ВПФ и пространственная направленность звука голоса певца

Важным профессиональным свойством гласных высококвалифицированных певцов является хорошая направленность звука. Какова роль различных спектральных составляющих, и в частности ВПФ, в обеспечении этого важного свойства певческого голоса?

Исследование пространственной направленности звука голоса певцов были произведены в звукоизмерительной (звукозаглушенной и звукоизолированной) камере Института эволюционной физиологии и биохимии им. Сеченова АН СССР.

На рис. 1.8 представлены характеристики направленности голоса профессионального певца баритона А. К-ва (кривая 1) и непрофессионального певца тенора А. Л-на (кривая 2). Можно видеть, что голос А. К-ва, отличающийся хорошими профессиональными качествами, имеет заметно большую направленность, чем голос А. Л-на. Ширина диаграмм направленности по уровню 0.7 составляет для А. К-ва около 110°, для А. Л-на — около 180°.

Рис. 1. 8. Характеристики направленности голоса в горизонтальной плоскости. 1 — баритов А. К-в, профессиональный певец, 2 — тенор А. Л-н, непрофессиональный певец

Вычисление коэффициентов концентрации (в горизонтальной плоскости) характеристик направленности по Бобберу (Bobber, 1970), показывающих, как известно, во сколько раз акустическая энергия излучения во фронтальном направлении превосходит средний уровень акустической энергии, излучаемой во всех направлениях, дало следующие результаты: для голоса баритона А. К-ва R_ϕ1 = 2.6; для голоса тенора А. Л-на R_ϕ1 = 1.4.

Таким образом, направленность голоса профессионального певца только в одной горизонтальной плоскости оказалась приблизительно в два раза большей, чем у непрофессионала. В целях выяснения причин этого явления были проведены спектральные анализы голоса. На рис. 1.9 представлены спектры голоса А. К-ва, зарегистрированного под разными углами по направлению к фронтальной оси фонации. Хорошо заметно более крутое падение спектральных составляющих к высоким частотам при отклонении угла расположения микрофона от нулевого азимута.

Рис. 1.9. Зависимость спектра голоса певца от азимута регистрации, ϕ — угол расположения микрофона

Роль различных спектральных составляющих в формировании общей характеристики направленности голоса иллюстрируется рис. 1.10. Коэффициенты фронтальной концентрации акустической энергии соответственно составили: для основного тона голоса (F₀ = 329 Гц) — 1.8; для низкой певческой форманты (F₁ = 630 Гц) — 2.1; для средней формантной области (F₂ = 1000— 1250 Гц) — 2.4; для высокой певческой форманты (F₃ = 2500 Гц) — 3.0; для четвертой формантной области (F₄ = 6300 Гц) — 4.2.

Рис. 1.10. Характеристики направленности различных спектральных составляющих певческого голоса. Баритон А. К-в, гласн. А, нота mi. [1] — 315 Гц, 2 — 630 Гц, 3 — 1250 Гц, 4 — 2500 Гц, 5 — 6300 Гц

Из теории распространения звуковых волн известно, что направленность источника звука определяется отношением диаметра излучателя к длине волны излучаемого звука. Следовательно, при прочих равных условиях направленность растет с увеличением частоты звука. Эти теоретические положения и нашли подтверждение в результатах наших экспериментов. На слух голос А. К-ва воспринимается как более звонкий и насыщенный обертонами по сравнению с голосом А. Л-на, который имеет «матовый» тембр.

Эти слуховые впечатления согласуются с объективными измерениями спектра голоса А. К-ва и А. Л-на, представленными ниже (рис. 1.16 и 1.17): уровень ВПФ в голосе А. К-ва (рис. 1.16) заметно выше, чем в голосе А. Л-на (рис. 1.17) — разница в уровне ВПФ (F₃) по отношению к низкой певческой форманте (F₁) составляет не менее 5—7 дБ. Это дает основание полагать, что более сильно выраженная общая направленность голоса А. К-ва определяется большим относительным уровнем высоких спектральных составляющих, и в частности ВПФ, акустическая энергия которой в голосе данного певца составляет 30%.