АКУСТИКА ГОЛОСОВОГО АППАРАТА И АКУСТИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ГОЛОСА

Певческий голос — акустическое явление

Музыкальный язык, как и язык речи, является средством сообщения, средством передачи определенной информации от одного человека другим людям. И в том и в другом языке для этого вида сообщения используются звуки голоса. Под голосом вообще понимаются все звуки, производимые голосовым аппаратом человека. Они могут быть разнообразны. Голос может быть речевым, певче­ским, шепотным. Человек может кричать, стонать, имитировать различные звуки.

Все то многообразие качеств, которое мы умеем на слух хорошо различать в певческом голосе, имеет теперь акустиче­скую расшифровку. Зная ее, мы можем целесообразно влиять на выработку нужных нам качеств в голосе.

Возникновение и распространение звука

Под звуком в акустике понимается распространение коле­баний, т. е. волн, в упругой среде. Поскольку мы будем гово­рить о пении и речи, а человек говорит и поет в воздушной среде, то можно сказать, что звук голоса — это колебание час­тиц воздуха, распространяющееся в виде волн сгущения и разряжения. Источником возникновения этих волн в музы­кальных инструментах обычно являются какие-либо колеблю­щиеся упругие тела: струны, деки, напряженные губы. От них звуковые волны бегут во всех направлениях.

Источником певческого голоса являются голосовые связки человека, которые, будучи сближены и напряжены, начинают колебаться. Это и является причиной возникновения периодиче­ских сгущений и разряжений, проходящей между ними вслед­ствие повышенного подсзязочного давления воздушной струи. Звуковые волны, родившись в гортани, распространяются во все стороны: и по тканям, окружающим гортань, и вниз и вверх ло воздухоносным путям. т. е. внутри организма и в наружном пространстве.

Звуки тоновые и шумовые

Среди звуков, которые нас окружают, мы различаем звуки, имеющие определенную высоту, — тоновые звуки, и звуки неопределенные по высоте — шумы. В голосовом аппарате человека при речи и пении возникают и тоновые и шумовые звуки. Например, все гласные имеют тоновый характер, а глухие согласные — шумовой. С точки зрения акустики является изменением во времени только трех характеристик звука: частоты колебаний, их амплитуды и состава сложного звука, его спектра, которые мы воспринимаем соответственно как высоту, силу и тембр.

Высота звука

Высота звука — это субъективное восприятие частоты колебательных движений. Чем чаще совершаются периодические колебания воздуха, тем выше для нас звук.

Качество высоты звука рождается в гортани — в г о л о с о вых связках человека. Сколько смыканий и размыканий осуществят они в процессе своих колебаний и сколько, соответ­ственно, порций сгущенного подсвязочного воздуха они пропустят — такова будет и частота рожденного звука, т.е. вы­сота тона. Никаких других механизмов, которые могли бы изменить эту высоту после ее рождения в гортани, в организме не имеется.

Длины волны- расстояние между двумя соседними волнами, т. е. между двумя соседними сгущениями или разрежениями воздуха. Поскольку скорость распро­странения для всех частот колебаний одна, то в 342 м/сек, ко­торые пробегают периодические колебания, более частых коле­баний уложится значительно больших, чем редких, а длина их?

Частота колебаний и длина волны находятся в обратно пропорциональной зависимости. Длинные волны и редкие колебания — это низкие-звуки; короткие волны и частые колебания — высокие. Длины волн выражаются в метрах или сантиметрах и т. д., а частота колебаний —в количестве полных колебаний (перио­дов) в секунду, так называемых герцах (гц). Частоты волн, использующиеся в пении, охватывают сравни­тельно небольшую часть звукового диапазона, который способ­но воспринять наше ухо. Если ухо воспринимает от 16 гц до* 20 ООО гц, то звуковой диапазон певцов распространяется чаще всего от 60—70 гц (низкие ноты баса) до 1200—1300 гц (высо­кие ноты сопрано).

Сила звука

Сила звука — это субъективное восприятие разма­ха колебательных движений, его амплитуды.

 Амплитуда — размах колебательного движения от нейтрального положения (уровня)— не зависит от его частоты.

 Если струну на фортепиано слегка ударить молоточком, а потом сильно — высота звука не изменится, изменится только сила вибраций струны, т. е. сила толчков, с которой струна будет да­вить на окружающие ее частицы воздуха. Размах колебаний частиц воздуха в этом случае будет значительным и звук для нас субъективно — более громким.

Явление резонанса

Резонанс - усиление звучания, без добавления новой энергии.

Под резонатором в акустике подразумевается какой-либо объем воздуха, заключенный в упругие стенки и имеющий выходное отверстие. Высота звука, которая родится в резонаторе, зависит от объема заключенного в нем воздуха, формы резонатора и раз­меров выходного отверстия. Этот тон называется собствен­ным тоном резонатора. Чем меньше размеры резонатора и вместе с этим объем заключен­ного в нем воздуха, тем выше тон, который родится в резона­торе— его собственный тон. Чем меньше выходное отверстие, тем ниже собственный тон.

В голосовом аппарате человека имеется множество полостей и трубок, в которых могут развиваться явления резонанса. Трахея и бронхи, полость гортани, глотки, рта, носоглотки, носа и окружающие его мелкие придаточные полости обладают до­статочно упругими стенками для того, чтобы в них возникли явления резонанса. Одни из них по своей форме и размерам неизменны, даны от природы, следовательно всегда усиливают одни и те же обертоны, порождают постоянно присутствующие в голосе призвуки и не могут быть специально приспособлены для усиления каких-либо других обертонов (например, нос и его придаточные полости). Другие легко меняют свою форму и размеры, например ротовая полость, глотка, надсвязочная полость гортани, т. е. могут использоваться в широких пределах для изменения исходного тембра путем резонаторного усиле­ния определенных групп обертонов. Именно благодаря резонаторным явлениям в спектре голоса человека получаются «пики», усиления отдельных обертонов, которые часто оказываются сильнее основного тона.

Звук голосовой щели

На слух этот голос, исходящий непосредственно из голосо­вой щели, по тембру резко отличается от нормального, выходя­щего изо рта.  Гортань родит звук индифферент­ный, не имеющий еще формы того или иного гласного, характер речевого звука исходный тембр гор­тани получает проходя через надставную труб-к у, т. е. по ротоглоточному каналу.

Роль носового резонатора

На формирование тембра голоса может оказать существен­ное влияние носовая и носоглоточная волости. Ког­да в пении мягкое нёбо (нёбная занавеска) опускается, звук, идущий по ротоглоточному каналу, начинает широко сооб­щаться с носоглоточной полостью и носом. При этом он, как известно, приобретает гнусавый оттенок. Широкий проход в носоглотку создает добавочный канал, по которому звук про­ходит в нос. С акустической точки зрения, этот канал является своего рода фильтром-ловушкой, в котором поглощаются обер­тоны порядка около 2000 гц. Звук, из тембра которого удалены эти обертоны, и воспринимается нами как звук носового харак­тера. Гнусавый, носовой оттенок голоса является порочным призвуком тембра, и певцы стремятся его избегать. Хорошим поднятием мягкого неба они перекрывают этот проход. Как показывают рентгенологические наблюдения, у квалифициро­ванного певца как правило происходит поднятие мягкого нёба во время пения.

Вибрато

Тембр певческого голоса зависит не только от спектрального состава звука, но и от вибрато. Вибрато делает голос теплым, живым, выразительным. Оно воспринимается нашим слухом как составная часть тембра зву­ка. Вибрато было изучено акустиками," так же как и другие качества голоса. Как оказалось, звук имеет для нашего слуха красивый, льющийся характер тогда, когда вибрация голосовых связок совер­шается со скоростью 6—7 раз в секунду. Если эти пульсации совершаются реже или чаще, то голос делается менее прият­ным на слух, таким образом, только определенная частота виб­рато делает голос приятным. При вибрато певческого звука с этой же частотой пульсирует и вы­сота, и сила, и тембр.

У разных певцов варьируют в разных соотношениях все три вида вибрато. У одних вибрато высоты превалирует, а вибрато силы и тембра выражено меньше, а у других наоборот. Если вспомнить, что варьирует и частота вибрато, то легко предста­вить себе то огромное разнообразие, которое вибрато может придавать тембрам певческого голоса. Достаточно вспомнить голоса многих выдающихся артистов, чтобы понять, что кра­сота голоса может сочетаться с весьма различным качеством вибрато.

Детали физиологии вибрато не могут еще считаться доста­точно хорошо выясненными, но ясно, что оно возникает за счет колебаний гортани, подвешенной в мышцах шеи.

Излучение звука

Излучения звука- переход энергии колеблющегося тела в звуковые колеба­ния воздушной среды. В отношении излучения в акустике установлено правило: чем больше площадь излу­чающей поверхности тем лучше излу­чение звука.

Голосовой тракт человека представляет собою своеобраз­ный рупор: над источником колебаний — связками располо­жена трубка, открытая в наружную среду. По этой трубке-рупору звук, рожденный в голосовой щели, достигает ротового отверстия и отсюда уже распространяется в наружное про­странство. В рупоре его широкая часть —раструб — оканчи­вается устьем — выходным отверстием, откуда уже начинается свободное воздушное пространство. Ротовое отверстие в голо­совом тракте человека играет роль устья рупора, и потому к нему приложимы те же закономерности, которые установлены для рупора. В рупорах излучателем энергии яв­ляется его устье. Чем больше площадь устья рупора, тем лучше излучение энергии рупора в наружное пространство.

С этой точки зрения, чем больше открыт рот во время фона­ции, тем лучше энергия переходит в наружное пространстве Действительно, когда человек говорит или кричит, он естест­венно использует эту закономерность. При негромкой бытовой речи рот раскрыт немного. При повышенной громкости — рот раскрывается больше. При крике он раскрыт максимально, а при желании быть слышимым на более далекое расстояние человек увеличивает раструб и устье рупора за счет рук, сло­женных в виде рупора и приставленных ко рту. Все эти обыч­ные, широко известные в быту приспособления голосового аппа­рата к разным условиям фонации объясняются стремлением найти способ увеличить излучение звука в наружное простран­ство. При желании громко крикнуть человек увеличивает и исходную силу звука, которая родится в голосовой щели, и улуч­шает его излучение в наружное пространство. Однако при пе­нии далеко не у всех певцов можно наблюдать подобные приспособления. Если вообще в пении рот открывается больше, чем в речи, то максимальная или очень большая степень откры­тия рта (подобная раскрытию при крике) почти не встречается. Некоторые певцы все звукообразование ведут при очень уме­ренно открытом рте, что, разумеется, не является случайным.

Конечно, не следует думать, что для певческого звука за­коны другие, чем для речевого. Просто в пении для певца встают на первое место другие задачи — задачи образования красивого певческого тембра и естественного формирования слова, чему далеко не всегда способствует излишне широкое открытие рта. При правильном формировании певческого темб­ра, когда хорошо образуется высокая певческая форманта, го­лос имеет достаточную громкость (он обладает качеством по­летности) и при умеренном открытии рта. Наоборот, максималь­ное открытие рта может сместить гортань, неблагоприятно повлиять на работу голосовой щели и помешать образованию правильного певческого тембра. Кроме того, излишнее раскры­тие рта может помешать естественному произнесению слов, что является обязательным условием художественного пения.

Перед певцом всегда стоит задача быть хорошо слышимым в больших помещениях концертных залов или сцены. Идеаль­ным является положение, когда голос и красив и мощен в одно и то же время. Однако не сила голоса, а его красота и ясная дикция являются определяющими факторами в профессиональ­ной деятельности. Поэтому, заботясь о хорошем открытии рта, надо делать это не в ущерб естественности слова и красоте тембра.

Направленность излучения.

АКУСТИКА ГОЛОСОВОГО АППАРАТА И АКУСТИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ГОЛОСА