Физика и музыка

И вот что любопытно: даже когда человек не поет, а только слушает музыку или мысленно представляет себе какую-нибудь мелодию, его голосовые связки все равно колеблются, причем с той же частотой, как и при настоящем пении. И эти колебания поддаются регистрации электронными приборами. Выходит, можно уловить и записать мысленное пение!

Отсюда, кстати, следует и другой вывод: физические методы открывают возможность проверить музыкальный слух даже тогда, когда человек молчит.

Вообразите такое. Педагог берет на рояле какой-то тон, а затем просит вас лишь подумать о нем. И если вы подумаете правильно, не сфальшивите, то беззвучная, но доступная регистрация частота колебаний ваших голосовых связок будет точно соответствовать звучавшему тону.

СОПРАНО ИЛИ МЕЦЦО-СОПРАНО?

Есть в жизни начинающего вокалиста ответственный момент, который зависит не столько от самого певца, сколько от его учителя. Этот момент — определение типа голоса. В самом деле, как с самого начала, пока голос еще не натренирован, не обработан, отличить баритон от тенора или сопрано от меццо-сопрано? До последнего времени никаких рецептов тут не было. В сомнительных случаях педагог интуитивно угадывал тип голоса и в соответствии с этим применял тот или иной путь обучения. Ну, а если педагог ошибался? Тогда ученик понапрасну терял драгоценное время, получал профессиональные заболевания, иной раз даже портил голос.

К сожалению, так иногда случается и в наши дни. Но, надо полагать, скоро подобные гадания уйдут в прошлое, И благодаря теории Юссона.

Исходя из своих воззрений, Юссон дал развернутую, так сказать, «электрофизиологическую» классификацию певческих голосов, значительно увеличив количество их типов. А отличать один тип от другого ученый предложил, измеряя так называемую «хронаксию» — возбудимость нервов, управляющих гортанью. Вот как делаются измерения.

К шее певца или певицы прикладывается датчик электронного прибора, который посылает в мышцу электрические импульсы. Прибор тут же отмечает, на каких из импульсов возникло сокращение мышцы, и показывает на шкале значение хронаксии. Если, например, получился отсчет 0,08, значит, певица обладает голосом типа сопрано, отсчет 0,1 соответствует меццо-сопрано, и т. д. Вдумайтесь: тип голоса определяется совершенно объективно. Испытуемые при этом не поют, не издают ни звука. Огромное удобство для педагога! Великолепная гарантия от пагубных ошибок!

Итак, наука ухитряется изучать даже молчащих певцов. И, наконец, не менее любопытны исследования спектрального состава голоса — вроде тех, что выполняются при изучении

резонатора музыкального инструмента.

ХИРУРГИЯ ГОЛОСА

В лаборатории идет очередной эксперимент. Студент-певец, обладающий сильным, красивым басом, берет продолжительный звук. С микрофона «электрическая копия» звука подается на усилитель, а затем на спектрометр, экран которого расчерчен сеткой координатных линий. И вот на матовом экране голос «разрезан» на части, расчленен на множество обертонов. Каждому соответствует светящийся столбик, который поднимается вверх от точек, находящихся на нижней горизонтальной полосе. Больше энергии сосредоточено в каких-либо обертонах — их столбики поднимаются выше. Получается диаграмма, спектр голоса. И разным тембрам отвечают неодинаковые спектры.

На этот раз все идет в точности так же, как при изучении скрипки. А чтобы еще тоньше уловить различия в спектральном составе голосов, применяют другой прибор — гармонический анализатор. Запись голоса подается на радиофилътры, которые последовательно «вырезают» из него разные составляющие. Одновременно стрелка прибора указывает количество энергии, приходящееся на каждый обертон. Операция эта не слишком ласкает слух, но весьма любопытна для непосвященного. Происходит самая настоящая хирургия. Голос рассекается на какие-то невыразимые словами визги.

Трудно сразу поверить, что в сочном басе широкоплечего высокого певца обнаруживаются звуки, похожие на радиосигнал проверки времени! Высокие, резкие, эти тоны кажутся чисто женскими. Но факт остается фактом — они извлечены из мужского баса.

КАК ПОНЯЛИ НОСКОСТЬ

Когда исследователи сняли спектры множества профессиональных мужских голосов, они сделали вывод, что всем таким голосам обязательно присущи две группы обертонов — две форманты. Первая — низкая, около 500 колебаний в секунду, а вторая — высокая, с частотами в 2500—3500 колебаний в секунду. Низкая форманта придает голосу своеобразную массивность, мощность. Но это, пожалуй, не главное, что определяет его красоту. Важнее другое его качество -— так называемая «носкость».

Странное слово, да? Оно, скорее, подходит к валенкам или ботинкам — что-то вроде износоустойчивости. Вокалисты же означают термином «носкость» своего рода «дальнобойность» голоса, его способность нестись вдаль, лететь вперед, покрывать оркестр. Иногда это свойство именуют также полетностью, а за рубежом—словами, означающими в переводе «едкость», «колкость».

Кстати, ноский голос — совсем не обязательно громкий. Наоборот, иной раз голос у певца невелик, а слышен издалека. Другой же — сильный, прямо-таки громоподобный вблизи, плохо слышен в большом концертном зале.

И вот загадка носкости, долгое время мучившая вокалистов, теперь усилиями науки разгадана. Как показали Юрченко и Рудаков, развившие идеи профессора Сергея Николаевича Ржевкина, это свойство присуще лишь тем голосам, в которых хорошо выражена высокая форманта. Без нее голос глухой, тусклый, а с нею — яркий, звонкий. Певцу, имеющему в голосе хорошо развитую высокую форманту, нетрудно овладеть отличной дикцией. Слушая его, не надо напрягаться, ловить, разбирать слова.

Понятна и физиологическая причина ноского голоса. Оказывается (это подметил Е. А. Рудаков), певец не только поет, но и одновременно свистит — свистит горлом. Так же, как при обычном «губном» свисте, высокие частоты возникают и в гортани, в голосовых связках. Получается, что хорошо обучить певца—значит научить его красиво «свистеть горлом»!

Ученые поняли также секрет столь важной музыкальной роли этого «горлового свиста» — высокой форманты. Дело здесь в том, что звук с частотой в 2500—3500 колебаний в секунду хорошо воспринимается человеческим ухом. Вспомним те же радиосигналы точного времени (передающиеся на высокой частоте) — их слышно очень издалека, звук их всегда перекрывает и речь и музыку.

Значит, ноский голос потому слышен издалека, потому дальнобоен, что насыщен звуковыми частотами, заметными для человеческого слуха. Ничего мудреного.

Повышенная чувствительность нашего уха к высоким звуковым частотам объяснила тот факт, что хороших женских голосов больше, чем мужских. В женском голосе высокая форманта играет менее важную роль, ибо сопрано или меццо-сопрано и без того богаты высокими частотами. Зато в мужском голосе она совершенно необходима.

НА ВЕСАХ – КРАСОТА

Как видите, физика подсказывает педагогам-вокалистам, чего добиваться от учеников: развития высокой форманты. В ней-то и скрыт, как выяснилось, важный секрет красоты певческого голоса. Отлично, скажут педагоги. Пусть так. Но каким же образом применить этот совет на практике? Как, слушая арии и вокализы, следить за высокой формантой? Ведь не будешь на каждом уроке раскладывать голос в спектр! А на слух уловить тончайшие изменения частотного состава от урока к уроку практически невозможно.

Но физики и здесь пришли на выручку. Трудами инженера Рудакова разработана методика, при которой профессиональные качества певческого голоса определяются поведением стрелок электронных приборов. А заботами инженера Б. А. Шварца в лаборатории построен аппарат — «индикатор тембра». Певец поет, а стрелка прибора неусыпно следит за тембром его голоса. Скользя по шкале, она все время показывает цифры — коэффициент носкости, так сказать — коэффициент красоты!