秦州小曲《采茶》的聲學特征及數字化研究

文/戴 忱 買巖萍

秦州小曲《茶歌》亦稱采茶歌、唱采茶、采茶燈等。采茶的勞動過程包含了著勞動人民的樸素情感、獨特的藝術思維、濃厚的生活氣息和豐富的精神生活。單純的茶歌，為茶農勞動時唱的歌。茶歌的體裁，有山歌、勞動號子、民間小調等。音樂結構比較簡單，多由兩個樂句或 4 個樂句構成。茶歌有正采茶與倒采茶之分，兩者除在唱詞上形成由1-12 月順序的倒轉變化外，音樂上常形成對比和發展。一般來說，正采茶較為抒情、平穩、歌唱性較強，倒采茶曲調歡快、跳躍，襯字、襯詞的大量運用，使音樂打破正常均衡的結構,而顯得更富有生活氣息。

目前對于口傳文化的研究從目前研究狀況來看，學者們對唱詞、搜集和整理方面居多，但根據民歌的內在聲學生理特征進行的研究較少。從歌唱聲學方面研究秦州小曲是屬于多學科交叉研究，是秦州小曲研究領域近十年來出現的新研究趨勢。這為秦州小曲研究和保護提供了更多的可能性與可行性，特別是科學儀器的運用，使得秦州小曲研究有了科學數據作為依據。[1]

在音樂聲學研究中，主要包括了能量、音高、時長等參數的分析。本文在該方面的研究創新主要是針對歌城共振峰研究。“歌唱共振峰現象”又稱為“共振峰”，已經越來越受到重視。共振峰定義為聲道脈沖效應，如果將聲道視為一個諧振腔，共振峰就是這個腔體的諧振頻率。在計算機音樂中，共振峰是決定音色和音質的重要參數。目前，對于“歌手共振峰”的語言描述，可以歸納如下：歌手共振峰指出現在2200Hz-3200Hz 頻率范圍的一種共振波峰，它的存在可以增強歌唱者嗓音的明亮度和穿透力，不至于被樂隊伴奏或其他音響所掩蓋[2]。如美國的巴塞洛繆在《男聲優美歌唱音色的物理定義》中總結出：“歌唱中最好的鳴響效果，即男聲為2800Hz、女聲為3200Hz 的共振峰”。

一、研究方法

語音聲學研究方法是整個實驗語音學的基礎，也是發展成熟較早的方法之一。語音聲學分析隨著錄音設備和分析儀器的改進和增多，由最早的浪紋計、示波器到之后的語圖儀等語音分析儀器，能夠使連續地、動態的語音量化分析其音色、音強、音高和音長等特點。本研究在前人多年研究成果的基礎上，通過學習一些語音理論相關知識，借鑒其他學術論文的經驗，實現了秦州小曲《茶歌》數字化研究設計。首先，在前期預處理階段完成語料的選取、錄音及切分，明確文件命名保存規則，建立數據庫。其次，提取能量、共振峰、時長、基頻、開商、速度商等參數并建立數據庫。本研究信號采集硬件設備主要有筆記本電腦、Audition 錄音軟件、喉頭儀、外置聲卡、調音臺、麥克風等。采集的發音人為一男一女，均為當地的民間愛好者。

二、秦州小曲《采茶》能量研究

能量表示聲音的高低，歌唱過程中的能量表示演唱者所使用氣流的多少。我們利用Praat 軟件大批量提取秦州小曲《采茶》的能量值，用SPSS19.0 對所提取的能量值進行統計分析，統計分析結果如下四幅圖所示，圖中橫坐標表示能量的大小，縱坐標體現能量分布的集中趨勢。本節選擇兩段采茶曲，對這首歌曲分別從演唱能量和言語能量兩個方面進行分析。

觀察上面的能量分布圖，可以看出歌手在演唱以上歌曲的過程中，所

1.歌唱能量分析

圖2-1 ：第一段能量分布圖（男）

圖2-2 第二段能量分布圖（男）

圖2-3 第一段能量分布圖（女）

圖2-4 第二段能量分布圖（女）

表2-1 演唱能量數據統計表

使用的氣流量高低差異并不大，演唱過程中的能量均分布在65dB-67dB 之間。但是四段歌曲的能量集中趨勢卻不相同，我們可以很明顯的看出男聲演唱的能量分布更加集中。

演唱能量數據統計表可以說明以下問題：男女歌手共同演繹了秦州小曲《采茶》這段曲目，但從數據表中可以看出，男聲女聲的演唱并不相同。就總時長而言，男聲對于曲目的演唱時長更長，說明在演唱過程中男聲對于歌詞間的停頓或詞尾進行了延長處理。就能量而言，男聲演唱的能量最大值高于女聲，而能量最小值也低于女聲。整體比較而言，男聲唱歌過程中能量的跨度比較大，表現為，男聲演唱過程中最高能量高于女聲，而最低能量低于女聲演唱。觀察平均值可以看出，歌曲在平均值上沒有多大差異，能量平均均值在65dB～68dB 之間。

2.言語能量分析

對四段言語能量進行統計分析，繪出以上四幅圖，在對歌曲進行朗讀的過程中，能量平均值在56dB-66dB之間，整體的言語能量并不算很高。也可以看出，言語能量的集中趨勢也不相同，仍然呈現出男聲的能量更加集中的趨勢，女聲能量比較分散的趨勢特征。

觀察言語能量數據統計表得出以下結論：男女歌手共同朗讀了秦州小曲《采茶》這段曲目，就總的時長而言，女生朗誦的時長明顯長于男聲朗讀的時長，這恰恰與歌唱中的總時長特征相反。就最大能量值而言。整體觀察，呈現出和歌唱時一樣的情況，即最高能量體現出的特征是男聲的最高能量要比女聲的最高能量高，而最低能量要比女聲低，這說明男聲在演唱和朗讀時的聲音強度跨度都要比女聲大。朗讀兩段歌曲的過程中，平均能量都在56dB～66dB 之間。通過演唱能量分布與朗讀能量分布進行比較，可以看出，歌唱過程中的能量變化要大，而朗讀過程中能量的變化較小，表現為歌唱過程中能量的最大值與最小值之間的差值更大，而朗讀過程中能量最大值與最小值之間差值較小。說明歌唱過程不同于言語過程。

圖2-5 第一段能量分布圖（男）

圖2-6 第二段能量分布圖（男）

圖2-7 第一段能量分布圖（女）

圖2-8 第二段能量分布圖（女）

表2-2 言語能量數據統計表

3.樂段能量分析

分析了整段秦州小曲民歌的演唱能量及言語能量，本部分將秦州小曲民歌切分成上下兩個樂段進行分析。上下段無論是在歌詞還是旋律上沒有差異。

觀察上面的四幅圖可以看出，男聲無論時演唱樂段1 還是樂段2，平均能量均集中在在68dB 附近，而女聲樂段1 和樂段2 的能量在66dB 附近，這表明樂段演唱過程中，能量的分配比較均勻，差異不大。這符合上下樂段在歌詞以及韻律上相匹配的特征。

圖2-9 樂段1 能量分布圖（男）

圖2-10 樂段2 能量分布圖（男）

圖2-11 樂段1 能量分布圖（女）

圖2-12 樂段2 能量分布圖（女）

表2-3 上下樂段能量數據統計表

觀察上下樂段能量數據統計表，得出以下結論：

雖然秦州小曲上下樂段的歌詞以及旋律一致，但是，演唱過程中，上下段演唱時間的分配卻存在差異，無論是男聲還是女聲在演唱第一樂段時用時更長。就能量值而言，男生和女聲在最大能量值上體現為，第一樂段的最高能量值都高于第二樂段的最高能量值，但差異并不是很懸殊。根據上下兩個樂段能量的數據統計，繪制出散點圖進行更加直觀的觀察及分析。觀察散點圖，我們發現男聲的演唱能量集中在60dB～80dB 之間，男聲呈現出更加集中的趨勢，而女聲樂段演唱過程中能量分布比較分散，表示歌唱過程中聲音高低錯落有致，而男聲演唱過程中聲音持續高亢響亮。

圖2-13 秦州小曲《采茶》(男)能量散點分布圖

圖2-14 秦州小曲《采茶》（女）能量散點分布圖

三、拖腔聲學分析

拖腔在民歌的演唱中非常常見，但不同民歌對于拖腔的演繹又各不相同，族采茶曲中也多使用拖腔去增填演唱藝術特色。演唱過程中，根據情感需要，會使用不同的拖腔形式進行演繹。根據形式的不同，我們將拖腔分為短拖腔，長拖腔，襯詞拖腔進行分析。分析指標為：時長、基頻、能量。橫坐標為時間。

通過上面六幅圖得出以下結論：

（1）圖3-1 和圖3-2 分別是所選歌曲中詞尾音上的短拖腔的基頻圖以及能量圖。所選擇的時長為3.3s。可以看出所選段的頻率集中在180Hz左右，能量值整體分布在40dB～60dB之間，能量分布比較集中。可以看出拖腔部分起伏較小，并且在演唱到高音區時才有運用。

圖3-1 短拖腔基頻圖

圖3-2 短拖腔能量圖

圖3-3 長拖腔基頻圖

圖3-4 長拖腔能量圖

圖3-5 襯詞拖腔基頻圖

圖3-6 襯詞拖腔能量圖

（2）圖3-3 和圖3-4 分別為所選取的長拖腔的基頻以及能量圖。選取時時長為5.16s。可以看出，長拖腔段先表現為時間的延長，其次表現為音域范圍的寬廣，演唱長拖腔的基頻范圍在250Hz～450Hz 之間；從能量圖中看出，能量保在60dB～80dB 之間。圖4-17 中出現驟然上升驟降的特征，正是這種頻率的改變才使得長拖腔呈現出跌宕起伏的特色。

（3）圖3-5 和圖3-6 分別是襯詞拖腔的頻率及能量圖，選取時長為2.58s。可以看出襯詞拖腔演唱中，基頻分布在300Hz～450Hz 之間，演唱能量集中在60dB～80dB 之間。襯詞拖腔是在像“哎”“呦”“啊哈”等詞后面進行拖長聲音的處理，使得整段歌在旋律上相匹配。以上三種形式的拖腔，雖然各有特色，但從能量上來看并無太大的差異。不同拖腔的運用有其必要性，拖腔的運用在采茶曲的演唱中是必不可少的。

四、歌唱共振峰

歌手共振峰指的是，歌唱過程中，2200Hz-2800Hz 之間出現的聲音頻率的增強。歌唱中如果出現共振峰，我們認為該歌手具有優質的嗓音，反之，則認為歌手音質較差。歌唱中，良好的共鳴是一個判斷歌手聲音優劣的最重要的指標。掌握良好共鳴技巧的歌手可以發出輕蹙、響亮的聲音。秦州小曲《采茶》更是需要通過良好的共鳴得以實現其悠揚、遼闊、明亮的特色。因此，本研究將演唱以及朗讀中的共振峰段截取加以研究分析。

圖4-1 第一段歌唱共振峰語圖（男）

圖4-2 第一段歌唱段音節譜包絡（男）

圖4-3 第二段朗讀語圖（男）

圖4-4 第二段朗讀段音節譜包絡（男）

圖4-5 第一段歌唱共振峰語圖（女）

圖4-6 第一段歌唱段音節譜包絡（女）

圖4-7 第一段歌唱共振峰語圖（女）

圖4-8 第一段歌唱段音節譜包絡（女）

以上為歌曲演唱及朗讀時的共振峰語圖和段音節包絡圖。通過觀察以上的語圖和譜包絡，得出以下結論：分析演唱過程中語圖和段音節包絡圖。在第一段1000Hz、2000Hz 和2500Hz 處形成濃黑杠，其他區域并沒有能量的聚集；從二段的語圖可以看出，1000Hz、2000Hz 和2800Hz 處有能量的聚集，但其他區域沒有能量的聚集。通過譜包絡圖可已看出，歌唱過程中用共有四個共振峰，低頻共振峰(F1、F2)集中在400Hz—1800Hz之間，高頻共振峰（F3、F4）集中在2400Hz-4800Hz 附近。分析朗讀過程中語圖和段音節包絡圖。第一段在400Hz 處有能量的集中分布，在1200Hz 處有較強的能量聚集。從第二段的語圖上可看出：800Hz 附近有較強能量的聚集，1600Hz 附近形成次強能量的集中分布，1600Hz 以上有較少范圍較廣的分布。譜包絡的特征為，能量在400Hz—800Hz 之間聚集。與演唱時的譜包絡進行對比可以看出：朗讀時頻率高于800Hz 時，能量就開始衰減，具體表現為：語圖高頻區的顏色要比歌唱中的語圖顏色淡。

總結

不同的歌曲形式，有其不同的演唱方法和技巧，這些技巧和方法使得某種歌唱形成獨樹一幟的藝術風格。秦州小曲《采茶》自然也是如此，秦州小曲歌手在演唱過程中各項技巧以及方法的運用使得秦州小曲凸顯出其不同于其他歌唱形式的特征。本文選取聲學參量進行分析，旨在對秦州小曲民歌的生理機制進行探究，為秦州小曲教學提供直觀的科學方法，使得這類優秀中華口傳文化得到有效的繼承和發展。