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暨大学生激光竖琴作品现场惊艳

2015-12-25 08:54
夜隼008
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  12月24日,暨南大学本科生创新大赛第六季总决赛,全音程激光竖琴亮相。

  一架没有弦的竖琴,偏偏发出了美妙的琴声……这架“不见琴弦,只闻其声”的“全音程激光竖琴”一亮相,就吸引了全场注意。昨天,“赢在创新”本科生创新大赛第六季总决赛在暨南大学南校区举行。来自光电工程系信息工程专业大三学生魏子贤和团队成员的激光竖琴作品,让现场惊艳了一把。

  21根琴弦

  覆盖三个八度音域

  这架激光竖琴“身形”只有1米高左右,外形和普通竖琴十分接近。传统竖琴结构分为琴身(包括琴柱、挂弦板、共鸣箱和底座)琴弦系统(包括琴弦、弦轴、变音传动机件装置和踏板)。而这架激光竖琴的琴身只有琴柱和底座部分,同样是木头所制。挂弦板和共鸣箱统统见不到,琴弦部分更是完全“空白”。

  “激光竖琴的一大优点就是体积小,便携式。”魏子贤说,激光竖琴甚至还可以做得更小,体积大小和形状的变化丝毫不影响它的发音功能。“这个点子最开始是源于我们指导老师陈长缨教授的一个想法。”魏子贤说,陈长缨教授最初是想做一个有趣的琴,由此来吸引普通人对于科技的兴趣。但这个想法提出后,却一度被搁置,直到去年才开始正式立项,组建团队做起来,在整个过程中,陈长缨教授做了许多指导工作。

  魏子贤就是去年12月加入这个项目团队的,整个团队有六人,在今年4月份做出了第一架激光竖琴。琴弦就用激光束代替,这架竖琴共有21根激光“琴弦”,覆盖了三个八度的音域。记者现场用手指“触碰”光束区域,竖琴立刻发出了悦耳的琴声,但实际没有任何手感。“每根弦都代表一个音符,和普通竖琴一样,我们把音阶从低到高排列,越往下的弦音阶越高。”团队成员黄慧君用两个星期时间熟悉琴弦位置,已经能熟练弹出一首《jin g lebell》。

  光线受阻隔

  激光竖琴才能发声

  传统竖琴的发音主要靠琴弦的振动,演奏者通过手指拨动,使张紧的弦线振动发音。那么,激光竖琴的琴弦是激光,又怎么让它振动呢?“激光竖琴的发音跟振动完全没有关系。”魏子贤指了下竖琴的底座,那里安装了一排激光器,激光就是从激光器里发射出来的。而在顶端相对应的位置则有一排光电三极管,这其实是激光的接收装置。“如果三极管能顺利接收到激光,那是无法发声的,当有手指在‘琴弦’上拨动时,激光的发射被阻隔,这个时候,就有相应的信号传导到中央处理器里,声音才被发出来。”

  所以,与传统竖琴不一样的是,只有光线受阻隔时,激光竖琴才能发声。不过,同样是光线受阻隔,为什么发出来的却是不同的“哆来咪”,而不是同一个声音呢?“音源产生的信号波形是单一的,音色也就是固定的。为了获得多种音色,我们会采用音色滤波器。”魏子贤说,当音源信号通过音色滤波器后,改变了基波与谐波的比例,即变化了波形,产生了具备各种音色的信号。这些信号送到放大器,再推动扬声器发声,这就是电子乐器发音的基本原理。在做这部激光竖琴时,他们则将基准音振荡器的振荡频率提高(如1M H z、2M H z),通过分频器,形成十二平均律音阶信号;再通过二分频器分成几组八度音,作为矩阵开关电路所需要的音阶信号。音阶信号经过开关电路选通,送到音色滤波器,最终发出了不同音阶的声音。

  疑问

  激光琴弦对人体无害吗?

  实际上,魏子贤团队做出的这架激光竖琴并非第一台。网络上不乏一些激光竖琴制作的网帖,早在2002年,中科院上海光机所研发的激光竖琴就曾申请专利,并走出国门。“有些激光竖琴跟我们原理并不一样,他们只是用不同的信号去驱动喇叭,所以他的音程没办法做得很宽。”魏子贤说,原有的一些激光竖琴体积一般都做得很大,有一些则音质比较差。

  而且,往往为了效果,把激光琴弦的光束做得比较明显,“光束越明显,说明激光的功率越大。”魏子贤说,为了保证激光束对人体无害,他们选择的是0 .5毫瓦的激光束,所以完全看不到。

  为了追求更好的效果,他们还做出了传统竖琴所有的“颤音”和“延音”效果,“一架38弦的传统竖琴售价在1.5万元左右,而我们的激光竖琴成本只在1500元左右,如果量产可以降到500元以下。”魏子贤认为,他们发明的“激光竖琴”很有市场空间。
 

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