歌唱的解剖與生理學(下集)～進階篇
聲道的空間及形狀改變時，頻譜上所出現的變化
你知道嗎？
共鳴在頻譜所產生的變化可以告訴我們～
1. 共鳴為何會增強音量
2. 共鳴為何會使聲音變亮
3. 如何運用共鳴使唱歌變的不費力
——————————————————
在上集我們曾舉出舌根與軟齶擺放的位置不同，形成兩種不同形狀的聲道(如圖1所示)
第一種情況(a組):舌頭保持前放、舌根平、軟顎提高，這樣的聲道不易阻塞，我們將之稱為「聲道通暢型」；另一種狀況(b組):舌根向後縮、軟齶未提高，這樣子的聲道容易阻塞，我們稱之為「聲道易阻塞型」。我們先聽聽實際錄音的樣本
a為通暢型 http://youtu.be/3aXoi0LAeFU
a為通暢型 http://youtu.be/3aXoi0LAeFU
如同上一集(a組)聲音聽起來有共鳴，發音較不費力，聲音響度較佳，聲音較亮。
(b組)聲音聽起來共鳴較差，發音較緊，聲音較暗。
雖然有些人聽了聲音之後，可以分辨何種聲音是來自何種聲道，但不能馬上分辨的人也大有人在，就算能夠分辨聲音是來自哪一個聲道，也無法具體量化兩種聲音的差別；能夠把聲音的感覺客觀的量化，才能有助於聲音的研究及客觀的評比，而且有了數據提供評比才能夠做到聲音長期的評估與修正。
隨著數位科技的進步與計算速度的改善，未來我們還有可能在練歌或矯正聲音時，運用"頻譜"做聲音立即的量化分析，來增添另一個回饋功能以幫助學習。本文將以頻譜分析的結果，比較兩種聲道所發出的聲音有何不同，也期待大家進一步思考這些頻譜圖參數的差異，所代表實際聲音上的意義。
我們採取與聲道共鳴較有關連性的三個頻譜參數，依序說明如下：
(1). 高頻區與低頻區的聲波能量差
我們先比較a組及b組的不同(見圖2)
橫軸為頻率，縱軸為強度，以1600Hz作為高低頻的界線，SPI=(1600Hz到4000Hz之聲波能量總和減去1600Hz以下聲波能量的總和)，結果我們得到這兩個樣本的數據，
通暢型為 -3.33dB、阻塞型為 -8.50dB，表示通暢型的高頻聲波能量遠大於阻塞型；也就是說共鳴是否良好，在頻譜中可以看到高頻區聲波能量明顯的提高，用通俗的話來講就是「共鳴好，聲波強」，特別在高頻區是人聲共鳴的主要效應之一，這種現象主要的機制是來自於共振峰。
(2). 共振峰
凡是以振動發出的聲音，除了基本的音頻(f0)以外，還會帶著一長串的泛音音頻(如圖3a)
這些泛音頻率與基頻成等差排序(1xf0，2xf0，3xf0，4xf0，5xf0，6xf0，7xf0，8xf0⋯)，泛音每隔8度 ，音量減少12dB(如圖3a)(1f0，2f0，4f0，8f0，16f0，32f0⋯)因為音量小，我們的聽感只在感受到基頻f0，但是當聲音進入了共鳴的聲道，歌者可以調整聲道的形狀，而這個時候本來規規矩矩照排的泛音列會在聲道中互相碰撞，結果讓有些音頻變強，有些則被削弱，最後形成二至三個傳音最理想的區塊(如圖3b所示)
如果音頻在這個區塊內，聲音會傳送的比較好，聲音的能量也會變強，以同一個頻率而言(圖3a)的響度加上(圖3b)的響度，正好等於(圖3c)的響度，最後會變成三至五個聲波能量所聚集的山頭(如圖3c所示)
這個山頭就是所謂的「共振峯」；由(圖2)大家可以看到實際的例子，兩組不同形狀的聲道所產生聲音的頻譜，大略聚成三個主要的山頭，而且共鳴較好的a組聲波的強度都比b組強，特別是在高頻率的區塊。事實上，出現在大約3000Hz的共振峯，聽起來會有金屬般的光澤及水晶般的鈴聲的感覺，而且不會被周遭的聲音所遮蔽，這也是歌唱家一生所追求的"穿透性"。
(3). 基頻(f0)與第一共振峯(f1)的相對關係
這部分的理論根據是來自近代的聲學大師 Ingo Titze，以物理學的原理及實驗得到的結果，而且因此得到許多f1與f0的交互關係上有價值的理論。
我們把橫軸設定為時間，頻率設定為縱軸，紅線表示第1和第2共振峯；藍線為音頻及泛音(見圖4)
根據Titze的研究，聲道的聲波壓會回朔影響到聲帶，如果從聲帶發出的音頻與共振峯的頻率形成一種搭配的關係，聲音的傳送最理想。
但是共振峯與泛音音頻怎樣才是最好的配合，依Titz的說法：
(a) f1不要低於f0，也就是說在f1與f0、2f0或3f0相交叉時，很容易出現能量不穩定的狀態，甚至於破音。由我們的案例中，f1、f2的良好的相對關係，通常是出現在共鳴良好的聲音裡，因為f1、f0的良好搭配會使音頻更容易傳送，且更清晰。
(b) 兩者需十分接近，因為只有在很小的頻率差距內，兩者才會出現非線性的互動，因而引起聲帶的自發性的振盪，這樣就會增強聲帶的振幅如同增加彈性一樣，這也是為何共鳴會使聲波強度增加的另一個原因。
最後，以一般用在聲音分析中檢測聲波頻率及振幅規律性的參數 jitter、shimmer，以及聲門諧音/ 噪音比(HNR)【註解1】，結果(如表1)所示
a、b兩種不同的聲音，在這三項參數並無明顯差別，表示造成a、b兩組頻譜的差異，並不是來自聲帶的因素。
結論：如果你很有耐心的看完此po文，我必須給你按個”讚”，而且我相信你的努力不會白費，你對共鳴原理的了解一定又進了一大步。
雖然這只是其中的一個例子，但是我們臨床上看到類似的情況比比皆是，整體來講，影響f1、f2最多的是舌頭與口型，f3、f4影響最多的是咽喉空間的大小以及軟齶。
如果你對這方面的知識有興趣，但還沒有很明白如何運用共鳴的方法來增強的聲音的音量及亮度，陳威璋醫師歡迎您來接受諮詢和數位評估及實際運用上的練習。
【註解1】
Jitter: 是指在數位信號中，不規則的頻率出現在聲波周期的比例(%)。
shimmer: 不規則的震幅周期出現率。
HNR: 表示在聲波周期內，合乎周期的諧音與不規則雜訊比例。
陳威璋 撰寫 ~本文內容歡迎引用，但須註明出處。
陳威璋耳鼻喉科及美聲門診
預約電話
