12月24日，暨南大學本科生創(chuàng)新大賽第六季總決賽，全音程激光豎琴亮相。
一架沒有弦的豎琴，偏偏發(fā)出了美妙的琴聲……這架“不見琴弦，只聞其聲”的“全音程激光豎琴”一亮相，就吸引了全場注意。昨天，“贏在創(chuàng)新”本科生創(chuàng)新大賽第六季總決賽在暨南大學南校區(qū)舉行。來自光電工程系信息工程專業(yè)大三學生魏子賢和團隊成員的激光豎琴作品，讓現(xiàn)場驚艷了一把。
21根琴弦
覆蓋三個八度音域
這架激光豎琴“身形”只有1米高左右，外形和普通豎琴十分接近。傳統(tǒng)豎琴結(jié)構(gòu)分為琴身(包括琴柱、掛弦板、共鳴箱和底座)琴弦系統(tǒng)(包括琴弦、弦軸、變音傳動機件裝置和踏板)。而這架激光豎琴的琴身只有琴柱和底座部分，同樣是木頭所制。掛弦板和共鳴箱統(tǒng)統(tǒng)見不到，琴弦部分更是完全“空白”。
“激光豎琴的一大優(yōu)點就是體積小，便攜式。”魏子賢說，激光豎琴甚至還可以做得更小，體積大小和形狀的變化絲毫不影響它的發(fā)音功能。“這個點子最開始是源于我們指導老師陳長纓教授的一個想法。”魏子賢說，陳長纓教授最初是想做一個有趣的琴，由此來吸引普通人對于科技的興趣。但這個想法提出后，卻一度被擱置，直到去年才開始正式立項，組建團隊做起來，在整個過程中，陳長纓教授做了許多指導工作。
魏子賢就是去年12月加入這個項目團隊的，整個團隊有六人，在今年4月份做出了第一架激光豎琴。琴弦就用激光束代替，這架豎琴共有21根激光“琴弦”，覆蓋了三個八度的音域。記者現(xiàn)場用手指“觸碰”光束區(qū)域，豎琴立刻發(fā)出了悅耳的琴聲，但實際沒有任何手感。“每根弦都代表一個音符，和普通豎琴一樣，我們把音階從低到高排列，越往下的弦音階越高。”團隊成員黃慧君用兩個星期時間熟悉琴弦位置，已經(jīng)能熟練彈出一首《jin g lebell》。
光線受阻隔
激光豎琴才能發(fā)聲
傳統(tǒng)豎琴的發(fā)音主要靠琴弦的振動，演奏者通過手指撥動，使張緊的弦線振動發(fā)音。那么，激光豎琴的琴弦是激光，又怎么讓它振動呢？“激光豎琴的發(fā)音跟振動完全沒有關(guān)系。”魏子賢指了下豎琴的底座，那里安裝了一排激光器，激光就是從激光器里發(fā)射出來的。而在頂端相對應的位置則有一排光電三極管，這其實是激光的接收裝置。“如果三極管能順利接收到激光，那是無法發(fā)聲的，當有手指在‘琴弦’上撥動時，激光的發(fā)射被阻隔，這個時候，就有相應的信號傳導到中央處理器里，聲音才被發(fā)出來。”
所以，與傳統(tǒng)豎琴不一樣的是，只有光線受阻隔時，激光豎琴才能發(fā)聲。不過，同樣是光線受阻隔，為什么發(fā)出來的卻是不同的“哆來咪”，而不是同一個聲音呢？“音源產(chǎn)生的信號波形是單一的，音色也就是固定的。為了獲得多種音色，我們會采用音色濾波器。”魏子賢說，當音源信號通過音色濾波器后，改變了基波與諧波的比例，即變化了波形，產(chǎn)生了具備各種音色的信號。這些信號送到放大器，再推動揚聲器發(fā)聲，這就是電子樂器發(fā)音的基本原理。在做這部激光豎琴時，他們則將基準音振蕩器的振蕩頻率提高(如1M H z、2M H z)，通過分頻器，形成十二平均律音階信號;再通過二分頻器分成幾組八度音，作為矩陣開關(guān)電路所需要的音階信號。音階信號經(jīng)過開關(guān)電路選通，送到音色濾波器，最終發(fā)出了不同音階的聲音。
疑問
激光琴弦對人體無害嗎？
實際上，魏子賢團隊做出的這架激光豎琴并非第一臺。網(wǎng)絡上不乏一些激光豎琴制作的網(wǎng)帖，早在2002年，中科院上海光機所研發(fā)的激光豎琴就曾申請專利，并走出國門。“有些激光豎琴跟我們原理并不一樣，他們只是用不同的信號去驅(qū)動喇叭，所以他的音程沒辦法做得很寬。”魏子賢說，原有的一些激光豎琴體積一般都做得很大，有一些則音質(zhì)比較差。
而且，往往為了效果，把激光琴弦的光束做得比較明顯，“光束越明顯，說明激光的功率越大。”魏子賢說，為了保證激光束對人體無害，他們選擇的是0 .5毫瓦的激光束，所以完全看不到。
為了追求更好的效果，他們還做出了傳統(tǒng)豎琴所有的“顫音”和“延音”效果，“一架38弦的傳統(tǒng)豎琴售價在1.5萬元左右，而我們的激光豎琴成本只在1500元左右，如果量產(chǎn)可以降到500元以下。”魏子賢認為，他們發(fā)明的“激光豎琴”很有市場空間。
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