Акустика голосового аппарата. Частота, амплитуда, спектр

Под звуком в акустике понимается распространение волн, т.е. колебаний в упругой среде. Певческий голос – акустическое явление. В мире музыкальных звуков певческому голосу отводится одно из самых значительных мест. Думается, что голос был первым музыкальным инструментом, посредством которого человек стал выражать свои переживания.

Звук голоса – это колебание частиц воздуха, распространяющееся в виде сгущения и разряжения упругой среды.

Звук распространяется по разным средам: когда человек говорит или поёт – звук распространяется не только по воздушным путям в наружное пространство, но и распространяется по тканям организма.

Акустическим источником певческого звука являются голосовые складки, которые, будучи сближены и напряжены, начинают колебаться, что является причиной периодических сгущений и разряжений, происходящих между ними вследствие повышенного подскладочного давления воздушной струи.

Звук распространяется по воздуху, заключенному в голосовой трубке по акустическим законам, а воздух протекающей по ней – по аэродинамическим. При этом принятое в вокальной педагогике понятие «озвученное дыхание» в действительности в науке не существует: любой человек может сказать несколько слов на вдохе, и, не смотря ни на что это слова будут слышны, так как звук, распространяется по надставной трубе и выходит изо рта в окружающую среду, несмотря на то, что воздух будет идти в обратном направлении, засасываясь лёгкими.

-Распространяясь от источника колебания во всех направления, звук сильно убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.

-Голосовой аппарат способен на воспроизведения тоновых и шумовых звуков.

-Тоновые звуки рождаются при колебании источника звука периодически с определённой частотой, имеют определённую высоту.

-Шумовые звуки – непериодические колебания, не имеют определённой высоты.

Все гласные звуки имеет тоновый характер. Глухие согласные – шумовой.

Л.Б. Дмитриев утверждает, что всё бесконечное разнообразие, которое мы различаем в музыкальных звуках и голосе, с т.з. акустики является изменением во времени только трёх характеристик: частоты колебания, амплитуды колебания и состава сложного звука, его спектра, – которые мы воспринимаем соответственно как высоту, силу и тембр.

Высота звука – это субъективное восприятие частоты колебательных движений. Чем чаще совершаются периодические колебания воздуха, тем выше звук. Высота звука, т.е. частота сгущений и разряжений воздуха, рождается в гортани – в голосовых складках человека и зависит от того, сколько смыканий и размыканий осуществят голосовые связки в процессе колебаний и сколько порций сгущенного подскладочного воздуха они проспустят. Частоты волн, использующиеся в пении, охватывают сравнительно небольшую часть звукового диапазона, который способно воспринять ухо.

Сила звука – наше субъективное восприятие размаха колебательных движений, его амплитуды. Амплитуда не зависит от частоты звука. Сила звука голоса, как и его высота, рождается в гортани и растет с увеличением подскладочного давления. Чем больше напор порций воздуха, которые прорываются сквозь голосовую щель, тем выше энергия, которую они несут, больше степень сгущения и следующего за ним разряжения, т.е. сильнее амплитуда колебания частиц воздуха, их давление на барабанную перепонку уха. Сила звука измеряется в единицах – децибелах.

Тембр звука – (обертоновая) окраска звука. Наиболее сложным качеством певческого голоса является его тембр. Музыкальные тоны, как и большинство окружающих нас звуков, - тоны сложные, состоящие из колебаний разной частоты и силы. В сложном звуке различают основной тон, определяющий высоту, и частичные тоны, или обертоны, сумма звучания которых создает совершенно определенный тембр, то есть характер звучания. Количество обертонов может быть очень велико. В исходном тембре, возникающим в голосовой щели, их несколько десятков. Если графически в виде столбиков изобразить все обертоны сложного звука так, что высота столбика будет отражать величину амплитуды соответствующего обертона, мы получим спектр сложного звука. Следовательно, рассматривая спектр какого либо звука, мы как бы видим его тембр. Спектр голоса меняется самым кардинальным образом. Основной тон оказывается в ряде случаев небольшим, а некоторые обертоны или группы обертонов выглядят резко усиленными. Изменения исходного тембра источника колебаний связано с явлением резонанса дек или трубок, коробок и других резонаторов в зависимости от инструмента, о котором идет речь.

Резонанс. Явление резонанса - основной механизм, изменяющий первоначальный спектр источника звука в различных музыкальных инструментах. Он служит причиной усиления разных групп обертонов, т.е. основным темброобразующим механизмом. Это явление, весьма важное для понимания многих феноменов, связанных с певческим голосом, позволяет правильно оценить работу так называемых верхнего и нижнего резонаторов певца, разобраться в формировании тембра певческого голоса и образования звуков речи вообще. В голосовом аппарате мы имеем дело с резонансом объемов воздуха.

Резонаторы. Резонатор – часть голосового аппарата, который усиливает звук. Если бы не было резонаторов, то мы бы не слышали друг друга. Певческий звук появляется в том момент, когда воздух, выдыхаемый из легких, прорывается через закрытую голосовую щель, и связки начинают колебаться. Явление резонанса в резонаторах возникает по тому же принципу, что и в струнах. Резонатор “отвечает” на звук, совпадающий по частоте (высоте) с его собственным тоном, аккумулирует, накапливает энергию, содержащуюся в подходящих к нему волнах, а затем отзвучивает – от чего звук для слушателя становится громче. 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 возник резонанс. Благодаря резонаторным явлениям в спектре голоса получаются “пики”, усиливаются отдельные обертоны, которые часто оказываются сильнее основного тона.