В настоящее время разработаны компьютерные устройства, позволяющие производить спектральный анализ голоса. Это может быть использовано для идентификации личности по магнитофонной записи голоса, для определения преступника по голосу и для других целей. Основная сюжетная линия романа А. Солженицына «В круге первом» как раз и посвящена разработке прообразов этих автоматических определителей голоса, так называемых «звуковидов», в одной из «шарашек» госбезопасности в 40-е годы.
Тайны тембра человеческого голоса издавна привлекали исследователей-акустиков и музыкантов, инженеров связи и лингвистов, врачей-фониатров и вокальных педагогов, логопедов и актеров, певцов, физиологов и даже математиков. Первым попытался изучить «анатомию» тембра знаменитый немецкий физик Герман Гельмгольц. Для этого он использовал очень простые устройства — стеклянные или металлические шары с двумя отверстиями. Узкое отверстие прислонялось к уху, и, если шар резонировал, это значило, что в голосе содержатся обертоны, близкие по звучанию к резонансному тону шара. Для выделения обертонов разной высоты существовали шары разных размеров.
Сейчас для исследования тембра голоса применяется несравненно более сложная, точная и объективная аппаратура, например, звуковые спектрометры. Подобно тому, как солнечный луч, проходя через призму, разлагается на составляющие его цвета радуги, так и звук голоса, пройдя через спектрометр, оказывается расчлененным на отдельные составляющие его обертоны. В результате ряда электрических преобразований на экране прибора появляется серия светящихся столбиков, каждый из которых соответствует определенной частоте обертона, а высота столбика — его интенсивности.
Картина, получающаяся при разложении звука на экране спектрометра, носит название спектра звука, а отдельные сильно выдающиеся пики, состоящие из группы обертонов и влияющие на распознавание речевых звуков, были названы формантами. Форманта… Запомним этот термин, он во многом определяет секрет индивидуального звучания тембра.
Исследования показали, что в каждой гласной содержатся три, четыре и даже пять формант. Каждая из них влияет на опознаваемость звуков, но наиважнейшими оказываются первые две-три. У разных людей форманты даже в одних и тех же гласных звуках несколько разнятся по своему частотному положению, ширине и интенсивности. Индивидуальные особенности формант и придают голосу каждого человека неповторимый, присущий только ему одному тембр.
Вы никогда не задумывались, отчего зависит такое свойство голоса певца, как его звонкость? Хотя слово «звонкий» не совсем точно передает характеристику голоса певца. Голос может быть серебристый, бархатный, яркий, тусклый. Поэтому иногда говорят об окраске или «цвете» голоса. Современная фониатрия считает, что певческий голосовой вокальный тембр представлен следующими элементами: блеск, объем, плотность и общая окраска. Общая окраска, объем и плотность голоса зависят от усвоенной вокальной техники, тогда как блеск создается врожденным качеством гортани и не может быть приобретен путем специальных упражнений. Блеск голоса зависит от плотности прилегания голосовых складок и является строго индивидуальным свойством певца. Поэтому не все голоса обладают блеском — ценным свойством певческого голоса. Так вот, упомянутая нами «звонкость» идентична такому понятию как блеск голоса.
От чего же зависит эта важная особенность тембра — блеск голоса? Установлено, что в звуке певческого голоса содержится значительно больше высоких обертонов, чем в звуке обычного разговорного голоса. Особенно сильно выражены в певческом голосе высокие обертоны с частотой 2500–3000 герц, они-то и придают голосу звонкий оттенок. Сила этих обертонов в голосе хорошего певца в десятки раз больше, чем в обычном разговорном голосе. Эта группа высоких обертонов была названа «высокой певческой формантой».
В книге В. Морозова «Тайны вокальной речи» приведены акустические спектры голоса выдающихся мастеров вокального искусства в сравнении со спектрами голоса неопытных певцов. Легко видеть, что величина высокой певческой форманты в спектрах голосов Шаляпина, Баттистини, Джильи и других мастеров пения намного больше, чем в спектрах голосов начинающих певцов. Хотя голоса всех выдающихся певцов отличаются исключительным своеобразием тембра, наблюдается общая закономерность: в них сильно выражена высокая певческая форманта, которая и придает им чарующий серебристый оттенок.