Вокальный резонанс можно определить как «процесс, посредством которого основной продукт фонации усиливается по тембру и/или интенсивности заполненными воздухом полостями, через которые он проходит на своем пути к внешнему воздуху». [1] В вокальной литературе используются различные термины, связанные с резонированием, в том числе: усиление, фильтрация, обогащение, расширение, улучшение, интенсификация и продление. Акустические авторитеты поставили бы под сомнение многие из этих терминов со строго научной точки зрения. Однако главный вывод, который должен сделать из этих терминов певец или оратор, заключается в том, что результатом резонирования является создание лучшего звука или, по крайней мере, подходящего для определенной эстетической и практической области.
Голос, как и все акустические инструменты, такие как гитара, труба, фортепиано или скрипка, имеет свои собственные специальные камеры для резонирования тона. Как только тон создается вибрирующими голосовыми связками, он вибрирует в и через открытые резонирующие каналы и камеры. Поскольку голосовой тракт часто связан с различными областями тела, различные резонансные камеры могут называться: грудь, рот, нос/"маска" или голова [ необходимо разъяснение ] .
В более символическом/перцептивном смысле, нежели физически, различные применяемые термины могут представлять вокальные «цвета» в непрерывной шкале: от темного ( грудного ) резонанса до яркого ( головно-носового ) резонанса. Мы можем назвать этот спектр резонансным треком. В нижнем диапазоне преобладает грудной/темный цвет; в среднем диапазоне доминирует рото-носовой резонанс; а в верхнем диапазоне преобладает голово-носовой резонанс (яркий цвет). Цель использования таких изображений несколькими учителями и тренерами состоит в том, чтобы достичь владения всеми «цветами спектра». Это, в конечном счете, может обеспечить больший объем эмоционального выражения. Эмоциональное содержание текста или фразы предполагает цвет и громкость тона и является личным выбором исполнителя.
Некоторые певцы узнаваемы по ярко выраженному носовому голосу, другие же отличаются глубоким, темным и грудным голосом, а третьи — хриплым или пьянящим голосом и т. д. Отчасти такая индивидуальность зависит от строения голосового аппарата певца, то есть от врожденной формы и размера голосовых связок и голосового тракта.
Качество или окраска голоса также зависят от способности певца развивать и использовать различные резонансы, контролируя форму и размер камер, через которые проходит звук. Было продемонстрировано электрографически в форме «голосовых отпечатков», что, как и отпечатки пальцев, нет двух абсолютно одинаковых голосов. [2]
В техническом смысле резонанс — это связь, существующая между двумя телами, вибрирующими на одной и той же частоте или кратной ей. Другими словами, вибрации, исходящие от одного тела, заставляют другое тело вибрировать в унисон с ним. Резонатор можно определить как вторичный вибратор, который приводится в движение основным вибратором и который добавляет свои собственные характеристики к генерируемым звуковым волнам. [3]
Существует два вида резонанса: симпатический резонанс (или свободный резонанс) и вынужденный резонанс (или кондуктивный резонанс) [4]. Существенное различие между обоими типами заключается в том, что заставляет резонатор вибрировать. При симпатическом резонансе нет необходимости в прямом физическом контакте между двумя телами. Резонатор начинает функционировать, потому что он получает вибрации через воздух и реагирует на них симпатически, пока собственные частоты колебаний резонатора совпадают с возбуждающими колебаниями. При вынужденном резонансе резонатор начинает вибрировать, потому что он находится в физическом контакте с вибрирующим телом, которое «заставляет» резонатор воспроизводить свои колебания. [5]
Оба типа резонанса работают в человеческом голосе во время речи и пения. Большая часть вибрации, ощущаемой певцами во время пения, является результатом вынужденного резонанса. Волны, создаваемые потоком воздуха, модулированным вибрирующими голосовыми связками, распространяются вдоль костей, хрящей и мышц шеи, головы и верхней части груди, заставляя их вибрировать под действием вынужденного резонанса. Мало доказательств того, что эти вибрации, воспринимаемые тактильными нервами, вносят какой-либо существенный вклад во внешний звук. [6]
Однако эти же вынужденные колебания могут служить для певца проводниками ощущений, независимо от их влияния на внешний звук. Эти ощущения могут предоставить певцу доказательство того, что его голосовые связки формируют сильные первичные колебания, которые передаются от них к голове и груди. Таким образом, эти вибрационные ощущения могут снабжать певца сенсорной обратной связью об эффективности всего фонаторного процесса.
Напротив, звук, который человек слышит от певца, является продуктом симпатического резонанса. Воздушные колебания, генерируемые на уровне голосовых складок в гортани, распространяются через голосовой тракт (например, протоки и полости дыхательных путей). Другими словами, результирующая голосовая волна фильтруется голосовым трактом: явление симпатического резонанса. [7] Голосовой резонатор не является декой , сравнимой со струнными инструментами . Скорее, это столб воздуха, движущийся через голосовой тракт, с формой, которая не только сложна, но и весьма изменчива. Веннард говорит:
Таким образом, он может вибрировать как целое или в любой из своих частей. Не должно быть слишком сложно представить его вибрирующим несколькими способами одновременно. Действительно, большинство вибраторов делают это, иначе у нас не было бы тембра, который состоит из нескольких частот разной интенсивности, звучащих вместе. Воздух в полной мере способен на это, как и любая другая среда; действительно, звуки многих различных инструментов переносятся к уху одним и тем же воздухом, направляются в один и тот же крошечный канал и все еще могут быть услышаны как один звук или как звуки из отдельных источников, в зависимости от того, как мы уделяем внимание. [5]
Существует ряд факторов, определяющих резонансные характеристики резонатора. Среди них: размер, форма, тип отверстия, состав и толщина стенок, поверхностные и комбинированные резонаторы. Качество звука может быть существенно изменено довольно небольшими изменениями этих обуславливающих факторов. [6]
В общем, чем больше резонатор, тем ниже частота, на которую он будет реагировать; чем больше объем воздуха, тем ниже его высота тона. Но высота тона также будет зависеть от формы резонатора и размера отверстия и количества губ или шейки, которые имеет резонатор. [3]
Конический резонатор, такой как мегафон , имеет тенденцию усиливать все высоты звука без разбора. Цилиндрический резонатор в первую очередь зависит от длины трубы, по которой проходит звуковая волна. Сферический резонатор будет зависеть от размера отверстия, которое он имеет, и от того, имеет ли это отверстие выступ. [6]
Три фактора, связанные со стенками резонатора, будут влиять на его функционирование: материал, из которого он сделан, толщина его стенок и тип поверхности, которую он имеет. Резонансные характеристики музыкального инструмента, очевидно, будут различаться в зависимости от различных материалов, и количество используемого материала будет иметь некоторое влияние. [3]
Особое значение для пения имеет отношение поверхности резонатора к его тональным характеристикам. Резонаторы могут быть высокоселективными, то есть они будут реагировать только на одну частоту (или кратные ей), или они могут быть универсальными, то есть они могут реагировать на широкий диапазон частот. В общем, чем тверже поверхность резонатора, тем она будет более селективной, а чем мягче поверхность, тем она станет более универсальной. «[Жесткий] резонатор будет реагировать только тогда, когда вибратор содержит обертон, который точно настроен на резонатор, в то время как мягкий резонатор позволяет широкому диапазону основных тонов проходить незатухающими, но добавляет свою собственную частоту в качестве обертона, гармонического или негармонического, в зависимости от обстоятельств». [5]
Жесткость, доведенная до крайности, приведет к проникающему тону с несколькими очень сильными высокими обертонами. Мягкость, доведенная до крайности, приведет к сиплому, ненаправленному тону с небольшим характером. Между этими двумя крайностями лежит целая гамма тональных возможностей. [3]
Последний фактор, который следует упомянуть, — это эффект объединения двух или более резонаторов. В общем, эффект объединения двух или более резонаторов заключается в том, что резонансная частота каждого из них понижается в разных пропорциях в зависимости от их возможностей, отверстий и т. д. Правила, управляющие комбинированными резонаторами, применимы к человеческому голосу: поскольку горло, рот и иногда нос функционируют таким образом. [3]
Существует семь областей, которые можно перечислить как возможные голосовые резонаторы. В последовательности от самой нижней части тела к самой верхней, эти области включают грудь, трахеальное дерево, собственно гортань, глотку, ротовую полость, носовую полость и пазухи. [6]
Грудь не является эффективным резонатором, несмотря на многочисленные книги по голосу и учителей, ссылающихся на «резонанс груди». Хотя сильные вибрационные ощущения могут ощущаться в верхней части груди, она не может вносить существенного вклада в резонансную систему голоса, просто в силу своей структуры и расположения. Грудь в основном связана с вышестоящими структурами дыхательных путей, такими как легкие и трахея (например, под голосовыми складками ). Там она имеет высокую степень вибрационного поглощения, с небольшой или нулевой акустической функцией отражения звуковых волн обратно в гортань . [3]
Трахеальное дерево не вносит существенного вклада в резонансную систему, за исключением отрицательного эффекта вокруг его резонансной частоты. Трахея и бронхиальные трубки объединяются, образуя перевернутую Y-образную структуру, известную как трахеальное дерево. Оно лежит чуть ниже гортани и, в отличие от внутренней части легких , имеет определенную трубчатую форму и сравнительно твердые поверхности. Реакция трахеального дерева одинакова для всех тонов, за исключением его собственной резонансной частоты. Когда достигается эта резонансная частота, реакция подсвязочной трубки должна действовать как акустическое сопротивление или помеха, которая имеет тенденцию нарушать фонаторную функцию гортани . Исследования поместили резонансную частоту подсвязочной системы или трахеального дерева вокруг ми-бемоля выше «средней до» как для мужчин, так и для женщин, несколько варьируясь в зависимости от размера человека. [8]
Из-за своего небольшого размера гортань действует как резонатор только для высоких частот. Исследования показывают, что одним из желательных атрибутов хорошего вокального тона является выраженный обертон, лежащий между 2800 и 3200 герц, причем мужские голоса находятся ближе к нижнему пределу, а женские — ближе к верхнему. Этот атрибут определяется как блеск или, чаще, как звон или певческая форманта , как полностью описано Сундбергом. [9] Есть несколько областей в гортани или рядом с ней, которые могут резонировать на такой высокой ноте. Среди них — воротник гортани, желудочки Морганьи, валлекула и грушевидные синусы. Гортань не находится под сознательным контролем, но все, что производит «звон», может быть косвенно поощрено осознанием со стороны ученика и учителя звуков, которые его содержат.
Глотка является самым важным резонатором благодаря своему положению, размеру и степени регулируемости. Это первая полость любого размера, через которую проходит продукт гортанного вибратора; другие надгортанные полости должны принимать все, что передает им глотка. Грин утверждает :
«Надгортанные резонаторы, являясь основными мышечными и подвижными структурами, должны произвольно контролироваться для создания условий оптимального резонанса либо путем изменения степени натяжения их стенок, либо путем изменения размера их отверстий и полостей во время артикуляционных движений». [ необходима цитата ]
Ротовая полость является вторым по эффективности резонатором. [5] [7] Форма и расположение языка радикально меняют форму этого резонатора. Размер резонатора также определяется степенью открытия или закрытия рта челюстью. Наконец, губы формируют окончательный фильтр звука, завершая последний этап «ротового резонанса».
Носовая полость является третьим по эффективности резонатором. [5] [7]
Несмотря на то, что многие певцы и преподаватели традиционно называют их резонаторами, пазухи состоят из небольших закрытых воздушных карманов, акустически не связанных с голосовым трактом и не имеющих доказанной роли в голосовом резонансе. [5] [7] Можно утверждать, что поверхность головы и более глубокие нервы, расположенные близко к пазухам, могут обнаруживать пассивные вибрации, вызванные голосом, генерируемым и передаваемым через голосовой тракт. Эти ощущения могут подтверждать сохранение образа пазух как эффективных резонаторов.