大嗓門的物理學原理：為什麼有些人的聲音這麼吵？

在我們身邊，總有一個人的聲音大得可以被全世界聽到。無論他離你多遠，其聲音聽起來仍然像是直接在你耳邊尖叫一樣？這種人似乎出現在每個聚會、餐廳和辦公室（最糟糕的情況）。

新南威爾士大學的生物物理學家、聲學專家John Smith解釋道：「這種能傳得很遠的聲音攜帶著會與人的聲道和耳朵產生強烈共鳴的音調，非常具有穿透性，其頻率大約為3000 Hz，或者每秒振動3000次：大約與指甲刮黑板的頻率相當。」

相比之下，大多數人的聲音頻率在溫和的80 Hz至 250Hz範圍內。

那麼，說話大聲的人是怎樣產生震耳欲聾的高頻率聲音？想要了解這件事，先要來了解一下關於語音的原理。

我們通過快速振動喉頭中的兩個小薄片黏膜（稱為聲帶）發出聲音，這些聲帶的往複運動打斷了來自肺部的空氣流動，產生聲音的「抽吸」。如果聲帶每秒來回擺動100次，將產生每秒100 Hz的頻率。然而，聲帶的額外運動（例如彼此的碰撞）就會產生幾倍於基本頻率的附加頻率：200 Hz、300Hz、400Hz等等的「泛音」。

所有這些頻率一起通過聲道，根據其形狀，聲道在這些特定的頻率下共振。就像管風琴將提高通過其中的聲波振幅一樣，聲道的共振會放大那些共振頻率，使聲音變大。

這就是訣竅：無論是潛意識的還是故意的，大聲的說話者已經學會利用自己聲帶的自然共鳴，以提高聲音的音量。首先，他們控制聲帶產生大約3000 Hz的諧波頻率。這涉及利用來自肺部的更強空氣流，並控制聲帶，然後產生大量高頻率的諧波，而大多數人主要產生較低頻率的諧波。

第二，改變聲道的形狀，通過縮窄或限制聲道正好位於聲帶之上，使它在那個高頻率上諧振，讓高頻聲音更大，這種聲音的提高出現在耳朵敏感、背景雜訊小的頻率範圍內。

Smith和他的同事最近的研究表明，歌手對他們的聲道進行類似的調整來更好地發聲。科學家已經成功地描述了如何在不同的音高做到這一點。發表在《美國聲學學會雜誌》（Journal of the Acoustic Society of America）上的一份研究報告表明，甚至小號手也在控制自己的聲樂共鳴，以演奏非常高的音符。

不同之處在於，歌手和音樂家是努力而為之，而大嗓門的人卻是與生俱來。

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