如果有一天,你发现你设计的电路系统始终工作不稳定,特别容易受到干扰,还不停的发出毫无规律的蜂鸣声,就连你的手放在不同的位置都会影响发出声响频率和大小,而且你穷尽各种方法都无法消除干扰,就要准备放弃的时,或许你可以换一个思路,这个易受干扰的不稳定电子设备可以变成一个乐器。

 

在不接触乐器的情况下,你便可以在空气中演奏出玄妙的音符。从此你变迷上它,一发不可收拾。

 

▲ 演奏 Theremin 过程 1

 

这个故事其实就是特雷门琴(Theremin)诞生的过程,乐器的名字是以它的发明者里昂·特雷门(Leon Theremin)命名的。

 

在早期无线电通信电子设备,由于器件性能限制,电路工作不太稳当,如果手在天线附近就容易引起电路震荡频率不稳定,影响通讯质量。这本来会令电子工程师烦恼的事情,却被特雷门捕捉到了灵感。

 

当他听到被干扰的通讯设备发出离奇超凡的微弱声响时,优美神秘的声音就像一股电流穿过他的脊髓神经。同时他注意到,他的一只手可以影响通讯设备发出的音高,另外一只手可以影响声音的强弱。于是他决定将这种崭新声音放大,使其成为声音洪亮的乐器。于是,特雷门琴便诞生了。

 

▲ 特雷门和他的乐器 - 特雷门琴

 

特雷门琴主要有两个金属天线组成。右手靠近垂直的天线,可以控制乐器的频率;左右靠近水平的天线可以改变乐器的强弱。无需直接接触乐器,便可以随着手掌的舞动,演奏出美妙的音乐。

 

特雷门在 1928 年将他的设计申请了专利,开始被称为"以太风琴”(etherphone),意为“使用以太制作的乐器”,可凭空演奏的乐器。自从特雷门琴被发明之日起,就吸引了一大批粉丝。革命导师列宁也是一名特雷门琴演奏者。他曾经订购了 600 台特雷门琴,分发到苏联各地。还令特雷门前往美国巡演,宣布电子音乐时代的到来。的确,特雷门琴是电子乐器的始祖。

 

▲ 特雷门的相关照片和视频资料

 

特雷门在美国旅行的时候,还专门成立了一个音乐室,培训一些特雷门琴演奏者,可以给听众带去这新颖的乐音。正当一切都在顺利进行的过程中,已经名声外在的特雷门被命令回到苏联,他的妻子、朋友都留在了美国。这其中的缘由在他后来的生平传记《特雷门:以太音乐和间谍活动》中披露。

 

在特雷门琴众多演奏家中,有一位俄罗斯音乐神童克拉拉·洛克莫尔(Clara Rockmore),她本来不喜欢电子摇滚音乐,而是对经典乐器小提琴非常痴迷。据说在五岁的时候便可以进行出色演奏音乐了。后来由于手部受伤,不得不放弃演奏小提琴。之后她便迷上了特雷门琴那无形的琴弦了。作为特雷门钟爱的弟子,洛克莫尔很快就成为一名世界顶级特雷门琴的演奏家,跟随特雷门巡演美国。她用那空中的手指对音乐精准把握,无人能比,震撼了每一位听众。

 

▲ 洛克莫尔表演特雷门琴

 

开始的时候,特雷门琴被用来演奏古典音乐,甚至计划使用它那空灵的乐音来取代整个交响乐队。但是随着二次世界大战落下帷幕,这个设想逐渐被人遗忘,新的一波电子乐音随着战火的远去,重新席卷了整个世界。这期间,只有少数特雷门琴的爱好者在他们音乐创作中使用它,在 1960 至 1970 年期间,偶尔出现过特雷门琴的短暂的流行。现如今特雷门琴又逐渐被一些知名乐队所采纳。

 

▲ 配合交响乐演奏的特雷门琴‍‍‍

 

早期的特雷门琴电路大都采用 LC 组成的高频振荡模拟电路来感应手指与天线之间的位置。然后在通过一些频率变换电路以及调制解调电路生成音调和强弱可变的音频信号。学习无线通信专业的同学们很容易理解这些电路的原理。

 

▲ 早期特雷门琴电路原理

 

现在一些电子爱好者重新设计了特雷门琴电路,有的甚至不再使用电磁感应,而使用光电器件,甚至摄像头来检测手指位置,然后再合成声音。下面是一些典型的电路。

 

▲ 使用数字门电路制作的特雷门琴

 

▲ 单片数字信号的特雷门琴电路

 

▲ 使用光敏器件制作的特雷门琴电路

 

▲ 使用单个反相器制作的特雷门琴

 

现在的一些开源特雷门琴电子套件又加入了单片机,这使得特雷门的调试过程大大简化了。作为乐器演奏时的可靠性增加了。

 

▲ 基于 Arduino 的特雷门琴开源套件

 

我记得在十几年前,在北京美术馆观看过一次特殊的美术展览,其中的作品大都包含有一些电子器件,凌乱的摆放在展品周围,配合着展品发出奇奇怪怪的身影和灯光。当时我非常不解,搞不清楚这些不合格的电子线路为何被称为艺术品。

 

好吧,这也许是看待事物的角度不同。也许你瞧不起的一些东西,在别人眼里确实那么的神奇。结交一些具有艺术气质的朋友也许会令你在沮丧的时候重新获得欢喜。在哪一天,你真的不愿做电子工程师的时候,也许你可以选择做个艺术家。就像下面这群手里拿着自己制作的特雷门琴的男男女女,心里充满着无限的喜悦。

 

▲ 成功变成艺术家的电子工程师们

 


 

公众号留言

 

卓老师,我的 TC264 的主板都做好都有几天了,它现在等信标灯等的着急。

 

回复:据我所知,新版信标被“农夫山泉”给镇住了。它正努力在前来的路上。

 

卓老师您好,我想知道车模返回车库(进入车库)是:1. 倒车入库 2. 可以直接拐进去,不用倒车将车头朝外?

 

 

回复:上面两种方式,按照规则来说,都是允许。规则只要求最终车模的车轮停在车库里即可。

 

老师,那个比赛时间是按通过起跑线到重新冲过起跑线的时间呢还是从出车库到完全停回车库算呢 因为规则上有两种说法 1. 比赛时间是从车模 驶出车库和返回车库之间的时间差计算。2. 比赛时间从车模冲过起跑线到重新回到起跑线为止?

 

回复:赛道上的计时线圈是安放在车库门口,所以计时应该是从车模出库,到车模进库的时间差。

 

卓老师您好!不知道您有没有关注今天知乎热榜第一,希望您可以写篇文章谈一谈您所看到的清华现状(我只相信您所说的)。让我们这些清华园墙外的同学有个清醒的认识 -- 是我们学生态度出了问题,还是教育出了问题?卓大如何看待自动化系 2020 年大一 C 艹大作业?

 

 

回复:根据你的提醒,我看了知乎上的讨论的热点,很长很长的一个讨论。我并没有看全所有的议论主题,感觉更多的是旁观学生在当前疫情中借着雷人的话题抒发一些宣泄。

 

作业是否合适,如何准确定位,需要基于已经交流了大半个学期的班里的同学、老师以及教学内容(教学三大要素)来判断,只是看到局部容易产生偏颇的看法。

 

其实,在我的课堂中教学中,为了满足自己技术教学的癖好,考虑课堂互动过程,处心积虑设计一些环节挑战学生的智慧。有时也在想,这么复杂的课程教学,值得吗?

 

这不禁让我想起想起在 2017 年年初,英国约克 - 圣约翰大学 Adrian Brochett 博士来清华做创新教学法(Innovative Pedagogy)的讲座。最后被问及他理想中的老师角色是什么?Adrian 博士思考了一下,他说他心目中理想的老师,就像在爬山时,路边碰到的一个同路人,他不时地给你指出他看到的那些山中的美景。我很赞同他这种“师生”共鸣的状态。

 

最后我想问你们,难道不觉得今年智能车赛题也蛮具有挑战性的吗?