Приборы, анализирующие тембр звука

Впервые музыкальные звуки и звуки голоса были подвергну­ты анализу знаменитым ученым Гельмгольцем около ста лет тому назад при помощи сконструированного им набора полых шаров-резонаторов. Резонаторы Гельмгольца представ­ляют собой стеклянные шары, имеющие отверстие наружу с одной стороны и небольшую выступающую воронкообразную трубку —с другой. Рис. 13. Каждый такой шар способен резо-

 

\0.5

который имеется у колеблющейся струны (сравни, например,, рис. 11 с рис. 12 и 25). Спектр голоса меняется самым карди­нальным образом. Основной тон оказывается в ряде случае» небольшим, а некоторые отдельные обертоны или группы обер­тонов выглядят резко усиленными. Это изменение исходного спектра источника колебаний связано с явлением резонанса дек или трубок, коробок и др. резонаторов, в зависимости от

I

И (П.8

i

* j i

Рис. 11. Схема иллюстрирует рождение обертонов (верхний рисунок) их гра­фическое изображение — спектр и уменьшение амплитуды обертонов с возрастанием их порядка (средний ри­сунок) и, наконец, звучание на слух гармонического ряда обертонов (ниж­ний рисунок). Второй обертон, который по частоте вдвое больше основного тона, называется октавным обертоном, потому что расстояние в октаву как раз соответствует удвоению частоты. Третий звучит квинтой в октаву и т. д.

 

			III

О 500 WOO 15ЩЖ 2500 30003500 Частота

Кларнет

f.B\

					а |	|		|	i

О 500 1000 1500 2000 2500 ЗОЮ 35Ю Частота

Рис. 12. Сложные кривые, по­лучающиеся ори записи музы­кального звука, и спектры этих звуков. Вверху—-рояль, внизу — кларнет. Видны обла­сти усиления обертонов — фор­манты, от которых зависит тембр этих инструментов (по Н. Гарбузову).

Рис. 13. Современный спектроанализатор на катодно-лучевой

трубке и набор резонаторов Гельмгольца — полых шаров

различного объема.

нировать на звук определенной высоты. Прислоняя воронкой резонаторы к уху, Гельмгольц выслушивал различные музы­кальные звуки и нашел те характерные усиленные тоны, кото­рые определяют тембр того или иного инструмента. Им же были впервые обнаружены характеристические тоны, определяющие звучание того или иного гласного звука.

В настоящее время имеется ряд аппаратов, которые позволяют производить точный анализ звуков. Одним из методов анализа звука является, например, запись его на особом приборе — осциллографе, с последующей расшифровкой этой записи. Как известно, звуковые колебания можно перевести в другого рода колебания — механические, электрические — и записать их. Впервые звук при помощи своего фонографа записал Эдисон. На воске его валика полу­чалась сложная периодическая кривая, в которой нашло свое

 

отражение все множество колебаний, составляющих тембр зву­ка. Конечно, эта механическая запись груба и ее воспроизведе­ние было некачественным. Современная звукозапись, основан­ная на переводе звуковых колебаний в электрические, на совершенной аппаратуре позволяет получать на звуковой до­рожке наших долгоиграющих пластинок очень точное и полное

изображение всех колебаний, со­ставляющих, например, тембры оркестрового звучания и голоса солиста. Одна суммарная кри­вая звуковой дорожки пластинки несет в себе все это многообра­зие звучностей!

, - \Э ^3 C \ fW >. \Г\ /у S\ /"v IД_ \JL \S \У -V^1

Однако для анализа звука электрические колебания перево­дят не на воск, как'при трамза-писи, а на фотопленку или спе­циальную бумагу при помощи специальных ⁽ точных аппара­тов — осциллографов-самопис­цев. Получающуюся сложную пе­риодическую кривую затем под­вергают анализу, чтобы выяс­нить, из каких простых колеба­ний (обертонов) она составлена. В i результате такого ■ анализа

стых (т. е. иа составляющие его обертоны). 1—3—5 и т. д.— порядок обертонов.

Рис. 14. Разложение сложной ^можно получить точное ' изобра-кривой звука на серию про- жение всех простых ' колебании, колебаний — синусоид т. е. всех обертонов, входящих в состав сложного звука. Можно «увидеть» его тембр.

Однако анализ кривой—■ сложное и отнимающее долгое

Еремя дело. Чаще всего для разложения сложного звука на простые составляющие, служат электронные приборы — спект­рометры, или спектроанализаторы. Построенные по принци­пу фильтров, они позволяют на экране электронно-лучевой трубки, похожей на телевизионную, получать в виде серии све­тящихся столбиков картину спектра звука. Поющий может на­блюдать непосредственно свой спектр в момент фонации.

Явление резонанса

Остановимся на явлении резонанса, которое является основным механизмом, изменяющим первоначальное звучание источника звука в различных музыкальных инструментах. Резо­нанс является причиной усиления различных групп обертонов,

Рис. 15. Современный спектрометр (по В. Морозову). При пении на шка­ле (справа, внизу) в виде светящихся столбиков различной величины появляется спектр звука (обертоиовый состав).

in.liidli

Б MI П Ж IV V VI

МАГ

сзч

Рис. 16. Схема получения спектра на спектрометре. За­писанный на магнитофоне МАГ звук подается на спек­трометр СЗЧ, который дает спектральную картину звука. Б, М, I и т. д. отд. обозначают октавы, к которым относятся обертоны. Высота столбиков соответствует силе соответст­вующего обертона. Область высокой певческой форманты выделена пунктиром (по В. Морозову).

т. е. основным темброобразующим механизмом. Явление резо­нанса в быту общеизвестно.

Резонанс происходит тогда, когда, например, фортепиано с нажатой педалью отвечает нам сильной раскачкой той струны, тон Которой совладает со звуком, извлеченным на другом ин­струменте. (Правда, раскачивается еще несколько струн, но значительно слабее). Возникновение отзвука на одном инстру­менте иод влиянием звучания второго инструмента и есть резо­нанс. Зто явление весьма важно для понимания многих фено­менов, связанных с певческим голосом, и потому должно быть хорошо понято и глубоко продумано каждым занимающимся вокальным искусством. Понимание резонанса необходимо не только для того, чтобы правильно оценить работу так называе­мых «верхнего и нижнего резонаторов» певцов, но й для того, чтобы разобраться в формировании тембра певческого голоса, и образовании звуков речи вообще.

В чем сущность данного феномена, и почему на фортепиано сильно ответила только одна струна, а не все, хотя звуковые волны от другого инструмента дошли до всех его струн? Как известно, струна, натянутая на колок, издает звук опре­деленной высоты, и это зависит от ее упругости, длины, толщины и характера материала, из которого она сделана. Каждая струна фортепиано имеет свою высоту звучания, т. е. свою собственную частоту колебаний. Звуковые вол­ны, исходящие от другого инструмента, действительно достига­ют всех струн фортепиано, и под влиянием первой волны они все выйдут из покойного состояния и начнут колебаться. Од­нако под влиянием многочисленной серии волн раскачается сильно только та струна, собственная частота коле­баний которой будет совпадать с частотой под­ходящих волн. Только при этом совпадении частот резони­рующая струна будет получать в такт своей собственной рас­качки с каждой новой подходящей волной — новую малень­кую порцию энергии, и станет постепенно раскачиваться все больше и больше. В других струнах от этих малых порций ритмически поступающей энергии (т. е. периодических толчков) раскачки не произойдет, потому что толчки будут осущест­вляться не в такт собственным колебаниям струн. Если качели подталкивать в такт — они раскачаются, если не в такт, они, качнувшись от первого толчка, будут остановлены вторым или третьим. Если собственная частота струны ровно вдвое, втрое и т. д. больше, чем частота подходящих волн, то такие струны тоже раскачиваются, получая подталкивание в такт через одно, два и т. д. колебания. Но в этом случае раскачка получается менее сильной. Поэтому фортепиано отвечает не только раскач­кой той струны, которая по собственной частоте совпадает с частотой подходящих волн, но и слабой раскачкой октавной струны к этому тону, квинтовой струны через октаву и т. д., со-

ставная часть которых в 2, 3, 4 и т. д. раза больше частоты подходящих волн. Поэтому явление резонанса возникает не только в случае совпадения основных тонов, но и обертонов Только в этом случае раскачка получается менее сильной.

Теперь рассмотрим вопрос о том, произошло ли усиление звука в результате резонанса струны, и откуда взялась энергия в резонирующей струне? Легко понять, что для слушающего данный звук оказался усиленным, так как одновременно со зву­ком от другого инструмента до его уха доходят и колебания от резонирующей струны. Однако столь же очевидно, что энергию для своих колебаний резонирующая струна получила от друго­го инструмента, что эта энергия не родилась з ней, а лишь по­степенно накопилась, аккумулировалась, аналогично энергии, накапливающейся от нашей руки при раскачивании в такт каче­лей. Следовательно при явлении резонанса струны фортепиано звук усиливается за счет отдачи накопленной энергии. Сначала звуковая энергия переходит из воздуха в механические колеба­ния струны (раскачка), а затем снова отдается, т. е. имеется переход механической энергии колебания в звуковые волны. Между тем в других струнах эта энергия не аккумулируется (один толчок раскачивает, а второй — останавливает). При резонансе получается усиление звучания, хотя новой энергии тут не возникает, не добавляется. В приведенном примере мы коснулись для наглядности резонан­са в струнах. В голосовом аппарате мы имеем дело с резонан­сом объемов воздуха.

Резонаторы и деки

Под резонатором в акустике подразумевается какой-либо объем воздуха, заключенный в упругие стенки и имеющий выходное отверстие. Резонатором он называется потому, что если возбудить колебания находящегося в нем воздуха, то резо­натор издаст звук совершенно определенной высоты. На этом принципе построены резонаторы Гельмгольца.

Высота звука, которая родится в резонаторе, зависит от объема заключенного в нем воздуха, формы резонатора и раз­меров выходного отверстия. Этот тон называется собствен­ным тоном резонатора. С точки зрения акустики, ста­кан, полый шар, трубка, бутылка являются резонаторами. Чем меньше размеры резонатора и вместе с этим объем заключен­ного в нем воздуха, тем выше тон, который родится в резона­торе — его собственный тон. Чем меньше выходное отверстие, тем ниже собственный тон.

В основе этого явления лежит образование так называемой стоячей волны, которая «бегает» в стенках резонатора от

} 169

его дна до края и обратно. Поскольку скорость распростране­ния волны в воздухе постоянна, то за то же самое время в не­большом объеме воздуха волна успеет совершить много полных колебаний (т. е. собственный тон будет иметь высокую частоту), а в 'больших объемах — мало (т.е. небольшую частоту). Этим объясняется то явление, что собственный тон резонаторов не­большой величины высок, а большой величины — низок. На явлении собственных колебаний, возникающих в трубах, осно­вано устройство органов, где самые низкие звуки возникают в трубах, имеющих длину несколько метров, а самые высокие — 1—2 см.

Когда мы наливаем из крана воду в бутылку, мы слышим, как звук по мере заполнения ее водой становится все выше и выше, напоминая свисток тогда, когда.вода доходит до горлыш­ка. Это связано с уменьшением столба колеблющегося воз­духа, причем источником колебаний является сотрясение его • падающей струей воды.

Явления резонанса в резонаторах возникают по тому же принципу, что и в струнах. Резонатор «отвечает», т. е. в нем получается раскачка воздуха тогда, когда над ним из­дается звук, совпадающий по частоте (высоте) с его собствен­ным тоном. Поскольку в этом случае собственная частота резо­натора совпадает с частотой подходящих к нему волн, каждая новая волна подталкивает в такт «бегущую» в резонаторе собственную волну, в результате чего раскачка становится все больше и больше. Энергия накапливается. Резонатор начинает «отзвучивать». Отзвучивает он и на обертоны собственного тона, но только менее сильно. При несовпадении частоты подхо­дящих к резонатору волн с собственными колебаниями, возни­кающими в резонаторе, — с его собственным тоном, раскачки не получится (как не раскачиваются качели, если их подтал­кивать не в такт). Как и при резонансе струн, сам резона­тор не добавляет энергии, а лишь аккумулирует, накапливает ту энергию, "которая содержится в подходящих к нему волнах. Потом резонатор отдает ее в наружную среду, гудит, отзвучивает, отчего звук для слушателя становится громче. Рис. 17.

В голосовом аппарате человека имеется множество полостей и трубок, в которых могут развиваться явления резонанса. Трахея и бронхи, полость гортани, глотки, рта, носоглотки, носа и окружающие его мелкие придаточные полости обладают до­статочно упругими 'Стенками для того, чтобы в них возникли явления резонанса. Одни из них по своей форме и размерам неизменны, даны от природы, следовательно всегда усиливают одни и те же обертоны, порождают постоянно присутствующие в голосе призвуки и не могут быть специально приспособлены для усиления каких-либо других обертонов (например, нос и ■его придаточные 'полости). Другие легко меняют свою форму

и размеры, например ротовая полость, глотка, надсвязочная полость гортани, т. е. могут использоваться в широких пределах для изменения исходного тембра путем резонаторного усиле­ния определенных групп обертонов. Именно благодаря резона-торным явлениям в спектре голоса человека получаются «пики», усиления отдельных обертонов, которые часто оказываются сильнее основного тона (см., например, рис.16 и 25).

В струнных инструментах основным механизмом, меняющим исходный тембр струн, являются деки. Под деками понимаются специально сконструирован­ные деревянные доски, обра­зующие, например в скри­пичных инструментах, их корпус. Деки отдают воз- ₃_ душной среде те колеба­ния, которые они получили от источника колебаний —

от струн. Однако они явля-

ются не только передатчи­ками, но и трансформато­рами тембра исходного зву­ка струн, Д

Рис. 17. Опыт Гельмгольца, доказываю­щий наличие колебаний в резонаторе. В бутылке (резонатор) — 1 вместо дна натянута перепонка — 2, к которой свободно прикасается подвешенный на

ка резонирует, перепонка под влиянием раскачки воздуха внутри бутылки на­чинает колебаться, а шарик — отскаки­вать от нее.

Для того чтобы понять, ^{нйтке легкий} шарик-3. Когда бутыл-как это происходит, мы поз­волим себе привести следу­ющий пример. Всем ^; изве­стен ксилофон — инстру­мент, состоящий из отдельных деревянных дощечек — брусоч­ков различной длины, которые при ударе их палочкой издают музыкальный тон определенной высоты. Этот тон зависит от длины 'брусочка,его толщины и материала, из которого он сде­лан. Соответственно и резонировать дощечка будет на этот тон. Деки можно себе представить как сумму таких дощечек, скрепленных воедино и имеющих у разных инструментов раз­личную форму.

Звук от колеблющейся струны, имея вид убывающего часто­кола амплитуд, передается декам. Последние начинают коле­баться с присущими им собственными колебаниями, в резуль­тате чего излучается в пространство не столько тот спектр, что рожден струной, сколько тот, который свойствен декам, корпу­сам инструментов. Общеизвестно, что ценность скрипки опре­деляется особенностями строения ее корпуса, ее дек, а не каче­ством натянутых на нее струн. То же относится и к фортепиано, где кроме механики ценится (прежде всего то, что дает краси­вый звук, т. е. качество деревянных конструкций, дек.

В результате колебания дек, те или иные обертоны, хорошо резонирующие в деках, могут оказаться относительно сильнее других. Так, из убывающего частокола частот, характерного для

герпетические тоны Гельмгольца, по которым наше ухо к различает один гласный звук от другого. Есть и другие ха­рактерные области частот, в некоторых гласных их четыре-пять,

юоо

колебаний струны, образуется спектр с отдельными усилениями, как говорят «пиками», тех или иных частот (см. рис. 12).

В голосовом а'шпарате не существует подоб­ных дек. Механизм изменения исходного тембра, рожденного в голосовой щели, не связан с вибрациями груди, нёбного сво­да или каких-либо еще частей организма, как об этом иногда пишут в старых руководствах. Изменение исходного тембра гортани целиком зависит от резонаторных явлений, развиваю­щихся в полостях голосового аппарата. В настоящее время ис­следован как звук, возникающий в голосовой щелк, так к воз­действие на него резонаторных полостей.

Звук голосовой щели

Впервые звук, рождающийся в голосовой щели, был услы­шан у людей, разрезавших себе горло над голосовыми связками при попытке к самоубийству, но оставшихся живыми. У этих людей голосовая щель непосредственно смотрела в рану, и по­скольку нервы, заведующие движениями голосовых и других гортанных мышц, были сохранены, то работа голосовых связок не была нарушена. Позднее этот звук связок был изучен при операциях на гортани. Он был 'записан и акустически проана­лизирован.

На слух этот голос, исходящий непосредственно из голосо­вой щели, по тембру резко отличается от нормального, выходя-'щего изо рта. Прежде всего изменен его индивидуальный тембр, он неузнаваем, носит «пищащий» характер, и, кроме того, он яе имеет формы того или иного гласного звука. При попытке сказать разные гласные или слова голосовая щель издает одно­родный тон. Губы и язык делают соответствующие артикуляци­онные движения, но поскольку звук гортани идет непосредст­венно в раневое отверстие, а не поступает в ротоглоточный канал, никакого звука изо рта не выходит. Этот факт лишний раз доказывает, что гортань родит звук индифферент­ный, не имеющий еще формы того или иного гласного, и что характер речевого звука исходный тембр гор­тани получает проходя через надставную труб-*к у, т. е. по ротоглоточному каналу. Между тем люди зкали это давно. В старые времена преступникам вырезали язык, при этом они лишались возможности произносить различные глас­ные и согласные, лишались дара речи, сохраняя голос.

Форманты гласных звуков речи

Как известно еще со времен Гельмгольца, каждый гласный звук содержит в своем обертоновом составе две основные, от­носительно усиленные области частот, так называемые харак-

Рис. 18. Вверху — спектр гортани, состоящий из большого числа убывающих по амплитуде обертонов. Внизу спектры гласного звука е, взятого на разной высоте (слева 100 гц, спра­ва 200 гц). Формантные области 700 гц и 1400 гц остаются Ьостояниыми, несмотря на изменение высоты основного тона.

Рис. 19. Схема образования из первич­ного спектра гортани спектра звука е. Показаны полости рта и глотки, где в результате резонанса усиливаются обер­тоны, имеющие формантное значение, т. е. придающие звуку характер глас­ного е.

но основные — две. Эти области частот, характеризующие зву­
чание каждого гласного звука, носят название формант
гласных. Каждый глас­
ный звук характеризуется ¹⁴⁰⁰
двумя такими главными об­
ластями усиления, 'причем
одна из них обязана своим
происхождением резонан­
су тлотки, а вторая — ре­
зонансу ротовой поло­
сти. Именно этим и '.опре­
деляется необходимость при
переходе ' от '■ гласного к
гласному перемещать язык
из одной позиции в другую.
Язык является тем (основ­
ным артикуляционным ор­
ганом, перемещение которо­
го создает в ротовой и гло­
точной полостях ' нужные
для образования формант
объемы воздуха. Именно по­
этому невозможно при едином положении языка произнести
разные гласные. Единое положение языка создаст единые по
своему объему полости в глотке во рту '(следовательно, одина-

17J

ковый их резонанс), форманты не смогут образоваться, и глас­ные не возникнут.

Формантные области для гласных русского языка по Фанту равны: а — 700 и 1000 гц, 0 — 535 и 780 гц, у — 300 и 650 гц, _е _ 440 и 1800 гц, и — 240 и 2250 гц.

к~370

Объемы глоточной и ротовой полостей находятся по величи­не в обратных отношениях и изменяются при 'произношении разных гласных в последовательности и—е—а—о—у. На и ро-

Рис. 20. Положение артикуляторных органов при произнесе­нии речевых гласных и, а, о, у по нашим рентгенограммам и опектры этих гласных. Спектры сняты в акустической ла­боратории Московской государственной консерватории им. Чайковского при содействии Д. Юрченко и Е. Рудакова. На спектрах хорошо видны формантные области гласных, а на рисунках — полости, в которых эти форманты возникают. Ясно различается перемещение языка при переходе от одного гласного к другому. Надгортанник следует за корнем языка, и вход в гортань меняет свои размеры.

товая полость наименьшая по объему, так как спинка языка под­нята к.передней части твердого нёба. Эта малая полость резо­нирует на 3000 гц. Тут, в этой маленькой полости, образуется ротовая форманта гласного и. На гласном и глоточная полость, наоборот, наибольшая. Она резонирует на звук высотою в 400 гц, и в ней образуется глоточная форманта гласного и. Ротовая по­лость увеличивается при переходе от гласного и к гласному у в последовательности и—е—а—о—у. Глоточная же уменьшается при переходе от и к е и а, на о и у снова увеличивается.

Таким образом, переход от 'гласного к гласному есть тембральное изменение звука, обязанное сво­им происхождением изменению резонанса ротоглоточных поло­стей. Между тем каждый из нас легко различает не только

одАшт/ину одАштгину

■ч «сз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

				1 1	i
		иг

§ „

ШНОНбОЛ

«ca

шнвнйоА кшюшзвь

agffi/шипу

 

Б

01 Ж

3 £ о

1| v °

о Щ

S К,

S!

О r

а га £•

О. О о «О В-

■^ О i>i ■ К Ь- О

*> -G- о. к о н

С} fO О- О

Tf О Ч

S3 и о. s

0J Ч С О —

g сн н &• га

га

Й

га

се

3^

■Is

<N 3

О «

гласный или согласный звук, но также и то, кто их прризносит: мужчина или женщина, бас, баритон или тенор. Это,* различие зависит не только от разной высоты, на которой говорят муж­чины, женщины или дети, но и от формант гласных, которые у детей и женщин сдвинуты вверх по диапазону. Рис. 22 и 23. Мы различаем также, знакомый 'или незнакомый человек произнес слово. Подобные особенности тембра связаны с внеформант-ными областями спектра, т. е. со всем остальным набором обер­тонов голоса. Этот остальной набор обертонов, характерных для того или иного человека, создает индивидуальный тембр его голоса.

Формантные области гласных, имеющие ка спектрах вид усилений, или «пикоб», как мы уже писали выше, представляют собою накопленную и сохраненную благодаря резонансу энер­гию обертонов, рожденных в голосовой щели. Энергия звука гортани, слагающаяся из энергии основного тона и всех его обертонов, поступая в резонаторные полости надставной труб­ки, идет на раскачку резонаторов, в которых она накапливается. Потому эти области спектра, топавшие в резонанс, оказываются усиленными по сравнению с другими, что особенно заметно на фоне общей потери силы звука в надставной трубке. Таким образом, исходный спектр гортани в надставной трубке сильно меняется, и в наружное пространство выходит звук, окрашен­ный иначе, чем он был при возникновении в голосовой щели.

Из сказанного ясно, что у человека есть два меха­низма изменения тембра, две возможности воздейст­вовать на тембр голоса: во-первых, можно менять исходный тембр, рождающийся в голосовой щели (например, грудной и фальцетный звук, жесткая или мягкая атака звука); и, во-вто­рых, менять форму и размеры резонансных полостей по пути движения звука от голосовых связок до губ.

Форманты музыкальных инструментов и певческие форманты

Мы разобрали выше, образование речевых формант гласных и коснулись термина форманта только в связи с гласными. Од­нако этим термином обозначается любое усиление обертонов в спектре, формирующее то или иное характерное качество темб-,«ра звука.

Если на слух мы различаем особенности, характеризующие тембры какого-либо музыкального инструмента, по которым мы легко отличаем его от другого, то причиной этому является,| наличие соответствующего набора обертонов, определяющих специфику его звучания. Этот набор усиленных обертонов, ха­рактерных для данного инструмента, формирующих особенность | его тембра, называется набором формант этого инструмента. Таким образом, термин форманта (от слова форма, фор-

мирова^ь) применяется там, где имеются усиленные обертоны, формирующие характерную окраску тембра данного звука или инструмента. Особым набором^; обертонов-формант характеризуется, например, звуча­ние гобоя, флейты, кларнета, фагота и т. п. Знания характер­ных усиленных частот-формант того или иного инструмента позволяют воссоздавать его звучание из набора отдельно взятых и вместе звучащих тонов. Так могут быть искусственно созданы тембры различных музыкальных инструментов.

Этой возможностью с давних пор пользуются, например, при конструировании органов, где, наряду с клавиатурой, имеются регистры, воспроизводящие из соответствующего на­бора звучания ряда органных труб тембры звучания многих инструментов.

Конечно, особенности звучания инструментов не ограничи­ваются присутствием определенного набора характерных обер­тонов-формант, они также зависят от характера начала звука, его длительности, от особенностей изменения силы звука, осо­бенностей вибрато. Например, звук фортепиано начинается с удара молоточка по струне и затем всегда затихает. Кроме того, он не имеет такого вибрато, как скрипичные инструменты. Скрипка же или виолончель могут начать звук с едва слышного pianissimo и развернуть звучание до forte, менять эту дина­мику на протяжении звучания по своему выбору, так же как и менять вибрато. Само собою понятно, что это также отличает звучание одного инструмента от другого, однако основную спе­цифику тембра всегда дает набор соответствующих характер­ных обертонов-формант.

Спектр звука речевого голоса человека состоит из усиленных обертонов, определяющих звучание его в форме того или иного гласного звука речи, т. е. формант гласных и остального набора обертонов, расположенного во внеформант-ных областях и характеризующего индивидуальные особенности звучания голоса того или иного человека. Конечно, неодина­ковое звучание речи у разных людей зависит и от многих дру­гих признаков: от высоты, на которой человек говорит, от ме­лодики речи, ее темпа, богатства интонаций и индивидуальных особенностей артикуляции, от динамических различий и т. п. Наше ухо чутко ловит эти особенности и по ним опознает го­ворящего человека. Если особенности речи выходят за пределы норм данного языка, то мы их воспринимаем как акценты, как искажения.

При переходе от речи к пению высота каждого звука вме­сто скольжения по звуковой шкале вверх или вниз приобретает устойчивость, слоги растягиваются и в голосе, как правило, появляется приятная вибрация. Голос при обычном бытовом пении мало разнится по тембру от речи, так как люди исполь­зуют для этого привычные речевые установки голосового ап-

парата. Однако среди всех людей, которые способны пеяъ, наш слух легко выделяет тех, кто имеет певческий голос. Сле­довательно, в певческом голосе содержатся определенные осо­бенности, которые и составляют специфику певческого звука. Они относятся не только к силе звука или звуковысотным воз­можностям (громко и высоко могут петь многие), сколько к тембровым качествам. Эти тембровые качества особенно хо­рошо выражены у так называемых от природы поставленных голосов и у-голосов, профессионально обработанных.

Хорошо поставленный певческий голос в со­временной европейской оперной манере отличается, кроме боль­шой силы и больших звуковысотных возможностей, ровностью красивого¹ вокального тембра, что делает звук певческого го­лоса красивым, льющимся и ровным, поддается слуховому анализу.

Тембр хорошо поставленного певческого голоса характери­зуется на слух рядом особенностей: он всегда звучит ярко, звонко, блестяще, с большим количеством «металла» и вместе с тем округло, мягко, объемисто. Кроме того, он всегда имеет льющийся характер. Певческий звук хорошо тянется и имеет приятную, ровную пульсацию — вибрато, с чем и связано, как показывают эксперименты, его свойство —■ литься. Если звук лишить вибрато, то он приобретает «прямой», безжизненный характер. Такой прямой, «палкообразный», по выражению пев­цов, звук для пения неприемлем, так как голос лишается кра­соты. Вибрато воспринимается нами как составная часть темб­ра звука.

Когда ученые стали анализировать спектр хорошо постав­ленного певческого голоса, то было выяснено, что те его осо­бенности, которые мы хорошо слышим в тембре, как метал-личность и блеск — с одной стороны, и мягкость, округлость — с другой, зависят от усиления в спектре голоса соответственно двух областей обертонов. Эти области усиления частот, харак­теризующие специфический певческий тембр голоса, были на­званы певческими формантами.

Низкая и высокая певческие форманты

Приоритет в открытии певческих формант принадлежит оте­чественной науке. В 1927 году Казанский и С. Н. Ржевкин установили, что в спектре хорошо поставленного мужского пев­ческого голоса всегда присутствуют усиленные обертоны с час­тотой в области 517 гц. Эта форманта получила название низ-

¹ Понятие красоты—относительно. Для одних народностей красиво то, что для других может быть эстетически неприемлемо. Мы говорим здесь и далее о красоте тембра с точки зрения слуха современного европейца, вос­питанного на классической оперной музыке.

кой певческой форманты. С ее присутствием связано округлое, полное и мягкое звучание певческого голоса. Если эту область «вырезать» из звучания голоса, отфильтровать ее, то звук обе­ляется, приобретает плоский характер.

Позднее, в 1934 году, В. Бартоломью', работая на более совершенной аппаратуре, обнаружил, что в хорошо поставлен­ном голосе всегда присутствуют группы значительно усиленных: обертонов в высокочастотной части спектра. Эта область полу­чила название высокой певческой форманты.

Для низких голосов усиленная высокочастотная область, равна 2500—2800 гц, для более высоких она доходит до 3200 гц. Эта область, то есть высокая певческая форманта, — привносит в звук яркость, блеск, металл. От ее присутствия зависит «дальнобойность», полетность звука, способность «про­бивать» оркестр.

Современная аппаратура позволяет удалить из тембра вы­сокую певческую форманту. Для этого на пути звука ставится специальный фильтр, пропускающий все частоты спектра, за исключением области высокой певческой форманты. Голос, иа которого «вырезана» высокая певческая форманта, становится глухим, далеким, сразу теряет блеск, приобретает непевческий характер. Подобные опыты были проделаны Е. А. Рудаковым в акустической лаборатории Московской консерватории и В. П. Морозовым в лаборатории Ленинградской консерватории. Интересно отметить, что голос без высокой певческой форман­ты не только теряет яркость, чистоту, красоту тембра, но и значительно уменьшается по силе. «Вырезание» из спектра го­лоса других областей частот подобного резкого действия на_ тембр и силу звука не оказывает. Это явление связано с осо­бенностями восприятия звука ухом человека.

Исследования показали, что у мастеров вокального искус­ства в области высокой певческой форманты сосредоточено до 30—35% всей звуковой энергии голоса. У неопытных певцов^ а также в речи, даже когда она «поставлена», т. е. у дикторов и актеров, высокая форманта достигает только 5—7%. Сотруд­никами акустической лаборатории Московской консерватории создан электронный прибор стрелочного типа, показывающий процент содержания в голосе высокой певческой форманты. Пе­вец может петь в микрофон и видеть на шкале прибора, каков процент содержания высокой форманты в звуке, который он в данный момент извлекает. Появилась возможность контро­лировать характер тембра не только слухом, но и зрением.

В лаборатории Ленинградской консерватории В. П. Моро­зовым высокая певческая форманта была выделена из голося поющего певца в изолированном виде. Она воспринимается

¹ Bi a r t о 1 о m e w W. A Physical Definition of 'Good Voice—Quality' in the Male Voice (I. Acoust. Soc. of America, 1934, No. 6).

как высокий свистковый тон на высоте 0а⁴. Этот то^ слегка вибрирует, напоминая трель. На слух он приятен, не? раздра­жает ухо, несмотря на его большую звонкость и высоту. Эмпи­рически, на слух педагоги давно научились ценить Появле