人类发声

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引言

声音是由以“可听机械波”形式穿过空气或任何其他介质传播的振动产生的。声音是由任何介质（空气、水、真空或空旷空间）中的“振动物体”产生的。这种现象可以通过鼓的例子来进一步解释，当击打鼓时，鼓的弹性膜振动产生声音。“振动膜”另一侧空气的膨胀和压缩导致声音的产生。这里，“振动膜”中发现的声音波差异是由于空气对鼓施加的特定压力造成的。

什么是声音和声波？

如果物体分子由于空气或外力施加的特定压力而振动，则会产生声音。由物体振动产生的声音将以波的形式传播，这些波被称为“振动粒子”。这些“声波”被表面反射，也被认为是“压力波”（Francis et al. 2018）。这些声波会随着时间的推移而使“气压”发生波动。声波也被确定为横波，可以通过“敲击叉子”击打盘子或碗来听到。任何类型的音乐或人声也被认为是声音。

声音的特性

在日常生活中，每个人都会听到各种各样的声音。人类产生的声音：笑声、尖叫声、喊叫声或说话声。动物或鸟类的叫声也像人类的声音一样可以产生声音。如果“声波”以“波形”表示，则可以注意到一些特性（Koh et al. 2018）。这些波形是“压力变化”的“图像表示”，声音以空气的形式通过它传播。

图1：声音的特性

这些“声波”被认为是低压和高压的交替区域。声波也具有与光和“电磁辐射”相似的特性。有一个变化，例如光在真空中或空旷空间中传播得更快；“声波”不能在真空中传播（Geeksforgeeks，2021）。声音是需要传播介质的“机械波”，不能在真空中传播，在真空中速度为零。空气在真空中比声音传播得快。

多重声波反射的应用

下面提到了“声音反射”的各种用途。产生声音并具有“锥形”形状的设备会增强声波在特定方向上的强度。这些设备包括麦克风、留声机等等。声音在医生使用的“听诊器”等设备中会发生各种反射。声波沿着“听诊器”的导线传播。在大厅或礼堂中，“弯曲的天花板”和“音板”将声音均匀地分布在整个大厅。

人类是如何发出声音的？

人类理想地利用喉或语音箱来发出声音。声带位于人体喉咙中气管顶部的部位。人体内的声带被识别为人声箱中发现的两条韧带。人体中现有的声带附着在肌肉上，这些肌肉会改变声带的拉伸或张力以及它们之间的空间（Hong & Curran，2019）。声带肌肉完全放松，使它们松弛和分开，允许肺部空气通过它们而不会产生任何声音。

图2：通过扬声器产生声音

当人类不唱歌或说话时，两条声带之间会隔开较大的距离。声带肌肉拉伸、闭合并同时收缩两条声带，在两条声带之间留下小的缝隙。肺部在两条声带之间传送气流（Skoe & Tufts，2018）。由于空气的原因，声带开始振动，振动的声带产生声音。可以说，声音是在声带的帮助下产生的。这是人类在吞咽食物时意识到的最终区域。坚硬的肿块会上下移动很多。

图3：人类通过喉部产生的声音

产生人声的装置可分为三个主要部分：肺、发音器官和声带箱内的声带。肺被描述为充满空气的器官，安装在胸腔的两侧（Della Santina et al. 2019）。发音器官被定义为舌头、牙龈和牙齿、声门以及上下唇。喉是人类声带箱的另一个名称，它是帮助发出声音的主要部分。人体内的喉位于颈部区域。

结论

在人类中，声音是由喉或声带箱产生的。当空气在过程中通过时，声带靠近时会产生声音。附着在喉咙最高软骨上的“声带箱”内的声带被称为亚当氏苹果。在产生声音的过程中，声带需要以连续且对称的方式同时振动。振动率有助于决定声音的音高。附着在声带上的喉咙肌肉可能会使声带松弛或僵硬。当声带松弛或变厚时，声音质量会发生变化。

常见问题

Q1. 声带箱有什么作用？

声带箱负责启动和继续沟通过程。它有助于吞咽或吞下咀嚼的食物。声带箱通过提供二氧化碳和氧气通过的通道来协助呼吸过程。

Q2. 人类声带的大小是多少？

在人类中，女性的声带约为 15 毫米，而男性的声带通常为 20 毫米。在男性和女性中，男性拥有最长的声带。

Q3. 哪些人体器官负责产生振动？

人体喉咙内的声带箱负责产生振动。振动有助于通过传播产生声波。

Q4. 人类的听力范围是多少？

人类的听力范围为 20Hz 至 20000 Hz。5 岁以下的儿童的听力范围约为 25 kHz。

参考文献

期刊

Della Santina, C., Arapi, V., Averta, G., Damiani, F., Fiore, G., Settimi, A., ... & Bianchi, M. (2019). Learning from humans how to grasp: a data-driven architecture for autonomous grasping with anthropomorphic soft hands. IEEE Robotics and Automation Letters, 4(2), 1533-1540. Retrieved from: https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8629968/

Francis, N. A., Zhao, W., & Guinan Jr, J. J. (2018). Auditory attention reduced ear-canal noise in humans by reducing subject motion, not by medial olivocochlear efferent inhibition: Implications for measuring otoacoustic emissions during a behavioural task. Frontiers in Systems Neuroscience, 12, 42. Retrieved from: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnsys.2018.00042/full

Hong, J. W., & Curran, N. M. (2019). Artificial intelligence, artists, and art: attitudes toward artwork produced by humans vs. artificial intelligence. ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications (TOMM), 15(2s), 1-16. Retrieved from: https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/3326337?casa_token=5fcinySMD1wAAAAA:kwRcJoNigjYrzzpEZ-eF3xc0nxVzmAML4F2eZ2IsrFciQ2pHBRiRbJlybiSRfzw5OgQykshQk6ldKuo

Koh, K., Kwon, H. J., Kiemel, T., Miller, R. H., Park, Y. S., Kim, M. J., ... & Shim, J. K. (2018). Intra-auditory integration between pitch and loudness in humans: Evidence of super-optimal integration at moderate uncertainty in auditory signals. Scientific reports, 8(1), 1-10. Retrieved from: https://www.nature.com/articles/s41598-018-31792-w

Skoe, E., & Tufts, J. (2018). Evidence of noise-induced subclinical hearing loss using auditory brainstem responses and objective measures of noise exposure in humans. Hearing research, 361, 80-91. Retrieved from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378595517304616

网站

Geeksforgeeks (2021). 关于声音的特性。检索自：https://www.geeksforgeeks.org/what-are-the-characteristics-of-sound-waves/ [检索日期：2022年6月17日]

Geeksforgeeks (2022). 关于人类如何产生声音？检索自：https://www.geeksforgeeks.org/how-is-sound-produced-by-humans/ [检索日期：2022年6月17日]