陈颖 沈威

【摘要】在声乐学习中，歌唱的训练极为重要，技巧与训练密不可分，这就要求在平时的学习中要掌握正确有效的发声技巧，在掌握正确的发声技巧之前首先要有对声音以及歌唱要素的明确意识。我国著名的声乐教育家沈湘在他的声乐教学中指出，人声歌唱的基本要素包括呼吸、发声、共鸣和语言四个部分。对于很多声乐初学者来说，普遍出现声音“挤、卡、直”的现象，声音没有色彩感，缺乏对共鸣腔体的认识。本文以美声唱法实战教学为例，通过物理学中赫姆霍兹共鸣器原理的角度以及频谱分析方法对学习过程中的问题进行剖析解释，以人体发声器官的物理特征作为出发点，探讨声乐学习中基音共鸣腔体的寻找以及训练的方法，从而加强声乐演唱的技巧。

【关键词】声乐训练;美声唱法;共鸣腔体;物理声乐

【中图分类号】J616

【文献标识码】A

【文章编号】1002-767X（ 2020） 01-0058-03

【本文著录格式】陈颖，沈威声乐训练中物理方法应用的探究[J].北方音乐，2020，Ol（ Ol）：58-60

前言

呼吸是歌唱的动力，没有动力就不能发声。有了动力以后，共鸣在歌唱中也是非常重要的。因为声带发出的声音很小而且很单薄，不悦耳，不能成为歌唱的声音，必须要靠共鸣把声音扩大和美化。德国古典哲学家黑格尔认为“最自由的而且最响亮最完美的乐器是人的声音，它兼有管乐和弦乐的特性，因为人的声音一方面是一个震动的空气柱。另一方面由于筋肉的关系，人的发声器官也像是一根绷紧了的弦子”。美声唱法区别于其他唱法的最主要的特点在于，美声唱法是“混合声区”的唱法;从声音方面，真假声可以按音高比例的需要混合使用;共鸣方面，把歌唱可以使用的共鸣腔体都调动起来。首都师范大学李媛媛在一则报道中表示，学生要发现自己的错误需要有参照物，但是很多学生只通过自己的听觉来进行判断，是比较不合理的。学生应该记住唱出正确声音的“感觉”，而不是“声音”本身。

一名专业的歌唱演员要求不仅要了解发声器官的生理特征，而且要认识到发声时身体各个部分协调作用，在了解音乐、物理、生物原理的基础上有意识地改善自己的歌唱方法以达到提升演唱技术的目的。赫姆霍兹在本文中将会被应用来辅助歌者了解自己身体的感受并且随时控制调整发出声音的时机、部位与状态。通过物理训练方法来寻找共鸣并且改善音质。下面本文将结合物理学原理与声乐训练展开探讨。

一、美声唱法的特点以及初学者问题寻找

美声唱法的特点在于它丰满、明亮、富于金属色彩而又有致远力的、松弛而网润的音质。而且美声唱法是属于全共鸣，所以这种音质往往包含了较多的高泛音，音色明亮;具有充分的共鸣，音质丰满，具有这种音质的声音在歌唱时常常会给人以金色阳光似的灿烂、华丽的印象;轻声歌唱时，给人以银色般的柔和、清亮的感受。

但是，人体的共鸣腔体分为胸腔、口腔、鼻腔、咽腔以及头腔。在歌唱时，这几个共鸣腔体都要进行相应比例的运作。共鸣腔体对于美化声音具有极其重要的作用，能使声音更具有质感。歌唱共鸣的通道可以看成一个管乐器，唱歌的时候当做是一个管状腔体在进行振动。铜管乐器之所以音量大，是因为它内在的空间中的空气在管内产生振动并且在有限空间中产生共鸣，使声音感觉空旷且明亮，甚至距离较远的时候都能听到。美声唱法如果缺乏强有力的共鸣腔体就会使声音暗淡、音量小、没有金属色彩。在歌唱发声过程中，所有的共鸣腔体都要起作用。头腔共鸣是打开鼻咽腔所产生的共鸣，头部会有一种振动的感觉。唱歌的主要声道在喉咽的上下，声道通了白然声音就是明亮而集中的，有了共鸣，声音就具备空间感。

在声乐学习过程中，初学者经常会有出现肌肉紧张的现象，例如声带闭合不良则产生嘶哑、暗淡的声音;喉部肌肉紧张或者挤卡喉头，从而发出刺耳的“亮声”，声音虽然是有，但是不舒服且不顺畅的，长期这样用嗓容易疲惫甚至出现声带小结的症状。有些男生天生声音条件不错，但是唱歌时喉头位置压的过于低，造成声音大而空;有些喉头位置过高，声音虽明亮但是扁、窄而且挤，影响气息的通畅。而美声唱法讲究优美的音质，凡是好的声音，必定是以最少的肌肉张力和气息压力来获得最大的共鸣效果，从而达到优美的歌唱。

美好的声音具备良好的声带闭合，适度的气息冲击，适度的喉头位置，适度的软腭部分的兴奋和抬起，积极但不僵硬，正确的舌位，松弛的下巴和口型，自然而松弛的歌唱状态，任何一个因素的不足或者片面地过分强调都会破坏这种平衡，导致肌肉紧张，影响发声。

总能从书中看到关于歌唱的理论，喉器的下放是获得共鸣的途径，首先要有深呼吸，打开腔体，喉头才会下放，共鸣随即产生。所以在歌唱的过程中，不要出现有压喉的现象，那是歌唱中不该用到的力量。没有共鸣的声音都是挤出来的。如果有舒服的深呼吸，喉器就会自然地跟着下放，只有喉器的腔体大，嗓子的腔体扩大，共鸣才相继会变大，变得圆润。总之，要想获得稳定的共鸣，就要拥有“深呼吸、打开腔体、喉头下放、软口盖上提、身体保持放松”的状态。然而在实际训练中，很多声乐学习者往往只能知道这个状态的语言表述，但是总能发现一张嘴却不是自己想要的声音，也没有共鸣。

笔者针对多位初学者的问题，借助物理手段进行了分析，得到了物理上的原因，并希望能引入物理方法对歌唱者进行引导。

二、利用声音频谱分析将初学者问题转化

沈括在《梦溪笔谈·补笔谈》中提到过一段话， “琴瑟弦皆有应声：宫弦则应少宫，商弦即应少商，其余皆隔四相应，今曲中有声者须依此用之。欲知其应者，先調诸弦令声和，乃翦纸人加弦上，鼓其应弦，则纸人跃，他弦即不动。声律高下苟同，虽在他琴鼓之，应弦亦震，此之谓正声。这一段话讲的是沈括利用放大实验法对乐器不同的弦针对同一音调产生的共鸣所做的一段小实验，当外来音调达到某一频率的时候，其他的琴弦也会有微小的波动，由于震动非常小而且响声并不易察觉，但是只需要加入一个纸片人，这种波动就能看得很清楚了。这段话虽然简明扼要，但是也包含了物理中声音的不同量。

每位歌者发出的声音可分为基音与泛音，每一个基音的产生都必然会伴随着泛音，称为应声。就好比把人体当做是一个琴，把发音部位就当做像琴上的琴弦一样，每次发一个音就相当于琴上拨动了一根琴弦，带动其他的琴弦进行微弱的抖动，这就发出了通过空气传播出来所能听到的声音。黄大同先生在2005年发表的《沈括应声与逸调声析释》中也提及应声的这个概念，黄先生文中提及基音会由于共振而带来了泛音。

为了解释更加清楚，以简单下图对某一个声音的频谱分析图所示，声音频谱中某一段频率的响度（即其所拥有的能量）超过其他的频率段所拥有的响度，则称该频率为这个频谱的基音;其余的与基音共存的音都称为泛音。在物理学上，基音决定了一个声音的音高，泛音则决定了这个声音的音色。在日常生活中所发出的声音以及声波并不是单纯的由一个频率的声波组成的“纯音”而是由一个最低频率的“基音”及多个更高频率的“泛音”组合而成的复合音。在人声音乐中，发声器官的振动是一个立体面的振动，而且会受到共鸣腔体的影响，因此相比乐器的泛音复合音研究起来要复杂一些。但是“基音的响度决定音高，泛音的的数量及响度决定音色”的定论并不会无效。

既然每个音调一定存在基音，那么每个声波就可以分解为一个基音的频段以及若干个其泛音的频段。要保持音高稳定，势必，基音也要求必须要稳定。换而言之，当一个唱高音、中音、低音的歌者需要在歌唱期间将自己的“基音”保持在某个频率。笔者在一节课中对华东师范大学某位教授及几位其他学员所发的同一个highC音做了音频的分析，挑选比较有代表性的初学者及教授老师的声音做了频谱分析比对（下图作左图为某位学员的highC，右图为某教授的highC），从图中可以看到，不同的歌者在唱相同音高的时候基音（频段500-lkHz）的响度都处于相对大的位置。可以导致听众感觉“松、紧、吃力”等感觉是由泛音所造成的，学员的音的频谱比较多毛糙而老师的频谱更平滑也就是不同人所用歌唱的力量的集中程度的一个体现。

无独有偶，湖南科技学院吴迪教授通过频谱分析实验分析声乐初学者的声音频率;在分析的过程中，全程耳听眼看对比，又进行了频谱切片对比、观察初学者和歌唱家的频率曲线，发现他们在某些频率段有很大的不同：3.5kHZ是人声的共鸣频率，初学者的3.5kHZ明显低于歌唱家的3.5kHZ，也说明了声乐初学者共鸣比较少。

因此，在声乐练习中，针对初学者面临的最基本音准及共鸣问题，换句话来说也就是某个频率段的响度以及准确度的问题。

三、物理方法的引入以及初学者问题解决

为了帮助初学者寻找准确的音频段，笔者尝试引入亥姆霍兹共振器。亥姆霍兹共振指的是腔体受声波的作用时，腔内的空气振动共振现象。现实生活中可以看到有些调皮的小孩子对着某个空瓶子的瓶口吹气，让瓶子发出嗡嗡的响声，这是最常用来解释赫姆霍兹共振的例子;1 8世纪50年代，赫尔曼·冯·亥姆霍兹设计并命名的共振器一开始是为了利用共振现象进行声学测量，以达到分辨复杂声音环境下的不同频率的声音，如音乐的乐调。

初始设计的赫姆霍兹共鸣器是用黄铜铸成的，内部为空腔，两端有粗细两个孔，粗孔是用来接收传人的声波，细孔供监听用。手握共鸣器，将小孔贴近耳边，如果传人共鸣器的声音接近共鸣器固有频率的声音，共鸣器将产生共鸣（即放大声音）并且由于内部能量聚集产生微微震感。渐渐地随着技术的发展，通过数据的不断积累，在物理学上引针对赫姆霍兹共鸣器原理，将所有的公式进行了简化、规则化后形成了下图器具模型的侧剖面。

由亥姆霍兹共振器的原理方程

（注：式中fo是亥姆霍兹共鸣器的共振频率，c是声速，S是颈或开口的截面积，d是颈或开口的直径，l是颈的长度，V是容器的容积。在强度为一定的声波作用下，在这共振频率时，颈内空气的振动速度最大。）可知，每个容器都具有其固定的共振频率，而通过对人声音调与频率的匹配，在生活中也可以找到相应的一些水杯或者水瓶。

当一个近似于亥姆霍兹共振器的器具在接收到与该容器相匹配的频率的声音时候，该容器也会产生共鸣，并由于声音的能量产生共振。声波作为一种能量当向该共鸣器输入属于该瓶子所专有的声音后，声音能量也会在共鸣器内赋予能量后从输入声音的瓶口反射出来。反射出来的声音作为一种音乐音響信号，作为一种物理能量通过人体的听觉器官和听觉神经系统传人人体可以使人的机体产生皮肤电导的升高或者降低、心率快慢等由于感受到了声波的能量而产生相应的身体反应，这种由声音持续刺激身体所产生的反应，作为受刺激者一种身体上一个持续的、有画面感的、可以感知的反应（可以将它称之为身体应激），恰恰是很多歌者希望在日常训练中所想要随时抓住、随时感受，但在现有日常的训练中却经常犹如灵光一闪那样无法通过较好的辅助方式持续获得的。

在实际生活中，共振器作为实验器材，日常不可能在课堂训练中随身携带亥姆霍茨共振器。在这种情况下，笔者发现了可以替代的身边日常的物件作为实验器材——水杯、矿泉水瓶、最好是和原理图相近的一些瓶子。

由于本次探究的是寻找正确频段的问题，于是笔者借用空瓶来辅助，并且以“Wu”的口型向该瓶子发出某个音高。在实验的时候，当笔者模仿初学者用声带过多的情况下发出声音时，瓶身的振很小，而且笔者头部只产生微弱振感;而当笔者以可以达到共鸣状态的唱法：深吸一口气、眉心稍往上抬、软腭往上提、嘴型立起、感觉口腔像“塞了个鸡蛋”、喉部下放的状态对瓶中发声时，瓶身的振感强烈。

这种强烈的振感传递到握着瓶子的手的同时，也会以声波的形式通过口腔传到头部、通过空气传人耳朵，甚至耳朵也能产生一种微微麻痹的感觉，这种状态在声乐训练上称为“共鸣”，本文我们暂且将瓶子和身体同时共鸣的情况称为“共鸣一体态”。训练时，歌者可以在产生共鸣的辅助下，帮助自己寻找更好的共鸣一体态，并且反复训练，记住这个感觉。

还有一点需要注意的是，往瓶子里面发声的时候，呼吸、口腔、发声器官以及肌肉的状态必须要正确，以这种状态再去往瓶子发声才会有相应的共鸣效果，不能只是单方面强调瓶子的辅助方法。因此在训练前的热身非常重要，在教学经历中，提倡学生在每次联系前慢跑5 -10分钟，让自己的身体稍微发热，才能在歌唱时让肌肉保持在松弛但可控的状态，而且注意力会更加集中。当肌肉稍微发热的时候，会更容易记住自己的身体感觉，从而更容易形成肌肉记忆。

四、结尾

利用共振原理进行声乐训练是笔者在日常练习时观察到一些生活中的小物品得到启发和思考的。声音本来就是一种抽象的感觉，在科技进步的今天，许多声乐教育工作者不断的追求使用更先进的，具体化的手段将抽象的化为具体（如通过把声信号转化电信号图像）并利用到声乐教学中。但再现实情况不允许的情况下，如何利用较为简便、有效、而且运用有科学原理作为基础的手段在声乐训练中，也是笔者在日常练习及教学过程中不断反复思考的。

在声乐演唱中，掌握良好的呼吸、声带运用以及共鸣腔体的稳定都是歌唱中极为重要的因素，三者缺一不可。学习的道路不可能一蹴而就，遇到瓶颈时，善于思考，不断培养自身敏锐的观察力也是每个声乐学习者所要具备的能力。正如沈湘老师说的： “提高分析问题解决问题的能力，这个问题对歌唱艺术非常重要，不能忽略，否则将阻碍歌唱能力的发展与提高”。文章所论述的实践方法为笔者个人认为有效的方法，希望给广大声乐学习者和教学工作者能提供一定的参考，也希望大家提出宝贵的建议。

作者简介：陈颖（1995-），女，硕士研究生，华南师范大学，音乐学院;沈威（1992-），男，硕士研究生，广东工业大学，物理与光电工程学院。