OMI为Optical Musical Instruments的简称，意为光学乐器，是我馆技术研发团队自行设计制作的新概念乐器，无论从外形结构到演奏方式都颠覆了传统乐器的概念，展示了光学传感技术的原理与应用，代表了科学技术和音乐艺术两个不同学科知识和能力，使科学传播与音乐演奏融为一体，通过表演、宣讲、互动等形式向观众传播科学知识，弘扬现代音乐艺术，从科学技术和音乐艺术相结合方面拓展了科普教育活动新方法、新形式。演奏乐器的人员组合称为“OMI乐队”，其表演称为“OMI Show”。

这些乐器是利用光学传感器触发专业电子音源发出声音，其音色、音准、功能等各方面指标完全达到了专业水准，于2020年完成第一批6件乐器的制作，外形设计融汇了中西乐器元素，分别取名为“激光马林巴琴”、“音符像素琴”、“立式扬琴”、“贝森鼓”、“球鼓”和“莲花鼓”。

激光马林巴琴

外形设计融入传统马林巴琴元素，表面有25个模拟琴键，含盖从c到c1两个八度全音程，在乐队中担任低声部乐器。下面有25个音筒，琴体和音筒由三色LED组合发出背景光，演奏琴键时对应的音筒会发出音符光。台面上以隐藏的、竖直安装的反射式激光传感器作为探测元件，演奏时通过用手掌遮挡激光传感器的光束，触发内部YAMAHA PSR-SX700音源发出各种乐器的声音，有千余种音色选择、注册记忆、十二平均律移调等丰富功能。

台面上有与整体马林巴琴形状一致的“小马林巴琴”，有5个激光传感器和对应的5个小音筒，分别是5个和弦筒，每个和弦筒可以预先存储多个不同的音符，触发时能够发出多音符构成的复音，产生和弦效果。

琴体和每个音筒内都内含由三基色LED组成的光源，使乐器整体发出背景光，演奏时根据触发激光传感器位置的不同，被触发的音筒在背景光的基础上再发出音符光。背景光和音符光均可由控制三基色的混合比例分别调整颜色。

立式扬琴

外形设计模仿中国传统乐器扬琴的结构并夸张地使其站立起来，能更加清楚地展示表演效果，有13排模拟琴弦分成3组共39个模拟琴键，含盖从c到c3三个八度全音程，音域较宽，在乐队中担任旋律乐器。琴体和琴弦内部由三色LED组合发出背景光，演奏某一琴键时对应的一横排琴键会发出音符光，表示击打了扬琴的一根琴弦。

立式扬琴使用对射式激光传感器作为探测元件，演奏时通过用手遮挡激光传感器的光束，触发音源发出各种乐器的声音。音源为YAMAHA数码音乐工作站PSR-SX900，有1800余种音色选择及音色扩展、记忆存储、十二平均律移调等多种功能。

贝森鼓

因其中间凹入呈盆的形状，取“盆”的译音basin，故称其为贝森鼓。在圆形鼓架的一周排列有8个闭合鼓圈、没有鼓面的单元鼓，是名副其实的“无皮鼓”。每个单元鼓使用一个反射式激光传感器，立式安装，演奏方式是用手掌在鼓面上方敲击光束触发传感器，使用Roland TD-11电子鼓音源，可存储50组不同参数的鼓组，每个单元鼓音色、混响、强度、方位等参数均可单独调节，单元鼓的鼓圈由透明亚克力制作，激光雕刻了长春中国光学科学技术馆的logo，由三色LED提供照明，用汽车档杆制作的一组巨大开关控制发光颜色和发光模式，发光模式有三种：所有鼓圈始终全发光、触发某个传感器时对应的鼓圈发光、触发某个传感器时所有鼓圈发光。 

球鼓

形状结构取材于Animusic的概念乐器演奏效果动画及虚拟3D音乐场景中的Drum Machine，因整体呈球形而取名球鼓，共由32面鼓组成，采用开口鼓圈，每个单元鼓使用一组对射式激光传感器，在鼓圈的一侧安装，演奏方式是使用鼓棒在开口内敲击，遮挡光束触发传感器，向上向下敲击均可发声。使用2台eds980电子鼓音源，每个单元鼓参数均可单独调节，单元鼓的鼓圈由透明亚克力制作，雕刻有长春中国光学科学技术馆的logo图案，演奏时能发出不同模式、不同颜色的光，发光的颜色和模式由5个脚踏开关控制。

球鼓有力度控制功能，即发声的音量与敲击力度相关，轻轻敲击音量小，用力敲击音量大，基本原理是通过采集鼓棒遮挡传感器光束的时间来控制触发信号的幅度。

莲花鼓

由8个开口鼓圈的单元鼓安装在莲蓬形鼓架的一周，每个单元鼓使用两个反射式激光传感器，在鼓圈的一侧横向安装，演奏方式是使用鼓棒在开口内敲击，由遮挡两束光来触发传感器，使用双传感器的目的是在完成力度控制功能的同时，给予了敲击的方向性，即只有鼓棒向下敲击时可发声，向上回的时候虽然也遮挡光束但是不发声，沿袭了传统打击乐器的操作习惯。其力度控制的基本原理是通过采集鼓棒遮挡两束激光的时间差来控制触发信号幅度的大小，轻敲时速度慢，时间差长，音量减小，反之用力敲击时音量增大。

使用Roland TD-11电子鼓音源，每个单元鼓参数可单独调节，同样有多种种发光音色和发光模式，分别由5个脚踏开关控制。

音符像素琴

与其他乐器不同，音符像素琴并不是通过光学传感器触发音源来发声，而是直接演奏音源原有的键盘，因此能保持音源固有的音色、音域等所有功能，音源为YAMAHA PSR-S670数码音乐工作站，有61个琴键，音域最宽，功能齐全，在乐队中担任主旋律乐器。

音符像素琴的最大特点是它的发光部分，由61根长1米、直径2公分的发光柱按半圆弧竖直排列而成，呈现在观众视角是一个凸面显示屏，每个发光柱内安装60个LED灯珠，因此整体形成一个具有61*60像素的显示屏，一根发光柱对应键盘上的一个琴键，弹奏某个琴键时，对应的发光柱会按照弹奏的节奏发光，发光规律为：按下某琴键时，发光柱内的LED灯珠从最下方依次向上亮起，亮起的灯珠数量由按键时间长短决定，直到抬起琴键，不再有灯珠亮起，已经亮起的灯珠继续滚动到发光柱最上端溢出，所以弹奏的音符能够根据按键的规律在整个显示屏上显示出图案，由此也能根据所需图形的位置分布反推出按键规则，转换成曲谱演奏出这个图形甚至字符。

音符像素琴还有个与众不同的特点就是会动作，61根紧密排列发光柱可以像孔雀开屏一样展开60度角，呈现出扇形。第二个动作是琴的整体可以升降60公分，两个动作可分别控制，也可同步完成，即在整个琴体上升过程的同时61个发光柱向外缓缓展开，非常惊艳，将演出推向高潮。

OMI乐队

OMI乐队由长春中国光学科学技术馆科技辅导员组成，经过刻苦练习，已基本掌握这些怪异乐器的演奏方法，排练并演出了《云宫迅音》、《Victory》、《巴比伦河》、《通天大道宽又阔》、《男儿当自强》、《世界名曲联奏》等曲目，同时担任灯光、音响、背景屏幕视频播放等舞台剧务工作，成功进行了线上线下多场演出，结合对乐器的介绍和演奏，讲解科学原理，传播科技知识，深受观众喜爱。

 

（供稿：展览教育处  撰稿：张晚秋  审核：赵璐  编辑：冯玉婷）