Глава 2. резонанс в музыкальной

АКУСТИКЕ И ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Резонанс используется главным образом

для усиления звучания и формирования

нужного тембра.

Музыкальный энциклопедический словарь

МУЗЫКАЛЬНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ

КАК РЕЗОНАТОРЫ

Духовые музыкальные инструменты яв-

ляются... резонаторами, снабжаемыми...

приспособлениями для изменения их резо-

нирующей способности, по желанию иг-

рающего на них музыканта. Музыкальная

акустика. Под ред. Н.А. Гарбузова

Музыкальные инструменты различных народов и эпох ярко де-

монстрируют нам важнейшую роль резонаторов как усилителей

звука. Эолова арфа, изобретение которой приписывается монаху-

иезуиту Атанасиусу Кирхеру (1601-1680), обладавшая нежным, но

весьма слабым звуком, получила пропуск на сцены музыкальных

театров, лишь приобретя резонатор. Впрочем, прототипом совре-

менной арфы, вероятно, можно считать и более древние струнные

инструменты с резонансными полостями и деками.

Наиболее яркой аналогией голосовому аппарату певца служат

духовые музыкальные инструменты: органы- медные и дере-

вянные. Знакомство с механизмами их звукообразования нам

весьма важно для понимания роли резонаторов и в певческом про-

цессе. Поскольку описание музыкальных инструментов можно

найти в распространенных учебниках по музыкальной акустике,

в частности, в замечательной книге под редакцией Н.А. Гар-

бузова «Музыкальная акустика», я обращаю внимание читате-

лей лишь на некоторые особо важные для нас свойства музы-

кальных инструментов.

Во-первых, все духовые инструменты, их корпуса- это и

есть прежде всего резонаторы, звуковысотными свойствами ко-

торых управляет музыкант путем либо изменения длины резонато-

ра (медные, тростиевые), либо выбора той или иной звучащей тру-

бы-резонатора, как в органах (рис. 4).

Искусство резонансного пения 35

Рис. 4. Органные трубы. А - закрытая деревянная труба, Б - открытая деревянная тру-

ба, В - открытая металлическая труба, Г - закрытая металлическая труба, Д - язычко-

вая труба (по: Модр, 1959).

36 В. П. Морозов

Во-вторых, возбудитель тона в духовых, как в язычковом орга-

не, или в медных трубах (губы трубача) и, тем более, в деревянных

(гобой, фагот), находится в сильной зависимости от корпуса-

резонатора данного инструмента. Так, в гобое и фаготе язычок-

возбудитель сам по себе может издавать практически лишь один

высокий тон. Однако под действием резонатора инструмента (на-

страиваемого музыкантом на разные тоны в процессе игры пу-

тем изменения его длины нажатием клавиш) язычок издает разные

тоны, высота которых продиктована резонатором-инструментом.

Это очень важное свидетельство сильнейших обратных

в л и я н и й р е зо н а т о р а н а к о л е б а н и я в и б р а т о р а , ч т о н е -

сомненно имеет место в определенной мере и в голосовом аппарате

человека (см. § 3.5.).

«Командная роль» резонатора как генератора музыкального

тона ярко проявляется в лабиальных органных трубах (рис. 4 А,

Б, В, Г). Как известно, возбудителем трубы-резонатора является

шум, образующийся в результате рассечения струи воздуха ще-

лью (лабиумом), т.е. звук (шум), не имеющий ничего общего с

музыкальным. Тем не менее, труба-резонатор органа «конст-

руирует» из этого абсолютно негармоничного шума прекрасно

звучащий музыкальный тон, соответствующий по длине волны

удвоенной длине органной трубы (для открытых труб) и учетве-

ренной (для закрытых).

Таким образом, органная труба с полным основанием может

быть названа не только резонатором, но и генератором звука и

его источником, ибо не назовешь же музыкальным тоном шум

воздушной струи, рассекаемой лабиальной щелью. Шум этот не

более, чем возбудитель истинного источника и генератора му-

зыкального тона, которым является органная труба-резонатор. Это

еще одно замечательное свойство органных труб-резонаторов, ко-

торое позволяет нам провести определенные аналогии их с ролью

надставной трубы (т.е. верхних резонаторов) голосового аппарата

певца, образующих в функциональной взаимосвязи с голосовыми

связками (а также и с нижним резонатором!) единый генератор

певческого звука (см. § 3.2.).

Длина волны, генерируемая открытой органной трубой, теорети-

чески равная удвоенной длине трубы, на самом деле оказывается не-

сколько длиннее этой величины. Удлинение ее вызвано тем, что,

выходя из открытого конца трубы, резонирующая звуковая волна

встречает слабое сопротивление окружающего воздуха (импеданс) и

по этому как бы выпячивается из выходного отверстия трубы наружу на

величину около 5-10%. При этом, чем больше диаметр тру-

Искусство резонансного пения 37

бы, тем больше удлиняется волна. Но удлинение волны означает по-

нижение звука. Поэтому длина органных труб и других духовых все-

гда несколько короче теоретически вычисленной для каждого инстру-

мента. Различные музыкальные мастера на основе своего опыта дела-

ли поправки к длине резонаторов инструментов. Так, известный

французский органный мастер Кавайе-Колль (Cawaille-Coll) дал такую

формулу для открытых цилиндрических труб-резонаторов:

L=L0 -1,67·D (3)

где L - фактическая длина трубы; Lo - длина полуволны издавае-

мого ею звука (½.); D - диаметр трубы.

Я привожу эти данные, чтобы пояснить, что голосовой аппарат

певца как «духовой музыкальный инструмент» (такая аналогия при-

знается всеми исследователями) также подчиняется данной законо-

мерности и ее необходимо учитывать даже при весьма приблизитель-

ных расчетах длины волны низкой певческой форманты (см. § 3.2.2.),

а также при объяснении некоторых специфических певческих ощуще-

ний (см. гл. 5).

Корпуса-резонаторы духовых музыкальных инструментов по-

мимо того, что они командуют звуковысотным строем каждого

инструмента, придают им и специфические тембры за счет гене-

рирования обертонов разной частоты и амплитуды.

В струнных музыкальных инструментах роль резонаторов

как усилителей звука и генераторов тембра также весьма велика,

но не распространяется на звуковысотные свойства инструментов,

которыми целиком заведуют струны. Высота тона (F0), издаваемого

струной, пропорциональна ее натяжению и жесткости (Г) и об-

ратно пропорциональна длине (L) и толщине, т.е. колеблющейся

массе (М)1.

Именно поэтому струны рояля (гитары, арфы и др.) для низких

звуков более длинные и толстые, а для высоких звуков - тонкие,

короткие и сильней натянуты.

Корпуса струнных, в отличие от духовых, усиливающих опре-

деленные тоны, являются множественными резонаторами,

усиливающими звуки всего звуковысотного диапазона, свойственно-

го каждому, например смычковому инструменту (скрипка, альт, вио-

лончель, контрабас и др.), с характерным преимущественным усиле-

нием тонов, специфических для тембра каждого типа инструмента:

для скрипки - si-do1, для альтов - 1а, для виолончели Fa-Sol.

38В. П. Морозов

Рис. 5. Схема образования звука в открытой

(слева и справа) и в закрытой (в центре) ор-

ганных трубах.

Струя воздуха через канал А и камеру В под давле-

нием вытекает через узкую щель С и при этом рас-

секается острым краем губы D образуя шум, из ко-

торого труба-резонатор формирует чистый тон. Вы-

сота тона зависит от длины трубы: открытая труба

дает звук, длина волны которого в два раза больше

длины трубы, а длина волны звука закрытой трубы

в четыре раза больше ее длины. У открытых частей

трубы всегда создается пучность Е (максимальная

амплитуда звуковых колебаний), а у закрытых -

узел С (минимум амплитуды). Если в середине ор-

ганной трубы проделать даже небольшое отверстие

а (рис. 5, справа), то там также образуется пучность,

и труба будет звучать на октаву выше. На этом ос-

нован механизм регулирования высоты звука флей-

ты. Помимо основного тона органные трубы-

резонаторы, также как и все духовые инструменты,

генерируют гармонические обертоны.

Резонансные свойства корпуса смычковых зависят от его разме-

ров (объема), толщины стенок и конструктивных особенностей (не

вполне разгаданных, как у знаменитых скрипок Страдивари). Недав-

ние исследования вибрации корпусов скрипок известных кремон-

ских мастеров с помощью лазерной техники показали, что спектр их

излучения имеет формантные частоты, близкие к женскому певче-

скому голосу. Это, естественно, повышает эмоционально-эстети-

ческое воздействие тембра данных скрипок на слушателей.

Рис. 6. Тембр лучших скрипок напоминает тембр певческого голоса и это подтверждают

акустические исследования. В спектре звука этих скрипок имеются максимумы, соответст-

вующие области низкой певческой форманты (0,4-0,6 кГц) и высокой певческой форманты

(2-3 кГц). На левом рисунке спектры 11 скрипок итальянских мастеров, на правом - 10 со-

временных хороших скрипок (по: A. Runnemalm et al., 1998).

Искусство резонансного пения 39

О ГОЛОСОВЫХ РЕЗОНАТОРАХ

БРАТЬЕВ НАШИХ МЕНЬШИХ

На истинных поклонников и ценителей

прекрасного соловьиное пение производит

глубокое впечатление и заставляет их не-

редко проливать слезы умиления.

А. Брэм

Если в конструкции музыкальных инструментов проявляется

вековой опыт человека, то в строении голосовых аппаратов жи-

вотных, равно как и нашего голосового органа, - опыт природы и

мудрость Создателя.

Между звуками музыкальных инструментов и голосами живот-

ных, несмотря на их очевидные различия, есть и существенное

сходство: и те и другие должны быть слышны на достаточно

большом расстоянии - одни со сцены для удовольствия слушате-

лей в зале, а другие - для оповещения сородичей о весьма важных

жизненных событиях. Так, песня соловья, имеет смысл призывной

любовной серенады, а заодно и предупреждения соперникам, что

этот участок леса уже занят для гнездования. Но о пернатых пев-

цах попозже, а сначала о других.

Кто не слышал многоголосый хор весенних лягушек, собрав-

шихся в болоте на свадебные церемонии?! Голоса их слышны

чуть-ли не за сотню метров. Подойдите незаметно, чтобы не спуг-

нуть, присмотритесь: у квакушек по бокам рта выросли пузыри-

резонаторы! И конечно же для того, чтобы солистов было

слышно издалека: мало ли какая лягушка где-то далеко в соседнем

болоте на концерт опаздывает.

Но что там лягушки. Даже подводные обитатели - рыбы и те

умудряются использовать воздушные резонаторы! Давайте

опустим в воду гидрофон (подводный микрофон) в пору икроме-

тания горбылевых, и мы услышим... барабанный бой. Эти звуки

издаются рыбами в результате ритмических мышечных сокраще-

ний их плавательного пузыря, наполненного воздухом. Барабаны,

как известно, широко используются человеком в различных риту-

альных музыкальных действах. Но рыбы придумали их раньше.

Ну а у крупногабаритных братьев наших резонаторы помощ-

ней. Трубный глас оленя («Всех, любовию сгорая, всех зову на

смертный б-о-о-о-й») раздается на километры в округе, усиленный

мощным грудным резонатором-трахеей. Грозен бас этот для со-

перников и не менее сладок для олених. И те и другие спешат на

зов рогатого дуэлянта...

40 В.П. Морозов

У обезьян-ревунов (название вполне подходящее) имеются для

усиления голоса огромные горловые мешки-резонаторы - по

несколько литров воздуха! Это уже не просто голосовой аппарат.

Это поистине «дальнобойное акустическое орудие», пробивающее

многие километры лесной чащи! Такова сила резонанса, взятого на

вооружение этими лесными «вокалистами».

А теперь о птицах, чьи мелодические трели милее нашим му-

зыкальным вкусам. Недаром Н.А. Римский-Корсаков делал специ-

ально нотные записи птичьих голосов и вводил их в звучание

большого симфонического оркестра. Так, в опере «Снегурочка»

встречается звучание голоса кукушки, любимого композитором

снегиря и других птиц. Некоторые считают, что Л. Бетховен в

Пасторальной симфонии использовал мелодии пения соловья, пе-

репела, кукушки и песню иволги. Своеобразие пения птиц трудно

передать средствами инструментальной музыки. Поэтому некото-

рые композиторы предпочитают вводить звучание птичьих голо-

сов в музыкальное произведение, так сказать, в натуральном виде.

Итак, птицы - виртуозные музыканты, не только вдохновляющие

композиторов, но и выступающие солистами в сопровождении сим-

фонических оркестров! В чем же тайна птичьей голосистости?

Как, очевидно, предвидит читатель, ответ однозначен: в мак-

с и м а л ь н о м и с п о л ь з о в а н и и р е з о н а т о р о в !

Птицы обладают весьма оригинально устроенным «музыкаль-

ным инструментом». По сравнению с голосовым аппаратом чело-

века он имеет как черты сходства, так и признаки существенных

различий. Сходство в том, что оба эти голосовых аппарата при-

надлежат к типу духовых «музыкальных инструментов», звук в

них образуется за счет движения воздуха, выдыхаемого из легких.

Воздушная струя приводит в колебание упругие перепонки, кото-

рые и рождают звуковую волну. У человека такими перепонками,

или вибраторами (источником звука), являются голосовые связки,

расположенные в гортани. У трубача роль вибратора выполняют

вибрирующие губы, особым образом вставленные в мундштук ду-

хового музыкального инструмента.

Долгое время считали, что голосовой аппарат птиц устроен так

же, как и у человека. Однако оказалось, что у пернатых певцов

не одна гортань, а целых две: верхняя (larings), как у всех

млекопитающих, и, кроме того, нижняя (sirings). Причем главная

роль в образовании звуков принадлежит как раз не верхней, а

именно нижней гортани, устроенной очень сложно.

Искусство резонансного пения 41

Рис 7. Тайна птичьей голосистости в том, что у них имеется вторая (нижняя) певческая гортань и

сложная система резонаторов, роль которых выполняет увеличенная трахея: А - серый гусь; Б -

абиссинский гусь; В- черный кракс; Г-тетерев; Д— птица-трубач (по: В.Д. Ильичев, 1975)

Наличие нижней гортани - это оригинальное эволюционное

приобретение птиц, не встречающееся у других животных. Распо-

лагается нижняя гортань птиц в нижней части трахеи, как раз там,

где трахея разветвляется на два главных бронха.

2-4056

42 В.П. Морозов

Оригинальность ее строения заключается в том, что она имеет

не один вибратор, или источник звука, как у человека и всех дру-

гих млекопитающих, а два или даже четыре (!) вибратора, рабо-

тающих независимо друг от друга. Таким образом, голосовой ап-

парат птицы представляет собой как бы мини-оркестр (дуэт или

квартет), при помощи которого птица и исполняет виртуозные

«музыкальные произведения». Строение нижней «певческой» гор-

тани птиц так сложно и так значительно различается у разных ви-

дов птиц, что у исследователей до сих пор нет единого мнения о

механизмах ее работы.

Образование у птиц второй гортани в нижнем отделе трахеи дало

возможность использовать трахею в качестве сильнейших

резонаторов. У многих птиц трахея сильно разрастается, увели-

чиваясь в длину и в диаметре. Увеличиваются в объеме также и брон-

хи, в каждом из которых у многих птиц находится по независимому

источнику звука (две гортани). Движениями тела и натяжением спе-

циальных мышц птица может в значительной степени изменять фор-

му этой сложной системы резонаторов и таким образом управлять

звуковысотными и тембральными свойствами своего голоса.

Ритмические характеристики звука зависят от работы верхней

гортани, выступающей в роли своеобразного стоп-крана на пути

звукового потока и работающей в рефлекторном содружестве с

нижней гортанью.

Голосовой аппарат птиц по своим размерам занимает значи-

тельную часть тела (гортань вместе с резонаторами). Особенно это

характерно для маленьких певчих птичек. Поэтому в процесс пе-

ния у них вовлекается весь организм. Понаблюдаем хотя бы за

вездесущей певчей птичкой зябликом, когда он, сидя на каком-

либо видном месте, исполняет свою незамысловатую демонстра-

тивную песенку с характерным росчерком в конце. Все тельце

птички трясется от напряжения, шейка вытянута, маленький ротик

широко раскрыт, как воронка, давая простор переполняющим его

грудь звукам, слегка растопыренные крылышки и хвостик трепе-

щут в такт издаваемым трелям. Пение целиком захватывает птицу

эмоционально и физически. Разнообразие в строении голосового

аппарата и способах издавания звука соответствует и разнообра-

зию самих звуков голоса пернатых певцов. Они простираются от

низких басовых криков, характерных для гусей, уток, ворон, резо-

наторы которых имеют большой объем, до высочайших мелодиче-

ских свистов у певчих птиц из семейства воробьиных, имеющих

маленькие резонаторные полости.

Искусство резонансного пения 43

В начале 60-х годов в голосе птиц были обнаружены даже ульт-

развуковые обертоны, не воспринимаемые слухом человека (за-

рянка, просянка, серая славка, зеленушка и др.). Ультразвуковые

обертоны голоса у певчих простираются до 50 000 колебаний в се-

кунду. Встречаются даже некоторые виды птиц, песня которых це-

ликом состоит из ультразвуков. Мы видим, как эта птичка широко

раскрывает рот и вся напрягается, несомненно издавая звуки, но

самих звуков не слышим, так как они находятся выше пределов

нашей слуховой чувствительности, то есть в области ультразвуков.

Столь же недоступны для нашего слуха оказываются и темпо-

ритмические возможности пения многих птиц. По мнению Грин-

волта, разрешающие возможности птичьего голосового аппарата в

этом отношении в 50-100 раз превышают возможности слуха че-

ловека. Таким образом, мы, люди, слышим голоса птиц совсем не

так, как сами птицы, воспринимая звуковой узор, генерируемый

чудо-голосовым аппаратом птицы, лишь частично.

РЕЗОНАТОРЫ

ГОЛОСОВОГО АППАРАТА ПЕВЦА

Заговорив о живых резонаторах, рассмотрим кратко строение

голосового аппарата человека.

Рис. 8. Схема голосообразующего тракта че-

ловека в сагиттальном разрезе (по: Морозов,

1977).

1 - мягкое нёбо, 2 - язык, 3 - задняя стенка

глотки, 4 - контуры шейных позвонков, 5 -

контуры черпаловидных хрящей гортани, 6 -

подсвязочное пространство, 7 - полость трахеи, 8 -

бронхи, 9 -носовая полость, 10 - твердое нёбо, 11 -

зубы, 12 -верхняя губа, 13 - ротовая полость, 14 -

полость глотки, 15 - надгортанник, 16 -

надгортанное пространство, 17- голосовые связки.

44 В.П. Морозов

Голосовой аппарат певца принято делить на три части в со-

ответствии с особым функциональным назначением этих частей.

1. Гортань с голосовыми связками 1 (см. рис. 8, поз. 17).

Этот орган называем вибратором и возбудителем звука. Термин

«голосовой источник» в свете РТИП не предпочтителен, о чем бу-

дет специальный разговор далее (§§ З.1., 3.2.).

2. Дыхательный аппарат- общеупотребительный термин,

синонимов не требует, хотя иногда называем энергетической сис-

темой, так как дыхание - изначальный поставщик энергии голосу.

Включает легкие, трахею, бронхи (рис. 8, поз. 7, 8), дыхательные

мышцы, межреберные, брюшные, диафрагму, а также гладкую

мускулатуру бронхов.

3. Резонаторы, или резонаторная система, поскольку

резонаторов много и они в процессе пения объединяются (или не

объединяются - это у кого как!) в единую взаимосвязанную систе-

му, т.е. единый звучащий комплекс.

Звучащим телом в певческих резонаторах является воздух,

ограниченный стенками дыхательного тракта, а не сами стенки,

как иногда приходится слышать.

Другое дело, что стенки голосового тракта приходят в соколе-

бание с резонирующим в полостях воздухом и певец ощущает эти

колебания, например, в области грудной клетки (в результате ре-

зонанса трахеи) или лицевых тканей в области «маски» (резонанс в

носовой полости или в гайморовых пазухах), или в области твер-

Термин голосовые связки в настоящее время, по рекомендации анатомов, заменен тер-

мином голосовые складки. Тем не менее вокалисты продолжают пользоваться традицион-

ным термином голосовые связки, и этот термин встречается во всех прежних научных и ме-

тодических трудах по вокальному искусству, а также в высказываниях певцов и вокальных

педагогов, которые приводятся в данной книге. Поэтому для избежания путаницы в упот-

реблении этих терминов, я пользуюсь в данной работе традиционным термином - голосо-

вые связки (да простят меня коллеги-ларингологи за это отступление от терминологической

формальности). Тем более, что анатомическая структура гортани включает как голосовые

складки, состоящие из мышечной ткани, так и голосовые с в я з к и , состоящие из особых

эластических волокон, пролегающих по наружным краям голосовых складок. Эти эластиче-

ские тяжи, играющие важнейшую роль в певческом голосообразовании, и обозначаются

термином голосовые струны или голосовые связки (ligamentum vocale) (см., например: В.Н.

Тонков, т. 1, с.356).

Таким образом, в гортани имеются как голосовые складки, так и голосовые связки. И

звук образуется именно в результате вибрации голосовых связок (хотя, конечно, голосовые

складки, также как и щито-черпаловидные мышцы и др., играют при этом важную роль).

Учитывая все сказанное, у нас имеется основание употреблять и традиционный термин -

голосовые связки, - подразумевая под этим голосовые связки с голосовыми складками как

единый анатомо-функциональный комплекс. Это, повторяю, позволяет избежать путаницы

в терминологии, поскольку термин голосовые связки встречается в цитируемой мною лите-

ратуре сотни раз и у меня нет права изменять тексты цитируемых авторов.

Искусство резонансного пения 45

дого нёба в «точке Морана» (резонанс в ротовой полости) и т.п.

Эти ощущения безусловно можно назвать «ощущениями активно-

сти резонаторов», но помнить при этом, что резонируют (т.е.

сильно увеличивают амплитуду своих колебаний) объемы воз-

дух а в полостях-резонаторах и колебания свои передают стенкам

голосового тракта. Ощущаются они певцом с помощью виброчув-

ствительности, благодаря наличию во всех живых тканях чувстви-

тельных нервных окончаний (виброрецепторов), воспринимающих

вибрацию и вызывающих специфические певческие резонансные

(т.е. вибрационные) ощущения (см. об этом гл. 3, § 3.6. Индикаторная

функция резонаторов и 3.7. Активизирующая функция).

Классификацию певческих резонаторов по традиции произ-

водим по топографическому, а также функциональному признакам,

т.е. по месту их расположения и назначению. Так, различаем верхние

резонаторы - все, что выше гортани, и нижние - трахея с крупными

бронхами (рис. 8, поз. 6, 7, 8). Верхние резонаторы нередко называют

надставной трубой (слово «трубка», иногда употребляемое для столь

важной части голосового тракта, звучит как-то пренебрежительно),

поскольку они как бы надставлены сверху над гортанью.

Среди верхних резонаторов важнейшую роль в пении (и речи

также) имеет ротовая полость, поскольку это наиболее подвижный

из всех резонаторов, благодаря участию языка, челюсти, губ, силь-

но изменяющих объем и форму ротового резонатора, что и обеспе-

чивает артикуляцию гласных, как певческих, так и речевых.

Важнейший резонатор - глотка (рис. 8, поз. 14), также весьма

подвижная, изменчивая по объему и форме полость.

Особо важную роль в пении играет небольшая по объему над-

гортанная полость (рис. 8, поз. 18), образующаяся у хороших пев-

цов путем сужения входа в гортань (см. гл. 3).

Наконец, к резонаторам относятся носовая полость и так назы-

ваемые придаточные пазухи носа. Это - гайморовы полости (по бо-

кам носовой полости), основная полость, решетчатый лабиринт (в

основании черепа) и лобные пазухи (в надбровных частях лобной

кости). Они соединены с носовой полостью узкими проходами.

Функциональную роль в пении всех названных резонаторов мы

подробно рассмотрим в последующих разделах.

46 В.П. Морозов