聊一聊一些荧幕和现场背后的音频故事(7)--关于人声这个。。。乐器?

在解释人声这个音色和音高变化之前,我觉得解释下人声的发声原理会比较好

可以看出对于发出声音来说,人总共有鼻腔,声带,胸腔,口腔,喉腔这些腔体的共同工作产生了一整个人声发声系统。
那么宏观解释了人声的发声原理,这对于我们理解怎么控制发声和发声过程的肌肉变化和腔体染色有什么关系那?
下下来会分成几个板块来一一解答,
人声的大致组成部分
(1)肺和下腹部腔体将气体送出,这是会决定这一次发声的总能量的多少
(2)声带振动带动波形一次塑形,这是决定整个语言方向的塑形
(3)咽喉软腭对波形的第一次阻碍,二次塑形
(4)这里会出现两个分支,Ⅰ.一个是这部分震动中的气体部分或全部从鼻腔中传出
Ⅱ. 二是气体震动中的气体部分或全部从口腔体中传出
Ⅰ.这种情况下因为鼻腔的通路比价狭窄和多变,波形无法保真传出,就会相对对的产生“鼻音”
Ⅱ. 这种情况下因为气体朝向鼻腔送气减少,压力会更多的施加在咽喉,导致“喉音”的增加。
(4)口腔腔体的张大与闭合也会对震动气体的传出做出影响,相对的 更小的“口腔通路”会产生更多的驻波,让声音本身变”硬“,更大的口腔通路能减少这种影响
(5)牙齿和嘴唇对气体的最后一次阻碍,这里一般是气体的震动带动了牙齿的震动而发出“齿音”,而嘴唇就比较像“吸音棉”会屏蔽掉部分整个声音中比较能量小的频率,也就所谓小嘴巴说话“更清楚”的原因

2.人声的波形特性
人声的发声特性其实非常相似于管乐器,当说出或唱出某个音符的时候,声带会有规律的关闭和打开,产生周期性的震动,因此,女高音区A4=440hz的这个音高相当于每秒完成了440次的关闭和打开,这些在物理上遵循“伯努力效应”,所以吐字速度的快慢会直接改变发音本身的能量大小。
P*S:伯努利效应适用于包括液体和气体在内的一切理想流体,是流体作稳定流动时的基本现象之一,反映出流体的压强与流速的关系,流速与压强的关系:流体的流速越大,压强越小;流体的流速越小,压强越大。伯努利方程:p+1/2ρv^2+ρgh=常量(其中,p为压强,ρ为流体密度,v为流体速度,g为重力加速度,h为高度。)
但同时,声带也有着打开比关闭多的特点,,所以和吹奏类乐器不同的是,盛大的发声过程可以被量化为3个阶段。
Ⅰ。完全闭合 Ⅱ。正在打开期 Ⅲ。正在关闭期

这个特性在声音合成软件SynthV中也有体现,

对这个数值简单的理解就是,更长的开放时间=更完整的声音传递,更多的声带谐波
更短的开放时间=更朦胧的表达,更少的声带谐波
3.声音的塑形修饰器
声道会对声带产生的脉冲压强做出修饰作用,简单的理解它就是一个管,在气体吹出后产生折射,驻波反射,最终通过腔体后传出
P*S:驻波,驻波是指频率相同、传输方向相反的两种波(不一定是电波),沿传输线形成的一种分布状态。其中的一个波一般是另一个波的反射波。在两者电压(或电流)相加的点出现波腹,在两者电压(或电流)相减的点形成波节。在波形上,波节和波腹的位置始终是不变的,给人“驻立不动”的印象,但它的瞬时值是随时间而改变的。如果这两种波的幅值相等,则波节的幅值为零

成年男性的声道长度大约为17.5m,当整个发声系统处于放松装当,既软腭套高阻断鼻腔传输的时候,这些元音就是纯正的元音,并可用于研究声道驻波模式频率。

最终得出成年男性的三个元音发声频率,为500hz,1500hz,2500hz,这些模型频率也被成为”共振峰“,并一次被定义为,第一共振峰,第二共振峰,第三共振峰
共振峰是声道带给声带波形的属性,那么随着发出语言和音调的不同,哲哥 数值是随时变化的,并且,因为实际情况下,发声的过程气息会通过鼻腔流出,所以理想共振峰比例可能是一个上限而非固定的比例。
同时,共振峰也会决定一个流行音乐整体的配器走向,
如果需要压住过冒的人声,就需要往上压共振峰更高的乐器
如果要将人声推出,就需要比人声略低共振峰的乐器
一个气声质感的人声就会适合丰富的配器,相反,一个非常冒的人声配器通常只是为了
制造遮蔽去压住过于冒的人声



并且,由于共振峰的位移效应,当音高处于中央C=C4之上时 ,元音的辨别将会变得相对困难,这对于拨弦类和吹奏类乐器尤为明显。
并且,利用共振峰的叠加效应,专业歌手还可以来加强元音的听感。
那么这次的专栏就到这里,各位下次再见。