Голосовай аппарат. Голосовой аппарат

• Название: Голосовой аппарат
• Дата: 23.11.2021
• Размер: 1.22 Mb.
• Имя файла: Голосовай аппарат.docx
• Тип: Документы; #280258
• страница: 2 из 5

Строение голоса

        Голос вокалиста — это явление акустическое . В  музыкальном мире звуков  голосу отводится   значительное место. Ведь голос был самым первым музыкальным инструмен­том, через который человек стал выражать свои чувства и пережива­ния. Музыкальный язы тожеслужитя средством об­щения.  Под голосом  по­нимаются все звуки, производимые человеческим голосовым аппаратом.  С помощью голосового аппарата человек может кричать, шептать, стонать, пдражать различным звукам. Все звуки относятся к физическим явле­ниям и изучаются наукой — которая называется акустикой. 
Под любым звуком в акустике понимается распространение колебаний, т. е. волн в упругой среде. Звук голоса — это ко­лебание частиц воздуха, распространяющегося в виде волн сгущения и разряжения. Источником возникновения этих волн в музы­ке обычно являются какие-либо колеблющиеся упругие тела: струны, деки, напряженные губы. От них звуковые волны расходятся во всех направлениях.
Звук может  распространяться по разным средам. Когда человек говорит,  его  голос проходит  как  по воздушным путям, так  и  по внутренним тканям организма.  Звук проникает и через с тены, потолки, двери. 

Рис. 1. Схема колебания струны и образования волн. Пунктирная линия —фафическое  изображение   образую- шихся волн: а) струна оттянута, новоздушная  среда  еще  спокойна; В последнее время в фониатрии принят термин "складки" вместо "связки". Отсюда — "складочное", "подскладочное" и т. д.

б)струна отпущена, появилась  первая волна сгущения. На месте, где она была, возникло разрежение; в) образование второй волны, идущей в обратно направлении, и второго разрежения; г)и д) образование последующих волнсгущения и разрежения. График дастпериодическую кривую — синусоиду.

   Источником  голоса служат голосовые кладки (связки) человека,  которые, во время воспроизведения звука начинают колебаться. Это действие вызывает перисодические сгущения  и  разряжения, возникающие    из-за  повышенного подскладочного давления воздушной струи. Звуковые волны, из гортани, проходят по тканям, окружающим гортань, а так же вниз и вверх по воздухоносным путям. Таким образом, они лишь частично выходят в наружное пространство и достигают  уха слушателя. Волны сгущения и разряжения проходят в упругой среде, частицы среды колеблются, передавая колебания соседним частицам. Движение воздушной среды, не влияет существенным образом на распространение  волн. 

Рис. 2. Схема распространения звука, возникшего в гортани. Белыми линиями на черномсилуэте изображены звуковые волны, распространяющиеся внутри организма и практи­чески не достигающие наруж­ного пространства. Черными сплошными линиями показаны волны, которые идут по воз­душным путям. Именно эти волны доходят до уха слуша­теля.

Воздух является всего лишь передатчиком звуковых ко­лебаний. Мы коснулись этого вопроса потому, что в вокальной пе­дагогике существует термин "озвученное дыхание", котороесоветуют "направлять" в тот или иной отдел ротовой полости, к губам, к носу и т. п. Следует всегда помнить, что звук распро­страняется в воздухе, заключенном в голосовой трубке, по акусти­ческим законам, воздух же протекает по ней, следуя другим, аэродинамическим законам, т. е. "озвученного дыхания" как некой особой субстанции в действительности не существует. В самом де­ле: ведь каждый может сказать несколько слов не на выдохе, как обычно, а на вдохе, в себя, и, несмотря на это, слова будут слыш­ны. Звук, произведенный на вдохе, все равно проходит по надстав­ной трубке и выйдет наружу, несмотря на то что воздух будет идти в обратном направлении. С увеличением расстояния звук убывает в силе, и это убывание обратно пропорционально квадрату расстоя­ния. Названную закономерность следует учитывать, так как она очень невыгодна для поющего.

Р ис. 3. Схема образования волн на воде и их графическое изображение. Длина волны — расстояние между соседними волнами. Амплитуда — размах колебания от нейтрального положения
 
Среди окружающих нас звуков мы раз­личаем те звуки которые имеют  определенную высоту . Все муз. звуки имеют четко выраженную высоту. Но качество высоты имеют и другие звуки: сирены, гудки, звон бокалов. Звукивозникают в том случае, если колебания происходят периодически  и с определенной частотой, что порождает ощущение высоты звука. Шумы не имеют определенной высоты, так как создаются непериодическими колебаниями. У человека при произношении возникают и звуки и шумы. Так, все гласные имеют тоновый характер, а глухие согласные — шумовой. Если мы прислушаемся к звучанию таких согласных, как с, п, ч, ш, то легко определим их шумовую природу. 
Музыкальный звук можно охарактеризовать - как высотой, так силой и тембром. В голосе вокалиста можно различить не только высоту звука, его силу и тембр, и еще различные качества: голос льющийся или прямой; округлый или плоский; мягкий или жесткий, резкий, блестящий, металлический или матовый; грудной или головной; рассыпанный или собранный, сконцентри­рованный; опертый или неопертый; далекий или близкий и т. п.Бывают голоса зажатые, тремолирующие, гнусавые, гудкообразные и  другие. 
В ысота 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 складки в процессе колебаний и сколько, соот­ветственно, порций сгущенного подскладочного воздуха они пропустят. Других механизмов, способных изменить высоту звука, в организме нет. Какова бы ни была частота звуковыхколебательных движений, скорость, с которой они распространя­ются по воздуху, остается одинаковой и при + 18" С равна 342 м/сек. Если бы скорость распространения звуков разной высо­ты была бы неодинаковой, то ни один из аккордов оркестра не мог бы быть воспринят в зале как одномоментное звучание многих звуков. Расстояние между двумя соседними волнами, т. е. между двумя соседними сгущениями или разряжениями воздуха, носит название длины волны.
Частота колебаний и длина волны находятся в обратно про­порциональной зависимости. Их произведение всегда равно 342 м/сек, следовательно, зная частоту колебаний, мы можем вы­числить длину ее волны и наоборот. Поскольку скорость распро­странения для всех частот колебаний одна, то в 342 м/сек, которые пробегают периодические колебания, более частых колебаний уложится значительно больше, чем редких, а длина их волн будет соответственно короче, чем у редких колебаний. Таким образом, длина волны отражает то же качество, что и частота, т. е. высотузвука. Длинные волны и редкие колебания — это низкие звуки; короткие волны и частые колебания — высокие.

  Рис.4. Звуки разной частоты распространяются с одинаковой скоростью Высокие звуки имеют большую частоту колебаний, низкие — меньшую.

Длины волн выражаются в метрах или сантиметрах и т. д., а частота колебаний — в количестве полных колебаний (периодов) в секунду, так называемых герцах (Гц). Под периодом понима­ется время полного колебания. Чем меньше частота колебаний, тем длиннее период каждого колебания. Частоты волн, использующиеся в пении, охватывают сравни­тельно небольшую часть звукового диапазона, который способно воспринять ухо.
Обычно ухо воспринимает от 16 до 20 000 Гц, зву­ковой диапазон  певцов  распространяется чаще  от  60—70 Гц (низкие ноты баса) до 1200—1300 Гц (высокие ноты сопрано), что соответствует длинам волн от 5,7—4,8 до 0,28—0,26 м.
Ми-бемоль большой октавы (басовое) равно 75 Гц и длине волны 4,5 м.
Высокое до тенора — 512 Гц, что соответствует длине волны в 60 см.
Высокое до сопрано — 1024 Гц, что соответствует длине волны в 30 см.
Эти цифры позволяют ответить на вопрос, как будет себя вести звуковая волна при встрече с препятствием. Соотношение длины волны и размеров препятствия определяют поведение звуковых волн.
П оведение волн при встрече с препятствиями. Певцы концентрируют,как бы собирают звук, посылают его в различные отделы нёбного свода, направляют звуковой поток по намеченному пути. Особая "отражательная" роль отводится в этом смысле нёбному своду, и делаются попытки оценить его професси­ональные качества по расчетам, согласно закону светового луча,т. е. по принципу "угол падения равен углу отражения". В действи­тельности же этот закон применим только тогда, когда размеры препятствия сравнимы или превышают длину волны. Если же отношения обратны, т. е. длина волны больше размеров пре­пятствия, происходит обтекание препятствий волной, которая оги­бает его или, как говорят в физике, дифрагирует (см. рис. 5). Если с точки зрения этого закона посмотреть на стенки ротоглоточнойтрубки и, в частности, на нёбный свод, то становится очевидным, что точное отражение звуковых волн основного тона голоса от та­ких малых размеров поверхностей невозможно. Так, у мужских го­лосов длины волн исчисляются метрами, а стенки надставной трубки не превышают 10—15см. Следовательно, согласно энергии, заключенной в основных тонах звука голоса, ни концентрация, ни направление, ни закономерное отражение звуковых волн в над­ставной трубке певца невозможны. Звук обтекает эти поверхности,скользя вдоль стенок, и не испытывает закономерного отражения.
Для того чтобы звук голоса начал закономерно отражаться от стенок надставной трубки, т. е. от поверхностей порядка 8—10—15 см, он должен иметь длину волны около 10 см или меньше, т. е. частоту около 2800—3500 Гц и выше, что соответ­ствует четвертой и пятой октаве на фортепиано. Значит, отражение возможно только для той части звуковой энергии, которая заклю­чена в высоких обертонах певческого голоса. Вместе с тем в помещении тот же звук хорошо отражается от больших и твердых поверхностей стен, потолка, пола и других крупных по размеру предметов, значительно больших, чем длина его волны. Методом расчета поведения звуковых волн по закону "угол падения равен углу отражения" пользуется архитектурная акустика, изучающая и рассчитывающая акустические свойства различных помещений.

Р ис. 5. Схема поведения волн при встрече с препят­ствием, которое по своим размерам меньше (слева) и больше (справа) длины волны. В свободном простран­стве волны обтекают препятствие, если они по длине больше его размера (см. рис. слева). При обратных от­ношениях волны направленно отражаются от него, за препятствием образуется тень.

Если размеры препятствия и длина волны равны, то около 45% энергии отражается по закону "угол падения равен углу отраже­ния". Чем меньше длина волны по сравнению с препятствием, тем больший процент энергии отражается. Следовательно, чем выше обертоны голоса, тем полнее они отражаются от нёбного свода и других стенок ротоглоточного канала.
Сила звука — наше субъективное восприятие размаха колеба­тельных движений, его амплитуды. Амплитуда не зависит от ча­стоты звука. Если струну на фортепиано слегка ударить молоточ ком, а потом сильно — изменится не высота звука, а 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.
Сила звука голоса, как и его высота, рождается в гортани и растет с увеличением поде кладочного 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.
П однятое подскладочное давление является тем энергетичес­ким резервуаром, который питает возникающую в голосовой щели туковую энергию. Сила звуковых волн затем быстро убывает. Ко­эффициент полезного действия голосового аппарата очень мал. По 1анным, приведенным Юссоном, только 1/10—1/50 часть звуковой энергии выходит наружу. Основная же часть поглощается внутри организма, вызывая вибрацию тканей головы, шеи, груди.Вследствие этого большое значение приобретают все механизмы, :пособные повысить коэффициент полезного действия. В том и ;остоит так называемая правильная постановка голоса, в результате которой при наименьшей затрате мышечной энергии квалифици-эованные певцы получают максимальный акустический эффект. Неопытные же певцы затрачивают много усилий при слабом аку-;тическом эффекте. Сила звука измеряется в единицах — децибе-iax. Наш слух способен воспринимать очень большие градации  звука. Самые сильные звуки, воспринимаемые слухом, сильнее са­мых слабых в 100 000 000 000 000 раз. Оперировать такими числами неудобно, потому применяется логарифмическая шкала и вводится единица — децибел. 

Тембр звука. Основной тон и обертоны. Наиболее сложны  качеством певческого голос; является его тембр. Музыкальные тоны как и большинство окружающего нас звуков, — тоны с л о ж н ы е, состоящие из колебанийразной частоты и силы. В сложном звуке различают ос­новной тон, определяющий высоту, и частичные тоны, илиобертоны, сумма звучания ко­торых создает совершенно опре­деленный тембр, то есть харак­тер звучания.
Как уже упоминалось, источниками звуковых колеба­ний в музыкальных инструмен­тах являются, как правило, ка­кие-либо упругие тела: струны, язычки, трости, губы. Когда ко­леблется какое-то упругое тело, оно совершает колебания не только всей длиной, но и от­дельными частями. Каждая колеблющаяся часть толкает окружающий воздух свойственной ей частотой, что и рождает обер­тоны. Так, например, колеблющаяся струна совершает колебания с наибольшим размахом всей своей длиной. Но, как показывают на­блюдения, при этом струна создает еще и внутренние, частичные колебания — половиной, третями, четвертями и т. д. своей длины. Частота таких колебаний в 2, 3, 4 и т. д. раз больше, чем частотаколебания всей струны. Амплитуда частичных колебаний умень­шается с увеличением порядка обертона. Частичные колебания, что в несколько раз выше основного тона, называются гар­моническими,    или    гармониками.   Обертон,    частота которого в 2 раза выше основного тона, звучит октавой к нему и именуется октавной гармоникой. Тот, что в 3 раза выше основного тона, звучит квинтой через октаву и т. д.
Представим себе, что колеблется неровная струна, что одна ее половина толще другой. В этом случае частичные колебания будут совершаться неравными частями и соответственно рождать звуки не в 2, 3, 4 и т. д. раза чаще основного тона, а, например, в 2,1 ра­за, в 3,2 раза и т. д. На фортепиано такие тоны будут звучать диссонансами к основному тону. Например, обертон, кото­рый в 2,1 раза выше основного тона, звучит немного выше, чем октава, как увеличенная октава или нона и т. п. Такие обертон ы называются негармоническими.

б Рис. 8. Колебание упругого те­ла — струны (вверху), металли­ческого стержня (в середине) икамертона (внизу) — порождает сложный звук. Основной тон и обертоны — следствие колеба­ний указанных тел всей их длиной и отдельными частями. Колебание всей струны А — В дает основной тон: А — с, с — В — октаву от основного тона (колебания в 2 раза чаще); отрезки A — a, a— b, b — В дают квинту от октавы (колебания в 3 раза чаще). Внизу: 1 — основной тон; 2 — октава; 3 — квинта от октавы.

При колебании упругого тела все его частичные колебания осуществляются одновременно, каждое из них создает звуковые волны присущей ему частоты. Таким образом, от колеблющейся струны распространяется серия волн — обертонов, воспринимаю­щихся как определенная окраска звучания, как тембр. Количество обертонов может быть очень велико. В исходном тембре, возника­ющем в голосовой щели, их несколько десятков. Если графически в виде столбиков изобразить все обертоны сложного звука так, что высота столбика будет отражать величинуамплитуды соответствующего обертона, мы получим спектр сложного звука. Следовательно, рассматривая спектр какого-либо звука, мы как бы видим его тембр




Рис. 9. Схема иллюстрирует рожде­ние обертонов (верхний рисунок), их графическое изображение — спектр и уменьшение амплитуды обертонов с возрастанием их по­рядка (средний рисунок) и, нако­нец, звучание гармонического ряда обертонов (нижний рисунок). Вто­рой обертон, который по частоте вдвое больше основного тона, на­зывается октавным обертоном, по­тому что расстояние в октаву как раз соответствует удвоению часто­ты. Третий звучит квинтой в октаву и т. д.

Рис. 10. Сложные кривые, получаю­щиеся при записи музыкального звука, и спектры этих звуков. Вверху — ро­яль, внизу — кларнет. Видны области усиления обертонов — форманты, от которых зависит тембр этих инстру­ментов (по Н. Гарбузову).

Крайний левый столбик соответствует величине основного то­на, а остальные обертоны расположены в порядке возрастания их частоты. В спектре колеблющейся струны амплитуда обертонов убывает по мере повышения их частоты, и наиболее сильно выра­жен основной тон. Это происходит потому, что струна в целом ко­леблется с большим размахом, чем ее части. Однако если записать и проанализировать сложный звук музыкальных инструментов или человеческого голоса, то на спектре не получается того частокола убывающих амплитуд, который наблюдается у колеблющейся стру­ны (ср., например, рис. 9 с рис. 10 и 23).
Спектр голоса меняется самым кардинальным образом. Основ­ной тон оказывается в ряде случаев небольшим, а некоторые обер тоны или группы обертонов выглядят резко усиленными. Измене­ние исходного тембра источника колебаний связано с явлением ре­зонанса дек или трубок, коробок и других резонаторов в зависимо­сти от инструмента, о котором идет речь. Анализ спектра сложного звука музыкальных инструментов в настоящее время проводится с помощью акустической аппаратуры.
Впервые музыкальные звуки и звуки голоса были подвергнуты анализу знаменитым ученым Гельмгольцем при помощи сконстру­ированного им набора полых шаров-резонаторов. Резонаторы Гельмгольца представляют собой стеклянные шары, и меющие с одной стороны отверстие, с другой — небольшую выступающую воронкообразную трубку.

Рис. II. Современный спектроанализатор на катодно-лучевой трубке и набор резонаторов Гельмгольца — полых шаров раз­личного объема.

Каждый такой шар способен резонировать на звук определен­ной высоты. Прислоняя воронкой резонаторы к уху, Гельмгольц выслушивал различные музыкальные звуки и нашел те характер­ные усиленные обертоны, которые определяют тембр того или иного инструмента. Им же были впервые обнаружены характери­стические тоны того или иного гласного звука.
Как известно, звуковые колебания можно перевести в колеба­ния механические, электрические и записать их. Впервые с по­мощью фонографа это осуществил Эдисон. На воске его валика получалась сложная периодическая кривая, в которой нашло отра­жение множество колебаний, составляющих тембр звука. Конечно, эта механическая запись была груба и ее воспроизведение некаче­ственно. Современная звукозапись, основанная на переводе звуко­вых колебаний в электрические, на совершенной аппаратуре позволяет получать на звуковой дорожке долгоиграющих пластинок очень точное и полное изображение всех колебаний, составляющих, например, тембры оркестрового звучания и голоса солиста. I Одна суммарная кривая звуковой дорожки несет в себе все много- ; образие звучностей. Однако для анализа звука электрические коле­бания переводят не на воск, как на грамзаписи, а на фотопленку или специальную бумагу при  помощи точных аппаратов  —осциллографов самописцев.  Получающуюся  сложную  пе­риодическую кривую затем подвергают анализу, чтобы выяснить, из каких простых колебаний (обертонов) она составлена. В ре- 1 зультате можно получить точное изображение всех простых колебаний, т. е. всех обертонов, входящих в состав сложного звука, можно "увидеть" его тембр. •

Р ис. 12. Разложение сложной кривой звука на серию простых коле­баний — синусоид (т. е. на составляющие его обертоны). 1 — 3 — 5 и т. д. — порядок оберто­нов.

Рис. 13. Схема получе­ния спектра на спектро­метре. Записанный на магнитофоне (МАГ) звукподается на спектрометр (СЗЧ), который дает спектральную картину звука. Б, М, I и т. д. обозначают октавы, к которым относятся обертоны. Высота стол­биков соответствует силе определенного обертона. Область высокой пев­ческой форманты выде­лена пунктиром (по В. Морозову).

Однако анализ кривой — сложное и длительное дело. Чаще всего для разложения сложного звука на простые составляющие служат различных типов электронные приборы — спектро­метры, или спектроанализаторы. Построенные по принципу фильтров, они позволяют на экране электрон но-луче вой трубки, похожей на телевизионную, увидеть в виде серии светящихся столбиков картину спектра звука. Поющий может наблюдать спектр своего голоса непосредственно в момент фонации. В настоящее время распространены спектральные интеграторы и сонографы.