美妙的歌聲是怎樣發(fā)出來的

提要：其實(shí)，即使是天賦很好的歌手，也要用科學(xué)的方法勤加練習(xí)，才能有效地控制自己的發(fā)聲器官，從而發(fā)出美妙的歌聲。

當(dāng)意大利男高音歌唱家帕瓦羅蒂在臺(tái)上高歌《我的太陽》時(shí)，歌聲中洋溢的熱情會(huì)令聽眾如癡如醉、熱血沸騰。優(yōu)秀歌手所發(fā)出的動(dòng)聽歌聲，如同優(yōu)美的器樂一樣，能給人以無可替代的美妙享受。提到著名的器樂演奏者時(shí)，人們總是會(huì)聯(lián)想到他平常的勤學(xué)苦練。然而，提到著名的歌手時(shí)，人們總是認(rèn)為那是一件理所當(dāng)然的事情，因?yàn)椤澳侨颂焐ぷ雍谩薄Ｆ鋵?shí)，即使是天賦很好的歌手，也要用科學(xué)的方法勤加練習(xí)，才能有效地控制自己的發(fā)聲器官，從而發(fā)出美妙的歌聲。

唱歌所用的發(fā)聲器官很復(fù)雜嗎

如果我們仔細(xì)研究一下發(fā)聲器官的構(gòu)造，我們就會(huì)就發(fā)現(xiàn)，與各種樂器相比，人的發(fā)聲器官從表面看來實(shí)在簡陋得可憐。

要了解這一點(diǎn)，就要先知道一些樂器發(fā)聲的知識(shí)。一件樂器由三個(gè)基本部分組成。一是聲源，即聲音最初發(fā)出的地方。聲源發(fā)出的聲音一般都是比較微弱的，且常帶有雜音。二是共鳴器。它隨著聲源中和諧音的頻率振動(dòng)，并成百上千倍地放大這些和諧音。共鳴器挑選和放大出來的和諧音決定著音樂的音色。三是發(fā)聲面，或發(fā)聲孔。它負(fù)責(zé)把由共鳴器挑和增強(qiáng)的樂音輻射出去。比如，演奏者用嘴唇將氣流吹進(jìn)小號(hào)的號(hào)嘴時(shí)產(chǎn)生聲源，號(hào)管是共鳴器，小號(hào)的喇叭嘴則將放大的樂聲輻射出去。

在所有樂器中，最像人類發(fā)聲器官的是小號(hào)。人的聲帶相當(dāng)于號(hào)嘴；類似小號(hào)共鳴器的則主要是幾個(gè)空腔，包括喉腔、咽腔、鼻腔及胸腔，因此也稱為共鳴腔；而口腔就像小號(hào)的喇叭嘴，可將人聲發(fā)射出去。然而，與不少樂器相比，人的發(fā)聲器官就顯得太簡陋了。人的聲帶看上去不過是兩條松松軟軟的肌肉。女性的聲帶長度只有1.5～1.8厘米；男性的稍長，也不超過2.4厘米。人體共鳴腔的長度只有十幾厘米，只相當(dāng)于管弦樂隊(duì)里音頻最高的樂器——短笛的長度。

聲帶為何可以發(fā)出復(fù)雜的聲音

人類發(fā)聲器官的音域?qū)掃_(dá)4個(gè)八度，沒有一件樂器有如此寬廣的音域?？此票葮菲骱喡娜梭w發(fā)聲器官為何能超越樂器？這是因?yàn)槲覀兊陌l(fā)聲器官看似簡陋，結(jié)構(gòu)卻很復(fù)雜。我們的聲帶是由三種不同的組織組成，即韌帶、肌肉和黏膜。

最靠近聲門的地方各有一根韌帶，每根相當(dāng)于一根琴弦。與琴弦不同的是，它的張力隨拉伸程度非線性地迅速增加。比如，聲帶從1厘米拉伸到1.6厘米時(shí)，張力可以增加30倍。這是琴弦做不到的。聲帶組織中大約10%是韌帶，主要用來發(fā)出高音。其他90%主要是肌肉組織，主要用來發(fā)出中音和低音。這些肌肉不是均勻的，其中又分為許多層，層與層之間性質(zhì)不同，有的能收縮，有的不能。這樣，就形成了許多平行的振動(dòng)面。

由于聲帶的振動(dòng)是由空氣流引起的，聲帶還有另一個(gè)裝置來增強(qiáng)對(duì)氣流能量的接收，使得聲帶的振動(dòng)更為有效和強(qiáng)烈。這就是覆蓋在聲帶表面的一層薄薄的黏膜。它的下面有一層液體狀的物質(zhì)，使這層黏膜很容易在氣流中起波，就像風(fēng)刮過水面一樣。這些能量再傳給肌肉和韌帶，使得后者獲得足夠的能量發(fā)生振動(dòng)。

如何控制共鳴發(fā)出美妙歌聲

改變共鳴器的大小，可以制作成不同尺寸的樂器。但是，人類必須用尺寸基本上固定的共鳴腔，其長度只有十幾厘米。如果樂器的共鳴器也只有這么長，是難以完成挑選和放大和諧音的共鳴功能。

幸運(yùn)的是，人類進(jìn)化出與樂器發(fā)聲不同的獨(dú)特機(jī)制——慣性反應(yīng)?？茖W(xué)研究表明，在聲帶上方的空氣柱有一種慣性，即對(duì)聲帶振動(dòng)的反應(yīng)有一個(gè)滯后期。當(dāng)聲帶在第一個(gè)振動(dòng)周期中打開時(shí)，空氣流過聲門，推向正上方靜止的空氣柱。在慣性作用下，空氣柱不能立即順著下面的空氣流一起走，聲門和它正上方的空氣壓力會(huì)短暫地增加，把聲帶推得更開。當(dāng)聲帶由于自身的彈性又關(guān)閉時(shí)，氣流被截?cái)啵晭戏降目諝庵鶇s由于慣性仍然在往上運(yùn)動(dòng)，在聲帶上方造成一個(gè)局部的真空，使得聲帶更有力地彈回來而閉合。這個(gè)慣性反應(yīng)過程有點(diǎn)像蕩秋千。

如果每次在正確的時(shí)間點(diǎn)給予秋千一個(gè)小小的推力，秋千就會(huì)越蕩越高。能量回饋疊加起來的效果，就像是多次在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間給予聲帶發(fā)出的聲音一定的推力，極大地強(qiáng)化了共鳴效果。但是，慣性反應(yīng)過程不是自動(dòng)發(fā)生的，而是需要歌手調(diào)節(jié)聲帶和共鳴腔的形狀，使這種效應(yīng)得到最好的發(fā)揮。這不是一件輕松的任務(wù)，需要通過長期刻苦的練習(xí)才能完成。

為何說的沒有唱的好聽

我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)。隨著年齡增長，我們說話的聲音并沒有很大的改變。多年不見的朋友從電話里傳過來的聲音，仍然和從前差不多。但是，我們唱歌的能力卻隨著年齡不斷下降。越是多年不唱歌，我們唱歌的能力越弱。這說明說話和唱歌所使用的控制機(jī)制是不同的。同理，專業(yè)歌手唱出的優(yōu)美歌聲是大多數(shù)人不能比擬的。但是，這些專業(yè)歌手一旦說起話來，卻和常人無異，甚至比常人說話還難聽。

我們說話的音頻主要在中低音范圍。但是，說話和唱歌有很大的不同。在話語中每個(gè)音的時(shí)間都很短暫，音調(diào)很快地變來變?nèi)ィ膊灰髧?yán)格的音準(zhǔn)，所以對(duì)發(fā)音器官的要求不高。我們每天進(jìn)行這個(gè)過程，有關(guān)的發(fā)聲組織也由于每天的反復(fù)使用而保持良好的工作狀態(tài)。但是，唱歌卻常常要求持續(xù)地發(fā)出同一個(gè)音，要求音準(zhǔn)好、音域廣音色美。這些都需要對(duì)聲帶肌肉和韌帶發(fā)聲的精密控制，要求巧妙地配合使用身體各個(gè)共鳴腔。這些能力都不是天生的，而是后天獲得的本領(lǐng)，所以都需要對(duì)控制所有這些過程的神經(jīng)進(jìn)行長期持續(xù)的訓(xùn)練。稍一停頓，就會(huì)退步。

人的發(fā)聲結(jié)構(gòu)比起樂器來，似乎過于簡陋?，F(xiàn)代科學(xué)研究卻表明，正是因?yàn)槲覀兊陌l(fā)聲器官是由活體組織構(gòu)成的，共鳴腔和嘴的形狀又可以按音頻的需要隨時(shí)變換，再加上歌手經(jīng)過長期練習(xí)獲得的精確控制能力，看上去不起眼的發(fā)聲器官就能發(fā)出美妙動(dòng)聽的歌聲。這也是生物進(jìn)化所帶來的奇跡之一。（本文作者朱欽士為美國南加州大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)和分子生物學(xué)系副教授，前中國科學(xué)院生物物理研究所碩士生導(dǎo)師。）

延伸閱讀

歌唱中的假聲是如何發(fā)出來的

由于肌肉占聲帶體積的90%，所以肌肉收縮變緊而發(fā)聲時(shí)，幾乎整個(gè)聲帶都在振動(dòng)。這樣發(fā)出的聲音飽滿響亮。這種聲音叫真聲。位于聲帶邊緣的韌帶，只占聲帶體積的10%左右。如果我們只用韌帶發(fā)聲，此時(shí)只有聲帶的內(nèi)緣在振動(dòng)。所發(fā)出的聲音透明、纖柔、輕盈，和真聲的音質(zhì)有很大的不同，被稱為假聲。

歌手通過調(diào)節(jié)聲帶自身的肌肉張力和聲帶周圍肌肉的張力，可以選擇主要使用肌肉發(fā)聲，還是主要使用韌帶發(fā)聲，并在真聲和假聲之間來回變換。有趣的是，女歌手和男歌手對(duì)于韌帶在高音區(qū)的使用情形不同。由于女性的聲帶本來就比男性的小，肌肉發(fā)聲的音頻范圍也比男性高，所以從肌肉到韌帶發(fā)聲的變換比較自然，不易留下痕跡。我們聽到的是音程的連續(xù)轉(zhuǎn)換，在音質(zhì)上沒有明顯的不同。男性歌手則少用韌帶來發(fā)高音，而主要依靠自己聲帶的肌肉。所以男性發(fā)聲比女性要低一個(gè)八度左右。經(jīng)過練習(xí)之后，男性歌手的韌帶也能發(fā)出和女高音一樣的歌聲。但是，這樣發(fā)出的高音與常見的男聲難以自然銜接，我們聽到的是不同音質(zhì)的音，更像是女歌手的聲音。這種聲音被稱為假聲男高音。

由于假聲男高音類似女聲，所以可以用來模仿女聲。梅蘭芳扮演的花旦就是最好的例子。相聲演員模仿女聲，用的也是韌帶發(fā)出的假聲男高音。男性用假聲歌唱在西方也歷史悠久，早在8世紀(jì)西班牙就十分盛行假聲男高音假聲，而且很快在不少演出中代替了童聲。古代歐洲一些教堂唱贊美詩時(shí)，女高音部分也大多是男性用假聲演唱。