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提要：其实，即使是天赋很好的歌手，也要用科学的方法勤加练习，才能有效地控制自己的发声器官，从而发出美妙的歌声。
当意大利男高音歌唱家帕瓦罗蒂在台上高歌《我的太阳》时，歌声中洋溢的热情会令听众如痴如醉、热血沸腾。优秀歌手所发出的动听歌声，如同优美的器乐一样，能给人以无可替代的美妙享受。提到著名的器乐演奏者时，人们总是会联想到他平常的勤学苦练。然而，提到著名的歌手时，人们总是认为那是一件理所当然的事情，因为“那人天生嗓子好”。其实，即使是天赋很好的歌手，也要用科学的方法勤加练习，才能有效地控制自己的发声器官，从而发出美妙的歌声。
唱歌所用的发声器官很复杂吗
如果我们仔细研究一下发声器官的构造，我们就会就发现，与各种乐器相比，人的发声器官从表面看来实在简陋得可怜。
要了解这一点，就要先知道一些乐器发声的知识。一件乐器由三个基本部分组成。一是声源，即声音最初发出的地方。声源发出的声音一般都是比较微弱的，且常带有杂音。二是共鸣器。它随着声源中和谐音的频率振动，并成百上千倍地放大这些和谐音。共鸣器挑选和放大出来的和谐音决定着音乐的音色。三是发声面，或发声孔。它负责把由共鸣器挑和增强的乐音辐射出去。比如，演奏者用嘴唇将气流吹进小号的号嘴时产生声源，号管是共鸣器，小号的喇叭嘴则将放大的乐声辐射出去。
在所有乐器中，最像人类发声器官的是小号。人的声带相当于号嘴；类似小号共鸣器的则主要是几个空腔，包括喉腔、咽腔、鼻腔及胸腔，因此也称为共鸣腔；而口腔就像小号的喇叭嘴，可将人声发射出去。然而，与不少乐器相比，人的发声器官就显得太简陋了。人的声带看上去不过是两条松松软软的肌肉。女性的声带长度只有1.5～1.8厘米；男性的稍长，也不超过2.4厘米。人体共鸣腔的长度只有十几厘米，只相当于管弦乐队里音频最高的乐器——短笛的长度。
声带为何可以发出复杂的声音
人类发声器官的音域宽达4个八度，没有一件乐器有如此宽广的音域。看似比乐器简陋的人体发声器官为何能超越乐器？这是因为我们的发声器官看似简陋，结构却很复杂。我们的声带是由三种不同的组织组成，即韧带、肌肉和黏膜。
最靠近声门的地方各有一根韧带，每根相当于一根琴弦。与琴弦不同的是，它的张力随拉伸程度非线性地迅速增加。比如，声带从1厘米拉伸到1.6厘米时，张力可以增加30倍。这是琴弦做不到的。声带组织中大约10%是韧带，主要用来发出高音。其他90%主要是肌肉组织，主要用来发出中音和低音。这些肌肉不是均匀的，其中又分为许多层，层与层之间性质不同，有的能收缩，有的不能。这样，就形成了许多平行的振动面。
由于声带的振动是由空气流引起的，声带还有另一个装置来增强对气流能量的接收，使得声带的振动更为有效和强烈。这就是覆盖在声带表面的一层薄薄的黏膜。它的下面有一层液体状的物质，使这层黏膜很容易在气流中起波，就像风刮过水面一样。这些能量再传给肌肉和韧带，使得后者获得足够的能量发生振动。
如何控制共鸣发出美妙歌声
改变共鸣器的大小，可以制作成不同尺寸的乐器。但是，人类必须用尺寸基本上固定的共鸣腔，其长度只有十几厘米。如果乐器的共鸣器也只有这么长，是难以完成挑选和放大和谐音的共鸣功能。
幸运的是，人类进化出与乐器发声不同的独特机制——惯性反应。科学研究表明，在声带上方的空气柱有一种惯性，即对声带振动的反应有一个滞后期。当声带在第一个振动周期中打开时，空气流过声门，推向正上方静止的空气柱。在惯性作用下，空气柱不能立即顺着下面的空气流一起走，声门和它正上方的空气压力会短暂地增加，把声带推得更开。当声带由于自身的弹性又关闭时，气流被截断，而声带上方的空气柱却由于惯性仍然在往上运动，在声带上方造成一个局部的真空，使得声带更有力地弹回来而闭合。这个惯性反应过程有点像荡秋千。
如果每次在正确的时间点给予秋千一个小小的推力，秋千就会越荡越高。能量回馈叠加起来的效果，就像是多次在恰当的时间给予声带发出的声音一定的推力，极大地强化了共鸣效果。但是，惯性反应过程不是自动发生的，而是需要歌手调节声带和共鸣腔的形状，使这种效应得到最好的发挥。这不是一件轻松的任务，需要通过长期刻苦的练习才能完成。
为何说的没有唱的好听
我们都有这样的经验。随着年龄增长，我们说话的声音并没有很大的改变。多年不见的朋友从电话里传过来的声音，仍然和从前差不多。但是，我们唱歌的能力却随着年龄不断下降。越是多年不唱歌，我们唱歌的能力越弱。这说明说话和唱歌所使用的控制机制是不同的。同理，专业歌手唱出的优美歌声是大多数人不能比拟的。但是，这些专业歌手一旦说起话来，却和常人无异，甚至比常人说话还难听。
我们说话的音频主要在中低音范围。但是，说话和唱歌有很大的不同。在话语中每个音的时间都很短暂，音调很快地变来变去，也不要求严格的音准，所以对发音器官的要求不高。我们每天进行这个过程，有关的发声组织也由于每天的反复使用而保持良好的工作状态。但是，唱歌却常常要求持续地发出同一个音，要求音准好、音域广音色美。这些都需要对声带肌肉和韧带发声的精密控制，要求巧妙地配合使用身体各个共鸣腔。这些能力都不是天生的，而是后天获得的本领，所以都需要对控制所有这些过程的神经进行长期持续的训练。稍一停顿，就会退步。
人的发声结构比起乐器来，似乎过于简陋。现代科学研究却表明，正是因为我们的发声器官是由活体组织构成的，共鸣腔和嘴的形状又可以按音频的需要随时变换，再加上歌手经过长期练习获得的精确控制能力，看上去不起眼的发声器官就能发出美妙动听的歌声。这也是生物进化所带来的奇迹之一。（本文作者朱钦士为美国南加州大学医学院生物化学和分子生物学系副教授，前中国科学院生物物理研究所硕士生导师。）
延伸阅读
歌唱中的假声是如何发出来的
由于肌肉占声带体积的90%，所以肌肉收缩变紧而发声时，几乎整个声带都在振动。这样发出的声音饱满响亮。这种声音叫真声。位于声带边缘的韧带，只占声带体积的10%左右。如果我们只用韧带发声，此时只有声带的内缘在振动。所发出的声音透明、纤柔、轻盈，和真声的音质有很大的不同，被称为假声。
歌手通过调节声带自身的肌肉张力和声带周围肌肉的张力，可以选择主要使用肌肉发声，还是主要使用韧带发声，并在真声和假声之间来回变换。有趣的是，女歌手和男歌手对于韧带在高音区的使用情形不同。由于女性的声带本来就比男性的小，肌肉发声的音频范围也比男性高，所以从肌肉到韧带发声的变换比较自然，不易留下痕迹。我们听到的是音程的连续转换，在音质上没有明显的不同。男性歌手则少用韧带来发高音，而主要依靠自己声带的肌肉。所以男性发声比女性要低一个八度左右。经过练习之后，男性歌手的韧带也能发出和女高音一样的歌声。但是，这样发出的高音与常见的男声难以自然衔接，我们听到的是不同音质的音，更像是女歌手的声音。这种声音被称为假声男高音。
由于假声男高音类似女声，所以可以用来模仿女声。梅兰芳扮演的花旦就是最好的例子。相声演员模仿女声，用的也是韧带发出的假声男高音。男性用假声歌唱在西方也历史悠久，早在8世纪西班牙就十分盛行假声男高音假声，而且很快在不少演出中代替了童声。古代欧洲一些教堂唱赞美诗时，女高音部分也大多是男性用假声演唱。
当意大利男高音歌唱家帕瓦罗蒂在台上高歌《我的太阳》时，歌声中洋溢的热情会令听众如痴如醉、热血沸腾。优秀歌手所发出的动听歌声，如同优美的器乐一样，能给人以无可替代的美妙享受。提到著名的器乐演奏者时，人们总是会联想到他平常的勤学苦练。然而，提到著名的歌手时，人们总是认为那是一件理所当然的事情，因为“那人天生嗓子好”。其实，即使是天赋很好的歌手，也要用科学的方法勤加练习，才能有效地控制自己的发声器官，从而发出美妙的歌声。
唱歌所用的发声器官很复杂吗
如果我们仔细研究一下发声器官的构造，我们就会就发现，与各种乐器相比，人的发声器官从表面看来实在简陋得可怜。
要了解这一点，就要先知道一些乐器发声的知识。一件乐器由三个基本部分组成。一是声源，即声音最初发出的地方。声源发出的声音一般都是比较微弱的，且常带有杂音。二是共鸣器。它随着声源中和谐音的频率振动，并成百上千倍地放大这些和谐音。共鸣器挑选和放大出来的和谐音决定着音乐的音色。三是发声面，或发声孔。它负责把由共鸣器挑和增强的乐音辐射出去。比如，演奏者用嘴唇将气流吹进小号的号嘴时产生声源，号管是共鸣器，小号的喇叭嘴则将放大的乐声辐射出去。
在所有乐器中，最像人类发声器官的是小号。人的声带相当于号嘴；类似小号共鸣器的则主要是几个空腔，包括喉腔、咽腔、鼻腔及胸腔，因此也称为共鸣腔；而口腔就像小号的喇叭嘴，可将人声发射出去。然而，与不少乐器相比，人的发声器官就显得太简陋了。人的声带看上去不过是两条松松软软的肌肉。女性的声带长度只有1.5～1.8厘米；男性的稍长，也不超过2.4厘米。人体共鸣腔的长度只有十几厘米，只相当于管弦乐队里音频最高的乐器——短笛的长度。
声带为何可以发出复杂的声音
人类发声器官的音域宽达4个八度，没有一件乐器有如此宽广的音域。看似比乐器简陋的人体发声器官为何能超越乐器？这是因为我们的发声器官看似简陋，结构却很复杂。我们的声带是由三种不同的组织组成，即韧带、肌肉和黏膜。
最靠近声门的地方各有一根韧带，每根相当于一根琴弦。与琴弦不同的是，它的张力随拉伸程度非线性地迅速增加。比如，声带从1厘米拉伸到1.6厘米时，张力可以增加30倍。这是琴弦做不到的。声带组织中大约10%是韧带，主要用来发出高音。其他90%主要是肌肉组织，主要用来发出中音和低音。这些肌肉不是均匀的，其中又分为许多层，层与层之间性质不同，有的能收缩，有的不能。这样，就形成了许多平行的振动面。
由于声带的振动是由空气流引起的，声带还有另一个装置来增强对气流能量的接收，使得声带的振动更为有效和强烈。这就是覆盖在声带表面的一层薄薄的黏膜。它的下面有一层液体状的物质，使这层黏膜很容易在气流中起波，就像风刮过水面一样。这些能量再传给肌肉和韧带，使得后者获得足够的能量发生振动。
如何控制共鸣发出美妙歌声
改变共鸣器的大小，可以制作成不同尺寸的乐器。但是，人类必须用尺寸基本上固定的共鸣腔，其长度只有十几厘米。如果乐器的共鸣器也只有这么长，是难以完成挑选和放大和谐音的共鸣功能。
幸运的是，人类进化出与乐器发声不同的独特机制——惯性反应。科学研究表明，在声带上方的空气柱有一种惯性，即对声带振动的反应有一个滞后期。当声带在第一个振动周期中打开时，空气流过声门，推向正上方静止的空气柱。在惯性作用下，空气柱不能立即顺着下面的空气流一起走，声门和它正上方的空气压力会短暂地增加，把声带推得更开。当声带由于自身的弹性又关闭时，气流被截断，而声带上方的空气柱却由于惯性仍然在往上运动，在声带上方造成一个局部的真空，使得声带更有力地弹回来而闭合。这个惯性反应过程有点像荡秋千。
如果每次在正确的时间点给予秋千一个小小的推力，秋千就会越荡越高。能量回馈叠加起来的效果，就像是多次在恰当的时间给予声带发出的声音一定的推力，极大地强化了共鸣效果。但是，惯性反应过程不是自动发生的，而是需要歌手调节声带和共鸣腔的形状，使这种效应得到最好的发挥。这不是一件轻松的任务，需要通过长期刻苦的练习才能完成。
为何说的没有唱的好听
我们都有这样的经验。随着年龄增长，我们说话的声音并没有很大的改变。多年不见的朋友从电话里传过来的声音，仍然和从前差不多。但是，我们唱歌的能力却随着年龄不断下降。越是多年不唱歌，我们唱歌的能力越弱。这说明说话和唱歌所使用的控制机制是不同的。同理，专业歌手唱出的优美歌声是大多数人不能比拟的。但是，这些专业歌手一旦说起话来，却和常人无异，甚至比常人说话还难听。
我们说话的音频主要在中低音范围。但是，说话和唱歌有很大的不同。在话语中每个音的时间都很短暂，音调很快地变来变去，也不要求严格的音准，所以对发音器官的要求不高。我们每天进行这个过程，有关的发声组织也由于每天的反复使用而保持良好的工作状态。但是，唱歌却常常要求持续地发出同一个音，要求音准好、音域广音色美。这些都需要对声带肌肉和韧带发声的精密控制，要求巧妙地配合使用身体各个共鸣腔。这些能力都不是天生的，而是后天获得的本领，所以都需要对控制所有这些过程的神经进行长期持续的训练。稍一停顿，就会退步。
人的发声结构比起乐器来，似乎过于简陋。现代科学研究却表明，正是因为我们的发声器官是由活体组织构成的，共鸣腔和嘴的形状又可以按音频的需要随时变换，再加上歌手经过长期练习获得的精确控制能力，看上去不起眼的发声器官就能发出美妙动听的歌声。这也是生物进化所带来的奇迹之一。（本文作者朱钦士为美国南加州大学医学院生物化学和分子生物学系副教授，前中国科学院生物物理研究所硕士生导师。）
延伸阅读
歌唱中的假声是如何发出来的
由于肌肉占声带体积的90%，所以肌肉收缩变紧而发声时，几乎整个声带都在振动。这样发出的声音饱满响亮。这种声音叫真声。位于声带边缘的韧带，只占声带体积的10%左右。如果我们只用韧带发声，此时只有声带的内缘在振动。所发出的声音透明、纤柔、轻盈，和真声的音质有很大的不同，被称为假声。
歌手通过调节声带自身的肌肉张力和声带周围肌肉的张力，可以选择主要使用肌肉发声，还是主要使用韧带发声，并在真声和假声之间来回变换。有趣的是，女歌手和男歌手对于韧带在高音区的使用情形不同。由于女性的声带本来就比男性的小，肌肉发声的音频范围也比男性高，所以从肌肉到韧带发声的变换比较自然，不易留下痕迹。我们听到的是音程的连续转换，在音质上没有明显的不同。男性歌手则少用韧带来发高音，而主要依靠自己声带的肌肉。所以男性发声比女性要低一个八度左右。经过练习之后，男性歌手的韧带也能发出和女高音一样的歌声。但是，这样发出的高音与常见的男声难以自然衔接，我们听到的是不同音质的音，更像是女歌手的声音。这种声音被称为假声男高音。
由于假声男高音类似女声，所以可以用来模仿女声。梅兰芳扮演的花旦就是最好的例子。相声演员模仿女声，用的也是韧带发出的假声男高音。男性用假声歌唱在西方也历史悠久，早在8世纪西班牙就十分盛行假声男高音假声，而且很快在不少演出中代替了童声。古代欧洲一些教堂唱赞美诗时，女高音部分也大多是男性用假声演唱。