京劇行當歌唱顫音基頻波動與呼吸信號的關系再探①
——以七個京劇演員的唱腔為例

韓啟超

一、前 言

顫音（Vibrato）被認為是歌唱或樂器中最具表現力的美學特征之一，在聲學上被界定為“基頻長時間有規則的波動”。卡爾·西肖爾（Carl Seashore）認為其不僅僅是音高的波動，良好的自然顫音一般都伴隨著音量和音色的同步波動，各種因素以一定的幅度和速率波動，從而使樂音聽起來流暢柔和、豐滿圓潤，更加悅耳。②顯然，西方學者認為顫音是理解音樂審美特征形成、破解人聲和器聲發聲機制的重要途徑。自1938年西肖爾率先從聲學角度分析音樂的顫音開始③，迄今為止，西方學者已經發表了近千篇有關歌唱和樂器顫音的學術論文，不僅積累了豐富的學術成果，還構建了科學的研究方法和實驗手段。

但，國內學者對于人聲歌唱顫音的研究相對較少，除了部分語言學者探索過各地方言中的顫音之外，真正以歌唱顫音為研究對象的文獻僅有20余篇。其研究內容更多的是從歌唱發聲的角度，進行經驗式的介紹，或直接轉引國外文獻和實證數據，強調歌唱顫音的訓練是聲樂教學最重要的一個方面，可以根據它的效果來評價歌者的嗓音質量；④很少真正地從聲學角度去展開實證性研究，甚至部分學者對顫音概念及其形成原因的解釋都存在一定的錯誤。

戲曲是中國傳統音樂文化的典型代表，京劇是我國的國粹，其發聲經驗的總結也是我國民族聲樂的重要研究內容之一。但在當前學界倡導構建中國特色音樂話語體系的大背景下，國內學者極少從自然科學的角度來研究中國傳統戲曲藝術，尤其是針對具有典型特征和獨特魅力的京劇顫音藝術。目前能看到的、具有代表性成果主要有董理、孔江平從語言聲學的角度分析了昆曲閨門旦顫音的嗓音特征，包括閨門旦顫音基頻特征、顫音波動周期、演唱顫音時聲帶的變化（接觸商和速度商）、顫音的發聲類型等方面。⑤筆者曾撰文探討京劇顫音的聲學特性問題，提出京劇顫音在速度、振幅、規則性、波形、頻譜五個方面具有顯著規律。⑥另外，舒同林也從演唱的角度介紹了京劇顫音發聲的特點，即這種行腔是借助丹田氣的作用，形成一個顫動的腹壓，將胸腔產生的氣息經聲帶（喉腔），形成一種“提著氣”的“波浪音”。⑦汪人元將京劇顫音分為小顫、大顫、快顫、慢顫等不同類型，并強調其作為京劇旋律性潤腔的主要方式之一，具有“達意”“表情”“美聽”“風格”“韻味”五個功能。⑧

縱觀中國古代戲曲文獻和藝人的歌唱表演經驗、戲曲諺訣，專門論及戲曲顫音的也極少。元代燕南芝庵在《唱論》中有“凡歌一聲，聲有四節：起末，過度，揾簪，攧落”⑨的說法，其中，“揾簪”就包含有顫音之裝飾潤腔意味。清代《顧誤錄》“做腔”條也提出“擻聲”概念，因具有“抖擻震顫之意”，后人常將其納入顫音范疇，其文曰：“曲之擻處，最易討好。須起得有勢，做得圓轉，收得飄逸，自然入聽。最忌不合尺寸，并含混不清，似有如無，令人莫辨。即善于用擻者，亦不可太多，多則數見不鮮矣。”⑩俞振飛先生對此概念和內容進一步解讀，強調這是昆曲的一種腔格，所謂“遲其聲而撮之”。?

當代學者將戲曲中的顫音歸為“潤腔”內容之一，或稱之為音高式潤腔，最代表性的是董維松、沈洽、王耀華等前輩，認為這是最自然的潤腔，兼具生理性與心理性，不僅起到裝飾唱腔旋律的作用，而且還有正字、表情的作用。從更廣泛的意義上來說，也是中國傳統音樂的重要特征，是構成中國民族音樂風格和特色的標志之一。?

從嗓音發聲的基本原理來看，呼吸是發聲的重要動力基礎，顫音則是通過口腔的氣流振動帶動聲帶的顫動，產生周期性的音高和能量變化，這說明歌唱顫音與呼吸之間必然有著密切關系。國內外部分學者也對歌唱顫音與呼吸的關系進行了分析和解讀，如生理學家威廉·文納認為，顫音的產生，從音高的變化來說，最直接的來源應該是喉的環甲肌的周期性運動，肌肉電圖行跡也證明了這一點。?謝瑾認為，從發聲方法看，顫音是在氣息作用下由聲帶、共鳴腔等共同引發的顫動的樂音。?施國新認為，音強為主的顫音主要依靠腹部肌肉與橫膈膜之間的配合和控制，在呼吸肌肉群的作用下，變化聲門下的氣流壓力的速率，以正確的顫動速率有規律地改變音強幅度，從而獲得如同氣鳴樂器顫音的效果。所以，改變聲門下的氣流壓力的速率是控制音強波動幅度的關鍵。?范義付指出歌唱時要形成良好的顫音需要具備五個條件，其中四個與呼吸相關。如呼氣和吸氣肌肉群在歌唱中須有穩健并能靈活變化的平衡用力狀態；喉頭須是打開而放下的，能抵擋住氣息向上的沖擊力，給予產生周期性波動的環甲肌一個平穩的工作環境；氣息和聲帶須有一個協調的聲氣結合狀態；歌唱要遵循氣息對抗緊張，喉外肌等以上部分松弛的規律。?也有學者認為歌手主要是通過氣息調控發音器官產生基頻及其微小差頻獲得音量起伏，發出飽滿流暢的顫音。?

綜上，顫音是歌唱聲學研究的重要對象，也是中國傳統戲曲的重要特征之一，其發聲與呼吸具有密切關系。在前人對歌唱顫音與呼吸的關系論述中，除了個別學者（如美國威廉·文納是通過肌肉電圖行跡展開研究）進行生理、聲學的實證分析之外，更多學者的研究是一種理論上、經驗式的描述，很難讓讀者直觀理解二者之間具體存在何種關系？從嗓音聲學信號與呼吸生理信號之間關系來說是一種正相關還是負相關，都無從知曉。由此，筆者試圖以京劇行當歌唱為例，利用現代化的聲學、生理實驗儀器來直觀地分析、解讀顫音與呼吸之間的關系，并探討其原因。

二、方 法

信號采集對象為中國京劇院、中國戲曲學院的知名京劇演員，其中青衣2人，小生、老生、老旦、凈（大花臉）、丑（小花臉）各1人。要求每個演員演唱3—5段自己最擅長的、具有不同情緒的代表唱段，從而通過相關軟件檢錄出符合要求的顫音樣本。?

嗓音信號和語音信號均同步在專業的錄音室內拾取完成，混響時間約為0.3秒。音頻信號（Voice Signals）通過索尼駐極體電容式麥克風采集。電聲門信號（Electroglottograph Signals）通過電聲門儀器（荷蘭，型號：7050）采集，數字化為20kHz（16bit）。呼吸信號（Breath Signals）通過呼吸感應儀（MLT1132 Piezo Respiratory Belt Transducer, ADInstrument）采集，呼吸帶分別放置在胸部、腹部，兩路呼吸信號被記錄在分離的軌道上，并通過“Power Lab”和“Lab Chart”系統進行預處理。顫音樣本的提取和分析是通過“Sound swell Core Signal Workstation 4.0”（Saven Hitech, Sweden）軟件來完成，呼吸信號則是通過“Sopran”程序（KTH, Sweden）分析，各參數之間的相關性是通過“SSPS”（Statistical Product and Service Solutions V 17.0）和“EXCEL”自編程序進行計算。通過呼吸感應儀采集的呼吸信號可以反映嗓音發聲動力變化狀況，這些信號通過相關程序的處理，可以轉換為系列數據，與胸骨位移變化、肺容積變化、膈膜運動方式一一對應，這也是本文研究的基礎。

三、結 果

通過軟件提取嗓音和呼吸參數，發現所采錄的顫音段最多的是青衣，其次是老生、小生，而丑行演員所演唱的三段不同情緒的唱段中沒有符合標準的顫音段（詳見表1），這一結果符合我們對京劇行當唱腔的審美認知。青衣演員以悠長、柔美的唱腔為主，而丑行常常是簡潔、凝練的行腔語言和說白，很少有長段的抒情嘆吟。

表1 京劇四個基本行當演員的年齡、性別、唱段和顫音樣本數目

初步對這些顫音樣本進行聲學分析，發現它們的平均顫動速度是3.69Hz（標準誤差是0.72），總體顫動頻率的區間在2.36Hz—6.25Hz；平均振幅是0.62半音，總體振幅區間是0.18半音—1.36半音；顫音的波形特征與正弦波相距甚遠，在每一個顫音循環中，從波谷到波峰的時長總是大于從波峰到波谷的時長，而且多數顫音樣本中的完整波形常常隨著時間的延展而越來越小。?

將小生、老生、青衣、老旦、花臉演唱中的170個顫音段的聲學特性與演員在演唱時的呼吸信號進行相關性分析，發現二者之間存在著相當復雜的關系，并非我們所理解的、單純的是肺部氣流沖擊聲帶，導致環甲肌進行周期性運動。

具體來說，在170個顫音樣本中，88個顫音段的胸呼吸信號與基頻波動之間顯示出高度的相關性（P＜0.05），剩余的82個顫音段顯示具有局部高相關性。值得注意的是，在這88個高相關的顫音樣本中，77個顫音是負相關，11個是正相關。

從行當類別來看，花臉的高相關顫音樣本最多，占其全部顫音樣本的79%。而且，花臉的顫音樣本都是負相關，平均相關系數最高。相反，老旦的負相關樣本最少，而青衣1的高相關顫音樣本則最少，僅占她全部樣本的43%（詳見表2）。

表2 六個京劇演員顫音基頻與胸呼吸信號之間的相關系數（N：負相關，P：正相關）

四、討 論

由于呼吸信號數據代表著演唱者肺容積的變化，而肺容積的變化則對應著呼吸運動的方式變化。因此，170個京劇顫音樣本所呈現出的胸呼吸信號與基頻波動之間的高相關性，說明演員在歌唱發聲時的呼吸方式影響著顫音的形成與顫音的聲學表現。

總體來看，這170個樣本的顫音基頻波動與呼吸信號之間存在著六種典型關系，具體如下：

第一，顫音波動伴隨著胸腔的持續收縮而展開。

此類顫音的典型特征是，隨著基頻的波動，演員的呼吸信號呈斜直線或斜波線下降，二者具有顯著相關性。而且，在呼吸信號呈斜波線下行的過程中，呼吸信號運動的波峰或波谷對應著基頻的波峰與波谷。這意味著在此類歌唱顫音中，胸腔在持續地收縮，肺部容積減少。在六個行當演員中，83%的小生顫音樣本，81%的青衣1顫音樣本，64%的老生顫音樣本，63%的老旦顫音樣本，17%的青衣2顫音樣本都具有此種現象。這充分說明此類呼吸方式最為常見，即演員在持續的呼氣過程中，通過氣流對聲帶的沖擊形成了顫音，這也符合我們常規的歌唱認知體驗（如圖1所示）。

第二，顫音波動伴隨著胸腔的持續擴張而展開。

這種顯著相關性主要發生在青衣2的顫音中（超過52%的青衣2顫音樣本屬于此類）。如圖2所示，演員的胸呼吸運動是隨著顫音起伏呈斜線波動上升，多數情況下，呼吸運動信號的波峰與波谷對應著顫音的波峰與波谷。斜線上升意味著胸腔運動在持續擴張，肺部容積增大。從歌唱認知體驗的角度來看，比較難以實現，需要有豐富的歌唱經驗或特殊的技巧。因為，二者的高相關性表明，顫音的發生是京劇演員在歌唱中一直保持吸氣的狀態下而形成的。

第三，顫音波動與呼吸信號同步、反向運動。

這種顯著規律主要出現在88個高相關顫音樣本中。從行當來看，最典型的是花臉，其在顫音歌唱中只有一種呼吸運動方式，并且明顯區別于其他行當。如圖3所示，胸呼吸運動與顫音隨著時間同步進行，平滑波動，但是方向相反，二者是高度負相關。而胸呼吸運動呈穩定的波動狀態也意味著在腹壓的推動下，胸腔進行著持續的收縮與擴張，形成了一種與顫音波動同步、反向的振動狀態。當然，青衣2中有23%的樣本也屬于此類形式。

圖3 花臉的胸呼吸運動方式與基頻變化（上圖與下圖）

從實際演唱角度來看，這屬于京劇界常說的“提拎音”，即演員在行腔中借助丹田氣的作用，形成一個顫動的腹壓，將胸腔產生的氣息經聲帶形成一種“提著氣”的“波浪音”。在這一過程中，顫動的腹壓、胸腔的氣息與口腔中產生的顫音形成相反的波動趨勢，使得所發出的聲音富于彈性和美感，不會出現“左音”和“嘶音”。?

第四，顫音波動與呼吸信號同步、同向運動。

在老生和青衣2的部分顫音樣本中，也出現了胸呼吸運動與基頻波動同步、同向展開的現象，二者的運動方式高度一致，呈現出顯著的正相關。當然，這一現象的出現不排除是嗓音和胸腔在發聲過程中，由于聲帶振動而產生的耦合現象（如見圖4所示）。

圖4 與基頻波動同步進行的胸呼吸運動方式（顫音樣本來自老生）

第五，顫音波動與呼吸信號整體非相關，局部高相關。

前文已述，在170個顫音樣本中，還有82個樣本（占總樣本的48.2%）的基頻信號與呼吸信號之間并沒有顯示出顯著相關性。但進一步分析發現，這些整體非相關的顫音樣本的呼吸運動方式具有顯著的規律性，即70%的樣本中普遍存在一個主要的呼吸運動方式：當顫音隨著時間波動時，伴隨著呼吸信號值（胸骨位移）越來越低，胸部將持續壓縮（如圖5所示）。

圖5 不相關顫音樣本的典型呼吸運動方式與基頻運動（顫音樣本來自小生）

非常值得注意的是，這里存在著一個典型的矛盾現象，即所謂的不相關是指從每個顫音樣本整體來說，完整的基頻波動信號與呼吸信號之間不存在顯著相關性。但是，在每個顫音樣本的局部，即每一個峰到峰（波峰到波谷或波谷到波峰）的區間內，呼吸和基頻之間的線性函數卻顯示出了一個典型的高相關性，如圖6和表3。最高相關系數（Correlation Coefficient）R2達到0.996，最低相關系數R2是0.182。

分析原因，主要是由于胸呼吸信號的穩步減弱和顫音的穩步波動，這是導致顫音的局部片段（波峰到波谷或波谷到波峰的區間內）中胸呼吸與基頻之間的高相關性與整個顫音段所顯出來的非相關性之間矛盾的根源。當然，這一獨特的現象也充分說明京劇顫音波形的規則性，以及顫音基頻的波動規律與胸呼吸運動之間的復雜性。

圖6 從波峰到波谷區間內顫音基頻與胸呼吸信號之間的高相關性樣本

表3 82個整體不相關顫音樣本在峰到峰區間內基頻和胸呼吸運動之間的相關情況

結 論

毫無疑問，我們的分析結果顯示，京劇顫音的基頻與呼吸信號之間有著復雜的關系。在高相關樣本中，負相關最為普遍；在整體非相關的顫音樣本中，存在著局部高相關的現象，而且不同的演員行當之間具有顯著的差異性。總體來看，在所采集的四個行當演員的所有顫音樣本中，胸腔持續壓縮（呼吸信號呈斜直線或斜波線下降）是最普遍的呼吸運動方式。這也充分說明京劇歌唱顫音的發生機制在生理或動力系統方面有著顯著的規則性。當然，京劇唱腔藝術博大精深，歌唱顫音與呼吸之間的關系還須從更多維度進行解讀與剖析才能窺其真諦，推動傳統藝術的傳承發展。

注 釋

①針對京劇顫音與呼吸信號的關系，筆者曾在《聲學視域下的京劇顫音研究》一文討論“影響京劇顫音物理表象與審美特性的因素”中有所涉及，當時限于篇幅，沒有展開論述，鑒于此問題對顫音的產生極為重要，故再次專文進行探索。

②〔美〕拉里·蒂爾著，董克、崔如峰譯《薩克斯管演奏藝術》，新世界出版社1991年版，第46頁。

③Carl Seashore，Psychology of Music，New York:McGraw-Hill,1938.

④〔美〕維克托·亞歷山大·菲爾茲著，李維渤選譯《訓練歌聲》，上海音樂出版社2003年版，第118頁。

⑤董理、孔江平《昆曲閨門旦顫音的嗓音特征》，《清華大學學報》（自然科學版）2017年第6期。

⑥韓啟超《聲學視域下的京劇顫音研究》，《藝術百家》2017年第3期。

⑦舒同林《京劇演唱中的嗽音、擻音和顫音》，《中國京劇》2018年第10期。

⑧汪人元《京劇潤腔研究》，《戲曲藝術》2011年第3期。

⑨［元］燕南芝庵《唱論》，見《中國古典戲曲論著集成》，中國戲劇出版社1959年版，第159頁。

⑩［清］王德輝、徐沅澄合著《顧誤錄》，同注⑨，第60—61頁。

?俞振飛編著《振飛曲譜》，上海音樂出版社2002年版，第20頁。

?董維松《論潤腔》，《中國音樂》2004年第4期；沈洽《音腔論》，《中央音樂學院學報》1982年第4期；沈洽《音腔論（續）》，《中央音樂學院學報》1983年第1期。

?〔美〕威廉·文納著，李維渤譯《歌唱——機理與技巧》，世界圖書出版西安公司2000年版，第280頁。

?謝瑾、徐希茅《關于民族聲樂作品中顫音唱法的思考》，《新疆藝術學院學報》2010年第4期。

?施國新、賈旭《歌唱顫音的基本特征及其運用》，《南通大學學報》（社會科學版）2013年第4期。

?范義付《論聲樂的顫音技術》，《歌海》2007年第4期；周友華《試論顫音、抖音和晃音》，《音樂探索》1988年第2期。

?鐘育喬、楊蕾、白堡倫《淺談聲樂中顫音的生物物理機制》，《海南醫學院學報》2014年第3期。

?為了保證研究結果的科學性，所有顫音樣本必須符合四個標準：第一，長于1.5秒，或超過3個完整顫音循環；第二，音高沒有發生明確變化；第三，元音沒有發生變化；第四，沒有樂器伴奏噪聲的干擾。

?同注⑥。

?同注⑦。