管风琴

背景

管风琴是一种乐器，它通过向一系列由键盘控制的空心管吹气来产生声音。管风琴与簧片风琴不同，在簧片风琴中，空气会导致金属薄片振动。它们也区别于使用电子设备产生类似于管风琴的声音的电子风琴。公共建筑中使用的大型管风琴是迄今为止最大、最复杂的乐器。

管风琴由四个基本部分组成。控制台包含键盘、脚踏板和停止器。管道可以短至 1 英寸（2.5 厘米）或长至 32 英尺（10 米），从而产生声音。动作是由控制台操作以控制空气流向管道的复杂机制。风力发电机向管道供应空气。

一个非常小的管风琴可能有一个只有一个键盘的控制台，每个键控制空气流向一根管子。然而，大多数管风琴都有带有两到五个键盘、一组脚踏板和一组止动器的控制台。停止是打开或关闭一组管道的空气供应的控件，称为等级。这样，每个按键都可以控制空气流向几个管道。

管道以两种基本形式存在。典型管风琴中大约五分之四的管子是烟管。烟道管由一个空心圆柱体组成，管子的侧面有一个开口。其余的管子是簧管。簧管由一个空心圆柱体组成，其中包含一个振动的金属条，连接到一个空心锥体。世界上最大的管风琴位于费城，包含 28,500 个管子。

动作可以是机械的、气动的、电动的或电动气动的。一个机械动作将控制台连接到阀门，这些阀门通过曲柄、滚轮和杠杆控制空气流向管道。气动动作使用由控制台激活的气压来控制阀门。电动动作使用由控制台控制的电磁铁来激活阀门。电动气动操作使用由控制台启动的电磁铁来控制启动阀门的气压。

现代管风琴的风力发电机通常是旋转式鼓风机，由电动机提供动力。一些小型管风琴使用手动波纹管作为风力发电机，就像 20 世纪初之前的所有管风琴一样。

已知最早的管风琴祖先是 hydraulus，由希腊工程师 Ctesibius 在公元前三世纪在埃及亚历山大发明。 该装置包含一个空气储存器，该空气储存器放置在一个大容器中。空气被泵入水库，水的压力使管道保持稳定的空气供应。大约四百年后出现了带有波纹管的管风琴。

中世纪的管风琴键非常大，只能演奏全音阶音符（现代键盘上的白键演奏的音符）。到 14 世纪，键盘还可以演奏半音音符（现代键盘上的黑键演奏的音符）。到 15 世纪末，钥匙的尺寸缩小了。到 1500 年，德国北部的管风琴具有现代乐器的所有基本特征。德国在管风琴制造方面领先世界三百年。

管风琴在 18 世纪失宠，当时管弦乐开始流行。在 19 世纪初期，比管风琴更小、更便宜的簧风琴开始用于小型建筑物和私人住宅。二十世纪初，相对便宜的钢琴的供应增加，随后在本世纪中叶电子风琴的发展，导致欧洲和美国的簧风琴消亡。印度仍在使用小型芦苇风琴。

与此同时，在 19 世纪中叶，由法国管风琴制造商 Aristide Cavaille-Coll 和英国管风琴制造商 Henry Willis 领导的人们对管风琴重新产生了兴趣。这些新的管风琴更适合演奏管弦乐，大大增加了它们的知名度。

二十世纪带来了电子琴的发展。这种设备的最早祖先被称为 Telharmonium，由 Thaddeus Cahill 于 1904 年在美国发明。这台仪器重达两吨（1800 公斤），但并不成功。第一台成功的电子管风琴于 1928 年由 Edouard Coupleux 和 Armand Givelet 在法国开发。最成功的早期电子管风琴之一是哈蒙德管风琴，由劳伦斯哈蒙德于 1934 年发明。

原材料

管风琴主要由木材和金属制成。用于制作不可见的管风琴部分（例如动作）的木材可以由胶合板或软木（例如杨树）制成。可见的木制部件，例如控制台，由坚硬的装饰木材制成，例如桃花心木或橡木。木材也用于制造一些管道。用于管道的木材包括杨木和桃花心木。

大多数管道由金属制成。金属管通常由含有不同量锡和铅的合金制成。管道也可以由其他金属制成，例如锌和铜。簧管内的振动簧片通常由黄铜制成。

各种小部件，例如将动作部件固定在一起的螺钉和螺栓，都是由钢制成的。其他小部件可能由其他材料制成，例如塑料和陶瓷。电子管风琴需要半导体材料，例如硅和锗，以制造产生声音的电路。

设计

每个管风琴都必须单独制作。因为只有非常小的管风琴是可移动的，所以乐器必须能够在一个特定的位置产生最好的声音。

管风琴制造商检查将使用管风琴的地点。必须考虑该位置的声学及其物理尺寸。管风琴的视觉外观必须与其发出的声音一样美丽。选择管道的位置时考虑了这两个因素。有时会严格安装实际上不产生声音的假管，以改善乐器的外观。

客户愿意为管风琴花多少钱对设计有重要影响，例如将安装的管子数量。通常，客户会考虑多个风琴制造商提交的设计，并会选择在指定预算内最能提供所需特性的设计。

制造
过程

制作管道

• 1 木材到达管风琴制造商并检查是否有缺陷。然后将其储存约六个月，以适应当地气候。这样可以避免木材在制成管材后裂开或开裂。精密木工设备用于将木材切割成合适的尺寸和形状。
• 2 某些金属，例如铜、锌和各种合金，可能会到达管道 由旋转鼓风机驱动的机械管风琴通过将控制台连接到控制 Row 的阀门来产生声音用曲柄、滚轮和杠杆将空气输送到管道。鼓风机将空气通过风干传送到风箱。停止旋钮打开和关闭特定排的管道。当一排打开时，空气可以在弹奏键盘时从风箱流到管道，从而产生声音。 Pipe orgons 使用两种类型的管道。典型管风琴中大约五分之四的管子是烟管。烟道管由一个空心圆柱体组成，管子的侧面有一个开口。其余的管子是簧管。簧管由一个空心圆柱体组成，其中包含一个振动的金属条，连接到一个空心锥体。以适当尺寸和厚度的薄片形式提供器官制造商。由锡和铅合金制成的薄片通常由管风琴制造商制造。这是因为存在的锡和铅的确切数量的微小变化可能会导致管道声音的巨大变化。更多的锡往往会产生更明亮的声音。更多的铅往往会产生更重的声音。
• 3 锡和铅在精确的秤上仔细称重，并按所需的量混合在一起。混合物在烤箱中加热，直到它融化成液体。熔融合金被倒入一个大而浅的冷却盘中。金属冷却成薄片，然后从托盘中取出。倒入托盘的确切液体量决定了板材的厚度，这将影响管道的声音。
• 4 将金属板切割成合适的尺寸。然后将其围绕正在制成的管子形状的木制心轴弯曲。板材被锤击并围绕心轴滚动，直到它被塑造成管子。板材的一个边缘与另一边缘相遇的接缝被平滑和焊接。然后将管子切割成合适的长度。
• 5 对于烟道，在管道的侧面切出一个大小、形状和位置适当的开口。对于簧管，黄铜条安装在正确的位置。管风琴完成后，通常需要对开口或簧片进行小幅调整。

组装管风琴

• 6 制造控制台、动作和风箱是一个漫长、缓慢、艰难的过程。构成管风琴的数千个木制部件中的每一个都使用精密木工设备（包括细木工、砂光机和锯）精心雕刻而成。高精度钻床用于钻出数千个孔，每个孔都必须处于正确的位置，才能使管风琴工作。可见的木质部件经过精心打磨光滑，并具有保护性的透明饰面，可以看到木材的自然美。钥匙也是用木头雕刻而成，上面覆盖着黑色或白色塑料层。
• 7 组装除管道外的各种组件以测试动作。小型管风琴可以在制造地组装，但大多数管风琴必须在使用地组装和测试。动作测试完毕后，对管道进行安装、测试和调整。

质量控制

在开始制作管风琴的过程之前，会对原材料进行检查。木材必须干燥，纹理均匀，没有裂缝或裂痕。金属合金板必须包含适当数量的每种金属，并且必须具有适当的厚度。所有零件在制造时都需要不断地进行目视检查。

在安装管道之前，对控制台和动作进行测试，以确保所有机构正常工作。此过程还会从操作中钻出的许多孔中吹出灰尘，以防止其在以后引起问题。每根管道一次只测试一个声音质量。每个管道的声音也会与其最近邻居的声音进行比较。然后，测试整个等级的管道并与相邻等级进行比较。根据需要进行小的调整，并重复测试。

未来

电子管风琴将继续更准确地再现管风琴的声音。这个过程中最关键的因素将是采样技术的改进。采样涉及将声音转换为数字信息，存储此信息，然后从内存中检索信息并使用它来再现声音。电子管风琴也将越来越多地使用乐器数字接口 (MIDI) 技术。 MIDI 技术允许各种电子乐器与计算机一起工作。 MIDI 技术可以让电子风琴再现几乎任何乐器的声音，以及产生以前从未听过的声音。

另一方面，许多风琴制造商对创造类似于 19 世纪之前使用的乐器表现出更大的兴趣。这些管风琴比使用浪漫时期开发的设计建造的管风琴更适合演奏巴洛克和古典时期的音乐。也许这两种看似相反的趋势会结合起来，准确再现数百年来未曾听到的声音。