编钟的技术

       编钟的历史可以追溯到新石器时代的晚期，当时的钟多为陶制； 商代以后的编钟多为铜制。 它是依钟的大小不同而有次序地悬挂在木制钟架，用木棰敲击发音，音色清脆、悠扬，穿透力强。在商代多为三枚一组，能演奏旋律。商代编钟造型别致，钟柄部分是空心的，并与内腔相通，钟的表面有简单的兽面纹饰。近年来，在殷代大型王室墓葬妣辛墓中，又发现了有五枚一套的编钟，可构成四声音阶序列。西周中晚期，编钟已由三枚或五枚发展为八枚一组，能发出相隔一个小三度或大三度音程的两个音级。当时编钟经常用于宫庭宴会，被称为“钟鼓之乐”。至春秋中晚期，又增为九枚一组或十三枚一组。　       

　　 编钟由若干大小不同的“钟”组成，每一个钟体上都饰有简单的兽面，内腔是空的。编钟的编制有许多种类，东周时期的编钟以九枚一组的居多；较大的编制以曾侯乙编钟（曾侯乙墓出土的编钟）为代表，共计六十五件，分三层悬挂。

    随着历史的发展，编钟从三枚一套演变到九枚、十二枚甚至更多。不同的编钟可构成完整的五声音阶、六声音阶、七声音阶。三件一组的编钟可发出一个完整的五音音阶 。编钟多为合瓦形 ，它可以发出双音，音高取决编钟钟体的大小。 构成完整的七声音阶．具备了旋宫转调的能力。当敲击正鼓音、侧鼓音时钟体通过有规律的振动发出优美的乐音。正鼓音、侧鼓音发出的乐音相差三度。编钟属于变音打击乐器族，发音类似钟声，清脆悦耳、延音持久 。具有东方色彩，适合于演奏东方五声音阶的音乐。曾侯乙编钟是中国古代最辉煌、最完美的乐钟，具有“乐钟之王”的美誉。

        中国是制造和使用乐钟最早的国家。它用青铜铸成，由大小不同的扁圆钟按照音调高低的次序排列起来，悬挂在一个巨大的钟架上，用丁字形的木锤和长形的棒分别敲打铜钟，能发出不同的乐音，因为每个钟的音调不同，按照音谱敲打，可以演奏出美妙的乐曲。 编钟的发声原理大体是，编钟的钟体小，音调就高，音量也小；钟体大，音调就低，音量也大，所以铸造时的尺寸和形状对编钟有重要的影响。     1978年，湖北随州南郊擂鼓墩的一座战国时代（约公元前433年）的曾侯乙墓出土的编钟，是至今为止所发现的成套编钟中最引人注 目的一套，这套编钟之大，足以占满一个现代音乐厅的整个舞台。曾侯乙墓编钟由19个钮钟、45个甬钟，外加楚惠王送的一件大镈钟共65件组成。这些钟分3层8组挂在钟架上，直挂在上层的3组叫钮钟，斜悬在中下层的5组叫甬钟，其中最小的一个钮钟高20．4厘米、质量为2．4千克，在演奏中能起定调作用，最大的一个低音甬钟高达153．4厘米、质量为203．6千克，全套编钟总质量在2500千克以上。钟架是铜木结构的，它的外形呈直角曲尺形（如┏），全长10米以上，上下3层，高273厘米，由6个佩剑的青铜武士和几根圆柱承托。整套编钟和梁架气势宏大、壮观无比。演奏时乐队由几个人组成，用6只丁字形木锤敲高、中音，用两根长形棒撞低音。经声学专家研究，编钟中的每只钟都可以发出两个不同的乐音，只要准确地敲击钟上标音的位置，它就能发出合乎一定频率的乐音，整套编钟能奏出现代钢琴上的所有黑白键的音响。这套编钟的定音频率为256．4赫，与如今钢琴上的中央“C”频率几乎完全相等。曾侯乙编钟用料是铜、锡、铝 合金，全套编钟上装饰有人、兽、龙等花纹，铸制精美，花纹细致清晰，并刻有错金铭文，用以标明各钟的发音音调，它是公元前433年的实物。可见，远在2400多年以前，我国的音乐文化和铸造技术已经发展到相当高的水平，它比欧洲十二平均律的键盘乐器的出现要早1800年。在3500年前的商代，中国就有了编钟，不过那时的编钟多为三枚一套。后来随着时代的发展，每套编钟的个数也不断增加。编钟虽作为一种较为古老的打击乐器，但其音质、音准、音色等方面，绝不逊色于：排鼓、大鼓，大锣、小锣、大镲、小镲、钵等民族打击乐器，也不逊色于：定音鼓、马林巴、铝板琴、大军鼓、小军鼓等西洋打击乐器，更不逊色于架子鼓等爵士打击乐器。其地位已在世界打击乐界中根深蒂固。

　　曾侯乙编钟的钟架高大，由长短不同的两堵立面垂直相交，呈曲尺形7根彩绘木梁两端以蟠龙纹铜套加固，由6个佩剑武士形铜柱和8根圆柱承托，构成上、中、下三层。钟架及挂钩(含可以拆装的构件)达246个。短架(左)长335厘米、高273厘米、长架(中、右)长748厘米、高265厘米。 曾侯乙编钟共65件，分为八组：上层3组为钮钟，19件；中层3组为南钟，33件，分短枚、无枚、长枚三式；下层为两组大型长枚甫钟，12件，另有镈钟l件。最大的1件通高152．3厘米，重203．6公斤；最小的l件通高20．2厘米，重2．4公斤。钟体总重2，567公斤，加上钟架(含挂钩)铜质部分，合计4，421．48公斤。编钟的悬挂有三种方式：下层钟用环挂式，挂钩为爬虎套环和双杆套环两种中层钟用钩挂式，挂钩为框架钩和焊钩两种；上层钟用插挂式，是以插销入挥、串钩钟钮。钟及架、钩上共有铭文3755字，内容为编号、记事、标音及乐律理论。铭文多数错金。全部甬钟的记事铭文均为“曾侯乙作持”5字，标明钟的制作和享用者是曾侯乙。镈钟的铭文则记载楚王熊章为曾侯乙铸宗彝一事。标音明文标示了钟的悬技位置或敲击部位及其所发音的名称，它们构成了十二半音称谓体系。乐律理论记述了随国与楚、晋、齐、申、周等国的律名对应关系。钟铭所见律名28个、阶名66个，绝大多数都是前所未知的新材料。这套编钟的铭文，是一部重要的中国古代乐律理论专著。全套编钟音域宽广，音列充实，音色优美。每件钟均有呈三度音程的两个乐音，可以分别击发而互不干扰，亦可同时击发构成悦耳的和声，证实了中国古编钟每钟双音的规律。全套编钟具有深沉浑厚的低音、圆润淳朴的中音和清脆明快的高音。其音域自C2至D7，中心音域内具十二半音，可以旋宫转调，演奏七声音阶的多种乐曲。钟及钟架铜构件是铜、锡、铅合金，合金比例因用途而异。用挥铸、分铸、锡焊、铜焊 、铸镶、错金、磨砺制作而成，工艺精湛。编钟的装配、布局，从力学、美学、实际操作上，都显得十分合理。全套钟的装饰，有人、兽、龙、花和几何形纹，采用了圆雕、浮雕、阴刻、彩绘等多种技法，以赤、黑、黄色与青铜本色相映衬，显得庄重肃穆，精美壮观。有6个丁字形彩绘木棰和2根彩绘撞钟木棒与钟同出。据此并经实验判定，这套钟的使用共需5人：3人双手执小棰，掌奏中、上层钟；2人各持撞钟木棒，掌奏下层钟。(木架和部分挂钩系复制，其余均为原件)。先秦的编钟，钟身呈椭圆形，很象两个瓦片合在一起，上径小，下径大，纵径小，横径大，钟口边缘不截齐，两角向下延伸，成尖角形，顶端有柄的为甬钟，带钮的为钮钟。钟的上部称钲，下部叫鼓。钟的鼓部铸有精美的图饰，钲部的纹饰称为钟带或篆间，每枚钟的钲部都铸有36个突起的隆包，叫钟乳。  

　　我国历代的编钟都是用青铜制作，但是也有例外，清代乾隆皇帝在1790年（乾隆五十五年）曾用黄金铸成了一套大小相同、壁厚有别的编钟，共有16枚，叫做“金钟”。这是世界上唯一能够敲响的金子，它既是铸造精美绝伦的乐器，又是巧夺天工的艺术品，堪称稀世瑰宝，远远超过了黄金本身的价值。金种每枚钟的正中是音名，周围盘绕两条蛟龙，装饰以海波和云纹，其音律与现代音乐相同。

　　1976年2月,在秦始皇封土西北约100米处出土一件错金银钮钟,青铜制作，钟纽一侧刻有“乐府”二字 。秦乐府钟工艺精巧细致，声音清脆悦耳，音高为Ｃ。 

　　古代的钟分为特钟和编钟，特钟又称为鎛，单独挂在木架上，每架只有一枚，编钟由是多枚大小不同的钟挂在同一木架上。　

     乐钟为什么就该扁？北宋的沈括说：古代的乐钟都是扁形的，像两片合在一起的瓦。大凡钟圆声音就大，钟扁声音就短。声音长余音就大长，在乐曲节拍急促的地方，余音相互干扰，不成音律。后代人往往不知道这个道理，只知道乐钟都应该做成扁钟。快速敲击就发出含混不清的声音，其高低清浊再也分辨不出来了。 

    在我国西南地区，曾多次出土了战国至两汉时期具有少数民族风格和地方色彩的编钟。如云南楚雄万家坝古墓出士的战国羊角钮编钟和广西西林出土的汉代羊角钮编钟，外形似铃，断面呈核桃形，顶端作羊角状。云南晋宁石寨山古墓群和牟定福土龙村出土的编钟，上宽下窄，平口，钟面镂刻皤蛇纹饰。四川涪陵小田溪巴人贵族墓出土的战国编钟，纹饰具有古代巴族文化特征。广西贵县罗泊湾一号汉墓出上有半环钮的筒形钟等。以上这些充分表明，我国古代西南少数民族地区与中原地区，在音乐文化上有密切的关系。

　　曾侯乙编钟每个钟体上都刻有错金篆体铭文，正面刻“曾侯乙乍时”（曾侯乙作）。钟背则记有与晋、楚等国律名的对应文字，共标有关于乐律的铭文2800多字，记录了许多音乐术语，在科学概念上表现出相当精确的程度，显示了我国古代音乐文化的高水平，表明我国早在公元前5世纪，就已使用十二平均律了，这比欧洲要早1800年。

    整套编钟的音阶结构，居然和现代国际通用的C大调七声音阶音列相同，音域从大字一组A到小字四组C，其总音域达到五个八度，比现代钢琴仅两端各少一个八度。在约占三个八度的中部音区由于有三套骨干音结构大致相似的编钟，形成了三个重叠的声部，而且有的声部几乎十二个半音俱全，可奏出完整的五声、六声或七声音阶的乐曲。演奏时，由三个乐工双手各执丁字形木棰，分别敲击中层三个组演奏旋律，其中第二组，可能处于领奏地位。还有两名乐工，各执一大木棒，分别撞击下层低音甬钟，配以和声，起烘托气氛的作用。

    编钟无愧为我国古代众乐之首，击之耳边荡漾着雄浑凝重的“金石之声”，形象地再现了中华民族的古老文明，充分显示了我们祖先伟大的创造力，使人大开眼界，惊叹不已！被誉为“国宝”的编钟古乐器， “各应律吕，大小以次，编而悬之。”编悬的木架，西周时叫“(xuān)”，呈“月”形。演奏时用小棰敲击，音色纯净，旋律优雅，音域宽广，表现力丰富。高音昂扬，惊天动地；低音浑厚，沉雄飞扬，演奏起来八音齐鸣，古音神韵娓娓动听。

    我国的铸钟史从原始到战国，经历了一千多年的发展时期。据考，钟的前身是铃，从原始的瓷甬钟到早商的扁圆形铜铃，至殷商的铙，西周中期三件一组的穆王编钟发展到八件一组，历经春秋时期的九件、十三件一组，继而发展到战国时期的大型编钟。从单音钟到按音阶编列演奏的乐钟，凝聚着古老中华民族的智慧和我国古代科学技术的结晶。

   史料表明，世界文明古国的埃及、巴比伦、印度也都有过铸钟的实践，但他们的钟口都是圆形，而圆形钟无论怎样敲，都是一个基音，且延续（余音）长，很难形成音律。而随州曾侯乙编钟之所以能成为乐钟，关键在于它洽当地运用合金材料在科学配比的基础上，成功地采用了“复合陶范”铸造技术、铝锡为模料的熔模法，加上钟壁厚度的合理设计、鼓部钟腔内的音脊设置、炉火纯清的热处理技术，才能使铸件形成“合瓦形”，产生“双音区”，构成“共振腔”。才能达到编钟的浮雕花饰，还在于对它所在的振动区起着负载作用，达到加速高频的衰减，有助于编钟进入稳态振动。所有这些，无不折射出那个遥远时代中华文明所创造的辉煌。随州曾侯乙编钟是科学技术史上一项最早而复杂的系统工程，它具有完备的技术体系和丰富的工程技术语言，具有世界一流的铸造技术，在工程图学上极有价值，是世界任何一部科学技术史不可缺少的组成部分，它不仅是中国古代科学技术与艺术的写照，同时它也为科学技术的未来发展做出了楷模。堪与古埃及金字塔、中国的万里长城、巴比伦空中花园等世界奇迹相媲美。    钟的铸制采用精密铸造法。精密铸造法又称为失蜡铸造法，它是采用一次性可熔失的蜡质材料作模型，然后在蜡模上反复涂盖耐火涂料制成型壳，型壳硬化后，在蒸汽和热水中将蜡模熔失得到壳型。壳型经焙烧后趁热浇注，金属凝固后打碎型壳，得到铸件。 整个过程要经过设计、制模、作范、合金、浇铸、铸后加工（包括调音）多道工序。钟体、挂钩以及钟架上的金属构件均为铜、锡、铅合金，配方因用途而异，合 乎科学原理。它用浑铸、分铸 、铜焊、镴焊、铸镶、错金、磨砺等方法制作而成，工艺精湛。它的装配、布局，在力学、美学、实用上，都处理得十分恰当。 编钟的发声原理大体是，编钟的钟体小，音调就高，音量也小；钟体大，音调就低，音量也大，铸造时的尺寸和形状对编钟有重要的影响。在蜡模制好之前，必需对石膏模型进行调音，石膏有固定的频率，也有明显的双音关系，只是发声微弱短促。石膏钟的声音和铸青铜钟的声音有一定的关系，它们的发声原理是一样的，因此可以调石膏钟，以减少青铜钟浇注后的调音工作量和可以准确的调出有明显的双音关系的钟。编钟作为演奏乐器，材料的选择对声学的性能有重要的影响。编钟的材料是青铜。

     青铜是一种合金，主要成分是铜，又加进了少量的锡和铅，各种金属成分的微妙的比例变化，对钟的声学性能、机械性能有重大的影响。 青铜中锡含量的增加，能提高青铜的硬度。但含量过多，青铜就会变脆，不耐敲击。铜中加铅，可降低熔点，增加青铜熔铸时的流动性，还可以减弱因加锡导致的脆性，使所铸的钟耐击经用。但是，含铅量过高，钟的音色又会干涩无韵。而曾侯乙编钟里铜、锡、铅的含量达到了最合理的比例，可见春秋战国时期，人们已经对合金成分与乐钟性能的关系有精确的认识，正因为如此，铸出的钟才音色优美，经久耐用。                                                           

    编钟是中华文明所创造的辉煌，并有过“钟鸣鼎食”的灿 烂文明。我国各地都有出土编钟，其中曾侯乙墓出土的65件曾侯乙编钟规模最为庞大。凡有机会耳闻目睹过的人，无不为此千古绝响惊叹叫绝，赞誉它不愧是中华民族文化艺术之瑰宝，世界音乐史之奇迹。 在曾侯乙编钟上，刻有关于记事、标音、律名关系的错金铭文2828字，加上钟架笋梁（横梁）、编悬配件上的铭文、磬铭文、磬盒铭文总字数3775字，其内容是先秦乐律的重要资料，被专家学者称之为“一部珍贵的音乐理论论著”、“一部不朽的古代乐律学典籍”。 64件编钟（楚惠王送给曾侯乙的钟除外），每件都能发出两个乐音，每钟双音并呈和谐的大小三度关系，其音阶相当于现代国际上通用的C大调。全套编钟音质纯正、音色优美、音域宽广，达五个多少8度 （C2——D7），12个半音齐全、且有变化音，能旋宫转调，演奏各种采用和声、复调以及转调手法的中外乐曲。实践证明：早在春秋战国时期（而不是此前有些专家认为是秦汉时代，更不是来自古希腊传入的泊来品），我国音   乐就已发展到了相当成熟的阶段，在7声音阶、5个8度音、12个半音以及旋宫转调的表现手法上，就已形成理论与实践。因而，编钟的出土，使传统乐律学不得不重新估价，世界音乐史不得不重新改写。著名音乐家贺绿汀说：“曾侯乙编钟的出土，中国古代音乐史的某些方面需要重新研究。”春秋时期，我国在编钟的制造上，不仅已有了合金的配方和泥型铸造技术，而且达到了较高 的水平。《周礼·考工记》“攻金之工”条有“六分其金而锡居一”的记载。书中更记述了制钟匠人的纯熟经验，如：钟太厚，不易发音；太薄，发音松散；内膛小而口较大，声音洪亮；内膛大而口较小，声音郁闷；大而短的钟，余音短促；小而长的声音开朗并能传远；等等。这是我国声学方面最早的文字记载。 

作者 沈献智