一些流行音乐演唱的科学知识
纠结考虑了很久，还是觉得有些东西不了解的话，一些合理的事情反而会觉得不合理。但如果要在正文中写明白透彻，那貌似说教或者说私货未免太多了一些。
所以，就在这里吧……先声明一下，以下内容不全是个人原创，而是多年听音乐的思考、学习以及和朋友网友交流的结果（毕竟，学而思而学，才是王道）。
（注意，这里的流行音乐的概念，不是商品音乐。它的定义是：被人民群众传听传唱的有人声部分的音乐形式，原则上不超过10分钟。）
音乐属于声音，而声音是一种波——中学的数学和物理教材上都有提过，如果少年时读书认真的朋友，可能会仍有印象吧？
无论是人声还是乐器声，既然都属于波，那么就可以通过数学公式进行分析。在物理研究中，声音由振动产生，所以任何一种声音都可以解析分离成多种简单的正弦波的叠加。
一段稳定不变的声音，可以分成音高和音色两个属性。
音高由声音的基础振动频率决定，而音色由泛音构成情况决定。
所谓基础振动频率就是声音整体的振动频率；而在这个基频的基础上作倍数增加，就会解析得到一个个泛音，这些泛音的整体，就是泛音构成情况。
例如，1939年在伦敦召开的国际会议上，最终确定a1=440赫兹（HZ）为国际第一标准音。一段稳定的a1音，它的基频就是440HZ，这就是它的音高本质。而实际上，绝大多数人声和乐器声的a1音，都不是最简单的440HZ的正弦波。（我国中学物理教材关于波的章节上，就有过某种乐器的声波图，那显然看起来比较复杂）。在数学的解析下，可以分离成440HZ，880HZ，1320HZ，1760HZ……每一个基频倍数上分别一个简单正弦波，直到解析完毕，或者频率超出人耳极限，或者该频率上的音量对人耳来说可以忽略不计。
于是，对于a1音，我们可以把880HZ上的函数情况，定义为第一泛音，1320HZ的函数定义为第二泛音，以此类推。而所有第N泛音的集合，就是泛音。在相同的音高，不同乐器听起来不一样，本质的原因就是泛音的构成不同——这，就是音色。
为什么会存在泛音呢？很简单——无论是你拉一下琴，还是吹一下笛，或者哼一声歌，最初的声音在基频之上是什么频率都有的，但只有频率为基频倍数的部分，才会在物体中形成驻波，其他的，将很快消散掉。从能量的角度来说，声波是一种能量，而泛音就是一种高效的储能方式。
所以，一个形态固定的物体，它的音色是确定的。很多乐器，如小提琴、二胡、笛子等等，其音色一听就能分辨，就是这个原理。（不过，响锣这样的少数乐器除外，它类似于全频）而人声虽然构成更加复杂，但原理也是一样的。
另一方面，正因为声音也是一种能量，所以声音的传播存在一个现象——共振，也就是共鸣。为什么乐器的声音能够传很远，而更多的声音却往往不能？（例如你用拳头砸墙壁，一声闷响，很快就消散了）原因就是，乐器都有一个共鸣箱。小提琴的琴身，二胡的琴筒，笛子的管子……虽然有大有小，形状各异，本质上都是共鸣箱。
而人唱歌也是如此。气息从声带冲出来，到离开嘴巴（或者少数情况下的鼻子），之间的“路程”，就是一个共鸣箱——不过，因为人不是物件，这里不叫共鸣箱，而是共鸣腔。共鸣腔包括——喉腔、鼻腔、口腔。
箱和腔，一字之差，意味着，箱是固定不变的，腔却是灵活可变的——人声可以发出比一门乐器丰富得多的声音来，甚至，如果人为制造不止一个共鸣腔，人可以同时发出不止一个声音（呼麦就是实例，但这里暂时不讨论，只讨论一个共鸣腔的情况）。古人总结说，竹不如丝，丝不如肉，就是因为管乐器的共鸣箱往往不如弦乐器复杂，而这两者又通通不如人体。
所以，在数学意义上，歌手的演唱情况，有很大一部分，可以通过研究其基频、泛音构成来分析、总结。
而歌手的声乐技术的练习，大约分为三部分：
第一，锻炼肺活量、气息使用效率——没有气、气不够、浪费气，你在该出声时连声音都发不出，还谈什么唱歌？
第二，锻炼声带，让声带能够稳定发出自己想要的音高——音高如果不准确、不稳定，就别指望形成优美的旋律了。
第三，锻炼共鸣腔，能够随心所欲地准确调整共鸣腔的情况，发出自己希望的音色——这一部分是最复杂的。多数声乐技术的分门别类，区别就在于此。
那么，什么是好的音色呢？本质来说，能够表诠释歌曲内涵的音色，就是好音色。
但是，在这个艺术层面之前，还有一个物理层面问题——越来越多的流行音乐，除了人声部分，还有多多少少的伴奏的。不少唱功不佳的歌手，唱出来的声音，往往被乐器声给覆盖了，让人不能明显听清他的声音，这是为什么呢？（当然，那种为了遮掩演唱缺点而故意掩盖歌声的另说）
两个频率相同的声音，振幅（即音量）大的会掩盖振幅小的——这是很显然的物理现象。其实，不仅相同的，只要是频率相近的，都会如此，频率越接近，这种掩盖现象就越明显。
那么，在伴奏音量确定的情况下，怎么才能保证人声不被掩盖呢？
方法有两个。第一，提高自己的音量——所谓一力降十会，但这么做是以气息和声带为后盾的，人体不是机器，不可能无止尽的提高音量。
而第二，则是通过锻炼，让自己在3000HZ附近的泛音丰富有力。
为什么是3000HZ？原因也有两个。
第一，和听众有关——人的耳朵对声音的敏感区在2000－4000HZ之间，以3000HZ左右为最。（分贝的概念和温度有些相似，0不是下限，0分贝的定义是普通人耳朵刚好能察觉的音量。但实际上，对不同频率的声音，人耳灵敏度是不一样的，3000HZ左右的声音，只需要－7分贝就能被人耳察觉了）为什么会这样？很简单——人耳的构造是相同的。它本身就是一个不易形变的共鸣腔，恰好对3000HZ的声音的强化最大。
第二，和歌手有关——从能量的角度来说，一般管弦乐器的声音能量分布，是从0HZ开始越来越高，在500HZ左右达到一个峰值（这个峰值称为低频共振峰），然后迅速逐渐降低。而人一般说话的声音也差不多，在多数频率段上往往比乐器还低一点，很容易被掩盖。但是，人在演唱时却不一样。演唱的声音能量，在0－500HZ段远低于乐器和说话，但在500HZ以上，并非单调的逐渐下降，反而在3000HZ左右会回升出一个峰值（这个峰值称为高频共振峰，是演唱时独有的）。虽然高频共振峰的实际能量比低频共振峰小，但和同频乐器的能量相比，差距却很大。
也就是说，歌手在自己的高频共振峰上的泛音越丰富有力，听在人耳里的效果越明显，即使在基频的音量不如伴奏，也不会被掩盖（所以，唱歌和歌唱，在某种意义上是有极大区别的）。而不同的人，高频共振峰不一样，一般男歌手在2500－2800HZ，女歌手在3000－3200HZ。
高频共鸣峰很重要，能够良好利用这个物理现象的歌手，能够将自己有限的音量传很远，这在还没有扩音器的时代，是必修课（虽然那时的人还没有共鸣峰的概念）。无论是东方的露天戏班子还是西方的室内歌剧院，要让现场所有听众听清自己的歌声，不用高频共鸣峰是不可能做到的。
目前的科学研究认为，歌手在演唱时会有高频共振峰，原因在于喉腔（这也是为什么男歌手的高频共振峰比女歌手低一些——因为男人有喉结，喉腔普遍要大一些）。
而在较早的年代，东西方交流还不多的时候，西方人认为产生共鸣峰必须降低喉位，让喉腔成为一个单独的共鸣腔——实际上，共鸣峰的产生和喉位没有任何关系。中国的很多戏曲演唱，都利用了共鸣峰，但却是用高喉位在唱。
事实上，虽然现代的研究知道了高频共振峰源于喉腔，但目前只是知其然不知其所以然。
很多不同的声乐技术，目的就是追求共振峰（即让泛音在共振峰附近丰富有力）。从人的自身感受来说，共振峰明显时，体内会感觉到一个共鸣点，仿佛那个地方在发声一样，而听众听起来，会觉得声音有焦点，或者说，有芯。共鸣点位置的不同，往往形成不同唱法流派。
那么，怎样才能使歌声的泛音丰富有力呢？（注意，这里说的是泛音，而不仅仅是高频泛音）
还是那个简单的道理——人绝对意义上提升音量，终究是有极限的，只能通过共鸣这种高效方式来实现——人的共鸣腔通过锻炼，是可以灵活多变的。
如生理解剖学的知识，人体共鸣腔可以划分为喉腔（或者说咽腔）、鼻腔、口腔。
口腔除了嘴巴和舌头，都是不易形变的，一般来说，无论说话还是唱歌，吐字的基本技巧就是通过口腔形状的改变来实现的。（也正因为嘴舌非常灵活，甚至可以形成单独共鸣腔，从而创造了呼麦的唱法，当然，这里还是不讨论这个）
于是，多数声乐技术，就是通过改变喉腔和鼻腔在发声过程中的具体作用来实现的。传统的共鸣划分，有胸腔共鸣、声道共鸣、头腔共鸣。
实际上，胸腔共鸣是不存在的——在气流经过声带形成振动之前，怎么可能有共鸣？它其实属于喉腔共鸣；声道共鸣，就是喉腔共鸣；头腔共鸣，就是鼻腔及其周围区域的共鸣（如额窦、蝶窦）。注意，鼻腔共鸣不是指气流经过鼻腔，从鼻子里出来。
人在演唱时，嗓子是打开的（所以唱歌前有开嗓的概念），打开的嗓子，喉腔的体积相对来说是很大的。任何一种共鸣，都是喉腔起主要作用，其他地方则相当于微调——共鸣的作用：喉腔>口腔>鼻腔>其他。当然，微调的结果往往给人的自身感受，会觉得共鸣的关键在别的地方，而非喉腔（比如，面罩共鸣什么的，就是如此）。这也是在科学研究不够深入时，前人总结经验时会搞出错误的命名的原因。注意，这里不是说微调不重要，只是从科学的角度解释一下原理，毫厘之别，往往也是相差千里的。
数学、物理、生物方面的准备知识说得差不多了，接下来结合具体的声乐概念。
如一般大家熟知的唱法大类划分——美声、民族、通俗。
美声唱法，在数学模型上的体现，就是第一重视低频泛音的共鸣，第二重视接近高频共鸣峰的泛音的共鸣。
民族唱法，在数学模型上的体现，就是第一重视接近高频共鸣峰的泛音的共鸣，第二重视比高频共鸣峰更高的泛音的共鸣。
通俗唱法，在数学模型上的体现，就是什么都不重视。（这是相对的说法，不是说通俗无共鸣，而是没有特别侧重的方向）
为什么会这样？其实也不奇怪。
在扩音器出现之前，不存在通俗唱法——如前面所说，第一要务，不是唱得多好，而是让现场所有人听到你的声音。所以来自西方的美声唱法，源于戏曲和山歌的民族唱法，都很重视泛音的共鸣。（为什么一些人觉得民族歌手是晚会歌手？不是因为他们只在晚会上唱，而是晚会那样的场合，通俗歌手在唱法侧重上就天然有劣势。然而，现场录音却体现不出这个差距——在而今的科技哭强下，现场听歌，和听现场录音视频，仍然是不同的事情。当然，如果你去现场不是为了听歌，而是为了看人，那就另当别论了。）
当扩音器发明之后，当录音技术逐渐成熟时，当听歌途径越来越丰富了，“让声音能够传得远”就不再是歌手的必修课了。极端地说，麦克风让无共鸣的唱法能够成立了（当然，在相同科技支持下，有共鸣还是永远比无共鸣好）。
如果只强调音量、音色、持久力、穿透力等等因素，美声唱法必然是最科学最优秀的唱法，但是需要牢记，流行音乐绝大多数是有歌词的。不同的语言，唱歌时咬字的难点是不同的。美声唱法对于唱中文歌来说，咬字难度非常大，在咬字清晰自然的前提下，要唱得很优美，是极难实现的（这也是为什么在很长一段时间里，金铁霖老师发明的民族唱法会在“江湖”中取得主流地位，因为民族唱法很适合中文咬字）
这大约就是有得必有失了。
通俗唱法相比其他两种唱法，最本质的特点，就是学习门槛低，不需要强调混声啊，共鸣啊什么的需要长期训练的声乐技术，但对真声（即本嗓）的运用，对咬字技巧的雕琢，却比其他两种唱法细致得多。这也是许多人觉得通俗唱法更具有多样性的原因。不过，强调真声的运用，不意味着彻底放弃泛音共鸣——通俗唱法的高手，泛音同样是丰富有力的。
总的来说，三种唱法之间，只有差别，没有差距。声乐技术属于硬唱功，是为了演唱具体歌曲而作的技术储备。世界上只有适合具体歌曲的唱法，没有绝对先进的唱法。或者说，一种唱法只要能够完美演绎一首歌曲，它就是先进的唱法。
一个真正优秀的歌手，理论上应该三种唱法都擅长，并且相互之间灵活兼顾，不仅是“跨界”，更应该“融合”。
以上的所有提到的声乐技术，都是基于共鸣和泛音的。最后说一个不同的——
蝶窦音：最难练习的声乐技术（甚至目前还不适合称为技术），并且不适合多练，目前没有科学的练习方法，发声机理也没有科学定论。世界上用得优秀的，只有曾经的玛丽亚·凯莉。
蝶窦音的可能原理：发声时气息明显经过蝶窦，而蝶窦涉及软骨，既非简单的共鸣腔，也不像硬骨那样作用微小。从绝对意义来说，任何人无论说话还是唱歌，都有蝶窦音，但基本忽略不计。
蝶窦音的特点：并非由共鸣产生，和一般声乐意义上的泛音不同，而是一种边缘音（气流经过固体边缘而产生的声音）——所以，蝶窦共鸣的说法是一种错误。实际听起来，蝶窦音像是带了混响器，很有立体感。但也正因为蝶窦音不是一般意义上的泛音，所以目前的音乐电器并不能完美模仿——也就是说，蝶窦音的魅力，只有现场听才会最好，哪怕是经过了话筒，也会一定程度上打折扣，并且是越优秀的蝶窦音折扣越大。
蝶窦音的缺点：基本靠天生，一般人强行练习很困难，并且过度练习会有诸多头部不适的副作用。长期频繁使用，容易造成嗓子不适，甚至损害中音质量。
当然，这并不是说蝶窦音就是什么声乐技术的传说级秘籍，请再一次牢记一点——任何声乐技术是为诠释歌曲而服务的。
在演唱一首具体的歌时，一种声乐技术是否应该运用，应该运用到什么程度，必须由歌曲本意、以及歌手想表达的情感决定。如果纯粹是为了秀技术而唱，结果只会是华而不实。