，包括圓錐形，半開口及閉口的管子 ────────────────────────────── 風管主音管管口適中 Principal，Diapason，Oktave，Montre及Mixture ────────────────────────────── 弦管窄管口以絃樂器命名者，Gamba，Salizional及泛音管等 ────────────────────────────────── 長管身 Trompet，Schalmeien，Oboe...等以管樂器命名者簧管 ────────────────────────────── 短管身(Regale) 所有的Regale類，Rankett，Sordun，Baerpfeifen... 管子製造的材料大都是銅﹑鋅﹑錫-鉛的合金，以及不同的木材質料。幾乎純錫的管子造價最昂貴，也具有最佳的聲音特色，通常最前方排列的主音管屬於此類。 錫-鉛合金的比例，隨著鉛的增加，音色也會愈趨溫和，當然價錢也愈便宜。鋅通常是錫的代替品，因其較便宜，但也具較少的共鳴力。銅是最早使用來製管的金屬，共鳴力更少，且較硬不易製作，現已少用大都只當作外觀管子的裝飾顏色。木材管則多用於柔和音色的管件(如Gedackt﹑Flute等等)，使用的材質大都是槭﹑梨﹑橡木等冷杉類寒帶木材以及桃花心木等等。至於音栓上所標示的8'﹐是指C音管為八呎，即一排管列的最長管子，是8×30cm = 240cm。故標示4'的音栓之最低音是c音(120cm)，以此類推，標示16'的音栓之最低音是為C1音，所以一首曲子，雖然都是在同一鍵盤上彈奏，可因為拉出的音栓不同，而產生高低八度不同的音。

【鼓風機】-- 馬達管風琴的一個原始想法是，人類有限的呼氣量能用機械技術來取代，而達到所希望的持續效果。鼓風的裝置從最早的水力風琴，至全由一人右手彈琴左手鼓風來控制的"Portativ"，到西元951年英國Wincester的教堂裡26個風箱的大風琴﹔ 或由楔形風箱，汲氣風箱，到後來的雙層風箱等，都是需要用到人力來鼓風，或用手壓或用腳踩。一直到19世紀末電力馬達才開始取代人力﹐ 為風琴師們帶來源源不絕的助力。 【風之運轉系統】 管風琴的風之分區系統及其轉換裝置可分成五個獨立的部分﹕ 風箱是管子安插的木箱櫃，當演奏時能提供足夠的空氣至所需要的管子內。風管是風由鼓風機、儲風箱進入個別風箱的管道。鍵盤拉丁文clavis，意指鑰匙，按動鍵即可打開風箱裡的活塞裝置，發出所想要的音。 牽引裝置(Traktur)是指按動鍵盤使管子發出聲音，所要拉動的整個組合機件。音栓(Regiatratur)則是指可以選擇所需要的管組音色，及一些其他的輔助的工具，音栓的裝置直到14世紀才開始產生。「牽引裝置」普遍可分為三種﹕機械式，氣壓式和電動式的操作。氣壓式由19世紀末一直發展至本世紀三十年代，是以細管子的氣壓系統取代前述的機械轉換，因其由按鍵到發出聲音的時間會稍延遲，現已很少被使用。電動式則是以電力取代機械的轉換，鍵盤與管子之間的距離將不再受到限制，風琴的操作也更加的迅速方便，不過彈奏時的力度感受也隨之消逝了。

次要的構成要件

【風琴包箱與外觀】 東德蘇爾區Wilhelmsburg城堡裡，建於1587-89年的教堂風琴，是典型的文藝復興造型，此為其"翼門"開合的兩種樣式這個圍繞著風琴的大木箱，是中古世紀晚期才開始有的。古代風琴的管子直接豎立在風箱上，沒有任何的保護。開始使用木箱時可能是為了怕塵埃或碰撞的原因而加上的，但很快的這個外觀包箱便成了教堂裡，面對祭壇的古代藝術展示品，它不僅是聲音的藝術，也是視覺上的藝術品。歌德以及文藝復興式的風琴，經常可看到和當時的祭壇一樣的兩扇"翼門"，此翼門在巴洛克時期漸漸演變成"耳朵" 型的雕飾，和管子與木箱銜接的"薄幔板"。巴洛克時期的北德地區的風琴有一種典型的「漢堡樣式」，它是由漢堡的造琴家族Scherer在1600年左右所發展出來的，後來又經由其他著名的造琴家，如Arp Schnitger等人繼續發展，在巴洛克時期的北﹑中﹑西德，甚至一直到現代的風琴上經常可見到這種典型的樣式(如圖)。

至於用來當作外觀的風琴正面排列的管子，它們都是用手工特別仔細美化而做成的。有名的拜占庭宮殿管風琴外觀﹐假如不是用貴重的金屬做成，也會是鍍金或是鍍銀的。事實上管風琴的外觀管子與它的整個包箱座的設計息息相關﹔如果其它所有的管子均隱藏在箱內，唯一裸露在外面的一排管子當然可以讓人多費一點心思了。最常用來當做外觀管子的是風琴的最大開口主音管。有些管子會被制成特殊的樣式或雕花，只要不影響聲音﹔但有些外觀管子卻是"無聲"管，只作裝飾用。西班牙式的水平喇叭管，則是能簧管的聲音直接充滿整個大教堂的空間。 【Schwellkasten】(增減音風琴座) 在文藝復興時期的風琴，已普遍的都有翼門的裝置﹔18世紀初的西班牙管風琴開始有增減音風琴箱，即使在1900年左右，流行無包箱的風琴時，也會特別做一個"增減音風琴箱子"擺在一邊。現在有些風琴則使用有機的安全玻璃，放在前方當作建築設計的一部分。 【彈奏的輔助裝置】 這是為了幫助風琴師的演奏而附加的一些裝置。最常用到的是 『聯軸栓』(Koppeln)，即在一個鍵盤上所控制的所有音栓，也能移在另一個鍵盤上使用﹔譬如拉出(或按下)背風琴-主琴的聯軸栓，則背部風琴上的音栓可以在主風琴上使用，包括主琴原本所有的音栓在內。 『平衡腳踏板』包括有「Schweller踏板」，和「滾軸踏板」(Walze，由風琴商在工廠即設定好之漸強裝置，滾軸往前踏，音栓即逐漸加進來成漸強，反之則漸弱)兩種。 『組合設定』(Kombinationen)，可以將不同組合的音栓，事先透過電腦記憶的方式設定起來，一列的組合預設(視儲存量)可以有多種不同的設定，隨樂曲的需要而隨時按紐取用，是彈奏浪漫﹑現代樂派的曲子極佳的輔助設備。早在電腦記憶設定之前，19世紀已使用過機械式﹑氣壓式及電子等方式的組合設定，有些組合設定是廠家已「固定」安排好的，如﹕Tutti﹑organo pleno，20世紀初到40年代的風琴常見的 pp﹑p﹑mf﹑f﹑ff，以及偶而會看到的"主音管組"﹑"絃音管組"....。鐃星鈴


        另外顫音裝置(Tremulant)與
鐃星鈴也是常見的輔助裝置﹔
巴洛克時期還有些裝置今日仍偶而可見，
像是喚人栓﹑布穀聲﹑鳥聲等，
19世紀的管風琴經常也會有一些如
鐘聲﹑鼓聲等五花八門的設備。