论歌唱的声学原理

黄玉林

【摘 要】本文就歌唱的声学原理，即声音的产生、人声的产生、声音的特性、乐音与噪音、基音与泛音、共鸣等方面进行了深入浅出的论述，作者认为，声乐教师和学习声乐的学生必须理弄清楚上述的声学原理。只有从理论上弄清楚了，才能正确地指导歌唱的训练及演唱的实践，只有这样，才能更好的为歌唱艺术服务。

【关键词】歌唱;声学原理

中图分类号：J616   文献标志码：A              文章编号：1007-0125（2019）30-0054-02

歌唱是一门语言艺术，语言与声音紧密联系在一起，纯音乐不需语言，只靠声音的产生就能实现，声、音、语言既有联系，又有区别，声靠物体振动发出，音是声共鸣的产物，人类的语言是将声音转化成字的结果，语言加上音乐便成为美妙动听的歌声。歌唱是一门科学，既然是科学，就必须要有科学的基础，物理学中的声学知识就是歌唱的基础。只有掌握了歌唱的声学原理，教师才能教得好，学生才能学得会，在歌唱教学实践中要知其然，更要知其所以然。本文就歌唱的聲学原理加以论述。

一、声音的产生

声音是由物体的振动而产生的。那么，什么叫振动呢？这是我们首先要搞清楚的问题。振动就是物体沿着直线或弧线，经过某一中心位置的来回运动。从声学的角度来讲，声音的形成由下列三个部分组成：第一，振动的动力部分;第二，振动的发声部分;第三，声音的传播和共鸣部分。举例来说，钢琴的发声，手指弹奏琴键是振动的动力部分，琴弦是振动的发声部分，琴箱是共鸣部分;弦乐器（二胡、提琴）的发声是靠弦线振动;管乐器（笛、箫）的发声是靠内部空气柱的振动;板膜乐器（锣、鼓）的发声是靠膜面的振动;人声发声是靠声带的振动。

二、人声的产生

发声是人的本能，婴儿“呱呱坠地”，这是反射引发的声音，象征着生命的开始，实际上也是婴儿脱离母体后，肺开始呼吸，宣告新生命独立生活的开始。随着婴儿的发育，一岁呀呀学语，二岁学会说话，再长大可以说童谣甚至唱儿歌，这些都为人们所熟悉的，是司空见惯的事情。

语言是歌唱的基础，歌唱是艺术化的语言，是语言的补充和发展，其实，声音的产生早于人类的语言。人类发声器官形成声音有下列几个组成部分：一是振动的动力部分（呼吸器官和膈肌以及腹肌的力量）;二是振动的发声部分（声带）;三是声音的传播和共鸣部分（口咽腔、鼻咽腔、头腔及胸腔）。

三、声音的特性

（一）音的高低。在一定的时间内物体振动的次数决定着音的高低。物体振动的次数越多，声音就越高;物体振动的次数越少，声音就越低。振动的次数又称为频率，频率多声音就高，频率少声音就低，频率的单位叫赫兹（Hz），即每秒内发声体振动的周数。为了纪念德国物理学家赫兹（Hertz），用他的名字命名频率的单位，有时也缩写为C/S。测定声音振动次数的单位时间，习惯上以秒计算，如国际上通用的标准音a1，按平均律调音的钢琴琴弦，每秒钟振动440次，其频率为440赫兹（Hz）。正常人能听到的声音范围是在16-20000Hz之间，也就是说，在这一范围内的声音，都能引起人耳的听觉感受。

（二）音的强弱。音的强弱也叫音量。物体振动幅度的大小决定着音的强弱;物体振动的幅度大声音就强，物体振动的幅度小声音就弱。振幅就是发声体振动时离开中心点的距离，这个距离越远，振幅就越大;距离越近，振幅就越小。

（三）音的长短。音的长短也叫音值或时值。发音体振动时持续的时间不同，决定着声音的长短;持续时间越长，音就越长;持续时间越短，音就越短。声音的绝对时值是用时间单位（秒）来衡量的。在音乐中，音的时值是相对的时值，它不但代表音的持续时间，而且还有表情的意义，即节奏和节拍。民族音乐中有快板、慢板等，在五线谱上则用音符记号来标记音值，如全音符（Ο）、二分音符（d）、四分音符（?）、八分音符（?）、十六分音符（?）等。

（四）音色。音色，也叫音质。发音体的性质、形状、结构及其泛音的多少，决定着声音的音色;人声、弦乐、管乐等，由于发音体的材料各不一样，所以给人的音色感觉是不一样的，因此，音色体现着声音的总体品格和性质。

四、乐音与噪音

按振动的特点来说可将声音分为两类，即乐音和噪音。振动状态规律，因而有着固定音高的音，叫做乐音;乐音是有一定规律、有一定的波形和一定的频率的，例如音叉、乐器、歌唱的元音都属于乐音。相反，声波做无规律的振动，没有一定波形和一定的频率，这种交混而成的声音就是噪音，即振动状态不规则，无固定音高，如雷鸣、枪炮声、市场里的嘈杂人声等。

五、基音与泛音

发音体全部振动产生的音叫基音。线段发音，整个线段振动;定音鼓发音，整个鼓面振动;管乐器发音，整个气柱振动;人发声时声带整体振动，等等。它们所发的音皆为基音，基音是听觉感受中最清楚、最响亮的声音。发音体部分振动产生的音叫泛音;发音体从大的等分段到微小等分段都在同时振动，这些音的高度与等分次数有关，等分次数越多，所发的音就越高，如歌唱在声带整体振动时产生基音，其边缘也发生振动，从而产生泛音，因此，人的歌声是由基音和泛音构成的。

任何声音都是由基音与不同数量的泛音构成，同一种乐器或同一种人声，其泛音越多，音色则越优美。

六、共鸣

什么叫共鸣呢？我们必须弄清楚这个概念，如果在任何一个发声体的声场内，放入另外一个与原发声体振动频率相同的物体时，那么放入的这个物体就会接受原发声体振动的感应作用，而同时振动发声，这种现象就叫作共鸣。放至声场的物体，就是原发声体的共鸣器。同样，一个振动声投至与它振动数相同的空气柱时，也会使空气柱振动发声。共鸣现象的产生，主要是由于原发声体与放入的物体两者之间的振动频率相同，也就是说，作为共鸣器固有振动的周期与原发声体振动的周期相同而发生感应作用的关系。共鸣还与共鸣腔的容积、形状和腔壁结构有关，容积大与低音起共鸣，容积小与高音起共鸣;音柱形状长的与低音起共鸣，短的与高音起共鸣，圆锥形（喇叭）对所有频率均有扩大效果;共鸣腔壁结构质地硬的与高泛音起共鸣，音色响亮;质地软的与低泛音起共鸣，音色柔润。

人们常常将“声音”放在一起来描述，诸如这个人的声音如何，这个人的声音好不好听等，其实“声”与“音”是有区别的，“声”是声带振动产生的，比较微弱，通过人的三腔（头腔、口咽腔、胸腔）共鸣后才产生了音。共鸣有两大作用，第一是放大作用，使声成为音;第二是产生泛音，美化音色。

本文就歌唱的声学原理，即声音的产生、人声的产生、声音的特性、乐音与噪音、基音与泛音、共鸣等方面进行了深入浅出的论述，作者认为，声乐教师和学习声乐的学生必须弄清楚上述的声学原理。只有从理论上弄清楚了，才能正确地指导歌唱的训练及演唱的实践，只有这样，才能更好地为歌唱艺术服务。