唱歌跑調是什麼原因導致的呢？這解釋太權威了！

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這裡先提出一個音高控制 ( Vocal Pitch Control ) 模型：反饋模型 [ 1 ] 。下圖是典型工程式控制制系統反饋模型。

我們人類的很多控制能力，也可以套用該模型 [ 2-3 ] 。比如伸手去拿杯子，參照 ( Reference ) 物便是杯子所在的位置，它是靜態的。人腦 ( Controller ) 發出控制指令，手臂等系統 ( System ) 做出動作 ( System output ) ，在動作的過程中，人眼 ( Sensor ) 會測量手臂與杯子之間的距離及相對方位 ( Measured output ) ，反饋給大腦做出反應以控制下一步的運動動作和方向。

發聲的音高控制情況要稍微複雜一些，以給出一個連續的音高 ( 在鋼琴上不斷彈出 A 音，A=440Hz ) ，人唱出對應的音高 ( A ) 這種最簡單的情況為例。參考 ( Reference ) 是鋼琴發出的 A 音，大腦 ( Controller ) 控制人發生，聲帶口腔等 ( System ) 做出動作發聲 ( System output ) ，人耳 ( Sensor ) 聽到發出的聲音，根據與鋼琴 A 音的誤差 ( Measured output ) ，大腦做出調整，以使發出的聲音更準確，減少誤差。在實際情況中，這個調整過程可能非常短，在人意識到之前就完成了。經過訓練的人，甚至可以不需要參考，就能發出準確的聲音 ( 絕對音高 ) 。

既然考慮控制系統模型，就不得不考慮其控制效果的好壞，典型的有三種情況：

A, 收斂，有殘差；即輸出保持穩定，但跟需要的值有一定距離

B, 收斂，無產差；即輸出保持穩定，跟需要的值差距可以忽略

C, 不收斂 ( 震蕩，甚至發散 ) 。

上面的 A 和 C 都是我們不希望看到的情況，B 是我們希望的，而且可以進一步的通過各種參數衡量 B 情況下控制效果的好壞：

上圖中，顯然 B1 是最優的情況，它具備三個特徵：快速反應，小的振蕩 / 甚至不振蕩，快速收斂。一般人在兒童時期經過訓練，音高控制能力能不斷的增強，長大到 7 歲左右，該能力便基本不再增長 [ 4-5 ] 。所以聲樂能力的鍛煉要從幼兒時期抓起，不然以後便不可挽回了。你或許注意到，不管控制系統如何優化，殘差總是有一點的，只是有些情況下它太小了，到了我們意識不到的程度或者不影響系統控制效果的程度，我們便認為不存在殘差。對應音高控制的情況，實際上基本不存在能完美髮出一個音的人，經過訓練的聲樂專業人員，也會有一點誤差，而絕大多數人已經覺察不出來了。經過幼兒時期之後，雖然音高控制能力 ( vocal accuracy ) 不再增長，但是音高識別能力 ( pitch concepts ) 可以明顯的通過訓練增強 ( 參考一個音，聽到另一個音 / 和弦，說出音名 / 和弦名；相對音高 ) ，這便是反饋迴路 ( Sensor ) 的靈敏度增加 [ 6-7 ] 。

然後我們來考慮系統失效的情況（A, 收斂，有殘差； C, 不收斂）。處在 A 或者 C 狀態的人，我們統稱為 Poor Pitch Singers ( PPS, 五音不全者 ) [ 8 ] ，也就是唱歌跑調。原因可以簡單劃分為音高感知 ( Sensor, Control ) 系統異常和發聲系統 ( system ) 異常。

發聲系統異常即聲帶，肌肉等控制異常，機理上比較簡單，一般是由於發聲機構有不可避免的震動，比如震顫 ( Tremor ) , 抽動穢語綜合症 ( Tourette Syndrome, TS ) , 帕金森綜合症 ( Parkinson"s Disease, PD ) ，情況表現為 C，即唱出的音高不斷在想要的音高附近振蕩，這樣的人在說話時也會聲帶震顫。

音高感知異常，即人腦對音高認知混亂，意識不到自己唱出的音高跟想要的音高之間的相對情況 / 差距 ( 表現為 A ) 。失樂症 ( amusia ) 便是一種典型情況。人腦的音樂感知很聲音感知在很大程度上是向聯繫的，兩種任務在 ERP 上的表現類似 [ 9 ] ：

上圖中黑色線是處理語言的 ERP，紅色線是處理音樂時的 ERP，可見二者相關性很高。

但是自己探究又有細微的不同，通過 fMRI 分析，人腦的聽覺皮層區域，似乎有一個音樂中樞 [ 10 ] ：

雖然和其他特徵的聲音處理相關區域位置臨近，甚至有很多重合，但是還是可以把他們區分開來。通過給人聽不同的音高，觀察大腦內激活的區域，人們可以繪製出腦皮層的音高敏感拓撲結構，稱為 Tonotopy ( 聽覺頻率拓撲 ) [ 11 ] ，正常情況下，該拓撲結構是非常規律的：

但是如果音高感知能力異常，該結構便不再規律，而且腦皮層在處理音樂時會放電異常 [ 12 ] ：

易於理解的，如果 " 音樂中樞 " 受到損傷，比如中風等，失樂症就不可避免了 [ 13 ] 。

既然人腦的音樂處理和語言處理有很大相關性，為什麼失語症人群說話不受影響呢，說話時候可是要有語調的（疑問，感嘆），這類似於唱歌。不妨來分別考察一下說話時和唱歌時語調的情況：

上圖上一欄是以疑問語氣說出『 She forgot her book 』時語調的情況，下圖是唱 "Happy birthday to you" 的情況，可以看到，說話時候語調是非常分散的，而唱歌時語調則比較連續。說話時分散的語調對 " 在調 " 的要求比較低，這樣就聽不出語調的異樣了。但是像中文，泰語和越南語這種對語調連續性要求比較高的語言，失樂症患者說話語調異常情況可能比說英文時要嚴重一些。仔細聽他們說話，還是能覺出一點異常的。（以上內容來自網路）

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