光学乐器是长春中国光学科学技术馆研发团队自主设计制作的新概念乐器。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“螺旋鼓”。乐器采用传感器等光学元件制作而成，配以专业的电子音源，演奏时用手或鼓棒对光束进行遮挡，产生电信号，触发音源，发出声音变换颜色，仿佛是演员以敲击空气的形式演奏出美妙的乐曲。

01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、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。

02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、反射式两种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。扬琴的全音键使用的是对射式激光传感器、半音键使用的反射式激光传感器，类比为钢琴白键是对射式、黑键是反射式，设计目的是方便乐手操作。音源为YAMAHA PSR-SX900电子琴，有千余种音色选择及音色扩展、记忆存储、移调等多种功能.

03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个开口鼓圈、没有鼓面的单元鼓，是名副其实的“无皮鼓”。每个单元鼓使用两组对射式激光传感器，横向安装，演奏方式是挥动鼓棒，由上向下触发传感器，使用Roland TD-11电子鼓音源，有上千种打击乐音效，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。

  由于加入了判断触发顺序的电路，演奏时，要由上向下先后触发两组传感器，触发存在时间上的差值，利用遮挡两组传感器的时间间隔t控制信号幅度（决定音量大小）。敲击速度快，遮挡时间短，输出信号大，音量大。

04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Roland TD-11电子鼓音源，每个单元鼓音色、混响、强度、方位等参数均可单独调节。

球鼓可以进行双向操作，完成密集的打击乐节奏。

 

05螺旋鼓

  螺旋鼓由25个封闭鼓圈蜿蜒向上排列，每个单元鼓采用1个反射式激光传感器，在鼓圈的一侧竖直安装，演奏方式是用手掌在鼓面上方敲击光束，从而触发传感器。

  音源采用YAMAHA PSR-SX700电子琴，同时兼有琴与鼓的功能与音色。

06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 Genos数码音乐工作站，有76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76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76*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是字符。

  音符像素琴还有个与众不同的特点就是会改变造型，76根紧密排列的发光柱可以像孔雀开屏一样展开60度角，呈现出扇形。第二个造型是琴的整体可以升降60公分，两个造型可分别控制，也可同步完成，即在整个琴体上升过程的同时，76个发光柱向外缓缓展开，非常惊艳，将演出推向高潮。

 

  （供稿：展览教育处  撰稿：张晚秋 审核：赵璐  编辑：林羽馨）