Резонирование голоса

По существу, речевой тракт является воздушным пространством для резонирования голоса и состоит из ряда соединенных между собой «камер», каждая из которых имеет свою собственную пропускную способность звука. В пределах резонатора молекулы воздуха используются источником звука – вибрирующими голосовыми связками. Это можно легко почувствовать, если задержать дыхание и пробежаться пальцами по шее, немного сбоку от гортани. Даже не издавая ни звука, вы услышите, как изменится резонанс, если попробуете беззвучно артикулировать гласные. Каждая такая «гласная», по ощущению, будет иметь свой тон.

Это происходит потому, что в вашем голосовом тракте есть области, которые усиливают или заглушают определенные частоты. Каждый раз, когда обертоны вашей основной частоты близки к резонансным частотам вашего голосового тракта, обертоны усилятся и ваш голос будет звучать громче. Сознательно формируя наш голосовой тракт с целью корректировки резонансных частот, мы можем «сформировать» резонанс: большая камера усилит нижние обертоны, а меньшая (суженная) – верхние.

Четыре главных области голосового тракта – это глотка (или глоточная труба), носовая полость, ротовая полость (включая язык, челюсть и губы) и надгортанник.

Глотка

Глотка, или глоточная труба, – это самый большой и важный резонатор голоса, начинающийся у задней стенки гортани и заканчивающийся ртом и носовой полостью. Она обволакивает гортань подобно мышечному рукаву.

На рисунке (на странице справа) показаны несколько мышц мягкого нёба и приводящих мышц, которые используются при глотании, чтобы пропускать еду по пищеводу в желудок. Те же самые мышцы используются, чтобы расширить или сузить части глотки и изменить качество резонирования. Мягкое нёбо может быть поднято или располагаться горизонтально, чтобы изменить резонансную полость. Гортань может быть поднята или опущена, чтобы сократить или удлинить глоточную трубу, таким образом создавая перцептивно более яркое и глубокое качество звука.

Носовая полость

Мягкое нёбо (нёбная занавеска) при подъеме закрывает носовую полость от полости рта. Это помогает нам, когда мы произносим открытые (не носовые) согласные звуки и все открытые (не носовые) гласные звуки, которые встречаются в таких языках, как английский, итальянский и немецкий. Когда мягкое нёбо опускается, открывается носовая полость, и благодаря этому звук проходит через нос, ротовую полость и попадает в область глотки, что позволяет нам воспроизводить носовой звук. Когда мы произносим носовые согласные звуки и носовые гласные звуки (как во французском языке), мягкое нёбо опускается. Носовая полость состоит исключительно из мягких тканей, поэтому она довольно неэффективный резонатор. И тем не менее некоторые современные исполнители сознательно используют носовой резонанс наряду с другими инструментами или для создания вокального эффекта.

Слева: Поднимаясь по голосовому тракту, воздух попадает в носовую полость (синий цвет). Любая из полостей, расположенных над голосовыми складками, может приобретать иную форму, чтобы изменить качество резонанса.

Справа: Основные мышцы глотки и мягкого нёба.

Ротовая полость

Ротовая полость начинается от внутренней стороны губ и заканчивается на границе пищеварительного тракта в области нёбно-язычной дужки, которую можно увидеть, если широко открыть рот и посмотреть в зеркало. В этой резонирующей камере мягкое нёбо, язык и щеки могут действовать независимо друг от друга или вместе, изменяя качество звучания.

Язык состоит из сложного набора мышц, и он гораздо крупнее, чем думает большинство людей. Язык прикреплен к подъязычной кости, и то, как мы его используем, может сильно влиять на качество звука и вокал в целом.

Если вытянуть язык вперед и вверх. Такое положение языка создаст более яркий звук. Если кончик языка находится в передней части рта, звук будет восприниматься еще ярче.

Если втянуть язык. Если подтянуть язык к задней части ротовой полости, звук получится более глубоким, «закрытым». Если убрать кончик языка или согнуть его (как в характерном южноамериканском «р»), звук получится еще глубже.

Напряжение в корне языка. Это может случиться, если весь язык целиком втянуть назад и прижать, что сузит глотку, из-за чего голос будет звучать гортанно. Такой голос, например, у комедийного персонажа мистера Бина.

Работа челюсти: в закрытом состоянии (слева) и в открытом (справа). Следует отметить, что при правильном положении нижней челюсти, когда она приоткрывается, мыщелок остается неподвижным.

Нижняя челюсть формирует боковую и переднюю границу ротовой полости. Хотя можно было бы подумать, что, если открыть челюсть шире, получится более громкий звук, необычный шарнирный механизм челюсти обуславливает тот факт, что широко раскрытая челюсть, наоборот, уменьшает пространство резонирования в глотке. Для того чтобы найти пространство побольше, обычно куда более эффективно поменять положение резонантных камер на более дальнее и нижнее в вокальном тракте.

Губы используются в основном для того, чтобы формировать гласные и согласные, но они также могут немного изменять длину вокального тракта. Выпячивание губ удлинит вокальный тракт, а их растяжение, наоборот, укоротит его, что соответственным образом понизит или повысит резонансные частоты.

Преддверие гортани

Часть гортани между голосовыми складками и надгортанником называют преддверием гортани. Эта воронкообразная трубка начинается у основания перстневидного хряща и включает мышцы, находящиеся между черпаловидными хрящами в задней части гортани, надгортанник и мышцы вокруг него. Когда мышцы вокруг надгортанника сокращаются, они сужают эту трубку спереди назад.

Суженное преддверие гортани производит яркий, звонкий звук, который усилит уровень звука вашего голоса. Оперные певцы используют подобное сужение, а также широкую и удлиненную глотку, чтобы создать певческую форманту, особый синтез резонансных частот, позволяющий перекрывать звучание целого оркестра.

Мышцы, которые работают вместе, чтобы сузить преддверие гортани у основания (синим показаны мышцы между черпаловидными хрящами) и вокруг надгортанника (косые и черпаловидно-надгортанные мышцы красного цвета).

Вопрос возраста и пола

Голос – это биомеханизм, изменяющийся не только вместе с растущим и стареющим телом, но и с объемом легких, а также со способностью контролировать дыхание; голос проходит через те же самые части жизненного цикла, что и вы, – меняясь от ребенка к взрослому, а затем старея. Положение и размер гортани также являются важными факторами, как и относительная жесткость хрящей.

Голос ребенка

Гортань младенца функционирует не так, как у взрослого. Она находится высоко, практически на одной линии с челюстью, чтобы надгортанник и мягкое нёбо могли работать вместе для одновременного дыхания и сосания. Уже в раннем детстве гортань начинает понемногу опускаться, а в подростковом возрасте и взрослом возрасте смещается еще ниже.

Гортанные хрящи маленького ребенка более мягкие и пластичные, чем у взрослого, и, следовательно, не могут эффективно сопротивляться натяжению мышц. До самого подросткового возраста слои голосовых связок не до конца сформированы, отчего тембр голоса ребенка отличается от тембра взрослого человека. Кроме того, детские голосовые связки короче, поэтому у детских голосов более высокий тон. Маленькие легкие и слабые мышцы живота не позволяют детям выполнять те же самые вокальные задачи, какие могут выполнить взрослые. Поэтому ребенку спеть оперную арию или мощную балладу также невозможно, как пробежать марафон.

Мужской и женский голоса

В детском возрасте мужской и женский голоса развиваются примерно одинаково, но в подростковом возрасте происходят кардинальные изменения. Причем изменения претерпевают оба голоса, но голос девочки будет меняться в соответствии с ее общими закономерностями роста, в то время как у мальчиков рост гортанных хрящей и голосовых связок происходит непропорционально росту остального тела, в результате чего у них наступает период резкого изменения голоса. Эти изменения, которые происходят в результате повышения уровня тестостерона, несут ответственность за самые важные различия в мужском и женском голосах.

Оба голоса имеют одинаковые составляющие и одинаково функционируют, но общая длина мужского вокального тракта больше, в частности, сама гортань крупнее, а голосовые складки в ней длиннее, толще и тяжелее. (В таблице выше указана средняя длина голосовых связок человека в течение жизни.)

Разговорный тон у мужчин и женщин, как правило, неодинаков. Среднестатистический тон женского взрослого голоса на 20 % выше мужского, а у мужчин – примерно на октаву ниже, чем у большинства женщин. На диаграмме внизу (с клавиатурой пианино) показан голосовой диапазон разных голосовых классификаций, начиная с самых высоких (сопрано) и заканчивая самыми низкими (бас).

Диапазон голосов при пении и речи показывает основные значения частот для ноты до разных октав в герцах (Гц): самые низкие слева, самые высокие – справа. До первой октавы отмечено красным кружком. Вертикальная черта на линиях речи маркирует средний тон для каждой группы.