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1、先秦鼓类乐器的制作工艺与科学技术无鼓不成乐;，鼓是中国最重要、最普及的乐器之一，在山西留有深深的历史印迹。从文献的记载和出土文物看，远古时代的中国鼓，鼓腔体一般是整段天然树木的树干挖制或陶土烧制，鼓面一般是蒙以兽皮或鳄鱼皮，这就是所谓的鼍鼓;和土鼓;。在远古时期，鼓被尊奉为通天的神器，主要是作为祭祀的礼器，是权利与权威的象征；在狩猎征战的活动中，为鼓舞士气、传递命令被广泛地使用着。鼓作为乐器，是从周代开始的，在礼乐制度中，鼓是群音的首领。据推测，鼓的创造很可能是缘于远古人类崇拜、敬畏如雷鸣、石滚、空洞物体碰撞所发出宏大威严的自然之声，而对此进行的揣摩和模仿。一、先秦鼓类乐器1.木鼍鼓资料显示1
2、980年，木鼍鼓发现于山西省襄汾陶寺墓地的座大型墓葬中。陶寺鼍鼓的鼓框利用天然树干挖空制成，呈上小下大、略带锥度的圆筒形。体表施粉红或赭红底色，上施白、黄、黑、宝石蓝等色彩绘制。可惜所绘图案已漫漶不清。鼓体中上部可辨宽约22厘米的图案，隐约可见回行纹。下部有一周宽约4厘米的带饰，其中可辨几何纹和云雷纹。带饰上下有数道弦纹。出土时嚣鼓上口已残。陶寺遗址鼍鼓的时代约为公元前25001900年。后期已进入夏代。;由于木质材料的不易保存，当前有完整实物考证的最原始木鼍鼓也仅此一例。因此，鼍鼓可以说是山西地区原始人类智慧的结晶，作为鼓的形制成熟，被称为中国第鼓;。2.土鼓与木鼍鼓同期被挖掘出来，现在，山
3、西省博物院保存的个新时期时代(约公元前2500年)山西省襄汾县陶寺村出土的土鼓，除了未能保存下来的木鼓，土鼓是中国鼓类乐器的最早标本了，以陶土为腔，顶端蒙皮，作为礼器出土于大型墓葬，除了做歌舞祭祀的乐器功能之外，更体现着墓主人的特殊身份。该土鼓造型有些像当今的炮筒，底部是圆弧状，不能竖立放置，也不能横倒放置，于是初步起名为异形器;，因为它和鼍鼓等礼乐器都在大型墓中成对地出，后经鉴定称为土鼓;，这是我国目前考古发现最早的实物，因为远古人类在制鼓之初，还没有对鼓的形制有规范的概念，目的单纯为了敲响发声，这就是真正的原始土鼓。3.木鼓先秦时期中原地带气候湿润，植被茂密，树木繁多，以木为材制鼓比较便利
4、。因此，当时中原地区的古人多以优质原木用来制鼓，此类鼓泛称木鼓;，也有大鼓;皮鼓;等名称。木鼓的形制可分为两类，种是用整段原木挖制成鼓；另种，把整段原木挖空作为鼓膛，再将两端或一端蒙以牛、羊皮制成木鼓。其后才有了把原木切割为木板，将其拼接为鼓腔。韦昭云：鼓，晋鼓也。;晋鼓为将军作战时所用的建鼓，军队打仗时放置在战车上，鼓舞士气或传递命令所用，山西太原金胜村出土有战国早期的建鼓鼓座，由于其木腔体在当地特定的气候与地理环境下不易保存，至使只存留一个底座，从形制上看，建鼓的形制应为鼓腔正中有一圆木柱，上端伸出腔体，一卜端插入鼓座，以固定为横敲的鼓面。木鼓可用牛、羊或马皮为鼓皮。纵观山西境内品种，流传
5、下来最多的大鼓，大都为双面粗腰桶形和双面矮腰扁圆形。由于这种鼓原来被放置于庭堂或公堂之上，后人也称之为堂鼓。其基本形制是以木板相拼接为鼓腔，鼓框的高度大于鼓膜直径，鼓身中腰略粗，两面蒙兽皮，整体呈桶状圆柱形。4铜鼓铜鼓，整体用青铜浇铸制成，形状似圆坐墩，中空无底，鼓腰向内曲缩，鼓边有四个凸起，可以将其挂起。据考证，铜鼓由铜釜演变而来，大约起源于春秋时期，由今云南中部偏西地区的濮人;首创。山西代县出土的铜鼓，属西汉时期的文物，该铜鼓通体用青铜浇铸，圆墩状，中空，鼓腰向内曲缩，鼓边有两耳，鼓面中心有太阳纹，侧身有云雷纹。二、鼓类乐器制作工艺1选形先秦时代的鼓类乐器主要有木鼍鼓、土鼓、木鼓、铜鼓，虽
6、然它们材质各异，但在形制上是基本一致的，都是肚大而中空，一面或两面开口蒙皮（铜鼓是以铜代替皮作为振膜）。肚大而中空的器型就是一个共鸣箱，共鸣箱可以使声音更加响亮。从声学角度分析圆形腔体可以更好与空气耦合，发出比方形或其他形状的共鸣箱更大音量。我们的祖先虽然所处地域不同，但通过各种实验后均以圆形腔体作为鼓身。可见，此形制是鼓身的最佳选择，即便时至今日现代鼓在形制上也未出现过多变化。2.选材鼓类乐器的声音质量主要决定于振膜和共鸣腔，先秦时期的鼓类乐器取材多样，见证了乐器发展过程中的探索阶段。振膜是鼓类乐器发声的关键，要想发出的声音洪亮振膜就必须满足弹性好、质量轻、韧性好的特点，显然在人工合成材料出
7、现之前兽皮成了制作鼓类乐器振膜的最佳选择。先秦时期的鼓类乐器用鳄鱼皮较多，一则是鳄鱼皮质地好，二则鳄鱼皮也增加了鼓的威严。铜鼓是鼓类乐器中的一支，铜鼓不仅鼓身是铜质，振膜也是铜质。金属质地的振膜不同于皮质振膜，由于金属的延展性、钢性大于皮，所以它可以发出比皮质振膜更高的频率和拥有更好的动态响应（即音高较皮质振膜高，低音没有皮质振膜低且泛音较少）。金属振膜工艺要求比皮质高很多，要使其能够发出理想的声音就必须将其厚度降低并各处厚薄一致，所以金属振膜的铜鼓流传较少，且多为欣赏用的工艺品。先秦时期的鼓类乐器鼓身主要有木质、陶质和铜质三类。鼓身作为乐器的共鸣箱，要想使其发挥更大的作用，必须使其腔壁变薄且
8、均匀、腔体增大、形态匀称。木质鼓身由最早的凿木以为腔逐渐演变成由木板（木片）拼接成腔。木质鼓身的特点是易取材、易加工、耐用、声音浑厚。早期的凿木为腔的方法是在原有木材上进行加工，受原木的制约不易将壁厚变薄，腔体增大，从而获得更为理想的效果。经过逐渐演变，人们逐渐开始使用木板拼接成鼓身，这样就摆脱了原木体积的束缚，可以将腔体做大，形态多样化，腔壁的厚度和均匀程度也更容易控制。陶质鼓身的特点是腔壁厚度较薄且均匀、声学特性好，缺点是腔体不易做大、易损坏。鼓作为打击类乐器，是通过人手或鼓槌的敲击发声的，由于陶制品易碎的特点，使得它成了特定历史时期的产物。铜质鼓身的特点是振膜与鼓身一体，声学性能好，能演
9、奏用的铜鼓铸造工艺较为复杂，先秦时期多数作为身份地位的象征，供观赏。3.蒙皮鼓类乐器的发声是由振膜振动将能量通过膜鼓结合部传递给鼓身，使鼓身受迫振动，从而发声。所以振膜与鼓身如何结合是影响鼓敲击效果的重要环节。膜鼓结合部影响发声的两个重要指标为振膜与鼓身的能量传递效率和鼓体的气密性（保证振动能量不大量流失）。木质鼓身和皮质振膜的结合最早是使用皮绳将兽皮绑在鼓身上，由于皮绳也是具有伸缩性的会消耗掉一部分振动能量，所以这样的结合方式膜鼓的能量传递衰减严重，腔体气密性也不足，这样的鼓声响较小。之后出现了竹钉作为连接振膜与鼓身的工具，竹钉将振膜边沿牢牢的固定在鼓身上，由于竹钉的钢性强使得振膜的振动能量
10、大部分可以转化到鼓身。竹钉固定使鼓身的气密性大大提高，特别是像曾侯乙墓建鼓中使用了四排竹钉固定钉，使得振动的能量可以更多的留在鼓身里，增强了鼓的音响效果和时长，这样用钉将振膜与鼓身结合在一起的方式也沿用到了今天。陶质鼓身和皮质振膜的结合只能使用皮绳将兽皮绑在鼓身上，像早期的木鼓一样，这样的方式音响效果相对差一些。但是部分陶质鼓身在开口四周留了一圈钮;，蒙皮时将兽皮分别绑在各个钮;上，这样既提高了振膜与鼓身的能量传递效率，也加强了鼓体的气密性。铜鼓的鼓身和振膜是一体铸造的，它拥有最好的振膜与鼓身的能量传递。三、鼓类乐器制作中的科学技术1.音乐声学鼓类乐器的发声是由振膜振动将能量通过膜鼓结合部传递
11、给鼓身，使鼓身受迫振动，从而发声。先人并不知道现代物理声学的原理，但通过不断地实践已经发现不同材料、不同形状、不同膜鼓结合方式下的鼓类乐器的声音是不一样的，但早期的鼓没有具体形制和选材的限定，制鼓者对鼓类乐器的音高没有严格的规范。在古代音乐演奏中，鼓常用以控制节奏、起曲与终曲的作用。史记·乐书曾记述：今夫古乐，进旅而退旅，和正以广，弦匏笙簧，合守拊鼓。;拊即鼓的一种。此记述郑玄在史记集解;中说：奏弦匏笙簧之时，若欲令堂上作乐则抚拊，堂上乐工闻抚拊乃弦歌也。若欲令堂下作乐则击鼓，堂下乐工闻鼓乃吹管播乐也。弦匏笙簧皆待拊为节，故言合守拊鼓也。;可见，鼓只是一种节奏性的单音乐器。成书于
12、春秋战国时期的考工记·韗人是最早记述鼓膜与鼓腔复合音响效果的文献。它写道：鼓大而短，则其声疾而短闻；鼓小而长，则其声舒而远闻。;鼓大而短，声调高而急促，传得不远；鼓小而长，声调低而舒缓，传得较远。鼓的发声机制是鼓的两端是周边固定的圆形薄膜，中间是柱形空气共振腔。一端皮面受击后，经过空气柱的耦合，两端皮面交替振动，不断发声。空气柱越长，耦合愈松；空气柱愈短，耦合愈紧。大而短的鼓，空气柱较短，耦合较紧，阻尼大，损耗多，故鼓面振动的衰减较快；鼓愈短鼓内声波每秒往复反射次数愈多，声频愈高而急促，声波的频率愈高，在空气中传播时愈易被吸收，衰减也较快。因此，在一定的范围内，有鼓大而短，则其声
13、疾而短闻;的现象出现。反之，鼓小而长，则其声舒而远闻。;2.数学考工记·韗人记载：韗人为皋陶。长六尺有六寸，左、右端广六寸，中尺，厚三寸，穹者三之一，上三正。鼓长八尺，鼓四尺，中围加三之一，谓之鼖鼓。为皋鼓，长寻有四尺，鼓四尺，倨句磬折。凡冒鼓，必以启蛰之日。良鼓瑕如积环。;这段话的意思是韗人制鼓。长六尺六寸，左右两端阔，六寸，当中阔一尺，板厚三寸，中央穹窿的高度为鼓面直径的三分之一，将鼓木平分为三段，每段板面平直。鼓长八尺，鼓面直径四尺，鼓腹直径比鼓面直径多三分之一，称为鼖鼓。制作皋鼓，长一丈二尺，鼓面直径四尺，鼓腹向两端屈曲所成的钝角等于一磬折。凡蒙鼓，必定要在启蛰那天。制作
14、精良的鼓，鼓皮上的纹理呈很多同心环形。从这段最早记载制鼓技术的文字中我们可以看出：首先，当时规、矩、准、绳、尺、寸等测量工具已广泛应用于生产生活的各个方面。韗人为皋陶。长六尺有六寸，左、右端广六寸，中尺，厚三寸，穹者三之一，上三正。;正是由于规、矩、准、绳、尺、寸等测量工具的出现使得人们找到了最利于发声和演奏的最佳鼓体结构，并以文字的方式记录下来。其次，鼓长八尺，鼓四尺，中围加三之一，谓之鼖鼓。;即鼓腹直径比鼓面直径多三分之一;，制鼓标准中使用了分数,说明当时我国数学的发展，已经有了分数的初步概念。第三，为皋鼓，长寻有四尺，鼓四尺，倨句磬折。;即鼓腹向两端屈曲所成的钝角等于一磬折。;此处提到倨
15、句;与磬折;，在考工记一书中定义倨句;就是非直角，倨;是钝角，句;是锐角，直角称一矩;。而磬折则是当时工程上实用的一套角度定义。它本义为磬的顶角，至春秋末期磬的顶角逐渐趋向规范化，磬的顶角约为一百五十余度，故定为角度单位。因此，从这一记载中我们可以看出，制鼓技术中所反映出的几何学原理即角概念的应用。通过以上阐述，我们可以看到科学技术对鼓类乐器发展的巨大推动作用。科技的发展推动了制鼓工艺的发展，从而使鼓类乐器逐步完善。而鼓类和其他乐器的不断演变、发展又推动了音乐艺术的整体进步。可以说，科学技术的发展直接推动了音乐艺术的前进。相信今后，随着科学技术的飞速发展，科技对音乐艺术的渗透领域也将越来越广泛。参考文献：1项阳，陶正刚.中国音乐文物大系·山西卷M.郑州：河南大象出版社，2000.2戴念祖.中国物理学史大系·声学史M.长沙：湖南教育出版社,2001.3刘泽民,原崇信,梁志祥,张国祥,山西省史志研究院.山西通史·先秦卷.卷壹M.太原：山西人民出版社，2001.