大交叉:架通自然科学与社会科学分享 http://blog.sciencenet.cn/u/majl 中国科学院广州地球化学研究所 长沙非线性特别动力工作室

博文

认识人体乐器的发声结构和构造

已有 2660 次阅读 2022-11-25 12:44 |个人分类:科学研究|系统分类:论文交流

认识人体乐器的发声结构和构造

 

马金龙

(中国科学院广州地球化学研究所,长沙市老干部大学枫叶艺术团)

 

 

一、形象语言与科学语言

今天的声乐理论或教科书中的概念全部正确的吗?显然,不是!声乐是在不断纠正过去的错误,并不断为未来所纠正的过程中发展起来的。声乐的标的只有一个——人体乐器。而人体乐器是不变的,改变的只是我们对人体乐器的认知。故这种超前的意识和认知是合格歌者必须拥有的。

人体乐器的生理结构和官能的研究属于生理学;人体乐器的物理结构和构造属于几何学和腔体声学;声音的分析牵涉到声学问题;歌唱系统解构和重建还涉及到复杂系统理论和非线性动力学原理;而歌唱作为一种自我表现形式则需要心理学与声乐方面的知识,以上这些原理和机制的阐明正是声乐艺术和声乐科学的任务。

迄今,解释声乐现象有两种交流语言方式:第一种是形象语言,描绘出生动的想象图像;第二种是科学语言,给出精确的技术信息和事实图像。理想情况下,歌唱中的想象应该针对文本、戏剧和音乐内容的艺术实现,而不是对声乐技术的物理方面的控制。一旦用想象解释生理和声学现象时,它就变得非常可疑、不可靠甚至是错误的。这就是为什么迄今中国声乐界在发声方法的观点表达仍然非常滑稽,争论非常激烈的主要原因。显然,用科学语言来描述人体乐器的声乐体验,给出精确的技术信息和事实图像有利于更逼近于真实的声乐世界

作为专业歌手,不仅仅是一个技术人员。然而,他们的技术能力为他们提供了更多的选择,使他们能够在表演过程中极少使用声乐精确的技术信息和事实图像的科学语言,较少考虑乐器的工作原理,而更多地是使用能描绘出生动的想象图像的形象语言,并将注意力集中在音乐和他们演唱的歌词或文字的信息上。假如,歌唱艺术家既懂科学语言和乐器的工作原理,又精通形象语言,肯定她/他的道路会更宽更远,造诣会更大。另外,对于歌唱爱好者来说应该也会有同样的功效。

 

二、人体乐器的概念

人类倾向于将整个身体视为人类的乐器,这使其在尺寸上具有可比性低音提琴,但人体的大部分身体对声音没有任何影响,无论是胸部、背部、腹部、臀部还是腿部。所有声音都来自语音盒(喉)和空气通道(呼吸道)——发声部分,现代声乐理论认发声部分为图1中蓝色部分,即只有管状谐振器发声贡献。另外,为动力部分,也称为动力源,是指人体乐器的呼吸系统。特指由腹肌推动内脏带动横膈膜挤压肺部的高压气流,即声乐中的气息,为歌唱之动力。其功能作用可以类比于一个空气注射器。有关动力部分将后续论述。

1.jpg

图1  人体乐器示意图

 

三、人体乐器的发声结构和构造

1.发声结构

首先,让我们来认识人体乐器的发声结构。人体乐器的发声结构是指各个发声器官的大小,形状以及彼此间的组合方式。

人体乐器的有效共鸣腔体有三个,包括第一谐振器-——咽腔,第二谐振器——口腔和第三谐振器——鼻腔(图2)。无论歌剧、音乐剧、柔美抒情,还是摇滚,当演唱时,软腭都是抬升的(图3),形成腭咽开口(图7),将第一谐振器-——咽腔分割为两部分,即将鼻咽腔从咽腔中分离出来,详见图4中红色线条围圈部分——鼻咽腔(图4)。这样就有了由喉腔、喉咽腔、口咽腔和口腔共同构成了主声道——管状谐振器(图5)。而鼻咽腔、鼻腔和鼻窦则构成了侧(分)支结构——亥姆霍兹谐振器(图6)。

2.jpg

图2  人体乐的有效共鸣腔体

 

3.jpg

图3  核磁共振下的歌唱软腭抬起图像

4.png

图4  人体乐器的发声组成

 

5.jpg

图5  管状谐振器结构

6.jpg

图6 亥姆霍兹谐振器结构

以上分析表明,人体乐器的发声结构有两种类型:管状谐振器结构(图5)和亥姆霍兹谐振器结构(图6)。

2.发声构造

现在,让我们来认识人体乐器的发声构造。人体乐器的发声构造是指发声器官排列集合的总体构成形式或形态。从图7可以看出人体乐器的发声构造是由管状谐振器(蓝色部分)和亥姆霍兹谐振器(粉色部分)组成的结合体。图8为空气处理系统过滤器:气流导管与其上相连的侧(分)支结构球形空腔——亥姆霍兹谐振器构成了一个带通滤波器。

 

7.jpg

图7  人体乐器的发声构造

 

带通滤波器.jpg

图8  空气处理系统的声过滤器——带通滤波器

对比图9左右两图,人体乐器带通滤波器:在人体乐器主声道(气流导管)上相连着侧(分)支结构鼻子(鼻咽腔、鼻腔和鼻窦),且在其连接处主声道被折弯90°(图9右)。这就是两者的唯一不同之处。由此看来,在整体构造上,人体乐器不是一个天然的活体管状谐振器构造,而是一个天然的活体带通滤波器构造,其主要功能,是谐振放大声音和过滤去除窄频率范围内的振动,并可以有选择地增强语音中某些频率的输出功率。

 

8.jpg

图9  空气系统和人体乐器带通滤波器

 

四、结构歌唱和构造歌唱的功能和效应

声道是一个从声带顶部开始一直到嘴唇边缘的空气容器,即振荡器、主声道垂直和水平管状谐振器和滤波器。这是狭义的声道定义。相当于图7中的蓝色部分——管状谐振器结构

广义的声道定义:人体乐器的总成,即与人体乐器发声相关的所有结构,包括主声道:振荡器、管状谐振器、滤波器,侧(分)支结构:亥姆霍兹谐振器和滤波器。即人体乐器的发声构造——带通滤波器构造(图9右)。

非常不幸的是,迄今,几乎所有人,包括绝大部分歌唱家均是采用狭义的声道——管状谐振器结构进行唱歌,显然,这种唱歌方式尚未充分利用人体乐器的功能和效应,属于一种部分性的结构歌唱模式。不过,现在越来越多的歌唱家,特别是国外流行歌手已开始采用广义的声道——完整性的带通滤波器构造进行唱歌——通带歌唱,尽管他们自身并不知其机理。应该指出的是,后者,方法更为科学和高效,声音更为高级和优美等等。

在此,本人分享点福利予大家,带通滤波器构造-孤子歌唱——通带歌唱的应用案例,请参见唱吧:金龙吟唱@SOLITON。另外,科学网马金龙的视频中也将陆续发布相关案例。

 

五、重构现代声乐理论体系?

人体乐器的带通滤波器构造和亥姆霍兹谐振器结构的发现,意味着基于管状谐振器结构建立起来的现代声乐理论体系因其局部性和局限性需要重新被认识,人体乐器的物理声学属性应该由现在以管状谐振器结构为主导音效向以带通滤波器构造为主导音效方向转变。因为,带通滤波器构造和亥姆霍兹谐振器结构对人体乐器的发声机制有着决定性的作用和意义,它们不仅能塑造美化声音,还能产生歌手共振峰和歌唱孤子,最终实现通带歌唱等等。现代声乐理论体系可能真的需要完善和修正,甚至重构了?!下篇文将《漫谈声乐学的系统论》。




https://blog.sciencenet.cn/blog-312-1365274.html

上一篇:音乐的声音不是神秘系统的产物 而是科学的确定性问题
下一篇:系统的无中生有——涌现
收藏 IP: 120.228.1.*| 热度|

1 许培扬

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-3-4 23:52

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部