12月24日，暨南大學(xué)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(méi)有弦的豎琴，偏偏發(fā)出了美妙的琴聲……這架“不見(jiàn)琴弦，只聞其聲”的“全音程激光豎琴”一亮相，就吸引了全場(chǎng)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(xué)南校區(qū)舉行。來(lái)自光電工程系信息工程專(zhuān)業(yè)大三學(xué)生魏子賢和團(tuán)隊(duì)成員的激光豎琴作品，讓現(xiàn)場(chǎng)驚艷了一把。

　　21根琴弦

　　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(dòng)機(jī)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(jiàn)不到，琴弦部分更是完全“空白”。

　　“激光豎琴的一大優(yōu)點(diǎn)就是體積小，便攜式。”魏子賢說(shuō)，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(gè)點(diǎn)子最開(kāi)始是源于我們指導(dǎo)老師陳長(zhǎng)纓教授的一個(gè)想法。”魏子賢說(shuō)，陳長(zhǎng)纓教授最初是想做一個(gè)有趣的琴，由此來(lái)吸引普通人對(duì)于科技的興趣。但這個(gè)想法提出后，卻一度被擱置，直到去年才開(kāi)始正式立項(xiàng)，組建團(tuán)隊(duì)做起來(lái)，在整個(gè)過(guò)程中，陳長(zhǎng)纓教授做了許多指導(dǎo)工作。

　　魏子賢就是去年12月加入這個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的，整個(gè)團(tuán)隊(duì)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(gè)八度的音域。記者現(xiàn)場(chǎng)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(shí)際沒(méi)有任何手感。“每根弦都代表一個(gè)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(tuán)隊(duì)成員黃慧君用兩個(gè)星期時(shí)間熟悉琴弦位置，已經(jīng)能熟練彈出一首《jin g lebell》。

　　光線(xiàn)受阻隔

　　傳統(tǒng)豎琴的發(fā)音主要靠琴弦的振動(dòng)，演奏者通過(guò)手指撥動(dòng)，使張緊的弦線(xiàn)振動(dòng)發(fā)音。那么，激光豎琴的琴弦是激光，又怎么讓它振動(dòng)呢？“激光豎琴的發(fā)音跟振動(dòng)完全沒(méi)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(lái)的。而在頂端相對(duì)應(yīng)的位置則有一排光電三極管，這其實(shí)是激光的接收裝置。“如果三極管能順利接收到激光，那是無(wú)法發(fā)聲的，當(dāng)有手指在‘琴弦’上撥動(dòng)時(shí)，激光的發(fā)射被阻隔，這個(gè)時(shí)候，就有相應(yīng)的信號(hào)傳導(dǎo)到中央處理器里，聲音才被發(fā)出來(lái)。”

　　所以，與傳統(tǒng)豎琴不一樣的是，只有光線(xiàn)受阻隔時(shí)，激光豎琴才能發(fā)聲。不過(guò)，同樣是光線(xiàn)受阻隔，為什么發(fā)出來(lái)的卻是不同的“哆來(lái)咪”，而不是同一個(gè)聲音呢？“音源產(chǎn)生的信號(hào)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(huì)采用音色濾波器。”魏子賢說(shuō)，當(dāng)音源信號(hào)通過(guò)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(hào)。這些信號(hào)送到放大器，再推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲，這就是電子樂(lè)器發(fā)音的基本原理。在做這部激光豎琴時(shí)，他們則將基準(zhǔn)音振蕩器的振蕩頻率提高(如1M H z、2M H z)，通過(guò)分頻器，形成十二平均律音階信號(hào);再通過(guò)二分頻器分成幾組八度音，作為矩陣開(kāi)關(guān)電路所需要的音階信號(hào)。音階信號(hào)經(jīng)過(guò)開(kāi)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(wèn)

　　實(shí)際上，魏子賢團(tuán)隊(duì)做出的這架激光豎琴并非第一臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)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(jī)所研發(fā)的激光豎琴就曾申請(qǐng)專(zhuān)利，并走出國(guó)門(mén)。“有些激光豎琴跟我們?cè)聿⒉灰粯樱麄冎皇怯貌煌男盘?hào)去驅(qū)動(dòng)喇叭，所以他的音程沒(méi)辦法做得很寬。”魏子賢說(shuō)，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(shuō)明激光的功率越大。”魏子賢說(shuō)，為了保證激光束對(duì)人體無(wú)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(jià)在1.5萬(wàn)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(rèn)為，他們發(fā)明的“激光豎琴”很有市場(chǎng)空間。