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森の湯トップ  English Top 第一章(男声の特質)  歌集トップ  レコーディング方法  森の音響空間

男声の特質シリーズ第(男声のサウンドスペクトラム的特質について 男声の特質ーその1; ビブラートの性質と倍数波による重層的和音と現代音階の不協和音について その2: 和声とビブラートについて 男声歌唱のオーディオ再生について 男声歌唱のレコーディングにおける留意点 歌唱発声における物理的・身体的要因-進化論的考察 音階移動速度と身体の共鳴空間および部屋の残響時間の関係 男声歌唱のレコーディングにおける留意点-その2:最大音量 男性の低音限界発声について 男性の最大声量とスペクトルの歌唱言語による違い 11 男性の身体共鳴周波数と共振支配による発声波形の量子化と声量の関係の解析   声帯振動と非声帯振動の比較と歌声 男性の超広帯域発声ーバスとテノール声区の連結 バスとテノール連結声区の声洞の物理サイズの計算)章

超広帯域発声ー男声の本質はバスとテノール声区の連結

 可聴周波数帯域外への挑戦-男声の周波数特性と倍音のマジック 声区よさらば!

カウンターテノールより高い領域からバスより低い領域(声楽領域外)の間の移動は図-4,5参照ー無謀な実験

これまでに男声の性質についていろいろと書いてきましたが、9オクターブに渡る発声実験結果から、いよいよ核心にせまります。 男声には4つの声区があることは良く知られています:1.バス、D2-F(F-D2);2.バリトン、G#2-G#4;3.テノール、C3-C5; カウンターテノール、E4-E6。 このうちでカウンターテノールは裏声といわれるもので、ソプラノと同じ声域であまり一般的ではありません。 ここで、もうひとつ、声域は2オクターブ程度とられていることと、総合すると5オクターブにまたがることです。  こういう分類をすると、なんだかもっともらしくて、声区とは個人の発声能力の分類であるように思われているのではないでしょうか。 しかし、これはよく考えるとちょっと変です。 男性は普通はC3付近(100Hz前後)で話しますが、これは胸郭共鳴を利用してエネルギーを節約しています。 身長では150cmから190cmくらいがおよその範囲で、大変大きな差のように感じますが、比率にしてみるとたったの26%です。身長の大きい人は、たいてい足が長いので共鳴には関係なく、一方で共鳴に直接関係する胴体/胸郭は生命維持に本質的に重要なので、この部分の長さの個人差は、20%くらいではないでしょうか。ですから、体格依存ではありますが、そもそもオクターブ長とは倍のサイズ差になり、そんな体格差は子供と成人を除きありません。生物の成体の大きさは、栄養状態が極端でない限り、種類およびその雌雄ごとにおよそ一定なのです。 この章では、同一人物=同一共鳴体により、バスより低い極低音のA-2 からカウンターテノールより高いF#7までを発声して、それらの声を構成する倍数波と身体共鳴の関係を一堂に並べて解析します。

図-1 バス-テノール領域における共鳴-リアルタイムサウンドスペクトル 音源:MP3  Flac

バス-テノール両端跳躍 3オクターブ、D2からD5 図-1Aは一連の低音-高音の種々の連続移動の振幅を、図-1Bは同区間のリアルタイムサウンドスペクトルを示します。
 最初の10秒ほどは、声の調律のためピアノの音階が同時に鳴らされています。 以後は、自由音階による自由発声です。 最低発声周波数は7Hz(波形周期による計算)で音名はA-2 です。最高はA#5(921Hz)です。後半両矢印の区間は、D2-D5の3オクターブ飛びになります。

図-2 バスーテノール声域間の3オクターブ跳躍と共鳴現象  音源:MP3-バスーテノール声域間の3オクターブ跳躍と共鳴現象MP3  HiRes-バスーテノール声域間の3オクターブ跳躍と共鳴現象Flac

バス-テノール両端跳躍 3オクターブ跳躍、D2からD5図-1の後半のD2からD5への3オクターブ飛び部分の拡大です。 BR1の共鳴点を探しながら、4回跳躍を試みた実験です。3回目のD2->D5跳躍の部分音源ファイルを示しておきます。
 D5での共鳴が持ち込まれてD2においても、振幅が強くなっているのがわかります。90dB SPLありますので、音源としてもはっきりしたD2として聴こえていると思います。
 左下の図は上の振幅図のリアルタイムサウンドスペクトルを示しています。 高音のD5では、1倍波がBR1、4倍波がVDR1に当たります。低音のD2でもD5よりも少し高い600-800Hzの位置にBR1が出ていますが、VDR1はD5のときより低い2100-2400Hzに出ています。 中央3回目のD2から3回目のD5への跳躍について、音源ファイルを提示しています。 

D5での強い共鳴が発生し、声帯の駆動を次第に強めて振幅が増大した状態で、声帯を緩めて、D2まで落としているのがよくわかると思います。 主要部の降下は、約50ms(0l05秒)で、その間に激しいスパイクがでていますが、声帯の緊張を急激に解いたための振動だろうと思われます。 その後D2に最終的にあわせるのに、0.1-0.2秒ほど少し時間がかかっていますが、合ったと同時に共鳴が増えているのが観察されます。  1-2オクターブ程度の跳躍はたいてい瞬間に終わるのですが、3オクターブとなると聴覚のほうがすぐには対応できないことがあるようです。 まずは、体の振動でD2あたりに下がったかなというのはわかりますが、音階として認識するには0.2秒ほどのちょっとした音程をさがす時間が必要なようです。 それと、D5では110dBの強度に達しているのに、D2では80-90dBですので、大きな音を聞いたあと、小さい音を探すのに聴覚が慣れる時間もいるのだろうなということです。 ちなみに100dB以上の音をまして耳元で聞くと難聴になる音量で、聴覚に対する負担は相当なものです。 しかし、いずれにしても、バス声域の下限から、テノール声域の上限を超える高さ(一部カウンタテノール)まで、一続きの声域を形成しているのがわかります。図ー1の実験の全容においても、バス領域から最高でA#5まで上げてますし、他の実験でもバス領域とE6などの連続発声は可能です。 

図∸3.  バス低音D2とテノールD5間の3オクターブ跳躍と身体共鳴の関係の解析

左の図-3A1は,図-2の3オクターブ飛びの3回目のD2声とD5声の周波数解析の比較です。 D2では明確な1倍波が74Hzにあり、その2倍、3倍4倍・・・13倍くらいまで読み取ることができます。 そのうちで、2倍波のD3(148Hz)と8倍波のD5(592Hz)が顕著なピークとなっていることがわかります。 また、9-10倍波も高く、BR1が600Hzと700Hzくらいの2つの共鳴の干渉で構成された伝達関数のような可能性があることがわかります。 いわゆるバンドパスフィルタの原理です。 D5発声のVDR1はD7(2400Hz)で、D2の発声のVDR1は中心値はやや低い2200Hz程度ですが、これも2つのピークの干渉による帯域幅がみられ、その範囲内で一致しているとみなせます。 

 これらの両極端な発声においても、男性の発声は胸郭共鳴(BR)と声洞共鳴(VDR)の強い支配をうけていることがわかります。このことは、声帯振動と身体共鳴の関係は、バス低音のD2でもカウンターテノール中央のD5でも同様な構造をもっており連続であることを示しています。 カウンターテノールの上端であるC6からE6と低音との連続性については、前の章にざっと解説しています。

図-3 C6からの連続降下   音源; MP3-C6からの連続降下MP3   HiRes-C6からの連続降下Flac

左の図-3はおまけです。 超低音発声のところでも掲示した図の抜粋です。
まず、C6 (1070Hz)で発声開始したのち、G#2まで息の圧力を下げて短く段階降下し(声量を抑えて)、次いで可聴周波数帯外の12Hz あたりまで下げた実験です。 発声はC6で90dB程度でG#3の前までは、95-100dB程度ですが、D5付近とD4付近に共振がみられます。 C6はBR1より上ですが、すぐ上にBR2(2倍のBR1)の1200付近の振動がうっすらと出ています。VDR1には3倍波の3020Hzがぎりぎりはまっているようです。4倍と5倍波の間にはVDR2(約5000Hz)がうっすらでているようです。最大強度は2倍波の2187HzでBR1の3倍のBR3の可能性があります。この降下図からは、カウンターテナー領域上端からバス領域への連続性が認められます。
 下にこの開始時の周波数解析結果を示しておきます。

周波数スペクトル カウンターテノール領域 C6

 これらの結果を総合すると、 男性の基本音域は、バリトンです。 それにどちら側に色をつけるかというこであると考えることができます。 低音がより得意あるいは好むならば、バス側に伸ばせばいいし、高いほうなら、テナーとなりますが、歌曲はバスからテナーまでいろいろあるのに、バス歌手はテナーはうったってはいけないとかテナー歌手がバスを歌っていけないとか、別に法律とかで決まっているわけではないですから。 合唱の場合は、受け持ちパートとその楽譜があるので、声区があって自然ですが、独唱の場合は制限要素は物理的で、要するに声量として出せない音階あるいは響きのよくない音域では歌えないというだけのことで、個人の特性であるということです。すなわち、バス、バリトン、テノールなどという区分は、恣意的で、生物学的には本質ではなく、途中に何回身体共鳴を経験するか、身体共鳴のどの区間で歌うかの問題であると言えるかもしれません。 結局は、声のトレーニングで苦労する方の多い、いわゆる”喚声点”は、本質的な限界でもなんでもなく、声の共鳴点にほかならぬということです。 共鳴点をその個人の絶対音階の基点(調律点:チューニングポイント)にとれば、それに挟まれたオクターブの中間は、BRやVDRの共鳴の支配が変化する中間領域であり、必然的に倍音構成が変化するわけで、過去の偉大な作曲家は、そのことを熟知したうえで作曲している、例えば、シューベルトの歌曲では、原譜はテノールですが、A2-C3のバスの響きも要求され、基本的に連結声区で作曲されていると思われます。

Laudness curve of male voice in octave ranges 男性の声量とオクターブ範囲よび声区との関係

男性の発声音域と声量ならびに声域および声種の関係

バスとテノールの連結と歌い分け

  実際に、この知見はどのように応用(実践)されるかの試みとして、次に実際の歌曲において、バスとテノール声区の連結歌唱および歌い分けの例をしめしておきます。 音域を見ると意外とにかよっていてはっきりしませんが、歌唱の主要な音域が、高いほうか低いほうか、あるいは低いあるいは高い音階での響きが大事かどうかを見ると対応声区がよくわかります。 また、曲の音階の動きや母音や子音との組み合わせ、言語などによる発声要素により、共鳴の強さや支配が意外に大きく変化します。 以下、紹介する歌唱は,6番までは原調のままです。

1. 戦は終わりて     バスーテノールーバスの連結歌唱: 音域 C3-G4 
2. 自由のこの大地   バスーテノール連結歌唱; 音域 C3-A4 
4・  逍遥の歌       テノール           F#3-G4    D4-F#4
3.   第九喜びの歌    バス/バリトン         音域 A2-E4  A2   ベートーベンのトリック-1
4.   第九テナー行進曲 テノール           音域 E3-A#4  E4-A#4  ベートーベンのトリック-2
5.   モルダウ        バス             D3-E4  E3付近
6. ひばり          テノール           E3-G4  D4-G4
7.  練習曲3(創作+) バス-カウンターテノール連結 C3-D5
8. 木枯らしMP3 HiRes  男性ソプラノ(E4-E5)
9.バイカル湖のほとりMP3 HiResバス (A2-D#4) 
10. 早春賦        男性ソプラノ
11.早春賦        テノール
12.早春賦        バス(1番)→テノール(2番)→ソプラノ(3番)

無謀な実験

  最後にカウンターテノール領域を超える領域とバスを下回る領域との結合実験です。 とても無謀な実験、意味があるのかと思われるかもしれませんが、トライした音域は、D#6で共鳴させたあと、D6とF6との上下を繰り返しD6をへてE1まで落とし最後はD2で安定化後E1で終了させています。 発声レベルはリラックスした状態で、音程降下過程で声帯の緊張を解く過程で少し暴れているところがあります。 通常の声楽でいうカウンターテノールはソプラノと同様E3まで、バスはD2またはB1までです。 また、別にホイッスルボイスとも言われるF#7の極端に高い声を発声し同様に共鳴構造を明らかにします。 これらのような、男声声区で定義される範囲を超える声の音楽的意味については、ここでは論じません。 

図-4 超カウンターテノール領域F6からの連続降下   音源; MP3-超カウンターテノール領域F6からの連続降下MP3   HiRes-超カウンターテノール領域F6からの連続降下Flac

まず、カウンターテノール上限付近のD6からスタートします。Ultrawide range voice カウンターテノール(F6)とバス声域(B1)の連結とバス下声域(E1)

声量はD6で90dBですが、F6に上げると80dBくらいに下がります。 ふたたびD6まで下げると声量が増え、86dBくらいですが、F6に上げるとまた80dBまで下がり、開始から約3秒経過したここから、降下を開始します。D6でまた少し増えたのち、緩めるに伴い急激に声量が落ちますが、共鳴点で復活してD#5で100dB、D#4で106dBとピークとなり、以後、G3に落ちる手前の音程間の移動で声帯振動の緩和に伴う吹き抜けと思われるトランジェントがでて、E3ですこし増大してB2から以後声量が急激に落ちるとともにE1に到達します。 それから上昇してD2で増大し安定化します。その後E1まで下げて約0.2秒後に終了しています。 D2からの7度の降下が小さいですが聞き取れると思います。 この実験では、第六オクターブのD6-F6-D6のサイクル以降は、特にどの音階という意識はなく、自然に声帯緊張を解いてE1に達していますので、声帯緊張度合いと息送りの関係から決まる自由振動に近い状態と考えられます。D#5で不連続に増大するのは、共振の結果と考えられます。 第6オクターブでの滞留時間は約4.5秒、B2までの遷移時間は3.5秒ほどで、低音部分は1.5秒で合計約9.5秒の発声時間になります。  ここで、もうひとつ重要なことがあります。 それは、D6-F6あたりでの声帯の緊張と息圧力の両方の度合いを緩めていくだけで、特に意識せずとも90-100dBを超える声がでていることとD2での声量と安定性に寄与していることです。 エネルギー保存の法則の結果でしょうね。  ここで、最後のD2での発声で、胸郭共鳴が2つにスプリットすることが明確にでています:BR1、618Hz (D#5);BR1b、861Hz (A#5)。

 最後のE1では、BR1が633Hz D#5でBR1bが857Hz A5、257Hz E7で、BR1bが顕著に現れる以外は、他の音域とほぼ同じ構成です。 E1でも胸郭共鳴と声洞共鳴がちゃんとある、一応”響いた声”であることがわかります。 こうやって、人間の歌声を観察していくと、あたりまえの話ですが、身体の物理的共鳴はどのような音階でも個人の身体特性としてついて回るということです。

aa

図-5 カウンターテノール領域F6からの連続降下における共鳴点の比較

E1-F#7  ultrawide range voice chartsl  ウルトラバス-カウンターテノール連結発声の周波数スペクトル  左図-5に図-4に出現したポイントの周波数の詳細な解析結果を一覧して比較しておきました。 この一番上の図はF#7を発声した実験からの引用です。 最上階のF6から最下限のE1(41Hz)まで、連続的変化と身体共鳴、BR1とVD41の支配が通しておよんでいることがわかると思います。 別実験ではありますが、さらに一オクターブ上のF#7(2901HzZ)との連続性も観測されます。 VDR1などのVDR系列は個人の身体パラメータのひとつですから、発声音階に関わらず非常にコンシステントなのがはっきりわかります。
   D6での1倍波は、BR2すなわち、胸郭共鳴半波長共振のBR1の一波長共振に相当する1200Hzに該当します。 F6になると、BR系列の代わりに声洞系列のVDR1、VDR1.5、およびVDR2が役割をましているのです。 また、比較的一定のVDR1にくらべ、BR1は極低音域で上昇しまた2つ程度にスプリットするのがわかります。 特にD2では、2つの共鳴が並び、E1になると、高いほうのBR1b(約800Hz)に収束するのがわかります。 一方で、声洞共鳴は、逆に低いほうでは一定ですが、D#5より上になると上昇する傾向があるようです。 VDR1でも少し高いサブピーク(VDR1b)が低い発声で、はっきりと確認でき、発声周波数が上がると、その高いサブピークのいほうにシフトしているように見えます。 VDRの2倍から3倍のピーク集団もはっきりと認められます。咽頭や胸郭が圧力や筋力の変化で多少変形するとともに共鳴の複雑さの反映だろうと思われます。   
   別章に示しましたが、6000Hzを超える発声になると、倍数波がほとんどない振幅変調波のようになるため(アナログ波)、振動と共鳴の形態が変わり、声の量子化が大きく変化したのではないかと思われます。 この点の詳細についたは、また機会があれば掲載します(第3章-図15:”第2声道共鳴を使った超高音の発声、G8”参照)。

  左図最上図のF#6の発声実験の記録データーと音源ファイルを示しておきます。 1.2秒間の発声です。  音源: MP3-カウンターテノール領域F6からの連続降下における共鳴点の比較MP3  HiRes-カウンターテノール領域F6からの連続降下における共鳴点の比較Flac  笛を吹いたような声です。

  これらのデーターは同じ人物による発声のため、複数の平均をとりパターン合成する場合におこる個人差が”誤差”となりパタ-ンが埋没することがないのが、この実験でよくわかります。

図-6 極高音F#7におけるリアルタイムサウンドスペクトル 音源: MP3-極高音F#7におけるリアルタイムサウンドスペクトルMP3  HiRes-極高音F#7におけるリアルタイムサウンドスペクトルFlac

男声超高音発声 2901Hz F#7 男声ホイッスルボイス A. リアルタイムサウンドスペクトル
B. 振幅 発声強度は81dB

C. 波形

F#7の発声の始まるまえにVDR1とVDR2が観測されているのは、強く締めた声帯から少し息をもらしながら、再度締め直して声帯を振動させて発声しているためのその息漏れ区間の空気振動で、当然、これも井戸に息を吹いたような共鳴音です。 F#7の声帯振動部分においては、ビブラートが観測されています。   F#7(2901Hz)においてはさらに顕著で、VDR1(基本波)とVDR2(2倍波)とVDR4の3つの声洞共鳴からなりたっている声であることがわかります。 一番高いフォルマントはVDR4である4倍波の1169HzのF#9になりますが、聞こえない場合もあると思います。 

   最後にこのような、一見関係のありそうにない自然現象でも、分析のやり方と比較の仕方、そして着眼点を吟味することによって、無関係と思われた点同士がひとつの線で結ばれる、すなわち、ひとつの統一原理が見つかるというのは、まさに自然科学の醍醐味というところです。



  

  さらに詳細な検討と追加の実験については、第14章の補足説明(14B)に掲載してあります。 男性の発声音域と共鳴点の関係の総合的説明図:声区とはなにかー男性歌声の自然な声量とオクターブおよび男性声区の全貌-バス、バリトン、テノール、カウンターテノールの区分

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    1. 第1章 男声のサウンドスペクトラム的特質について
    2.  第2章 男声の特質ーその1; ビブラートの性質と倍数波による重層的和音と現代音階の不協和音について
    3. 第3章 男声の特質ーその2: 和声とビブラートについて
    4. 第4章 男声歌唱のオーディオ再生について
    5.  第5章 男声歌唱のレコーディングにおける留意点
    6. 第6章 歌唱発声における物理的・身体的要因-進化論的考察
    7. 第7章 音階移動速度と身体の共鳴空間および部屋の残響時間の関係
    8. 第8章 男声歌唱のレコーディングにおける留意点-その2:最大音量
    9.  第9章 男声の特質ー低音限界発声について
    10.  第10章ー最大音量とスペクトルの歌唱言語による違い
    11.  特別章ー男声の発する可聴周波数以下の超低音は聴こえるのか?
    12.  第12章 身体共鳴周波数と共振支配による発声波形の量子化と声量の関係の解析
    13.  第13章 声帯振動と非声帯振動の比較と歌声
    14.  第14章 男性の超広帯域発声ーバスとテノール声区の連結 14Bバスとテノール連結声区の声洞の物理サイズの計算

  3. 自然界の音響
    1. 夏の森のセミの喧騒の中に浮かび上がる夏のウグイスの声ーForest acoustics
    2. 春のウグイスの声と森の音響空間

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