論歌唱的聲學原理

黃玉林

【摘 要】本文就歌唱的聲學原理，即聲音的產生、人聲的產生、聲音的特性、樂音與噪音、基音與泛音、共鳴等方面進行了深入淺出的論述，作者認為，聲樂教師和學習聲樂的學生必須理弄清楚上述的聲學原理。只有從理論上弄清楚了，才能正確地指導歌唱的訓練及演唱的實踐，只有這樣，才能更好的為歌唱藝術服務。

【關鍵詞】歌唱;聲學原理

中圖分類號：J616 ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1007-0125（2019）30-0054-02

歌唱是一門語言藝術，語言與聲音緊密聯系在一起，純音樂不需語言，只靠聲音的產生就能實現，聲、音、語言既有聯系，又有區別，聲靠物體振動發出，音是聲共鳴的產物，人類的語言是將聲音轉化成字的結果，語言加上音樂便成為美妙動聽的歌聲。歌唱是一門科學，既然是科學，就必須要有科學的基礎，物理學中的聲學知識就是歌唱的基礎。只有掌握了歌唱的聲學原理，教師才能教得好，學生才能學得會，在歌唱教學實踐中要知其然，更要知其所以然。本文就歌唱的聲學原理加以論述。

一、聲音的產生

聲音是由物體的振動而產生的。那么，什么叫振動呢？這是我們首先要搞清楚的問題。振動就是物體沿著直線或弧線，經過某一中心位置的來回運動。從聲學的角度來講，聲音的形成由下列三個部分組成：第一，振動的動力部分;第二，振動的發聲部分;第三，聲音的傳播和共鳴部分。舉例來說，鋼琴的發聲，手指彈奏琴鍵是振動的動力部分，琴弦是振動的發聲部分，琴箱是共鳴部分;弦樂器（二胡、提琴）的發聲是靠弦線振動;管樂器（笛、簫）的發聲是靠內部空氣柱的振動;板膜樂器（鑼、鼓）的發聲是靠膜面的振動;人聲發聲是靠聲帶的振動。

二、人聲的產生

發聲是人的本能，嬰兒“呱呱墜地”，這是反射引發的聲音，象征著生命的開始，實際上也是嬰兒脫離母體后，肺開始呼吸，宣告新生命獨立生活的開始。隨著嬰兒的發育，一歲呀呀學語，二歲學會說話，再長大可以說童謠甚至唱兒歌，這些都為人們所熟悉的，是司空見慣的事情。

語言是歌唱的基礎，歌唱是藝術化的語言，是語言的補充和發展，其實，聲音的產生早于人類的語言。人類發聲器官形成聲音有下列幾個組成部分：一是振動的動力部分（呼吸器官和膈肌以及腹肌的力量）;二是振動的發聲部分（聲帶）;三是聲音的傳播和共鳴部分（口咽腔、鼻咽腔、頭腔及胸腔）。

三、聲音的特性

（一）音的高低。在一定的時間內物體振動的次數決定著音的高低。物體振動的次數越多，聲音就越高;物體振動的次數越少，聲音就越低。振動的次數又稱為頻率，頻率多聲音就高，頻率少聲音就低，頻率的單位叫赫茲（Hz），即每秒內發聲體振動的周數。為了紀念德國物理學家赫茲（Hertz），用他的名字命名頻率的單位，有時也縮寫為C/S。測定聲音振動次數的單位時間，習慣上以秒計算，如國際上通用的標準音a1，按平均律調音的鋼琴琴弦，每秒鐘振動440次，其頻率為440赫茲（Hz）。正常人能聽到的聲音范圍是在16-20000Hz之間，也就是說，在這一范圍內的聲音，都能引起人耳的聽覺感受。

（二）音的強弱。音的強弱也叫音量。物體振動幅度的大小決定著音的強弱;物體振動的幅度大聲音就強，物體振動的幅度小聲音就弱。振幅就是發聲體振動時離開中心點的距離，這個距離越遠，振幅就越大;距離越近，振幅就越小。

（三）音的長短。音的長短也叫音值或時值。發音體振動時持續的時間不同，決定著聲音的長短;持續時間越長，音就越長;持續時間越短，音就越短。聲音的絕對時值是用時間單位（秒）來衡量的。在音樂中，音的時值是相對的時值，它不但代表音的持續時間，而且還有表情的意義，即節奏和節拍。民族音樂中有快板、慢板等，在五線譜上則用音符記號來標記音值，如全音符（Ο）、二分音符（d）、四分音符（?）、八分音符（?）、十六分音符（?）等。

（四）音色。音色，也叫音質。發音體的性質、形狀、結構及其泛音的多少，決定著聲音的音色;人聲、弦樂、管樂等，由于發音體的材料各不一樣，所以給人的音色感覺是不一樣的，因此，音色體現著聲音的總體品格和性質。

四、樂音與噪音

按振動的特點來說可將聲音分為兩類，即樂音和噪音。振動狀態規律，因而有著固定音高的音，叫做樂音;樂音是有一定規律、有一定的波形和一定的頻率的，例如音叉、樂器、歌唱的元音都屬于樂音。相反，聲波做無規律的振動，沒有一定波形和一定的頻率，這種交混而成的聲音就是噪音，即振動狀態不規則，無固定音高，如雷鳴、槍炮聲、市場里的嘈雜人聲等。

五、基音與泛音

發音體全部振動產生的音叫基音。線段發音，整個線段振動;定音鼓發音，整個鼓面振動;管樂器發音，整個氣柱振動;人發聲時聲帶整體振動，等等。它們所發的音皆為基音，基音是聽覺感受中最清楚、最響亮的聲音。發音體部分振動產生的音叫泛音;發音體從大的等分段到微小等分段都在同時振動，這些音的高度與等分次數有關，等分次數越多，所發的音就越高，如歌唱在聲帶整體振動時產生基音，其邊緣也發生振動，從而產生泛音，因此，人的歌聲是由基音和泛音構成的。

任何聲音都是由基音與不同數量的泛音構成，同一種樂器或同一種人聲，其泛音越多，音色則越優美。

六、共鳴

什么叫共鳴呢？我們必須弄清楚這個概念，如果在任何一個發聲體的聲場內，放入另外一個與原發聲體振動頻率相同的物體時，那么放入的這個物體就會接受原發聲體振動的感應作用，而同時振動發聲，這種現象就叫作共鳴。放至聲場的物體，就是原發聲體的共鳴器。同樣，一個振動聲投至與它振動數相同的空氣柱時，也會使空氣柱振動發聲。共鳴現象的產生，主要是由于原發聲體與放入的物體兩者之間的振動頻率相同，也就是說，作為共鳴器固有振動的周期與原發聲體振動的周期相同而發生感應作用的關系。共鳴還與共鳴腔的容積、形狀和腔壁結構有關，容積大與低音起共鳴，容積小與高音起共鳴;音柱形狀長的與低音起共鳴，短的與高音起共鳴，圓錐形（喇叭）對所有頻率均有擴大效果;共鳴腔壁結構質地硬的與高泛音起共鳴，音色響亮;質地軟的與低泛音起共鳴，音色柔潤。

人們常常將“聲音”放在一起來描述，諸如這個人的聲音如何，這個人的聲音好不好聽等，其實“聲”與“音”是有區別的，“聲”是聲帶振動產生的，比較微弱，通過人的三腔（頭腔、口咽腔、胸腔）共鳴后才產生了音。共鳴有兩大作用，第一是放大作用，使聲成為音;第二是產生泛音，美化音色。

本文就歌唱的聲學原理，即聲音的產生、人聲的產生、聲音的特性、樂音與噪音、基音與泛音、共鳴等方面進行了深入淺出的論述，作者認為，聲樂教師和學習聲樂的學生必須弄清楚上述的聲學原理。只有從理論上弄清楚了，才能正確地指導歌唱的訓練及演唱的實踐，只有這樣，才能更好地為歌唱藝術服務。