Ihmisääni

Ihmisääni syntyy ihmisen puhaltaessa ilmaa ulos keuhkoistaan äänihuulten, kurkun sekä suun tai nenän kautta. Ääni syntyy äänihuulten värähdellessä ja muuntuu nielun ja suun onteloissa niiden yksilöllisten ominaisuuksien ja asennon mukaan. Ihmisääni koostuu matalasta perusäänestä ja useista eritaajuuksisista ylä-äänistä. Ihmiset käyttävät ääntään etenkin puhumiseen ja muuhun kommunikointiin sekä laulamiseen.
Ominaisuudet.
Korkeus.
Ihmisyksilön äänen perustaajuuteen vaikuttavat äänihuulten koko ja ääniväylä. Mitä suuremmat äänihuulet, sitä matalampi ääni. Ihmisen puheäänen taajuusalue on 80 hertsin (Hz, värähdystä sekunnissa) ja 10 000 hertsin välillä. Miehen puheäänen perustaajuus eli puhekorkeus on keskimäärin 100–130 Hz ja naisen 180–220 Hz eli yhden oktaavin korkeampi. Lapsen ääni on keskimäärin 300 Hz. Perusäänen lisäksi ihmisäänessä on mukana suuri joukko ylä-ääniä.
Ihmisen ääniala koostuu kaikista niistä sävelkorkeuksista, jotka hän pystyy tuottamaan. Ihmisen optimaalinen puhekorkeus on se sävelkorkeusvaihtelualue, jolla puheentuotto on hänelle vaivattominta ja jolla sekä voimakkuuden että sävelkorkeuden vaihtelu on helppoa.
Ihminen nostaa äänensä sävelkorkeutta tehokkaimmin venyttämällä äänihuuliaan, jolloin kudoksen jäykkyys lisääntyy ja se värähtelee nopeammin kuin velttona. Myös äänihuulten alaisen ilmanpaineen kasvattaminen nostaa sävelkorkeutta. Sävelkorkeus nousee myös kun ääniraon sulkua tehostetaan niin, että vain osa äänihuulista pääsee värähtelemään. Sävelkorkeus laskee, kun sävelkorkeutta nostavat lihakset rentoutuvat. Ääntä voi madaltaa myös aktiivisesti.
Voimakkuus.
Normaali puheääni on voimakkuudeltaan 50–60 desibeliä (dB), kovaäänisillä ihmisillä jopa 65 dB. Selkeän kuiskauksen voimakkuus on 30–40 dB. Jotkut miehet pystyvät huutamaan yli 100 dB:n voimakkuudella.
Ihminen voimistaa ääntään glottiksen tasolla pääasiallisesti lisäämällä äänihuulten alapuolista ilmanpainetta ja lähentämällä äänihuulia toisiaan vasten. Paineen lisäys saadaan aikaan aktivoimalla uloshengityslihaksia. Äänenvoimakkuutta voi säätää muuttamalla äänihuulivärähtelyn tapaa sekä ääniväylän kokoa ja muotoa.
Iän vaikutus.
Lapsilla on korkea ääni. Murrosiässä etenkin poikien äänihuulet kasvavat, minkä seurauksena ääni madaltuu äänenmurroksessa. Vanhemmiten miesten ääni muuttuu taas hiukan korkeammaksi, mikä johtuu äänihuulten väliin tulevasta vuotoraosta, jota tukittaessa äänihuulet jännittyvät. Jos poika kastroidaan ennen murrosikää, hänen äänensä jää naismaisen korkeaksi. Koska tällaiseen ääneen kuitenkin yhdistyy miehen äänen voima, kastraattilaulajat olivat suosittuja Euroopassa aina 1800-luvulle asti.
Äänen ja äänteiden muodostaminen.
Äänen synty.
Ihmisen ääni syntyy, kun keuhkoista tuleva ilmavirta kulkee kurkunpäässä aataminomenan kohdalla sijaitsevien äänihuulten välistä. Äänihuulet värähtelevät edestakaisin, mikä synnyttää soinnilliset ääneet, kuten vokaalit, sekä soinnilliset konsonantit, kuten /m, n, d, j ja r/. Äänihuulista ääni jatkaa ylöspäin nielun ja suun onteloihin, joilla on tyypilliset resonanssitaajuudet. Kun ääni kulkee näiden onteloiden läpi, onteloiden resonanssitaajuuksia vastaavat taajuudet voimistuvat.
Äänteiden muodostaminen.
Äänteet artikuloidaan ääniväylässä olevien artikulaatioelimien eli kielen, huulten, kitapurjeen ja osittain glottiksen avulla. Jos kitapurje sulkee nenäportin, ilma kulkee ulos vain suun kautta ja äänteet ovat oraaleja. Jos nenäportti on auki ja suuväylä jostain kohdasta kiinni, äänteet ovat nasaaleja, kuten /m, n ja ŋ/. Frikatiivit, kuten /s, f ja h/, tuotetaan niin, että ääniväylään muodostetaan niin ahdas kapeikko, että syntyy hälyääntä. Klusiilit, kuten /k, p ja t/, tuotetaan niin, että ääniväylä suljetaan hetkeksi kokonaan, minkä jälkeen sulun purkaminen tuottaa poksahtavan hälyäänen ja joskus myös lyhyen hankausäänen. Täryäänne /r/ tuotetaan kielenkärjellä. Vokaalien väliset erot syntyvät kielen ja suuaukon asennon eroista.
Äänteiden taajuudet.
Soinnittomat konsonantit sisältävät korkeampia taajuuksia kuin soinnilliset. Joitain esimerkkejä konsonanttien taajuuksista:
Vokaaleissa on kahdesta neljään taajuusaluetta. Jokaisella vokaalilla on omat taajuusalueensa.
Äänenkäyttötapoja.
Rekisterit.
Rekisteri on tapa tuottaa ääniä samalla periaatteella eli äänihuulten samankaltaisella värähtelyllä. Yhdessä rekisterissä äänenväri kuulostaa samanlaiselta. Rekisteri on yhteydessä sävelkorkeuteen niin, että muuttaessaan äänenkorkeuttaan tietyn rajan yläpuolelle tai alapuolelle henkilö joutuu vaihtamaan rekisteriä. Myös äänenvoimakkuuden vaihto voi edellyttää rekisterin vaihtamista. Jotkin sävelkorkeudet henkilö voi kuitenkin tuottaa useammassa kuin yhdessä rekisterissä. Rekistereitä erotellaan neljä, matalimmasta korkeimpaan: narina, modaalirekisteri, falsetti ja vihellysrekisteri.
Laulaminen.
Ihmisen lauluääniala on yleensä 2–3 oktaavia. Koulutetun laulajan äänessä korostuu noin 2 000 hertsin tienoilla oleva taajuusalue. Se syntyy kurkunpään laskeutumisesta koulutuksen tuloksena. Tämän ansiosta laulajan ääni ei peity kovin helposti orkesterin alle, sillä orkesterimusiikissa 2 000 hertsin taajuudet ovat vähäisiä.
Oopperamusiikissa mies- ja naislaulajien erikorkuiset äänialat on nimetty ääniluokiksi sopraanosta bassoon.
Laulaja voi rikkoa äänellään lasin. Jos hän laulaa tarkalleen lasiesineen ominaisvärähtelytaajuudella, esine resonoi ja sen värähtely yltyy, kunnes se särkyy.
Kuiskaus.
Kuiskauksessa äänirako on osittain auki, jolloin ilma hankautuu ääniraon reunojen kautta ulos, niin että syntyy hankaava kuiskausääni. Kuiskauksessa matalien taajuuksien osuus vähenee normaaliin puheääneen verrattuna. Vokaalit vaimenevat, mutta konsonantit säilyvät lähes muuttumattomina, minkä ansiosta kuiskauksesta voi saada selvää.
Tutkimus.
Vokologia on tiede, joka tutkii ja harjoittaa ihmisääntä. Fonetiikka on tiede, joka tutkii puhetta sen kaikissa muodoissa, ja artikulatorinen fonetiikka tutkii kaikkea äänenmuodostukseen liittyvää. Äänentuottoa voidaan tutkia monin keinoin, kuten kurkkupeilitutkimuksella, stroboskopialla, digitaalisella ylinopeuskuvauksella, EMG-menetelmällä tai ultraäänitutkimuksella.