歌唱发声咽喉机能及嗓音声学原理分析

　　著名歌手帕基埃罗蒂（g.pacchierotti）在他的回忆录中写道：“知道如何呼吸和良好发声的人，才知道如何美妙歌唱。”在声乐教学中，如何帮助学生掌握正确的呼吸和发声方法是至关重要的。声乐教学是一门相对抽象的学科，在学习过程中，常常只能通过讲解和示范来实施教学活动，致使很多声乐学生不能理解歌唱的生理机制，从而形成错误的发声方法，教学目标难以实现。
　　实践证明，歌唱发声的咽喉机能及嗓音的声学分析均属于嗓音医学范畴，具有严密的科学性和客观性。其意义在于通过大量的咽喉部x射线摄片、录音采样和声学分析数据，使声乐教学中的主体与客体双方均能相对形象地、客观地了解到歌唱发声时声带的功能状况及其器质性变化，对于更好地掌握科学的发声原理具有重要的指导意义。
　　一、嗓音与咽喉运动方式的关系分析
　　发声是喉部功能属性客观体现的一种基本特征。运用喉肌电图、频闪喉镜检测、录音采样、声学分析等技术手段，来客观地展示咽喉在发元音、清辅音和浊辅音时不同的喉肌表现，能够帮助学生更快地了解歌唱的声学原理，在歌唱时更加自如地控制咽部小肌肉群的活动，以求发出更加美妙的歌声。
　　嗓音是由肺部呼出气流使声带振本文由论文联盟http://收集整理动而发出的声音，与咽喉的运动密切相关。咽喉是人类饮食、呼吸、发音的重要器官，上连口鼻，下通肺胃，是连接口腔和肺胃的通路，又为经脉循行的要冲。咽喉不单只是呼吸时气流出入的通道，它对吸入的空气还有温湿度的调节和清洁作用。www.11665.com同时，在大脑的调节下，声门作为空气出入肺部的必经之路，可根据人体生命活动需氧量的增减而发生宽窄变化，声门在人平稳呼吸时较小，运动或情绪激动时，声门扩张，以便增加肺部气体交换。发声时，先吸入空气，声带内收、拉紧，声门闭合，当气流自肺部呼出冲击声带时，使之振动而发出声音。经过咽腔和口腔改变形状，鼻腔与胸腔参与，产生共鸣，使声音清晰，和谐悦耳，并由软腭、口、舌、唇、齿等协同作用，形成各种语音。声调的高低取决于声带的长度、张力和呼出气流的力量。
　　喉肌电图可作为研究发声功能的一种方法。它是通过发声时喉肌机能的检测来揭示发声时喉部肌肉运动轨迹的方法。检测过程如下：
　　采用配置有记忆系统、示波器和监听装置的肌电记录仪，其两个电极针附着于两侧环杓侧肌，请受检者分别发出元音、清辅音和浊辅音。元音发“咿”，清辅音发“丝”，浊辅音发“日”，观察波形和肌电图直接记录。通过检测发现：受检者在发元音和浊辅音时，声带肌肉有明显的运动痕迹，而在发清辅音时声带肌肉不活动。
　　频闪喉镜是声带振动检查的最好方法。检测用于观察发声时声带活动动态，借以研究发声生理及检查发声障碍与声带振动异常之间的关系。频闪喉镜是对声门图像的采集，是由“静相”和“动相”许多周期复合而成的连续图像。检查方法如下：
　　歌唱者正坐，头稍向前伸，检查者正前坐，歌唱人员舌外伸，用小块纱布裹于舌前部，用左手拇指、中指、及无名指牵舌向外，频闪喉镜消毒后伸于口咽部将镜背抵软腭及悬雍垂向后推移，发“啊”或“咿”音，频幕上会显示声带、声门振动图像。从检查中可见，静相时，两声带向内、向外呈对碰式往反方向缓慢移动，声门为三角形，其底边较宽，声带越长、宽、厚的人，所构成的长三角形声门面积越大。动相中，声带振颤速度均匀。振颤为翻转舌状运动。高音振速快，振幅小，低音则相反。
　　人们发声时的咽喉运动过程可通过声学检测进行观测。作为喉功能检查客观手段之一的声学检测是一个动态观测分析系统。喉动态观测分析系统是一套集喉动态镜实时观察、嗓音声学分析、声门图像分析三大功能于一体的喉疾病辅助诊断系统。系统硬件包括微机、麦克风、闪光及平光光源、ccd摄像头、录像机、监视器或电视屏幕、硬管喉镜或纤维喉镜等。
　　二、嗓音的声学检测结果分析
　　歌唱发声与日常用语发声相比，具有不同的声学特征。对于歌唱机能的客观分析可采用多种研究方法。
　　声乐教学中应用声波图测试，以便对声乐学生的嗓音进行分析。选择经过声乐专业训练3年以上的人群进行检测。受检者在琴室内由声乐教师用钢琴确定其音域，录音发“啊”有效高音和低音。通过声波测试发现：高音波形比较清晰，低音波形规则但不明显。声波测试手段使声乐教师对学生的嗓音在听觉判断的基础上，增加了一种视觉观察的手段。
　　歌唱者采用不同的演唱方式，其喉部运动的状态会有所区别。我们对专业演员及学员283名（男124名，女159名，年龄17-40岁），采用咽喉部x射线喉动态进行观察，测试者发“啊”元音的真声、真假声、假声，男生演唱歌曲《草原上升起不落的太阳》，女生演唱歌曲《珊瑚颂》。从咽喉部x射线侧位片观察，男生主要特点为：垂直喉位低，咽管音及头声颅底共鸣。发高音时男生喉位下降0.3～0.7cm，发低音时下降0.6～1.0cm；女生高音下降0.3～0.5cm，低音下降0.5～0.8cm。由此得出结论，咽管长短的形成，与颈部长短有关，特别是上颈段（从喉结到舌骨体上缘距离）与咽管的长短关系更为紧密。
　　图1 x线动态摄影 歌唱者发“i”音声道测量根据5名x射线摄片检查及30名成年男女歌唱的测量，上颈段长度值范围，男性为2.63.7cm，女性为2.02.9cm。其平均值男性为3.1cm，女性为2.5cm。（图1）大于平均长度者，咽管为中长型，有利于训练咽管音，对声部的判断有一定关系，同时有利于头声颅底的共鸣。根据观察，鼻咽部分有大、中、小三种类型，宽敞的鼻咽部对头声共鸣有利，鼻咽入口宽敞者，气流易冲入鼻咽部，为训练美声歌唱提供了良好的自然条件，因为美声唱法共鸣位置主要在鼻咽腔、头腔。

　　在民族唱法中，歌唱者垂直喉位高，发声时喉上肌群（如颏舌骨肌、舌骨甲状肌等）过度收缩，牵拉喉头向上提，以致咽管缩短。我们检测戏曲演员发高音时喉位上升0.5～1.2cm，低音下降0.3～0.5cm。民族声乐男生接近于美声唱法，高音时喉略下降0.3cm左右或稳定于平静位置，发低音时喉位下降0.3～0.5cm，女生高音时喉位平稳或略上提0.3cm左右，发低音时下降0.3cm。另一方面软腭向后上方移位，鼻咽入口变窄或封闭，发声到咽管后向前沿软腭送入口腔，共鸣位置主要在软腭、硬腭、牙齿、口唇，部分经硬腭振动，引起鼻腔、上颌窦共鸣。
　　对于声带的具体测量主要是艺术类专业嗓音工作者采用刻度的间接喉镜测量。通过观察喉部x线正侧位相摄影显示，喉侧位当音调增高时，环甲距缩小，声带长度增加。随音调的增高，喉部在颈部的位置亦抬高。喉正相位随音调增高而声带变薄，喉室扩大，室带外展，声门上共鸣腔扩大。
　　关于歌唱共振峰的分析是桑德伯格在嗓音声学领域的伟大建树。他认为共振峰的产生是喉头降低，咽腔扩大，喉和咽腔横断面积为1：6的条件下出现的。然而，我国民族唱法的歌手和演员在歌唱发声时，一般喉头不降低，咽腔不过分扩大，其声谱图同样存在歌唱共振峰。但是，美声唱法与民族唱法声谱图上的表现是不同的。从声谱图上的比较可见，采用美声唱法时，谱纹呈匀称的波浪形，各共振峰声能较强，其第三共振峰灰度明显要大于其他共振峰，高频依然可见共振峰的出现。民族唱法谱纹呈直线条，共振峰分布均匀，第一、二共振峰灰度明显强于其他共振峰，共振峰带较窄，高频共振峰消失。
　　从美声唱法与民族唱法的咽喉机能及声学分析看，美声唱法由于“保持声区统一”，在唱高音时，喉位下降，声道增长，共鸣腔加大，以致声谱图呈波浪形，与自然唱法完全不同。民族唱法中戏曲演员部分基本属于自然唱法，喉位随音调高低而升降；而民族声乐演员则由于借鉴吸收了美声唱法的一些技巧方法，歌唱时，喉位相对稳定。但是，它们之间的共鸣点不同。美声唱法的共鸣点在面罩咽喉腔里，咽喉腔开度较大而略圆，声音听起来上下通畅。民族唱法共鸣点在中部口咽腔，口腔开度较小，唇形也没那么圆，共鸣较少，声纹呈直线形。正如歌唱家吴雁泽所言：“继承中华民族的艺术精华，结合西洋科学发声方法，走一条既是中国民族特色，又有科学发声依据，能被世界上其他语系人种接受的——中国式美声唱法之路。”
　　三、歌唱呼吸声学原理分析
　　歌唱呼吸主要是胸腹式联合呼吸，而日常生活中的呼吸运动主要是胸式呼吸。因为歌唱呼吸需要最大的肺活量，就需要加上腹式呼吸，所谓“丹田之气”，就是腹肌放松，膈肌收缩使横膈下降的感觉。初学者在演唱时容易发生脸红脖子粗的现象，那是因为他们在歌唱时用力呼气，冲击紧闭的声门，企图以此提高声调，结果使肺内压剧增，头颈部血液回流，出现“脸红筋涨”的情况。
　　要帮助学生尽快掌握发声方法，就要教会他们稳定地控制呼气，即吸气肌（主要为膈肌）要保持一定的张力，慢慢放松，和呼气肌（主要为腹肌）互相对抗保持相对平衡，即所谓“支撑点要稳”，使气流平稳呼出。其次要帮助他们了解声区和共鸣的关系，如胸声区主要是通过胸部共鸣管腔的作用，发出低沉、泛音丰富、音色丰满宏亮的歌声，头声区主要是声带拉紧时边缘振动的假声，因泛音成分较少，歌声缺乏金属性色彩。美声唱法的“打哈欠训练法”就是通过把咽腔扩大成喇叭口样，使会厌竖起，喉部稍下降，从而扩大了喉咽腔，使大的胸部共鸣器与小的头部共鸣器联为一体，既加强了基音又丰富了泛音。而采用民族唱法和传统戏曲唱法时，声音听起来比较“靠前”，开朗和明亮，其主要原因是演唱民族歌曲和传统戏曲时，是通过声音撞击硬腭前部，使头腔产生的共鸣。
　　四、学术结论与现实意义综述
　　通过上述实验分析，从声学原理的角度得出如下结论：
　　人体发声是喉咽部功能属性基本特征的客观体现。人类独有的歌唱发声是一种声学现象的客观反映，属于物理声学的范畴。而嗓音是人体自然发出的声音，即说话或歌唱的声音。嗓音形成原理是由肺部呼出气流使声带振动而发出的声音，与咽喉的运动密切相关。歌唱发声与咽喉运动状态（即咽喉机能，或作用与功能，抑或能力）密切相关，歌唱者使用的发声方法不同，就会产生不同的咽喉机能与声学测试的结果；歌唱者采用不同的演唱方式，其喉部运动的状态也不相同。只要清楚地认识了咽喉部各肌体的运动规律，便能帮助学生掌握正确的歌唱呼吸方法和发声方法。
　　实验表明：在声乐界，各种唱法的分类与其个性特征是由咽喉部大小、形状、位置高低、咽管长短的调节所决定的，而反过来这也决定了歌唱音量的大小、共鸣、音质、音色、音高等因素，尤其在美声唱法中表现得更为明显，与此同时还会直接影响歌唱呼吸的科学功用。实验还进一步证实，属于嗓音医学范畴歌唱发声的咽喉机能及嗓音声学原理的实验分析，具有严密的科学性和客观性，它们对于更好地掌握科学的发声方法具有非常重要的指导意义，对声乐教学及歌唱表演具有重要的实践意义和学术价值。