Euphonium的過去、現在與未來-過去02.閥門(Valve)的發明

蛇號(Serpent)與奧菲克萊德號(Ophicléide)在操作的機制上，仍侷限於在樂器管身上開孔，以手指或輔以鍵機(Key)按壓改變音高，而並未改變管長。

19世紀，真正對銅管樂器產生革命性的改良當數閥門(Valve)的發明。除了當時的環境促進了軍樂隊(管樂團)的發展，不同樂器的發明與改良，工業革命使得製造更加精進，閥門更是使得銅管樂器能夠更自由、方便、準確地控制演奏出(半)音階!

其實閥門的發展與改良到當代仍然在進行中，以下就幾種早期發展最重要的閥門做介紹。

最早的史多索閥門(Stölzel Valve)於 1814年由德國的法國號(Horn)演奏家亨利·史多索(Heinrich Stölzel, 1777~1844)發明，並於 1818 年與佛列德黑·布魯梅(Friedrich Blühmel, 1777~1845)共同取得專利，自然最早是應用在法國號(Horn)上，而直到1850年代仍是最風行的閥門形式。史多索閥門其實也是一種活塞閥門(Piston Valve)，與現在常見的活塞閥門最大的不同與特徵是並非從活塞的側壁進出氣，而是透過活塞的下方，因此最大的缺點在氣流必須通過數個90度的彎折，而產生相當大的回壓!

史多索閥門 (Stölzel Valve)⁰¹
無論按下或放開，氣流通過每個閥門都必須經過兩個90度的彎折

羅伯特·列凡(Robert Levine)示範演奏1820年代的史多索號 (Stölzel Horn)複製品

1821年，至今仍用於奧地利風行的維也納號(Vienna Horn)上的雙活塞閥門(Double-piston Valve)，又稱維也納閥門(Vienna Valve)由克里斯提安·佛列德黑·薩德勒(Christian Friedrich Sattler, 1778~1842)發明。雖然相較於史多索閥門，只有在按下時，氣流才必須經過兩個90度的彎折，但實際上按下一個按鍵，卻是必須通過長連桿同時移動兩段活塞(Piston)，而降低了閥門的靈敏性。而由於活塞的移動過程完全不會阻礙氣流，因此也形成獨有的圓滑奏(Legato)風格。也由於此種閥門的限制，維也納號皆為單排管(Single Horn)，搭配對應的變音管(Crook)，樂器若要轉換調性，則需要同時更換不同組的變音管與對應的調音管(Tuning Slides)，這些特徵，連同號嘴、管徑(Bore Size)、號口擴張部(Bell Flare)，都讓維也納號較常見的法國號更加接近自然號(Natural Horn)原始的設計。

雙活塞閥門(Double-piston Valve)，又稱維也納閥門(Vienna Valve)⁰¹
按下一個按鍵，必須通過長連桿同時移動兩段活塞(Piston)

由奧地利各大樂團號首組成的維也納號室內樂團(Vienna Horns Chamber Music Ensemble)

1832年，目前廣為使用的旋轉閥門(Rotary Valve)，常簡稱轉閥，於奧地利維也納，由喬瑟夫·里德(Joseph Riedl)發明，並於1835年與尤瑟夫·凱爾(Josef Kail)共同取得專利。與活塞類閥門(Piston Valve)不同，活塞類閥門運作的方向與所對應的調音管方向平行，而旋轉閥門則是在所對應的調音位在的平面上旋轉，另外一個最大的不同是不像活塞類閥門有明顯的氣流可半開流至所對應調音管的「按半鍵」狀態，在轉動過程中氣流較難通過，因此自然較難以做出如活塞閥門樂器般的滑音效果，也會在閥門運作過程因氣流難以通過而產生瞬時的較大回壓，但好處便是在音的切換上更為分明，接近ON/OFF開關，而非如活塞類閥門般的漸變開關。

旋轉閥門(Rotary Valve)⁰¹
無明顯的「按半鍵」狀態，在轉動過程中氣流較難通過，使音的切換上更為分明

以活塞閥門(Piston Valve)小號演奏的
藍色狂想曲(Rhapsody in Blue)中的滑音效果

以旋轉閥門(Rotary Valve)小號演奏的
藍色狂想曲(Rhapsody in Blue)中的滑音效果

旋轉閥門在早期發展時，上置鍵機(Top-action)與側置鍵機(Side-action)均相當常見，而到近代則屬側置鍵機廣泛應用於法國號，近年來，也開始常見使用改良上置鍵機的小號。

旋轉閥門(Rotary Valve)的兩種形式⁰¹

上置鍵機(Top-action)的轉閥中音薩克斯號(Saxhorn Alto)

Schagerl製作的當代上置鍵機(Top-action)轉閥小號

而旋轉閥門的廣泛使用也帶動許多形式的改良，如常見於長號等樂器的Thayer、Hagmann、Rotax與Caidex閥門等。

旋轉閥門的幾種各有特色的著名改良

1827年，早期銅管樂器常見的柏林閥門(Berlin Valve)，於柏林由史多索發明，並於1833 年，由德國(普魯士王國)軍樂隊樂長威廉· 維普瑞契(Wilhelm Friedrich Wieprecht, 1802~1872)改良。雖然柏林閥門也是一種活塞閥門，但其開關的狀態其實比較接近旋轉閥門，因而在按下時需要通過數個90度的彎折，而產生相當大的回壓，放開與按下時的吹奏感差異也自然是這幾種閥門中最大的。而柏林閥門也是1835年，維普瑞契與宮廷樂器製作者約翰·高特菲·莫利茲(Johann Gottfried Moritz, 1777~1840)發明了低音號時，所搭載的閥門，共用了5個閥門。

柏林閥門(Berlin Valve)⁰¹
放開與按下時的吹奏感差異大

德國聯邦軍樂隊(Musikkorps der Bundeswehr)的低音號演奏家丹尼爾·里德(Daniel Ridder)演奏他所收藏使用柏林閥門(Berlin Valve)的低音號，非常接近1835年發明的設計，除了使用柏林閥門與閥門數，號口不具額外擴張的展開部(Flare)也是維普瑞契設計的特徵

1838年，派希奈閥門(Périnet Valve)於法國巴黎由馮索瓦·派希奈 (François Périnet)發明，大幅改善了同樣運用活塞原理，但具氣流大角度彎折的史多索閥門與柏林閥門所帶來的回壓，而成為目前另一廣為使用的閥門系統，也成為活塞(Piston Valve)的唯一代表。

派希奈閥門(Périnet Valve)，目前活塞(Piston Valve)的唯一代表⁰¹
大幅改善了氣流大角度彎折所帶來的回壓

而身為旋轉閥門外另一廣泛使用的閥門，活塞(派希奈)閥門也有許多在閥門本身、排列上針對空氣流道的改良，如：移除傳統活塞閥門製作時在開孔會產生的凸塊(Bump)的MAW Valve、Hamanaga Valve System等。

MAW Valve與傳統活塞閥門比較

Hamanaga Valve System較傳統傳統活塞閥門排列具更直接的空氣流道

在閥門發明與改良初期的這個時期，儘管確切原因未明，但就已經有法國、比利時、英國等國家較常見活塞閥門樂器，而德奧等德語系國家較常見旋轉閥門樂器的趨勢，不過的確當時在法國、英國的樂器製造商在開發旋轉閥門上是比較不成功的。

對於源於法國薩克斯號(Saxhorn)的Horn與Tuba類樂器，儘管此類樂器具圓錐形(Conical)的管徑，若要維持穩定的管徑(Bore)增加趨勢，同時考慮閥門系統使用活塞避免過大、過重，勢必得將活塞閥門系統置於離吹嘴較近，管徑較細的部位，因此看來具備短的號嘴導管(Leadpipe, 位於號嘴與活塞閥門系統之間)是比較合理的設計，再進一步考慮人體工學，上置(Top-action)活塞閥門系統便成了合理的選擇。然而早期法語系國家的樂器製造商在製作樂器時，即使是上置活塞閥門系統，仍大部分採用長號嘴導管的設計，到了當代仍有許多樂器維持這樣的設計，也對樂器音色產生很大的影響。

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延伸閱讀:

Euphonium的過去、現在與未來-00.前言

Euphonium的過去、現在與未來-過去01.蛇號(Serpent)與奧菲克萊德號(Ophicléide)

參考圖片

_{01.美國國立音樂博物館 Elements of Brass Instrument Construction。}

參考書目

^{01.Clifford Bevan, “The Tuba Family", Piccolo Press, 2000。
02.Sabine Katharina Klaus, “Trumpets and Other High Brass: Volume 3, Valves Evolve“, National Music Museum, 2017}