Человеческий голос состоит из звуков, издаваемых человеком с помощью голосового тракта , включая разговор , пение , смех , плач , крик , стон , мычание или вопли . Частота человеческого голоса является частью звукопроизводства человека, в котором голосовые связки являются основным источником звука. (Другие механизмы звукопроизводства, производимые той же общей областью тела, включают производство глухих согласных , щелчков , свиста и шепота .)
В общем, механизм генерации человеческого голоса можно разделить на три части: легкие, голосовые связки внутри гортани (голосовой аппарат) и артикуляторы. Легкие , «насос», должны производить достаточный поток воздуха и давление воздуха для вибрации голосовых складок. Затем голосовые связки вибрируют, чтобы использовать поток воздуха из легких для создания слышимых импульсов, которые образуют источник звука гортани. [1] Мышцы гортани регулируют длину и натяжение голосовых складок для «точной настройки» высоты тона и тона . Артикуляторы (части голосового тракта над гортанью, состоящие из языка , неба , щек , губ и т. д.) артикулируют и фильтруют звук, исходящий из гортани, и в некоторой степени могут взаимодействовать с потоком воздуха гортани, чтобы усилить или ослабить его как источник звука.
Голосовые связки в сочетании с артикуляторами способны производить очень сложные звуковые массивы. [2] [3] [4] Тон голоса может быть изменен, чтобы выразить такие эмоции , как гнев , удивление , страх , счастье или печаль . Человеческий голос используется для выражения эмоций , [5] а также может раскрыть возраст и пол говорящего. [6] [7] [8] Певцы используют человеческий голос как инструмент для создания музыки . [9]
Взрослые мужчины и женщины обычно имеют разные размеры голосовых связок, что отражает различия в размерах гортани у мужчин и женщин. Голоса взрослых мужчин обычно более низкие и имеют более крупные складки. Длина мужских голосовых связок (которые измеряются вертикально на противоположной диаграмме) составляет от 17 мм до 25 мм. [10] Длина женских голосовых связок составляет от 12,5 мм до 17,5 мм.
Складки находятся внутри гортани . Они прикреплены сзади (сторона, ближайшая к спинному мозгу) к черпаловидным хрящам , а спереди (сторона под подбородком) к щитовидному хрящу. У них нет внешнего края, поскольку они сливаются со стороной дыхательной трубки ( иллюстрация устарела и не показывает это хорошо), в то время как их внутренние края или «края» могут свободно вибрировать (отверстие). Они имеют трехслойную конструкцию из эпителия , голосовой связки, затем мышцы ( вокальной мышцы ), которая может укорачивать и выпячивать складки. Они представляют собой плоские треугольные полосы и имеют жемчужно-белый цвет. Над обеими сторонами голосовой связки находится вестибулярная складка или ложная голосовая связка , которая имеет небольшой мешочек между двумя складками.
Разница в размере голосовых связок у мужчин и женщин означает, что у них разная высота голоса. Кроме того, генетика также вызывает различия среди одного и того же пола, при этом мужские и женские певческие голоса подразделяются на типы. Например, среди мужчин есть бас , бас-баритон , баритон , баритенор , тенор и контртенор (в диапазоне от E2 до C♯7 и выше ), а среди женщин — контральто , альт , меццо-сопрано и сопрано (в диапазоне от F3 до C6 и выше). Существуют дополнительные категории для оперных голосов , см. тип голоса . Это не единственный источник различий между мужским и женским голосом. Мужчины, как правило, имеют больший голосовой тракт , что по сути придает результирующему голосу более низкий тембр . Это в основном не зависит от самих голосовых складок.
Человеческий разговорный язык использует способность почти всех людей в данном обществе динамически модулировать определенные параметры источника гортанного голоса последовательным образом. Наиболее важными коммуникативными, или фонетическими, параметрами являются высота голоса (определяемая частотой колебаний голосовых складок) и степень разделения голосовых складок, называемая аддукцией голосовых складок (сведением) или абдукцией (разделением). [11]
Способность быстро изменять ab/adduction голосовых складок имеет сильный генетический компонент, поскольку adduction голосовых складок имеет функцию сохранения жизни, предотвращая попадание пищи в легкие, в дополнение к закрывающему действию надгортанника. Следовательно, мышцы, которые контролируют это действие, являются одними из самых быстрых в организме. [11] Дети могут научиться использовать это действие последовательно во время речи в раннем возрасте, поскольку они учатся различать такие высказывания, как «apa» (имея абдукционно-аддукционный жест для p) и «aba» (не имея абдукционно-аддукционного жеста). [11] Они могут научиться делать это задолго до двухлетнего возраста, слушая только голоса взрослых вокруг них, голоса которых сильно отличаются от их собственных, и даже несмотря на то, что движения гортани, вызывающие эти фонетические различия, находятся глубоко в горле и не видны им.
Если абдукционное движение или аддукционное движение достаточно сильное, вибрации голосовых связок прекратятся (или не начнутся). Если жест является абдукционным и является частью звука речи, звук будет называться глухим . Однако глухие речевые звуки иногда лучше идентифицировать как содержащие абдукционный жест, даже если жест был недостаточно сильным, чтобы остановить вибрацию голосовых связок. Эта аномальная особенность глухих речевых звуков лучше понята, если осознать, что именно изменение спектральных качеств голоса по мере продолжения абдукции является основным акустическим атрибутом, на который слушатель обращает внимание при идентификации глухого речевого звука, а не просто наличие или отсутствие голоса (периодическая энергия). [12]
Аддукторный жест также определяется изменением спектральной энергии голоса, которое он производит. Таким образом, речевой звук, имеющий аддукторный жест, может быть назван «гортанной остановкой», даже если вибрации голосовых связок не полностью прекращаются. [12]
Другие аспекты голоса, такие как изменения в регулярности вибрации, также используются для общения и важны для освоения обученным пользователем голоса, но они реже используются в формальном фонетическом коде разговорного языка.
Считается, что звук голоса каждого человека совершенно уникален [13] не только из-за фактической формы и размера голосовых связок человека, но также из-за размера и формы остального тела этого человека, особенно голосового тракта, и способа, которым звуки речи обычно формируются и артикулируются. (Именно этот последний аспект звука голоса может быть имитирован опытными исполнителями.) У людей есть голосовые связки, которые могут ослабевать, напрягаться или изменять свою толщину, и через которые может передаваться дыхание при различном давлении. Форма груди и шеи, положение языка и напряжение в остальном не связанных мышц могут быть изменены. Любое из этих действий приводит к изменению высоты тона, громкости, тембра или тональности производимого звука. Звук также резонирует в разных частях тела, и размер человека и структура костей могут в некоторой степени влиять на производимый им звук.
Певцы также могут научиться проецировать звук определенным образом, чтобы он лучше резонировал в их голосовом тракте. Это известно как вокальный резонатор . Другим важным фактором, влияющим на вокальный звук и его производство, является функция гортани, которой люди могут манипулировать по-разному, чтобы производить различные звуки. Эти различные виды гортанной функции описываются как различные виды вокальных регистров . [14] Основной метод для певцов достичь этого — использовать певческую форманту , которая, как было показано, является резонансом, добавленным к обычным резонансам голосового тракта выше частотного диапазона большинства инструментов, и поэтому позволяет голосу певца лучше переноситься на фоне музыкального сопровождения. [15] [16]
Вокальная регистрация относится к системе вокальных регистров в человеческом голосе. Регистр в человеческом голосе представляет собой определенную серию тонов, производимых в одном и том же колебательном паттерне голосовых складок и обладающих одинаковым качеством. Регистры возникают в результате функционирования гортани . Они возникают, потому что голосовые связки способны производить несколько различных колебательных паттернов. [17] Каждый из этих колебательных паттернов появляется в определенном вокальном диапазоне высот и производит определенные характерные звуки. [18] Возникновение регистров также приписывается эффектам акустического взаимодействия между колебанием голосовых складок и голосовым трактом. [19] Термин регистр может быть несколько запутанным, поскольку он охватывает несколько аспектов человеческого голоса. Термин регистр может использоваться для обозначения любого из следующего: [20]
В лингвистике регистровый язык — это язык, объединяющий тон и гласную фонологию в единую фонологическую систему.
В рамках патологии речи термин «голосовой регистр» имеет три составных элемента: определенный вибрационный рисунок голосовых складок, определенный ряд тонов и определенный тип звука. Логопеды выделяют четыре голосовых регистра на основе физиологии функции гортани: вокальный фри-регистр , модальный регистр , фальцетный регистр и свистовой регистр . Эта точка зрения также принята многими педагогами по вокалу. [20]
Вокальный резонатор — это процесс, посредством которого основной продукт фонации усиливается по тембру и/или интенсивности заполненными воздухом полостями, через которые он проходит по пути к внешнему воздуху. Различные термины, связанные с процессом резонирования, включают усиление, обогащение, расширение, улучшение, интенсификацию и продление; хотя в строго научном использовании акустические авторитеты поставили бы под сомнение большинство из них. Главный вывод, который должен сделать из этих терминов певец или оратор, заключается в том, что результатом резонирования является или должно быть создание лучшего звука. [20] Существует семь областей, которые можно перечислить в качестве возможных вокальных резонаторов. В последовательности от самой низкой в теле до самой высокой, этими областями являются грудь, трахеальное дерево, сама гортань, глотка, ротовая полость, носовая полость и синусы. [21]
Двенадцатитоновая музыкальная гамма , на которой основана большая часть всей музыки (в частности, западной популярной музыки), может иметь свои корни в звучании человеческого голоса в ходе эволюции , согласно исследованию, опубликованному New Scientist . Анализ записанных образцов речи обнаружил пики акустической энергии, которые отражали расстояния между нотами в двенадцатитоновой шкале. [22]
Существует множество расстройств , влияющих на голос человека; к ним относятся дефекты речи , а также наросты и поражения голосовых связок . Неправильный разговор в течение длительного времени вызывает голосовую нагрузку , которая является стрессом для речевых органов . При травме голоса часто может помочь ЛОР- врач, но лучшим лечением является профилактика травм посредством хорошей голосовой продукции. [23] Голосовая терапия обычно проводится логопедом .
Голосовые узелки со временем возникают из-за многократного злоупотребления голосовыми связками, что приводит к появлению мягких, опухших пятен на каждой голосовой связке. [24] Эти пятна превращаются в более твердые, похожие на мозоли наросты, называемые узелками. Чем дольше происходит злоупотребление, тем больше и жестче становятся узелки. Большинство полипов крупнее узелков и могут называться другими названиями, такими как полиповидная дегенерация или отек Рейнке. Полипы возникают из-за единичного случая и могут потребовать хирургического удаления. Раздражение после удаления может затем привести к узелкам, если дополнительное раздражение сохраняется. Логопед учит пациента, как устранить раздражение навсегда с помощью изменения привычек и гигиены голоса. Охриплость или придыхание, которые длятся более двух недель, являются распространенным симптомом основного нарушения голоса, такого как узлы или полипы, и должны быть обследованы врачом. [25]
