Взаимосвязанная система резонаторов, гортани, дыхания. Импеданс

Одним из наиболее важных и интересных моментов в работе рупорообразного устройства ротоглоточного канала является то, что взаимосвязанная система резонаторов (гортань—глотка—ротовая полость) не только резонирует, накапливая звуковую энергию, но и, колеблясь, создает работающей голосовой щели определенное сопротивление сверху. Надставная трубка работает как система взаимосвязанных резонаторов, в сильнейшей степени влияющих не только на изменение спектра проходящего по ним звука, но и на само возникновение звука — на работу голосовой щели.

Рис. 31. Сила звука у оперного певца в различных отделах надставной трубки (по Р. Юссону). Звук у входа в гортань достигает огромной цифры — 160 дб и проходя по ротогло-точному каналу сильно убывает (на 35 дб).

Оказывается, что для работы голосовой щели совершенно не безразлично, какова среда — тот резонирующий столб воздуха, который находится в надсвязочных полостях. Как мы уже указывали выше, собственный звук голосовой щели, когда она смотрит непосредственно через раневое отверстие в наружное пространство, отличается не только тем, что он не окрашен в форму того или иного гласного, но и тем, что он слаб и имеет пищащий характер, весьма мало напоминающий голос, выходящий изо рта. Как оказывается, он слаб потому, что при отсутствии над связками резонаторов ротоглоточного канала система голосовые связки — дыхание не может произвести звука большой силы. По измерению Р. Юссона, голос оперного певца у входа в гортань имеет силу в 150 децибел, что примерно равно силе звука авиационного мотора. Это резонирующий столб воздуха, заключенный в рото-глоточном канале, оказывает такое влияние на фонационный механизм гортани, что появляется возможность производить звук колоссальной силы. Резонаторная раскачка воздуха в резонаторах не только улучшает выведение звуковой энергии, но п в сильнейшей степени воздействует на источник колебаний — на голосовую щель. В результате этого обратного, воздействия голосовая щель начинает работать так, что это вызывает максимальную раскачку резонаторов. Получается взаимосвязанная система колебаний работающих голосовых связок и резонаторов, при которой коэффициент полезного действия голосового аппарата очень сильно возрастает.
Наилучшие возможности для фонирующей голосовой щели появляются тогда, когда в надсвязочных полостях создается достаточное противодавление (сопротивление) порциям подсвязочного воздуха, прорывающимся сквозь ритмически открывающиеся голосовые связки. В этих условиях встречного сопротивления может быть создано большое подсвязочное давление, и энергия колебаний резонаторов, возбуждаемых прорывающимся сквозь голосовую щель воздухом, будет велика — звук будет сильным. При этом голосовые мышцы будут совершать свою колебательную работу с умеренной затратой энергии, так Как часть борьбы с подсвязочным давлением возьмет на себя противодавление находящегося сверху столба воздуха.
Следовательно, усиление звука в голосовом аппарате происходит не столько за счет улучшения излучения при помощи увеличения устья раструба, но главным образом за счет создания более благоприятных условий в работе самой голосовой щели. При сравнительно небольших затратах энергии голосовых мышц, дыхание в условиях достаточного противодавления может развивать большую энергию, производя звук колоссальной силы.
У больших оперных голосов она достигает 120 дб и более, что равно силе шума авиационного мотора (см. рис. 9). Мы приводим ниже таблицу силы голосов артистов различного амплуа по данным Юссона. Измерение силы производилось на расстоянии метра ото рта.

Большие оперные голоса 120 дб и более
Оперные голоса от 110 до 120 дб
Голоса для комических опер от 100 до 110 дб
Голоса для оперетты от 90 до 100 дб
Камерные голоса от 80 до 90 дб
Небольшие голоса, требующие микрофонного усилия менее 80 дб

Если рассмотреть схему конструкции рупорного громкоговорителя и сравнить его с приспособлением голосового аппарата в пении, то можно заметить сходство принципа их построения. Рис. 32. В рупоре патефона или рупорного громкоговорителя перед колеблющейся мембраной ставится коробка с суженным выходом из нее — предрупорной камерой, после которой уже идет сам рупор. Роль предрупорной камеры сводится к тому, чтобы создать непосредственно перед мембраной сопротивление, которое позволяет источнику колебаний работать с наилучшей отдачей энергии. Рупорный канал, идущий вслед за предрупорной камерой, вносит в эту систему свое противодавление, свою нагрузку, также играющую роль в образовании общего сопротивления. Это общее сопротивление системы носит название импеданса.
Сравнив такое устройство с приспособлением гортани и ротоглоточного рупора человека в Пении, можно только удивляться полной аналогии. По нашим рентгеновским снимкам, сделанным во время естественного пения на хорошей опоре у профессиональных оперных певцов, видно, что гортань занимает у каждого из них определенное положение и вход в нее всегда суживается, чем отделяется подсвязочная полость от ротоглоточного рупора. В результате из полости гортани создается своеобразная предрупорная камера, в которой может развиваться сопротивление, подобное сопротивлению в предрупорной камере. Эта «предрупорная камера» в голосовом аппарате человека остается на всех гласных и на всем диапазоне неизменной, если певец поет профессионально на хорошей певческой опоре (будь то piano или forte). При снятии звука с опоры (неопертое piano) надсвязочная полость раскрывается и «предрупорная камера» перестает существовать. Хорошо сформированная «предрупорная камера» является непременным условием правильного опертого певческого голосообразования.
Создание импеданса — противодавления в надставной трубке певца — установление взаимосвязанной системы колебаний резонаторов и голосовых связок, является важнейшим акустическим механизмом в работе голосового аппарата. Когда установлен этот механизм, певец получает возможность при сравнительно малых затратах энергии голосовых связок получать чрезвычайно большой акустический эффект.

Рис. 32. Схема приспособления голосового аппарата у профессионального певца с суженным входом в гортань и аналогия этого приспособления с некоторыми техническими звуковыми приборами (головка патефона, рупорный громкоговоритель). Образующаяся в результате сужения входа в гортань ограниченная надсвязочная полость играет роль предрупорной камеры.

Постановку голоса, собственно, и следует рассматривать как нахождение этой верной взаимосвязи между резонирующей надставной трубкой и фонирующей голосовой щелью. В процессе занятий у ученика часто .можно наблюдать, что наступает время, -когда его пение становится более легким, а голос начинает звучать полно, красиво, мощно — это и есть момент установления наилучшего соответствия между резонаорной системой надставной трубки и источником звука — голосовой щелью. Подгонка, подбор наиболее выгодного импеданса для данного источника звука — для гортани ученика — составляют один из самых важных моментов процесса постановки голоса.
Устройство вибратора-гортани может быть таково, что для него лучше подходит большой импеданс. В этом случае пригодны те приемы, которые ведут к увеличению импеданса: опускание гортани, мало открытый рот. Для другой гортани более удобен меньший импеданс — широко открытый рот и спокойная или даже поднятая гортань. Р. Юссон на основе этого явления импеданса проанализировал различные методы обучения и дал им классификацию.
Мы уже писали о том, что коэффициент полезного действия голосового аппарата так мал, что на гласном звуке и, например, только одна пятидесятая часть звуковой энергии, родившейся в голосовой щели, излучается изо рта, а сорок девять пятидесятых поглощается внутри организма. В этих условиях особенно важную роль играет правильно подобранный импеданс, в результате воздействия Которого звуковая энергия, возникающая в гортани, может возрасти во много раз и общий коэффициент полезного действия голосового аппарата сильно увеличится.
У певца есть ряд возможностей повысить громкость своего голоса, увеличить полезный акустический эффект действия голосового аппарата. Кроме основного, наиболее мощного механизма увеличения громкости за счет импеданса, (певец может улучшить излучение большим открытием рта, может также в небольших пределах уменьшить поглощение звука внутри, ротоглоточного канала за счет более удачного Приспособления мышечных органов (мягкого нёба, глотки, языка) и, наконец, в известной мере направить звук в желаемом направлении.
Однако этим не исчерпываются приспособления голосового аппарата певца для улучшения слышимости его голоса.