為什麼你一飆高音就破嗓子，別人卻能唱出海豚音？| 科學DIY_風聞

【本文由公眾號“把科學帶回家”提供，ID：steamforkids】

相信每個非專業音樂愛好者在KTV扯嗓子的時候都有這樣一個痛——一飆高音就破音，實在是太失敗了。

那些能唱海豚音的人是怎麼做到的，難道他們的喉嚨是奇行種嗎？

今天就來解答你的千年疑問。

關鍵概念

共振頻率

材料和操作

一根長長的管子，如PVC管子

一個破喉嚨

好的，這個實驗非常簡單，只要你對着管子，從你能吹的最低音吹到你能吹到的最高音就可以了。

吹的過程中你會發現，有一個音你是怎麼也吹不出來的。

原理

管子的這個音發不出來，和你唱破音是一個道理，都和一個物理概念——共振頻率有關。

澳大利亞新南威爾士大學的聲學研究者 Joe Wolfe 一直以來研究的是各種歌唱家的發聲技巧的物理原理。

他對這個奇妙現象的看法是，當你在吹管子的時候，你的聲帶沒有辦法應對管子發生共振時的氣流。

是這樣的，一個系統有自己的固有頻率。

比如敲擊玻璃杯發出的音高，就代表着它的固有頻率。如果你的音高，也就是頻率接近玻璃杯的固有頻率，就會發生共振，玻璃杯的振幅就會變得很大，它就會碎。這就是共振頻率。

當然了，共振頻率和固有頻率並不總是相同，比如人的聲腔就有好幾個共振頻率。

Wolfe 解釋道，當你吹出的頻率（音高）小於共振頻率的時候，在你的喉管和管子之間的空氣的振動和你的聲帶振動是同相位的。這就好比你慢慢拉彈簧的時候，彈簧的運動方向和你手的運動方向一致。

而當你吹出的頻率大於共振頻率的時候，空氣的震動和聲帶的震動是反相位的。你可以理解為，當你拉彈簧的頻率很快的時候，你的手的運動方向和彈簧的運動方向相反。

Wolfe 説，當你的音高正好處於共振頻率時，你的聲腔沒有辦法應對這突如其來的相位變化，這就好比你很難把握彈簧的運動和你手的運動從同步到相反的那一瞬間的轉變一樣。

此外，在共振時，你的聲帶需要更大的力量才能把空氣逼出去。而沒有受過專業訓練的你的聲腔無法完美地使出足夠的力量，並應對相位的變化，因此才會跳過那個共振頻率。換句話説，管子被你吹破音了。

可是，人的聲道也是一根管子，也有自己的共振頻率，那麼歌唱家們是不是無法唱出這個調子呢？他們為什麼可以不破音呢？

Wolfe 和同事對此做過研究，並把研究成果發表在了2016年的 Proceedings of Meetings on Acoustics 上。

他説，人的聲腔一般有2個比較強的共振頻率，都在0-2000赫茲之間。但是女高音歌唱家有時要唱到3000赫茲的極限音高，顯然這個頻率在聲腔的共振頻率之外。

為了讓自己的高音能被聽見（不破音），女高音歌唱家能夠調整自己的聲腔，比如嘴巴還有喉嚨的形態，把它的共振頻率變成自己要唱的音高，這樣就能隨心所欲地讓聲腔發生共振。一旦發生發生共振，歌唱家就可以不用費勁地發聲，也能讓聲音變響了。

所以許多歌唱家在唱高音的時候，你可以看到他們把嘴巴長得很大，這就是他們在主動調整聲腔共振頻率的操作。知道怎麼分辨假唱了吧？

而這也是你會唱破音的一大原因。當你在轉換音高的時候，你的聲腔的共振頻率並沒有調整為相應的音高，共振無法發生，因此你的聲音會突然變弱，這就是破音了。

總之看完唱破音的原理呢，我們明白，如果你是櫻桃小口，你可能天生不適合唱歌了。不吹不黑，好的歌手一般都有張彈簧般靈活的大嘴，懂嗎？