Глава 4

ся слишком сильно (голос делается зажатым), форма импульсов

становится резко несимметричной, что также меняет спектр и тембр

голоса.

Все перечисленные характеристики — фундаментальная часто-

та колебаний голосовых связок, форма голосовых импульсов, их

амплитуда, спектральный состав и форма огибающей их спектра —

играют существенную роль при слуховом восприятии речи.

Особую роль выполняет фундаментальная частота: в рече-

вом потоке она определяет высоту голоса, ее изменение исполь-

зуется также для изменения интонации, логических ударений,

а иногда и смысла слов (например, в тональных языках, таких как

китайский). В обычной речи частота основного тона меняется в пре-

делах менее одной октавы, при пении эта частота может изменять-

ся в широких пределах (более двух октав — хотя известны уникаль-

ные певцы с возможностью изменения высоты основного тона до

четырех октав).

Фундаментальная частота (частота основного тона), т. е. число

колебаний голосовых связок в секунду, зависит от их длины, мас-

сы и натяжения. Приближенно эту связь можно представить как

для струны (хотя связки больше похожи на резиновые шнуры)

в виде:

Таким образом, чем длиннее и тяжелее связки (это их врожден-

ное свойство), тем ниже основной тон голоса; чем они короче

и тоньше, тем основная частота голоса выше. В соответствии с ла-

рингологическими критериями тип голоса соотносится с длиной

связок следующим образом: у басов — 25 мм, у теноров —

19-22 мм, у сопрано — 15-18 мм [90]. Масса зависит от длины,

толщины и плотности связок; в процессе речи и пения их толщи-

на и плотность могут значительно меняться за счет натяжения.

Натяжение используется для повышения высоты голоса и мо-

жет осуществляться за счет напряжения внутренних вокальных

мускулов (в основном при речи) и поворота основных хрящей (щи-

товидного и перстневидного) относительно друг друга (в основном

при пении). Поскольку при увеличении громкости голоса растет

подсвязочное давление (а оно также оказывает некоторое влия-

ние на натяжение связок — мускулы рефлекторно напрягаются),

то обычно при повышении громкости речи растет и высота тона

(например, при крике). Только тренированные ораторы и певцы мо-

гут удерживать высоту тона при увеличении громкости в известных

пределах (что требует специального обучения).

Таким образом при образовании звуков речи с помощью про-

цесса фонации (т. е. колебаний голосовых связок) формируется

T — натяжение (упругость),

L — длина,

M — поверхностная масса.

Акустика музыкальных инструментов. Акустика речи и пения

397

звуковой сигнал S(YJ, кото-

рый затем трансформирует-

ся в голосовом тракте, где

он превращается из «исход-

ного» материала в по-

следовательность речевых

акустических сигналов (дру-

гие способы создания ис-

точников звука будут рас-

смотрены ниже).

излучающие отверстия (рот и ноздри)

глотка носовая полость //

голосовые

связки^

Функцию резонатора

выполняет вокальный тракт:

он усиливает и фильтрует

входной сигнал (аналогично Рис. 4.6.8. Схематическая модель

тов). Форма труб вокального

тракта показана на рис. 4.6.2. Тракт состоит из трех основных ре-

зонансных полостей: глотки (7), ротовой полости (1), носовой поло-

сти (6). Схематически его вид показан на рис. 4.6.8.

Отличия такой системы резонаторов от любых труб в музыкаль-

ных инструментах заключаются в следующем:

— сложная геометрическая форма: вокальный тракт можно рас-

сматривать как трубу переменного сечения с подключением парал-

лельной трубы (носовой полости, которая может подключаться при

опускании заднего мягкого язычка);

— возможность быстрой перестройки формы труб, площади их

поперечного сечения, плотности и жесткости стенок за счет изме-

нения положения языка, мягкого язычка, губ, зубов, расширения

глотки, опускания гортани и др.

Возможности перестройки параметров вокального тракта огром-

ны и присущи только человеку, что и позволяет ему произносить

все многообразие звуков речи. Этот процесс перестройки называ-

ется артикуляцией. Каждому звуку речи соответствует либо оп-

ределенное статическое положение, либо определенная динамика

изменения положения языка, челюстей, губ, нёбной занавески,

т. е. определенная артикуляция [109].

Общая длина речевого тракта у взрослого человека (от голо-

совых связок до губ) находится в пределах от 160 до 250 мм,

длина носовой полости — 125 мм (от нёбной занавески до нозд-

рей), площадь переменного сечения тракта в среднем составляет

примерно 500-600 мм2 [90, 100].

Простейшей моделью вокального тракта можно считать цилин-

дрическую трубу, например длиной 170 мм, закрытую на одном

конце (аналогично трубе кларнета). Собственные моды (фор-

мы) колебаний такой трубы показаны на рис. 4.6.9. Частоты

трубам духовых инструмен-

голосового тракта

398