探讨海豚音发声机制——科学和实践
文：尼伯龙根·蜗藤
自从青年歌手张靓颖在2005年的超级女声比赛中以一首Loving you中的海豚音技惊四座一来，海豚音这个名词一夜之间传遍中国。张靓颖被冠以“海豚公主”的称号。在日前的奥运火炬启动仪式上，张靓颖再次用一个高亢清亮的海豚音征服了观众。这也引发了论坛上对海豚音的讨论越发激烈。
那么究竟什么海豚音呢？我查阅了网上资料，用一个字形容，就是众说纷纭，而且绝大部分都没有明确的资料来源，也不能很好的解释海豚音的发声机制。由是，我专门阅读了一些有关的论文和生理学的书籍，试着从科学角度解释海豚音的发声机制。另外由于我Honey能够比较熟练自然地发出海豚音，于是我有了一个现成的观察和讨论对象。但由于我不是专业人士，有考虑不周的情况欢迎大家一起讨论。
首先，我们从声带的构造讲起。
声带（Vocal folds）是人的主要发声器官，位于喉部（图1，声带的位置）。声带发声的原理如下：在通常情况下，声带是开启的，在发声过程中，要经历一个开-闭-开的过程（close cycle）。声带先由开启到闭合，然后气管中内的气压增大，冲开闭合的声带，从而使声带振动，发出声音（图2，上图为关闭状态，下图为开启状态）。
图一
图二
在人声的频谱当中，有基音和泛音之分。所谓基音，就是频谱中最基础的（通常是最低的）音频，决定了音的高低；所谓泛音，就是基音的倍频，决定了声音的音质（tone）。基音（fundamental frequency， F0S），完全由声带的状态（configuration）决定的。而其他泛音，就由身体内的其他共鸣体，比如口腔，头腔等共同决定。所谓声带的状态，就是指声带的长短，厚薄，松紧度的状态。这个声带的状态，如何决定声音的高低呢？
我们声带是两片有很好弹性的结缔组织，在非发声状态中，声带不是完全松弛的，而是有一定紧张度。所以一个在非发声状态中的声带，可以想像成一条处于半拉紧状态的琴弦。在这个基础上，如果通过旋钮进一步拉紧琴弦，音频就会升高，如果稍微放松琴弦，音频就会降低。声带的情况就和橡皮筋的非常相像。
在声带附近，有两对肌肉与声带的状态有关，控制着声带的长短，厚薄，松弛度。一对叫Thyroarytenoid muscles (TA)（见图3），这是和声带平行的肌肉，在声带侧面，这组肌肉直接控制声带。TA的收缩，就能导致声带变短，变厚，变松弛，从而令基音变低。另一对叫Cricothyroid Muscles （CT）（见图4），它们一端附着在轮状软骨上，另一端附着在甲状软骨上，它们的收缩使得声带变长，变薄，变紧张，从而令基音变高。这两对肌肉对声带的状态的调节是完全相反的，由于这两组肌肉的抗衡作用，使得声带的状态能有不同的类型。
图三 图四
在涉及讨论发声机制和海豚音的论文中，Thurman et.al（2004）的文章是具有总结性意义的一篇。他把声带的状态分为四类，在此之上再加海豚音。根据基音的音高，从低到高分别是：pulse register, lower register, upper register, falsetto/flute register 和whistle register（海豚音）。
第一类：Pulse register是最低音的一种状态，这时，CT完全松弛，只有TA收缩，所以能使声带变得最短，最厚，最松弛，从而发出最低的音。这种状态不是很常见的，除非受过很好的训练。西藏的僧侣，在诵经时，能运用这种状态发出低沉而短促的声音。
第二类：lower register，又叫chest register （胸腔共鸣）。在这种状态中，CT和TA都收缩，但是TA的收缩占上风，所以整体而言，声带处于变短，变厚，变松弛的状态。这种发声状态是人们最常见的发声状态，绝大部分人的说话和唱歌都在这种声带状态中实现。通常无需特别训练，就能发出这种声音。
第三类：upper register，又叫head register（头腔共鸣）。这种状态中，CT和TA都收缩，但是CT的收缩占上风，所以整体而言，声带处于变长，变薄，变紧张的状态。所以，音域比lower register时要高。这种发声状态需要一定的训练，但大部分人都能做到。
第四类：flasetto/flute register。这个就是通常所说的假声。这种状态中，TA是完全放松的，只有CT收缩，所以声带能拉得最长，最薄，最紧张，从而能达到的最高的声高。这时，声音变得薄，力度也减弱。所谓的气声，也是这类状态下的一阵特殊的状态。
第五类：whistle register。就是我们目前讨论的海豚音了。刚才的讨论中，我们已经看到了，在假声中，已经达到通常能够达到的高音极限了，那么海豚音又通过什么方法去近一步提高声高呢？
我们还是用琴弦做比方，对于一条的琴弦而言，如果要改变它的频率，有两种方法，第一种就是通过调较琴弦两端的旋钮，调校琴弦的紧张度，这个类似以上所说的1-4类发声状态；第2种方法，是在长度固定以后，可以用手指按住琴弦，使有效振动部分变短（注意，同是变短，但是这种效应和通过调校琴弦长度而使琴弦变短的效果完全相反），而使得音频变高。
在海豚音，声带就是通过后面这种方法使得声带中的某个部分，减弱或者停止振动，从而使有效振动长度减少。所以要发出海豚音，首先在肌肉的控制上，首先要TA完全放松，完全由CT控制声带，这是一个先决条件，其二，要通过某种方法，去减弱或者停止部分声带的振动，从而把有效振动的长度减短，而发出通常达不到的高音。那么，人们是用什么方法去做到这一点呢？
根据Thurman的论文中的描述，这种控制方法的细节仍然未知。在其和另一位声学专家Robert Bastian的私人通信中，Bastian认为这是声带的后部通过某种机制被压迫，从而减弱和停止振动，而声带前部的振动产生了海豚音。但是我对这种说法表示不认同。
我的Honey能发出海豚音，通过其发声的示范，和对发声状态的描述，我认为，海豚音是通过舌根处肌肉的压迫，使声带前部的振动受到压迫而减弱直到停止，而海豚音的有效发声部位在声带的后部。
我Honey的情况如下：
1）发海豚音时，置手指于喉部，感觉不到从喉部前方的振动，这个说明声带前方振动的可能性不大。
2）Honey的感觉是气息非常靠后，几乎是贴着喉部的后壁发出。这个说明很可能是声带的后部的振动导致了海豚音。
3。发声时，舌头紧张，舌根尤为明显。这说明，在发海豚音时，舌根处于紧张状态，而且这个紧张状态持续于发声过程中。如果是声带前方振动的话，舌根的紧张是不必要的。因为从解剖学来看，舌根处于声带的前上方，和声带的后方距离远，因为舌根的紧张不能压迫声带后方的振动，只可能压迫声带前方的振动。
4）发声时，喉部的后方，感觉放松。这和Bastian所说的声带后方受到压迫不符。因为在声带的后部，有3组辅助性的肌肉。如果声带后方被压迫，就必然有至少一条肌肉处于紧张的状态，也就不可能能出现喉部后方的放松的感觉。而这喉部后方放松的感觉和声带前方受压迫，后方振动的假说是相符的。
5）在发声时，置手指于喉部，感觉到喉部前方肌肉（Thyrohoid）紧张，而这种紧张一直持续于发声过程中。这和喉部前方受压迫的假说是相符的。
以上种种，说明声带前部受压迫，而只有声带后部振动而产生海豚音的可能性是很大的。从解剖学分析，这个假说也更容易解释。舌根的位置受两组肌肉的控制，Styloglossus把舌头往后拉，而Hyoglossus把舌头往下拉。这两个肌肉收缩，就会使舌根退缩，和喉骨上升。而喉骨的上升和Thyrohoid的收缩，使声带和舌根，会厌的距离靠近，空间变小，这很可能就导致声带前方和其他组织相接触，从而压迫了声带前方的振动（图5）。
图五
这种状态的解释除了能和体验和解剖相符合，也能解释一些海豚音的声乐表现。比如，大家知道，歌手运用海豚音时，多半只发出元音类似“R”的音，而不能发出其他复杂的音，更不能唱出歌词。这个是因为由于发海豚音的时候，舌根非常紧张，所以舌头，乃至口腔的变化的空间很少，所以几乎没有可能唱出有声乐质量的歌词。而在各种元音中，发“R”音时舌根的位置是最靠后，所以，发出“R”音的海豚音是最容易的。
另外，为什么小孩子反而能经常发出海豚音呢，是因为小孩子学语是“牙牙学语”，这个呀就是“R”的元音，爸爸妈妈等小孩子最早学会的词，都是以R做元音的。所以小孩子在熟练掌握其他音节之前，发R音的比例最高，而这就是最容易发出海豚音的元音。可是在学习语言的过程中，小孩子逐渐掌握了其他元音和辅音，发R音的比例也就减少。而且由于社会主流都是运用lower register胸腔发声的，在学习语言的过程中，小孩也逐步掌握和习惯对于TA肌肉的运用。这样一来，完全不运用TA收缩的假声听起来就不自然了，更不提海豚音了。久而久之，很多成人就不能发出海豚音了。
那么海豚音难不难学呢？应该承认，要掌握海豚音需要一定的对肌肉控制的天分，所以并不是每个人都能发出海豚音。但是只要经过训练，能够发出海豚音的人也不在少数。象张靓颖，乃至我Honey就能自发的掌握海豚音。而我，虽然并不在行，但是理解之后，有意识地采用我之前提及的发音方法，也能发出海豚音。但是对于歌手而言，能掌握海豚音的并不多见，这可能有几个方面的原因。
一来，能发出海豚音和在歌唱中能发出有质量的海豚音不是一回事。同样的海豚音，有音高，力度，音色，音准，持续时间的高下之分，想要很好地做到以上几点，需要天分和持续的训练。特别是音强，音准和持续时间这三项，需要非常强和精致的肌肉控制力。在发海豚音的时候，基本从舌根，颈部到腹部的肌肉都要处于紧张状态，对肌肉的持续性的要求比假声要高。
二来，海豚音和假声和真声的过渡（transition）非常难，这也增大了歌曲的难度和演唱的难度，特别是现场演唱的难度。在以海豚音成名的歌手中，vitas的海豚音在Opera II中，是属于副歌部分，和前面用真声的唱段有明显的间断。以国内最有名的海豚公主张靓颖的演唱来看，在Loving you中，海豚音之前有长长的一段过渡和准备，所以海豚音相对容易。从张靓颖的现场演绎来看，她已经能做到从海豚音到假声到真声的流畅过渡，（这在最后一次海豚音后的收尾处能听到）。做到这点已经非常不容易了，但是相对于从真声，假声到海豚音的过渡，这又是较为容易的。在张靓颖演唱奥运火炬歌的时候，她的海豚音之前，也有一个明显的停顿，当时是其他歌手的演唱提供了一个停顿的空隙。在张靓颖的另一首歌Open up your dream中，在连续不断的真声高音后，仅有极短暂的停顿，就紧接着海豚音，在此情况下过渡到海豚音，难度就相当大了。掌握海豚音最好的歌手，无疑是MC，在Emotions中，其真假声和海豚音的过渡非常顺畅和自然，这需要很高的天分和技巧。
三来，由于海豚音不能，或者很少能唱出歌词，导致海豚音在歌曲中应用不是很广，通常只能起到画龙点睛的作用。而且和其他四种音比起来，海豚音声量最小，音质最细，这也限制了它的应用。
四来，传统声乐届，对于海豚音的研究非常不足，关于其发声机理还没有科学的断论。而如果练海豚音不得法，还会损害嗓子。曾经有一个美国女歌手练习海豚音，结果由于师傅教导无方，不但海豚音没有练成，还影响了正常歌唱：经常不自觉的把中音唱高了八度或者失去音准。所以专门去学海豚音的歌手极少，而作曲者也很少写需要海豚音的歌。
以上的分析和实践，都基于科学推论和少量样本的观察，并不能完全确定海豚音的发声机制。但是，以上分析提供了一个海豚音的有根据的解释。
引用：
图1，2，5引自Van De Graaff (2001). Human Anatomy, Sixth Edition，。
图3，4，引自wikipedia相应词条。
参考文献：
L. Thurman et. Al. (2004). Addressing vocal register discrepancies: an alternative, science-based theory of register phenomena. (http://www.ncvs.org/pas/2004/pres/thurman/Thurman.pdf）
