声乐艺术生理学基础
声乐艺术是通过人的嗓音来进行表情达意的。与其他乐器演奏不同，歌唱者的“乐器”就是自身的发声器官，这个乐器既看不见又摸不着，它要靠想象、感觉、记忆、思维等这些间接手段去完成。因此，初学歌唱者应认真了解自己的歌唱器官，并在学习锻炼中不断发展和完善自己的“乐器”。
（一）歌唱器官的构成
1.声源器官
人体的发声器官是由喉头、声带及其肌肉和软骨组成的。
喉头位于气管的上端，是由大小11块软骨构成的喉结支架，靠肌肉、韧带、膜状组织连接而成，它像一个“音匣”，装着1对能够振动发音的声带。
声带由黏膜、声韧带及声带肌组成，左右对称，性质相当于两条很强的韧带，表面覆有一层黏膜。声带是歌唱的发音体，声音便是由声带的振动而发出来的。
喉头在其软骨和肌肉的相互作用下，能够对声带进行调节：吸气时使两条声带分离，声门打开；呼气时，两条声带又相互靠拢，挡气发声。在呼吸的作用下，喉头能调节声带的长度、厚度和张力，使声音产生高、低、强、弱的变化。
在发声开始前，声带进入发声准备状态。开始发声时，两声带达到必要的紧张度并且相互靠拢或闭合，使声门关闭。此时，由于呼气肌群的作用，储存在肺泡、支气管和气管里的空气被排出，使声门下气压开始增高，当气压超出声带闭合紧度时，空气就会周期性地迫使声带稍向两侧分开冲出来。在冲出后的一瞬间，声带借本身的弹力以及缩小声门肌肉的作用，重新恢复原来闭合的状态。接着又是增高气压、冲开声带和随之闭合。
由于声带有节律地冲开与闭合的一系列振动，气流通过声门形成一系列“喷”造成空气稠密和稀疏相间的动荡状态而形成声波，即声门波。此声门波再经喉腔、咽腔、口腔和鼻腔等共鸣体的放大与美化，就成为人的嗓音，即人声。
2.呼吸器官
人体的呼吸器官是由气管、支气管、肺和膈肌所构成。
（1）肺的构造
在胸腔里面，有左、右两片肺，左肺有上、下两片肺叶，右肺有上、中、下三片肺叶，肺里的海绵状组织——肺泡，生长在最小的支气管末端，构成空的半球形肺泡囊，里面有无数毛细血管围绕其间，将肺吸入的空气通过血液进行气体交换，吸进氧气，排出二氧化碳。
支气管像树根那样分布在肺的组织中。左、右两根大支气管汇接于总的呼吸管道——大气管下端。大气管垂直地位于颈的前部。
气管、支气管均由连锁状软骨环构成，在气管壁上布满了一层润滑的浆膜。气管、支气管不仅能够扩张、收缩，而且能够上下移动。
（2）膈肌的构造
胸腔底部有一层大而扁的肌肉筋腱组织，它的边缘与胸廓下部边缘及腹壁密切结合生长，使胸腔与腹腔分隔，这就是膈肌，也称为横膈膜。它在歌唱发声的呼吸运动中作用极为重要。横膈膜的松弛与收缩循环不停地运动，就形成了人的赖以生存的呼吸运动。正确的训练可以使这种呼吸运动为歌唱发声提供足够的动力。一般来说，人的日常生活中的呼吸主要靠胸腔呼吸器官的运动就足够了。
3.共鸣器官
所谓共鸣器官，实为人体呼吸器官的组成部分。人在歌唱时，利用呼吸通道中的空腔将声带发出的微弱的基音增响、扩大和美化，便形成了歌唱发声的共鸣音响。这些共鸣腔体分别是胸腔、咽腔、口腔、鼻腔、头腔。
（1）胸腔
声乐学上所说的“胸腔共鸣”，实际指的是大气管与支气管的共鸣作用。这些圆的管状腔体，由于共鸣空间较大，适合低音区的音响在这里形成胸腔共鸣。
（2）咽腔
位于颈椎的前方，是呼吸道与消化道共用的一段半管状通道。上起颅底，下止第六颈椎高度的食管上端。
咽腔分为3部分：自颅底以下、软腭游离缘以上为鼻咽腔；软腭以下、会厌上缘平面以上为口咽腔；口咽以下、食管入口处以上为喉咽腔。
鼻咽腔是口腔与鼻腔相通的过道。软腭末端的悬雍垂与咽壁之间有个通气孔，它是鼻咽腔的门户，在声乐上称这个门户为“鼻咽口”。鼻咽口周围的肌肉既能收缩，也能扩张。鼻咽口上方的鼻咽腔是个形如倒置梨状的咽隐窝，向前与鼻腔相通。由于鼻咽口、鼻咽腔对于歌唱发声产生的头腔共鸣有极大的作用，因此，歌唱者应特别留意这个腔体的构造情况。
连接鼻咽腔、口咽腔、喉咽腔的肌肉壁，是由4层肌肉组织构成的，医学上称之为咽后壁，声乐学上称之为“咽壁”。这种平滑的管壁，对于共鸣音色的形成及其共鸣音响的反射有着极其特殊的作用，歌唱者在学唱时要牢牢记住咽壁的位置及其感觉。
（3）口腔
口腔既是语言器官，又属于歌唱发声的共鸣腔体，同时又是传送歌声与语言的“喇叭口”。口腔的张开与闭合，是靠上颌与下颌部肌肉的力量拉动下颌骨和下颌关节活动的。
口腔顶部为弧形腭弓，前半部为硬腭，后半部为软腭。硬腭为骨质部分，不能活动。由肌肉组织构成的软腭则可以抬起或放下，在调节共鸣中它的作用很大。
口腔的门户为唇与齿，两侧为牙。口腔底面为舌，舌肌的前伸、后缩、下放、上抬，不仅调节着语音，而且使语音中不同母音的共鸣泛音组合的频率也在不断变化，从而改变着语音的共鸣音色。
（4）鼻腔
鼻腔不仅是呼吸的通道，在歌唱发声时又起着共鸣作用。从外观来看，突出于面部的鼻子只是鼻腔前段的一小部分，医学上称之为鼻前庭，它的共鸣作用并不显著。真正具有共鸣作用的乃是鼻前庭后面狭长的空室，医学上称之为固有鼻腔。此腔体顶窄底宽。在鼻中隔分开的左、右鼻道里，有一种海绵体组织的鼻黏膜，覆盖着鼻腔的骨质结构，形成上、中、下3个鼻甲。鼻甲之间的通道成了空气过滤器与进出口。
鼻黏膜内的海绵体括约肌，本身具有收缩与膨胀作用，可以使鼻道扩张，也可以使鼻道闭塞。
（5）头腔
歌唱时的共鸣，一般来说，高音区主要以头腔共鸣为主，中音区以口腔共鸣为主，低音区以胸腔共鸣为主。歌唱中，3个共鸣腔往往配合着使用。
在对语言的美化方面，胸腔、口腔共鸣的作用虽然不如鼻腔那么直接和明显，但在整个歌唱表演中对音色的调节作用则是不可忽略的。它们与鼻腔共鸣交替配合、紧密协作，使歌唱表现更为生动，风格色彩更为鲜明。
根据歌曲内容和风格的需要，各共鸣腔可做变化调节，这样可以获得不同的共鸣效果。在表现歌曲不同的内容、突出歌曲不同的风格和韵味时，这种调节是非常有效的。
4.语言器官
人的语言器官是指人的唇、舌、齿、牙、喉、腭、口腔等器官。人的语言，就是通过这些器官的互相配合形成的。元音与辅音的结合则是通过唇、舌、齿、牙、喉、腭的拼音动作来完成，形成语言，同时也起着调整共鸣腔体的作用。
（二）喉头与声带的发声机能
1.歌唱时喉头的最佳位置
歌唱发声时喉头所处的位置以及是否稳定，是衡量歌唱发声时生理状态是否正确的一个重要标志。
那么，喉头究竟应处在什么位置才能发出最美的声音呢？我们通过长期观察发现，在普遍的安静状态中，喉头处于颈部中间略靠下的位置上发出的音，听来最为悦耳，这是当前被公认的歌唱时喉头应处于的最佳位置。歌唱时舌下肌应当放松下来，这样喉头也就会相应稍稍下降一些。
在歌唱教学中，教师们一致主张喉头应稳定放松。歌唱时喉头位置的高低，直接决定发声时咽腔共鸣管的长短。歌唱时，各声部歌手的声带长度与歌唱管道的长度应成正比，才能获得最佳的声音效果。
2.真声与假声的发声机能
发声生理学知识告诉我们，真声是指声带做整体振动，声门完全闭合时发出的明亮厚实的声音。这种声音振动频率较低，灵活性较差，属于真声类的同义词有“胸声”“大本嗓”“大本腔”等。
假声则主要是指声带做局部振动，声门闭合呈菱形合缝状，声带边缘变薄且锐利，发出的声音高远轻巧。这种声音频率高，灵活性强，属于假声类的同义词有“小嗓”“头声”等。国外把喉部发假声的机能称为“轻机能”。
真声和假声都是由真声带振动发出的声音，只不过振动的状态不同而已，而假声带是不发声的。
3.“混合声”的声音特质
以上我们分析了真声与假声的机能状态和音质、音色的特点。但是，在歌唱训练中，有时还会出现环甲肌群和披裂肌群两组肌肉的用力处于相对平衡的第三种情形。这时，声带张力相对减小，且形态也已“缩短”“变薄”了，这样发出的声音既具有真声的特点又具有假声的功能，这种歌声我们称之为“混合声”。
混合声是目前声乐训练中一致追求的声音，其优点是：
第一，它综合了真声与假声的优点，避免了两种发声法中的弊端。声音听来既明亮结实又柔和圆润，高远轻巧且具有一定的力度。(https://www.daowen.com)
第二，混合声中的“真声机能”与“假声机能”高度协调，便于将发出的声音安放到高部位去形成泛音共振。因此，具有演唱持久、发声效率高的优势。
第三，这种混合声唱法不仅使中低声区的发音轻松流畅，还可使高音声区发音灵巧自如。学会运用混合声进行歌唱，将大大扩展歌声的音域。
（三）建立正确的歌唱发声状态
1.良好歌唱状态的标准
人体的声源器官、呼吸器官、共鸣器官和语言器官共同构成了歌唱的“乐器”。歌唱乐器在工作时，应该给它提供最好的工作条件和环境，在良好的工作环境下，这些器官相互配合、协调一致地运动，才能发出美妙感人的歌声。
（1）打开喉咙
打开喉咙是建立良好歌唱发声状态的首要环节。所谓“打开喉咙”，是指口腔前部的硬腭与后部的软腭都应适度张开与提起，后咽壁兴奋立起，喉头向下挡气发声，松紧有度。当气息自然平稳且具有一定压力地冲击声带振动时，作用于声带的环甲肌与披裂肌两组肌肉的用力应处于协调平衡的状态之中，使发出的声音既响亮又省力。
我们知道，歌唱是对生活中的说话活动的延伸和夸大。要想发出比平常说话更响、更美、更高的声音来，就得把发声器官开得大一些，以此获得更加良好的腔体共鸣。但是这种“开度”必须是科学的、有所控制的、不失去歌唱器官的弹性的，并且有利于发声效果的。
（2）前松后紧
歌唱中的“声乐感觉”，实质上是各发声器官所处的一种相对平衡的生理状态，即该紧张的肌肉应自然用力，而该松开的器官应自然放松。
比如，颈前部的喉头、下腭以及其他一些不参与发声活动的器官就应放松，但是气息的支持却始终不能放松，声带挡气时的张力不能放松，软腭肌肉与鼻咽部后壁的肌肉绷起不能放松，后背脊柱的力量不能放松。
这些地方如果放松了，声音就几乎发不出来。这就是“松”与“紧”这一对矛盾的对立统一规律在某种歌唱状态中的具体体现。
（3）声音竖立
如果歌唱发声时喉咙打开了，喉头自然放松了，声波在发声通道中传播通畅了，那么所形成的歌声形象也就会有种“竖立”感。这种“竖”的声音是针对“横”的声音而言的，“竖”的声音是深呼吸的结果，“横”的声音是浅呼吸的结果。
“竖”的声音集中，有泛音“光泽”，“横”的声音“散”“白”；“竖”的声音获得了喉、咽、口、鼻等腔体的混合共鸣，音色丰富而形象丰满，而“横”的声音则仅仅获得某种单一共鸣，音色单调而形象单薄。
（4）共鸣集中
良好的歌唱状态会使人感到发出的声音有一种集中统一的“焦点感”。这种“点” 的感觉越明显，声音就越集中、越明亮、越具有穿透力，而且演唱越轻松。
特别是演唱高音时，“点”的感觉尤为重要，它能促使声波在鼻腔上部共鸣腔获得良好的高泛音共振。
（5）声音通畅
好的歌声发出后给人一种“通畅感”，犹如山泉瀑布一泻千里且源源不断，从低声区到高声区音色统一、转换自如。歌唱者自我感觉声波从喉咙直通头顶，气息从下丹田发出，经中丹田达上丹田形成一条线。
同时，气息推送声波向上放射的前冲力与由此而产生的反作用力间形成一种“对抗” 的感觉，凭借这种“对抗”感觉支持气息“始终托着声音向前运行”。
2.正确的歌唱姿势
（1）头要正，颈要直，眼睛要平视。
（2）胸部自然挺起、放松，不紧、不压、不憋、不塌，保证良好的胸腔共鸣和声音通畅。
（3）双肩与双臂要自然松垂，呼吸时绝不能抬肩。
（4）面部肌肉不紧张，表情生动而舒展。
（5）下巴、舌根、牙关节、颈前部要处于非常放松的“懒洋洋”的状态中。
（6）在身体后半部，对歌唱发声最重要的是脊柱的支撑作用。脊柱要挺拔，好像在脊梁骨里插了根擀面杖。后颈也略微梗直，支撑头部，给咽腔通道固立的稳定，对共鸣的形成有积极的作用。
（7）两腿站立，支撑整个身体。男生与肩同宽，女生丁字步站立。重心放在两腿间的垂线上。
（8）演唱起音时，立即收腹提臀，找到骨盆肌收缩，支持深呼吸的力量。
（四）歌声的物理学原理
1.歌唱发声物理属性与心理属性的关系
音乐发声学认为，一切物体振动均具有3种属性，即频率、振幅和振动成分，由此而导致在人的听觉感受上也产生3种心理属性，即音高、音量和音色。歌唱发声物理属性与心理属性的关系可以概括为以下几个方面。
（1）歌声的音高与声波的振动频率
歌声的音高取决于振动体的振动频率，也就是声带每秒钟振动的次数。
振动次数越多，频率越高，通过听觉就会在心理上产生声音“愈高”的反应；反之就会产生“愈低”的心理反应。高的频率，通常由较小的物体振动产生；而低的频率，通常由较大的物体振动产生。由此可知，声音的振动频率与声带的长度、厚度及振动范围紧密相关。
一般而言，声带在发生振动时其质地越短、越薄，紧张度越强，则声带振动次数越多，发出的声音越高；如果声带质地越长、越厚、越松弛，则声带振动的次数越少，发出的声音越低。
（2）歌声的音量与声带振幅的大小
音量的大小取决于声带振动的幅度，即声带颤动时所占空间的大小。强音量是声带做幅度较宽振动的结果，而弱音量则是声带做幅度较小振动的结果。
声带的振幅大小又是由声门下气压的大小所决定的。通过观察与测量，平时说话时声门下的气压大约为667帕，而歌唱发声时则迅速增至5.3—6.7千帕。声门下气压越大，声带振幅就越大，声音就越响亮。但是，过强的气压又会造成声带闭合时太重的负担。
因此，歌唱时保持喉部声带张力与气息的相对平衡，以获得最佳的发声效果，是每个学习歌唱者在训练时必须注意的问题。
（3）歌声的音色与振动时泛音的数量、频率和强度
歌声音色的形成取决于多种因素，如泛音的数量、频率与强度的分配等。但在诸多因素中，发声振动器官的振动成分应是最基本的因素。
实际上，物理学上的声音都是由许多纯音按照一定的规律组成的，这些纯音只是乐音中的一个振动部分，又叫分音。组成乐音的各个分音各有不同的频率，因此，各音的高度也就不同。
乐音中频率最低的第一分音又叫基音，乐音的高度一般是由基音频率（基频）决定。其他分音的频率都比基频高，统称泛音，乐音的音色往往是由泛音的数量、频率和强度的不同所决定的。
2.声音的传播与反射
（1）声音的传播
声波从声源振动体发出后，通过媒介物空气，传送到人的听觉接收器官——耳朵，人才能听到声音。如果没有空气，在真空内是无法听到声音的。
传播声音的媒介物除空气外，还可能是液体或固体，如我们将耳朵贴在钢轨上能听见数千米以外的火车的车轮声；把耳朵贴在自来水龙头上，能听见隔壁邻居家的流水声等。
（2）声音的反射
我们歌唱时的声波，在传播的过程中，如遇到障碍物，便像光遇到镜子一样会反射回来，反射的声波又传到我们的耳朵里，称为“回声”。这种传播现象就叫作声音的反射。