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一些流行音乐演唱的科学知识 (1/3)

文/李天佐
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一些流行音乐演唱的科学知识

纠结考虑了很久,还是觉得有些东西不了解的话,一些合理的事情反而会觉得不合理。但如果要在正文中写明白透彻,那貌似说教或者说私货未免太多了一些。

所以,就在这里吧……先声明一下,以下内容不全是个人原创,而是多年听音乐的思考、学习以及和朋友网友交流的结果(毕竟,学而思而学,才是王道)。

(注意,这里的流行音乐的概念,不是商品音乐。它的定义是:被人民群众传听传唱的有人声部分的音乐形式,原则上不超过10分钟。)

音乐属于声音,而声音是一种波——中学的数学和物理教材上都有提过,如果少年时读书认真的朋友,可能会仍有印象吧?

无论是人声还是乐器声,既然都属于波,那么就可以通过数学公式进行分析。在物理研究中,声音由振动产生,所以任何一种声音都可以解析分离成多种简单的正弦波的叠加。

一段稳定不变的声音,可以分成音高和音色两个属性。

音高由声音的基础振动频率决定,而音色由泛音构成情况决定。

所谓基础振动频率就是声音整体的振动频率;而在这个基频的基础上作倍数增加,就会解析得到一个个泛音,这些泛音的整体,就是泛音构成情况。

例如,1939年在伦敦召开的国际会议上,最终确定a1=440赫兹(hz)为国际第一标准音。一段稳定的a1音,它的基频就是440hz,这就是它的音高本质。而实际上,绝大多数人声和乐器声的a1音,都不是最简单的440hz的正弦波。(我国中学物理教材关于波的章节上,就有过某种乐器的声波图,那显然看起来比较复杂)。在数学的解析下,可以分离成440hz,880hz,1320hz,1760hz……每一个基频倍数上分别一个简单正弦波,直到解析完毕,或者频率超出人耳极限,或者该频率上的音量对人耳来说可以忽略不计。

于是,对于a1音,我们可以把880hz上的函数情况,定义为第一泛音,1320hz的函数定义为第二泛音,以此类推。而所有第n泛音的集合,就是泛音。在相同的音高,不同乐器听起来不一样,本质的原因就是泛音的构成不同——这,就是音色。

为什么会存在泛音呢?很简单——无论是你拉一下琴,还是吹一下笛,或者哼一声歌,最初的声音在基频之上是什么频率都有的,但只有频率为基频倍数的部分,才会在物体中形成驻波,其他的,将很快消散掉。从能量的角度来说,声波是一种能量,而泛音就是一种高效的储能方式。

所以,一个形态固定的物体,它的音色是确定的。很多乐器,如小提琴、二胡、笛子等等,其音色一听就能分辨,就是这个原理。(不过,响锣这样的少数乐器除外,它类似于全频)而人声虽然构成更加复杂,但原理也是一样的。

另一方面,正因为声音也是一种能量,所以声音的传播存在一个现象——共振,也就是共鸣。为什么乐器的声音能够传很远,而更多的声音却往往不能?(例如你用拳头砸墙壁,一声闷响,很快就消散了)原因就是,乐器都有一个共鸣箱。小提琴的琴身,二胡的琴筒,笛子的管子……虽然有大有小,形状各异,本质上都是共鸣箱。

而人唱歌也是如此。气息从声带冲出来,到离开嘴巴(或者少数情况下的鼻子),之间的“路程”,就是一个共鸣箱——不过,因为人不是物件,这里不叫共鸣箱,而是共鸣腔。共鸣腔包括——喉腔、鼻腔、口腔。

箱和腔,一字之差,意味着,箱是固定不变的,腔却是灵活可变的——人声可以发出比一门乐器丰富得多的声音来,甚至,如果人为制造不止一个共鸣腔,人可以同时发出不止一个声音(呼麦就是实例,但这里暂时不讨论,只讨论一个共鸣腔的情况)。古人总结说,竹不如丝,丝不如肉,就是因为管乐器的共鸣箱往往不如弦乐器复杂,而这两者又通通不如人体。

所以,在数学意义上,歌手的演唱情况,有很大一部分,可以通过研究其基频、泛音构成来分析、总结。

而歌手的声乐技术的练习,大约分为三部分:

第一,锻炼肺活量、气息使用效率——没有气、气不够、浪费气,你在该出声时连声音都发不出,还谈什么唱歌?

第二,锻炼声带,让声带能够稳定发出自己想要的音高——音高如果不准确、不稳定,就别指望形成优美的旋律了。

第三,锻炼共鸣腔,能够随心所欲地准确调整共鸣腔的情况,发出自己希望的音色——这一部分是最复杂的。多数声乐技术的分门别类,区别就在于此。

那么,什么是好的音色呢?本质来说,能够表诠释歌曲内涵的音色,就是好音色。

但是,在这个艺术层面之前,还有一个物理层面问题——越来越多的流行音乐,除了人声部分,还有多多少少的伴奏的。不少唱功不佳的歌手,唱出来的声音,往往被乐器声给覆盖了,让人不能明显听清他的声音,这是为什么呢?(当然,那种为了遮掩演唱缺点而故意掩盖歌声的另说)

两个频率相同的声音,振幅(即音量)大的会掩盖振幅小的——这是很显然的物理现象。其实,不仅相同的,只要是频率相近的,都会如此,频率越接近,这种掩盖现象就越明显。

那么,在伴奏音量确定的情况下,怎么才能保证

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