Сущность миоэластической теории И. Мюллера, которая не утратила актуальности, заключается в следующем. Перед звукообразованием дыхательный цикл прекращается на полувдохе, голосовые складки под влиянием сократительной функции приводящих мышц занимают срединное положение, замыкая голосовую щель, и приобретают необходимые для данного тона напряжение, толщину и длину, т. е. настраиваются на определенную собственную частоту колебаний. Одновременно с замыканием голосовой щели под влиянием сокращения дыхательных мышц повышается барометрическое давление в легких, бронхах, трахее и подскладочном пространстве. Местом наименьшего сопротивления этому воздушному подпору являются сомкнутые голосовые складки. Когда давление преодолевает силу сомкнутых голосовых складок, воздух прорывается через голосовую щель, в результате чего давление в подскладочном пространстве падает и голосовые складки вновь смыкаются. Это приводит к новому увеличению давления в подскладочном пространстве – и цикл многократно повторяется с частотой издаваемого звука. Частота звука зависит от степени смыкания голосовых складок, их длины и толщины, а сила звука – от сократительного усилия аддукторов голосовых складок и величины подскладочного барометрического давления. Указанный процесс характеризуется постоянным противоборством между подскладочным давлением и упругими силами, смыкающими голосовые складки (теория «голосовой борьбы»). Таким образом, главным тезисом миоэластической теории является то, что колебания голосовых складок при голосообразовании пассивны и в их основе лежит чисто механический процесс. Однако, как показали последующие исследования, с помощью миоэластической теории нельзя объяснить ряд физиологических явлений; кроме того, в самой теории имеются существенные противоречия.

Образование низких звуков обеспечивается только mm. vocales, которые максимально напрягаются и утолщаются. В таком состоянии они способны колебаться только в узком низкочастотном диапазоне, при этом их натянутость минимальна, как у отпущенной струны. Расстояние между щитовидным и перстневидным хрящами максимальное, что приводит к увеличению резонирующего объема гортани, настраивающегося на низкие частоты. Как полагал В. Г. Ермолаев^[5] (1958), такой механизм голосообразования используется для воспроизведения звуков нижней четверти голосового диапазона, присущего данному человеку.

Более высокие звуки образуются, когда голосовые складки утончаются, а их натяжение увеличивается (аналогия со струной). Эти изменения голосовых складок наступают в результате сокращения передней щитоперстневидной мышцы, что уменьшает расстояние между щитовидным и перстневидным хрящами спереди и увеличивает расстояние между щитовидным и черпаловидными хрящами сзади. Указанные взаимоотношения трех хрящей обусловливают задаваемые функцией вокального слуха частоту колебания голосовых складок. Можно предполагать, что этот механизм настройки голосовых складок используется для образования звуков второй четверти индивидуального голосового диапазона.

Методом специальной кинофотосъемки, а позже и с помощью телевизионной стробоскопии, установлено, что при образовании низких и средних звуков голосовые складки имеют вид двух толстых напряженных мышечных валиков, плотно прижатых друг к другу (рис. 18.7, а), а раскрытие голосовой щели происходит лишь на очень короткий период, в течение которого через голосовую щель происходит сильный прорыв воздуха. При этом колебания голосовых складок совершаются перпендикулярно продольной оси гортани. Такой способ голосообразования обеспечивает появление звука, богатого обертонами и отличающегося полнотой и глубиной звучания.

Рис. 18.7. Форма и направление колебаний голосовых складок при фонации низкого (а) и высокого (б) звуков. Слева – максимальное сближение голосовых складок; справа – максимальное расхождение голосовых складок; большие стрелки указывают вектор силы барометрического давления и направление движения воздуха; маленькие – направление колебания голосовых складок. Р >, P< – соответственно повышение и понижение давления в подскладочном пространстве

Еще более высокий голос при пении обеспечивается сокращением отрезка колеблющейся части голосовой складки и еще большим их натяжением. Это достигается включением в процесс настройки гортани на высокую ноту, помимо щитовидно-перстневидных мышц, также и поперечной черпало-черпаловидной мышцы, которая, сокращаясь, плотно прижимает черпаловидные хрящи друг к другу и тем укорачивает их колеблющуюся часть за счет задних отделов голосовых складок. При укорочении любого вибратора частота его собственных колебаний становится выше, поэтому исключение части голосовых складок из колебательного процесса приводит к образованию более высокого звука. По-видимому, при таком механизме голосообразования образуются звуки, входящие в третью четверть диапазона голоса певца.

Самые высокие звуки обеспечиваются механизмом образования фальцета, или так называемого головного голоса. При этом механизме голосообразования голосовые складки колеблются не всей массой, а лишь свободными краями, причем между ними образуется незамкнутое пространство (!) – факт, противоречащий положениям миоэластической теории. При фальцете голосовая мышца производит незначительную работу, зато передняя щитоперстневидная мышца функционирует усиленно. При необходимости еще большего повышения тона включается механизм укорочения колеблющейся части голосовой складки за счет сокращения m. transversus (поперечной черпало-черпаловидной мышцы) (см. цветную вклейку, рис. 2, 10). В результате этого черпаловидные хрящи сближаются, задние части голосовых складок плотно прижимаются друг к другу и выключаются из колебательного процесса, оставляя свободными для колебания лишь передние части складок.

При образовании очень высоких и фальцетных звуков голосовые складки принимают вид плоских, сильно растянутых широких полос (см. рис. 18.7, б), между которыми сохраняется просвет даже в фазе их максимального сближения (б, слева). Это свидетельствует о том, что при фонации высоких звуков не бывает полного прерывания воздушного потока. Направление колебаний голосовых складок при фальцетных звуках практически совпадает с продольной осью гортани, т. е. с направлением тока воздуха (б, справа). Установлено, что в голосообразовании принимают участие и вестибулярные складки, однако их колебания пассивны, они возникают в результате резонанса в ответ на воздействие основного тона, генерируемого голосовыми складками. Колебания вестибулярных складок образуют добавочные гармоники, принимающие участие в формировании индивидуального тембра голоса, но звуки эти слабы и не влияют на основной тон.

Голосообразование сопровождается некоторыми субъективными ощущениями. Так, при пении в низком и отчасти среднем регистре певец ощущает вибрацию в грудной клетке, резонирующей на издаваемый звук. Эти регистры и звучащий на их частотах голос называют грудным. Высокие звуки вызывают ощущение звучания голоса в голове. Регистр этих звуков и голос называют головным. Возникновение феномена грудного и головного голоса обусловлено явлением резонанса; при грудном голосе на низких частотах резонирует объем грудной клетки (аналогия с большим барабаном), при головном голосе резонируют мелкие воздухоносные полости черепа. Большая часть диапазона мужского голоса относится к грудному регистру и лишь верхняя треть диапазона – к головному и смешанному регистрам. Женские голоса большей частью относятся к головному регистру, и лишь нижняя треть диапазона – к грудному.

Качественные и количественные характеристики голоса. Любой звук, издаваемый голосовым аппаратом, характеризуется тремя показателями – силой, или амплитудой колебаний звуковых волн, тональностью, или частотой этих волн, и тембром, или добавочными звуковыми колебаниями (обертонами), определяющими индивидуальную окраску голоса. Эти характеристики присущи всем живым существам, генерация голоса которых осуществляется голосовыми складками гортани, включая и психоэмоциональную выразительность голоса. Голосовой аппарат в физическом смысле относится к понятию «источники звука».

Интенсивность звука – объективный физический фактор (звуковое давление), характеризующий собой энергию звука, излучаемого упругим телом под воздействием приложенной к нему силы, измеряется в белах (Б) или в децибелах (дБ), равных 0,1 Б, а также в единицах мощности ватт/м² (Вт/м²) либо в единицах звукового давления ньютон/м² (Н/м²). Мощность и давление выражаются в абсолютных единицах, в то время как белы и децибелы – это единицы относительные, показывающие посредством логарифмической зависимости, во сколько раз данный звук сильнее другого звука, принятого американской ассоциацией стандартов за условную единицу, или условный нулевой уровень звукового давления, равного абсолютной величине 0,0000204 Н/м², производимого звуком интенсивностью 0,000001 мкВт. Фактически это очень слабый звук, который не может быть услышан даже самым чувствительным человеческим ухом. Все последующие слышимые звуки, по общепринятому соглашению, характеризуются тем, во сколько раз их энергия превышает данный «нулевой» уровень. Приведем примеры интенсивности звуков в децибелах, издаваемых разными источниками.

• Условный нулевой уровень звукового давления – 0 дБ.

• Тикание ручных часов – 20 дБ.

• Шепот – 40 дБ.

• Речь вполголоса – 60 дБ.

• Громкая речь, тихое пение – 80 дБ.

• Обычная сила голоса певцов при громком пении (forte) – 100 дБ.

• Максимальная сила звука певцов с голосами исключительно большой силы (fortissimo) – 120 дБ.

В. Д. Зернов (1909), В. П. Морозов (1964, 1966) выявили, что уровень силы голоса человека – качество индивидуальное, имеющее значение у лиц «голосовых» профессий. У большинства оперных певцов сила голоса колеблется в пределах 90-110 дБ, однако история вокального искусства знает певцов, сила голоса которых достигала 120 дБ и более, например у итальянского тенора Франческо Таманьо или русского баса Ивана Петрова.

Сила звука, выраженная в абсолютных или относительных единицах интенсивности, не в полной мере соответствует уровню ее субъективного восприятия. Этот уровень относится к психофизиологической категории «громкость», отражающей одно из наиболее важных свойств органа слуха.

Тональность голоса определяется основным тоном, или частотой звука, образующегося только колебаниями голосовых складок. В отличие от основного тона образование обертонов, определяющих индивидуальную неповторимость человеческого голоса, зависит от структуры всех воздухоносных путей, резонирующих собственными частотами в ответ на действие основного тона. Различают голоса низкие, средние и высокие. Тональность голоса мужчин в разговорной (бытовой) речи находится в пределах большой и малой октав, соответствующих диапазону частот 85-250 Гц; у женщин тональность голоса лежит в пределах малой и первой октав (160–340 Гц). Тональность голоса в сценической речи охватывает значительно более широкий диапазон частот; ее диапазон нередко достигает пределов певческого голоса и доходит порой до двух октав.

Тембр голоса определяет индивидуальную окраску его звучания и зависит от многих факторов, характеризующихся структурными и функциональными особенностями голосового и артикуляционного аппарата, резонаторными свойствами воздухоносных полостей черепа, верхних и нижних дыхательных путей, грудной клетки. Тембром голоса можно произвольно управлять, чем широко пользуются профессиональные актеры и певцы. Тембр голоса определяется составом обертонов – дополнительных призвуков, возникающих на основе резонанса, приводящего в колебание различные части источников звука. По тональности обертоны расположены выше основного тона, т. е. обладают более высокой частотой, характеризующейся определенной кратностью к основному тону. Например, основной тон образуется при колебании всей струны, а обертоны возникают при одновременных, как бы встроенных в движение всей струны, колебаниях ее частей – 1/2, 1/3, 1/4 и т. д. долей струны. Указанные закономерности имеют аналогии в голосообразующем аппарате человека.