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摘要：在音樂(lè)聲學(xué)研究領(lǐng)域中，歌唱聲學(xué)是一個(gè)重要的分支。根據(jù)目前的研究成果，歌唱聲學(xué)的常用參量是歌手共振峰。利用聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法研究聲樂(lè)的演唱，對(duì)于聲樂(lè)教學(xué)有著深遠(yuǎn)的意義。通過(guò)聲音頻譜圖各參量的研究，可以拓寬聲樂(lè)教學(xué)的方法路徑，削弱聽(tīng)覺(jué)主觀性的弊端，理性地進(jìn)行聲樂(lè)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：音樂(lè)聲學(xué)；歌唱聲學(xué)；歌手共振峰；頻譜分析；聲樂(lè)教學(xué)

音樂(lè)聲學(xué)是一門(mén)專(zhuān)門(mén)研究音樂(lè)聲的發(fā)生、傳播、接收，音樂(lè)聲的性質(zhì)和其他物質(zhì)相互作用的科學(xué)。對(duì)于聲樂(lè)演唱的研究多關(guān)注嗓音聲學(xué)。嗓音通過(guò)來(lái)自?xún)?nèi)臟對(duì)肺內(nèi)空氣的壓力而發(fā)出能量，它的動(dòng)力來(lái)源于腹部，就是人們俗稱(chēng)的“丹田氣”。聲源是經(jīng)過(guò)聲帶的閉合，由氣息推動(dòng)使聲音得到輸出，從聲帶到口腔、鼻腔末端之間的管道形成共振腔。發(fā)聲器官不斷調(diào)整，使得管道形成一定的體積，空氣分子在管道內(nèi)充分參與共振。發(fā)聲器官的咽部和喉頭需要良好地配合，才能具有完美的聲音。當(dāng)氣息推動(dòng)聲音在喉室充分作用時(shí)，歌唱者的咬字、吐字、發(fā)聲等過(guò)程不單是聲音力度的增大，還有咽腔、喉腔經(jīng)過(guò)美化聲音傳送出來(lái)的泛音，即共振峰體現(xiàn)的均勻的歌唱頻率。嗓音聲學(xué)是音樂(lè)聲學(xué)重要的組成部分，但由于人體發(fā)聲器官構(gòu)造的復(fù)雜性、人為因素的不確定性等，對(duì)于嗓音聲學(xué)的研究，仍舊需要努力探索與發(fā)展。

一、歌手共振峰的闡釋

歌手共振峰是一個(gè)聲學(xué)參量，它與音樂(lè)聲學(xué)有著不可分割的關(guān)系。歌唱者發(fā)出的聲音由兩部分組成：一個(gè)是基音，也就是沒(méi)有美化的聲音；一個(gè)是泛音，也就是我們聽(tīng)到后感覺(jué)很舒服的聲音。發(fā)聲者發(fā)出聲音要經(jīng)過(guò)一個(gè)有音響的共振腔傳播出去，起最主要作用的便是“頻率”。當(dāng)發(fā)聲的頻率與共振腔的頻率符合時(shí)，聲音得到放大，反之則減弱。在這個(gè)形成的聲道里有四個(gè)這樣的共振腔，名叫“共振峰”。這四個(gè)共振峰中，第一個(gè)共振峰接近于600Hz，第二個(gè)共振峰接近于1400Hz，第三個(gè)共振峰接近于2600Hz，第四個(gè)共振峰接近于3500Hz。針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀而言，來(lái)自美國(guó)巴爾摩音樂(lè)學(xué)院的巴塞洛繆（W•T•Bartholomew）是學(xué)者共同認(rèn)為的研究歌手共振峰的鼻祖。他的主要研究成果是對(duì)于西洋美聲唱法即“掩蓋”唱法（CoveredVoice）聲音頻譜圖上有一個(gè)異常突出的共振峰的研究。對(duì)于男聲而言，這個(gè)峰值的頻率為2800-2900Hz；對(duì)于女聲而言，它所表現(xiàn)的共振峰頻率為3200Hz左右。歌手共振峰如何形成，影響因素是什么？巴塞洛繆并沒(méi)有從聲學(xué)的角度對(duì)其進(jìn)行更多的解釋。但是，后來(lái)針對(duì)共振峰的相關(guān)研究、實(shí)驗(yàn)中，很多理論來(lái)源都直接參考、引用了他的理論觀點(diǎn)。桑伯格（Jo－h(huán)anSundberg）是在巴塞洛繆以后對(duì)該研究問(wèn)題最有影響力的瑞典籍聲學(xué)專(zhuān)家。他指出：“優(yōu)秀的歌劇演員通過(guò)聲音便能給觀眾留下深刻的印象，其歌聲可以穿過(guò)音量宏大的管弦樂(lè)隊(duì)傳到觀眾的耳朵里。”如下圖1所示，此為著名男高音歌唱家畢約林的演唱聲和樂(lè)隊(duì)聲、語(yǔ)言聲頻譜比較圖。如圖所示，共振峰數(shù)值增高的地方正好是管弦伴奏聲響數(shù)值較低的地方，它的頻率對(duì)于歌唱者而言是一個(gè)突出的頻率范圍。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格科學(xué)訓(xùn)練的演唱家能夠讓聲音突破宏大的交響樂(lè)隊(duì)，關(guān)鍵因素在于歌手共振峰的作用。歌手共振峰是一個(gè)位于第三、第四共振峰之間的額外值，它的產(chǎn)生是由于訓(xùn)練有素的歌手降低喉頭所導(dǎo)致的結(jié)果。對(duì)于歌手共振峰，許多專(zhuān)家學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究，但遺憾的是至今仍沒(méi)有對(duì)歌手共振峰的峰值范圍有一個(gè)權(quán)威的定義。就目前來(lái)看，大家達(dá)成共識(shí)的觀點(diǎn)是：歌手共振峰的頻率大約在2000Hz到4000Hz之間，由第三、第四個(gè)共振峰及存在的額外共振峰中的某些峰組成。

二、頻譜分析在聲樂(lè)教學(xué)中的應(yīng)用

在目前的聲樂(lè)教學(xué)中，教師對(duì)于發(fā)聲原理的理論講授比較淡化，多數(shù)教師言傳身教，利用多年的演唱經(jīng)驗(yàn)以及自己的感悟教授學(xué)生。講授也停留在聲帶閉合、胸腹式呼吸、頭腔胸腔共鳴等較淺的層面，對(duì)于學(xué)生的理論體系構(gòu)建不是很明確。聲樂(lè)教學(xué)與其他器樂(lè)教學(xué)不同，有其獨(dú)到之處，主要是人聲樂(lè)器本身的特殊性，體現(xiàn)為可調(diào)節(jié)性與不可見(jiàn)性。每個(gè)人的聲帶長(zhǎng)短、薄厚都不盡相同，即使同一聲帶若運(yùn)用的發(fā)聲方法、力度不同，聲帶的振動(dòng)情況也不同，從而產(chǎn)生的音色具有可調(diào)節(jié)性。我們?cè)谘莩獣r(shí)，無(wú)法直觀地看到各個(gè)肌肉群是如何協(xié)調(diào)工作的，只能通過(guò)特殊的醫(yī)學(xué)儀器觀察而得。因此，聲樂(lè)教學(xué)常規(guī)的方法是一對(duì)一，口傳心授，因材施教地挖掘每一個(gè)演唱者的聲音特點(diǎn)。演唱者找到正確的發(fā)聲位置并且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的練習(xí)，形成生理記憶之后，才能穩(wěn)定地記住理想的演唱狀態(tài)。這種特殊性會(huì)導(dǎo)致演唱者的聲樂(lè)水平反反復(fù)復(fù)、時(shí)好時(shí)壞，對(duì)于聲音的記憶多數(shù)依賴(lài)于教師的指導(dǎo)，沒(méi)有很直觀的訓(xùn)練方法。筆者利用音樂(lè)聲學(xué)中的頻譜軟件分析聲音輔助教學(xué)，將主觀分析與客觀測(cè)量相結(jié)合，以自身對(duì)歌唱器官的生理認(rèn)知并結(jié)合聲樂(lè)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，分析演唱者的基音頻率、泛音、共振峰等，可以把抽象的聽(tīng)覺(jué)感知轉(zhuǎn)化為具象的視覺(jué)認(rèn)知，將聲樂(lè)教學(xué)多樣化、理性化、直觀化，從而達(dá)到事半功倍的效果。

1.采集聲音樣本

頻譜分析應(yīng)用于聲樂(lè)教學(xué)主要是利用主觀分析與客觀測(cè)量相結(jié)合的方式進(jìn)行。實(shí)際操作需要傳聲器、轉(zhuǎn)換器、電腦、頻譜分析軟件等設(shè)備。采集樣本的場(chǎng)地設(shè)在正規(guī)的有隔音效果的琴房或錄音棚內(nèi)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為一臺(tái)安裝有AdobeAudition錄音軟件的聯(lián)想筆記本電腦，一支裝有立式支架的火花（BlueSpark）電容式心形麥克風(fēng)。目前，測(cè)量聲音的工具有很多種類(lèi)，商用軟件和免費(fèi)軟件均有學(xué)者使用，還有一部分研究者自編軟件程序。這些工具在操作難易程度上各有不同，而且有些軟件價(jià)格昂貴，得不到普遍性使用。筆者建議采用一款操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性更強(qiáng)的軟件——Praat語(yǔ)音學(xué)軟件，應(yīng)用于聲樂(lè)教學(xué)的輔助研究。Praat是一個(gè)功能十分強(qiáng)大的跨平臺(tái)的語(yǔ)音學(xué)軟件，它具有無(wú)需安裝直接運(yùn)行、支持多種系統(tǒng)操作平臺(tái)、操作便捷等優(yōu)勢(shì)。教學(xué)將用到的軟件為AdobeAudition錄音軟件、格式工廠軟件、Praat軟件、picpick截圖軟件。演唱學(xué)生站立，口部與麥克風(fēng)間隔35cm，隨后進(jìn)行錄音采集，多次采音收集，分別采取學(xué)生在相同聲區(qū)不同的元音以及不同聲區(qū)演唱相同元音的小樣，最后取10次效果最佳的進(jìn)行比照。在聲樂(lè)教師的鑒定下，截取聲音狀態(tài)比較好的、不同音高的元音/a/的發(fā)音樣品各一例，然后再截取具體聲樂(lè)作品中帶元音/a/的發(fā)音樣品。

2.制作頻譜圖

將選好的錄音樣品插入Praat軟件中，記錄下共振峰的清晰數(shù)值，制作語(yǔ)音圖形、頻率截圖等各種圖形，通過(guò)圖形分析學(xué)生演唱的優(yōu)缺點(diǎn)。首先打開(kāi)軟件，在PraatObjects對(duì)話框中點(diǎn)擊open菜單欄里打開(kāi)所保存的wav文件，然后點(diǎn)擊右側(cè)菜單中View&Edit按紐進(jìn)入語(yǔ)音信號(hào)的觀察窗口。在必要的情況下，可以利用PraatPicture的作圖功能對(duì)共振峰的頻率圖進(jìn)行繪制、觀測(cè)和分析。若要得出具體的長(zhǎng)時(shí)平均頻譜圖，則要先打開(kāi)wav文件，點(diǎn)擊右面菜單的Analysespectrum—選擇ToSpec－trum—點(diǎn)擊OK—點(diǎn)擊View&Edit，即可看到長(zhǎng)時(shí)平均頻譜圖。為了便于觀察，可以利用Praat的作圖功能進(jìn)行作圖。聲樂(lè)教師或在其指導(dǎo)下的專(zhuān)業(yè)學(xué)生對(duì)采集后的聲音樣本按傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行主觀性評(píng)價(jià)，把演唱的聲音狀態(tài)記錄成表格形式，標(biāo)明學(xué)生這段演唱的吸氣方式是否正確、音色是否飽滿、各個(gè)部位的共鳴是否良好等。將評(píng)價(jià)后的結(jié)果與頻譜圖所展現(xiàn)的聲音圖像相對(duì)應(yīng)作為對(duì)比素材，從感性和理性?xún)蓚€(gè)角度對(duì)學(xué)生的演唱進(jìn)行評(píng)價(jià)與指導(dǎo)。

3.頻譜圖輔助聲樂(lè)教學(xué)

下面將通過(guò)實(shí)例說(shuō)明頻譜分析關(guān)于氣息與共鳴的問(wèn)題。氣息是歌唱的基石，常用的呼吸方法有胸式呼吸、腹式呼吸以及胸腹式呼吸法。在聲樂(lè)教學(xué)中，教師多采用胸腹式呼吸法—氣息進(jìn)入胸腔，肺擴(kuò)張迫使橫膈膜向下收縮，氣息體積變大，增強(qiáng)橫隔肌和腹部的肌肉控制力建立起上下腔體的聯(lián)系，從而控制聲音的高低、強(qiáng)弱，使得演唱聲音穿透力增強(qiáng)。下圖2為某美聲唱法女高音在演唱同一音區(qū)同一元音a時(shí)利用胸式呼吸與胸腹式呼吸的頻譜對(duì)比圖。通過(guò)圖2可以得知，利用胸式呼吸演唱的共振峰數(shù)量為2，明顯少于胸腹式呼吸，在3200Hz左右，沒(méi)有出現(xiàn)歌手共振峰；而胸腹式呼吸的共振峰數(shù)量為5，出現(xiàn)了歌手共振峰。因此，胸式呼吸演唱出來(lái)的a元音從聽(tīng)覺(jué)上來(lái)看比較干澀，而利用胸腹式呼吸聲音圓潤(rùn)，高頻泛音多。然而，初學(xué)者在學(xué)習(xí)時(shí)，氣息把握不是很熟練，控制能力不強(qiáng)，會(huì)出現(xiàn)胸式呼吸，通常會(huì)提肩，使得演唱時(shí)喉頭抬高，氣息不穩(wěn)，造成在聽(tīng)覺(jué)上出現(xiàn)音色單薄、不夠圓潤(rùn)的現(xiàn)象。實(shí)際教學(xué)中，聲樂(lè)教師在講授氣息的內(nèi)容時(shí)，多以比喻的方式，讓學(xué)生感受聞花、氣沉丹田等調(diào)動(dòng)學(xué)生歌唱的想象力。抽象的講解會(huì)讓邏輯思維較強(qiáng)的學(xué)生產(chǎn)生疑惑，不明白教師表達(dá)的意思。然而，將直觀的頻譜圖展示給學(xué)生，再結(jié)合氣息進(jìn)行理論的講授，他們會(huì)對(duì)不正確和正確的氣息方式有一個(gè)深刻的認(rèn)知，然后用氣息方法指導(dǎo)自己的聲樂(lè)演唱。在聲樂(lè)教學(xué)過(guò)程中，無(wú)論學(xué)生運(yùn)用美聲唱法抑或民族唱法，教師都會(huì)要求高位置發(fā)聲，其中多運(yùn)用頭腔共鳴，尤其在唱高音時(shí)，頭腔共鳴是占大多數(shù)的。頭腔共鳴主要作用于鼻腔系統(tǒng)，使得高音透亮，富有金屬性色彩。高位置發(fā)聲的頻譜圖與位置欠佳發(fā)聲的頻譜圖不盡相同，通常高位置發(fā)聲共振峰數(shù)量多于位置欠佳的數(shù)量，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的歌手共振峰。高位置發(fā)聲的頻譜圖峰域比較密集，位置欠佳的發(fā)聲頻譜圖峰域比較稀疏，從聽(tīng)覺(jué)上聲音缺乏穿透力。對(duì)于共鳴的理解，學(xué)生首先會(huì)從聽(tīng)覺(jué)上有一個(gè)感性的辨別，通過(guò)圖例共振峰的數(shù)量和頻率分布，可以直觀證明優(yōu)美的聲音一定是高頻泛音數(shù)量較多的，這樣才能將聲音傳得遠(yuǎn)，在不借助話筒的外力下，仍然超越交響樂(lè)團(tuán)的音量，這是通過(guò)嗓子用力喊做不到的，而是要用氣息和共鳴相結(jié)合的科學(xué)唱法才可達(dá)到。在實(shí)際聲樂(lè)課堂教學(xué)中，教師和學(xué)生可以通過(guò)分析頻譜圖的共振峰數(shù)量以及頻域檢驗(yàn)自己的音色，從而高效且有針對(duì)性地解決聲樂(lè)教學(xué)中的共鳴問(wèn)題。通過(guò)教師的主觀評(píng)測(cè)和頻譜圖的對(duì)應(yīng)分析結(jié)果可得知，頻譜分析是可以輔助聲樂(lè)教學(xué)的。首先它可以通過(guò)聲音的圖像定量，客觀地表現(xiàn)出演唱的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于完美聲音可以直觀地表現(xiàn)出來(lái)。其次，利用聲音的頻譜圖學(xué)習(xí)聲樂(lè)可以彌補(bǔ)自學(xué)聲樂(lè)的不足。眾所周知，人有內(nèi)耳、外耳之分，自己通過(guò)內(nèi)耳聽(tīng)到的聲音和觀眾通過(guò)外耳聽(tīng)到的聲音是不盡相同的，加之，場(chǎng)地不同、混響不同使得演唱者自身光憑聽(tīng)到的聲音無(wú)法真實(shí)判斷演唱的好壞，只能通過(guò)教師的提醒以及天長(zhǎng)日久形成的肌肉記憶鞏固演唱方法。而通過(guò)聲譜圖可以自我鑒定，調(diào)節(jié)發(fā)聲狀態(tài)，形象地判斷演唱的音準(zhǔn)、聲音的圓潤(rùn)等情況，從而不斷提高自己的演唱能力。最后，可以對(duì)聲樂(lè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行跟蹤測(cè)試，對(duì)其聲部進(jìn)行評(píng)估，糾正不正確的發(fā)聲習(xí)慣等，將可視化聲樂(lè)教學(xué)推入課堂中，建立專(zhuān)業(yè)的音樂(lè)聲學(xué)評(píng)價(jià)體系，增強(qiáng)學(xué)生的理論與實(shí)踐能力。

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作者:姜楓 單位:山西戲劇職業(yè)學(xué)院