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歌剧之夜 - 帕瓦罗蒂歌声背后的科学

26 3月 2019

帕瓦罗蒂背后的科学:如何通过呼吸支持来影响歌剧歌声的投射。

耳朵听到的音乐

我们中的许多人在听音乐时会经历强烈而深刻的情绪反应,因此研究人员特别感兴趣去理解人们不仅在听音乐时而且在音乐以歌声形式形成时的生理效应。

唱歌似乎是我们制作音乐最简单,最自然的方式 - 即使是小孩也可以做到 - 但这是一项非常复杂的运动活动。这就是为什么歌剧演员像运动员一样需要训练他们的肌肉以便以非常特殊的方式表达自己的声音 - 因此歌剧演唱者所做的训练类型可以对他们的表现产生重大影响,并最终影响他们的职业生涯。

歌手控制他们的呼吸的能力将最终影响他们的音质,音域和声音投射,所有这些对于成为一名成功的歌手至关重要。很多人不知道,有各种不同的“支持”教学方法可用于实现声音控制。研究员 C. William Thorpe 想要了解腹式呼吸和膈肌“支持”对五位歌剧演员的呼吸模式和声音输出的影响。

为了减少主体间变异的影响,所有参与者都已经熟练掌握了一种特定的“支持”方法,旨在提高语音质量的“投射”强度。此外,该方法包括使用“与发声开始同步的腹式呼吸支持”。


 

Study Details: 

Thorpe, C.W., Cala, S.J., Chapman, J., Davis, P.J., (2001). Patterns of Breath Support in Projection of the Singing Voice. Journal of Voice, 15(1):86-104. 

详细信息请访问

 

使用磁力仪作为呼吸行为的指标

 

Thorpe 用于测量腹肌水平的一种方法是使用线性磁力仪。该方法通常用于获得胸腔和腹腔测量值以作为呼吸行为的指示。此处,胸腔的横向和前后(AP)尺寸是由在歌手的上半身上使用相互平行的调谐电磁线圈对来确定的。输出电压与每对磁力仪之间的距离线性相关。因此,一个放置在胸骨水平,而另一个位于脊柱的同一水平将测量胸腔的前 - 后(AP)直径。通过可调节框架使运动伪影最小化,以便参与者将手臂放在上面。

使用校准至厘米的 MacLab(ADInstruments PowerLab 的前身)以100Hz记录磁力仪信号,同时表示用于同步的声学信号。使用鼓式肺活量计获得的肺功能测量值进行校准,同时进行肺活量(VC),等容量和放松操作,估计肺容量。另外,声音以44.1kHz的速度记录在数字录音机上,然后通过声卡传送到计算机,并以22.05kHz重新采样,以减少存储器需求。然后要求参加者用两种声音投射水平唱一首咏叹调并录制。

 

更多阅读:呼吸应用数据采集和分析

 

对于每个发声短语,计算以dB(unweighted)为单位的平均声功率,然后通过快速傅里叶变换(FFT)计算平均功率谱密度。从平均功率谱密度中获得0–2 kHz和2–4 kHz频段的功率,并分别用plo和phi表示。2-4 kHz频段的峰值幅度成为歌手声音相对良好的表现,犹如“振铃”的质量。由此,可以计算出Phi / Plo的比率。

 

更大的投射需要更大的腹式呼吸支持

 

结果表明,相对于 0-2kHz 频带中的功率,更大的投射导致2-4kHz频带中的声功率(发出声能的速率)显着增加。同时,他们发现平均呼气流量下降,这表明随着投射的增大,发声效率提高。此外,“更大的投射产生更大的胸腔,特别是在横向尺寸,但腹腔横向尺寸仅略微减小”。 这意味着通过增加内侧作用的腹部肌肉需要更大的腹腔支持。然而,随着增加声音投射的水平,在肺容量中观察到的变化很少。其中一个原因是,歌手将通过练习旋律来学习每个乐句所需的呼吸量。因此,即使被指示要求改变他们的投射水平,他们对所需灵感的肌肉记忆仍然占主导地位。

总的来说,这些研究结果表明对歌手和教师的普遍观察,即在帮助声音投射方面需要“良好的支持”。 Thorpe  能够使用准确的无创技术来研究特定呼吸支持技术的生理效应,并进一步了解像帕瓦罗蒂这样的歌剧奇迹背后的科学。

 

 

更多详细信息,请访问 A night at the opera – The science behind Pavarotti's projection