كيف يعمل البيانو: من المفتاح إلى الصوت

البيانو آلة وترية تُعزف بالطَّرق. عندما تضغط مفتاحًا، تقذف سلسلة من الروافع تُسمّى الآلية مطرقةً من اللباد نحو الأوتار. ترتد المطرقة فورًا، فتهتز الأوتار.

الأوتار وحدها لا تحرّك إلا القليل من الهواء، فلا تكاد تسمعها. ينتقل اهتزازها عبر جسر خشبي إلى لوحة الرنين، وهي لوح كبير رقيق من خشب التنوب تحت الأوتار، يحرّك الهواء ويجعل الصوت قويًا. وعندما ترفع إصبعك عن المفتاح، يهبط مخمِّد من اللباد على الأوتار فتتوقف النغمة.

كل ما عدا ذلك في البيانو موجود ليجعل هذه الخطوات القليلة سريعة ومتساوية وقابلة للتحكم، وليُبقي الأوتار على درجتها الصوتية. وإليك كل جزء على حدة.

المفتاح رافعة خشبية طويلة، يرتكز على محور قرب منتصفه هو قضيب التوازن، فإذا ضغطت طرفه الأمامي ارتفع طرفه الخلفي.

يرفع الطرف الخلفي للمفتاح الويبن (wippen)، وهو مجموعة صغيرة من الروافع. وعلى الويبن يجلس الدافع (jack) الذي يدفع المطرقة إلى أعلى. وقبيل وصول المطرقة إلى الأوتار، يصطدم رأس الدافع بزر الإفلات فينزلق من تحت المطرقة. هذا هو الإفلات (escapement): في المليمترات الأخيرة لا تُدفع المطرقة بل تُقذف، فتضرب الأوتار وتسقط عائدة فورًا بدل أن تضغط عليها وتخنق الصوت.

بنى بارتولوميو كريستوفوري (Cristofori) هذه الفكرة في أول بيانوهات صُنعت في فلورنسا نحو عام 1700. وفي عشرينيات القرن التاسع عشر أُضيفت إلى البيانو ذي الذيل رافعة أخرى: ذراع التكرار في الإفلات المزدوج الذي ابتكره سيباستيان إرار (Érard). تلتقط هذه الذراع المطرقة الساقطة وتُبقيها في منتصف الطريق، فيعود الدافع إلى مكانه تحتها قبل أن يرتفع المفتاح تمامًا. وهذا ما يتيح للعازف تكرار النغمة بسرعة وعزف الزخارف (التريل) السريعة.

وفي طريق عودتها، يلتقط الماسك الخلفي (back check) المطرقة، كي لا ترتد وتضرب الأوتار مرة ثانية.

المطرقة قلب خشبي (molding) مغطى بطبقات سميكة من لباد الصوف المضغوط بقوة كبيرة. وهي مثبتة على ساق خشبية رفيعة تدور في مفصل صغير يُسمّى الفلنجة (flange).

المطارق متدرجة: كبيرة وثقيلة في الباص حيث الأوتار سميكة، وصغيرة وخفيفة في الطبقات العالية. فكل مطرقة يجب أن تناسب الأوتار التي تضربها.

يحدد اللباد قدرًا كبيرًا من نبرة البيانو. اللباد الصلب يعطي صوتًا ساطعًا، واللباد الطري صوتًا دافئًا. ويعدّله الفنيون بما يُسمّى ضبط النبرة (voicing): وخز اللباد بالإبر لتليين نغمة حادة، أو تقسيته لإضفاء السطوع على نغمة باهتة. ومع سنوات العزف تحفر الأوتار أخاديد في اللباد فتصبح النبرة حادة، لذا يُعاد تشكيل المطارق البالية أو تُستبدل.

لولا المخمدات، لظلت كل نغمة تعزفها ترن وتختلط بالتي تليها. كل مخمد قطعة خشبية صغيرة أسفلها لباد، تستقر على أوتارها، وتتدلى من سلك ينزل عبر قضيب توجيه إلى ذراع المخمد.

عندما تضغط مفتاحًا، يرفع طرفه الخلفي مخمد تلك النغمة عن الأوتار، قبيل أن تضرب المطرقة. وعندما ترفع إصبعك، يسقط المخمد ويتوقف الصوت. لهذا تدوم النغمة بالضبط ما دمت تضغط المفتاح.

أما أعلى النغمات فليس لها مخمدات على الإطلاق، وهي عادة نحو أوكتاف ونصف في القمة. فأوتارها قصيرة جدًا حتى إن صوتها يخبو وحده على الفور تقريبًا.

في البيانو ذي الذيل أكثر من 200 وتر من سلك فولاذي عالي الشد. لمعظم النغمات ثلاثة أوتار مضبوطة على الدرجة نفسها، أي تآلف موحّد (unison)؛ ولنغمات التينور المنخفضة وتران، ولأعمق نغمات الباص وتر واحد. وتُلفّ أوتار الباص بسلك نحاسي يزيد ثقلها، فتصدر صوتًا منخفضًا دون أن تكون طويلة على نحو مستحيل.

يبدأ كل وتر من وتد تثبيت في الطرف البعيد من الإطار الحديدي، ويمر فوق الجسر حيث تثبته أوتاد جسر صغيرة، ثم عبر أغراف (agraffe) أو تحت قضيب الكابو، وينتهي ملفوفًا حول وتد دوزنة. ولا يهتز إلا الجزء الواقع بين الجسر والأغراف أو قضيب الكابو: طوله الرنان.

تُغرز أوتاد الدوزنة في كتلة الأوتاد، وهي كتلة من خشب صلب مُلصقة من طبقات متعامدة الألياف. ولا يمسكها سوى الاحتكاك. وتدوير الوتد جزءًا ضئيلًا يغيّر الشد، ومعه الدرجة الصوتية: وهذا ما يفعله مُدوزن البيانو، نغمة بعد نغمة.

الأوتار الفولاذية متصلبة، فتخرج توافقياتها أعلى قليلًا من المضاعفات الدقيقة للنغمة. ويراعي المدوزنون ذلك بمطّ الأوكتافات قليلًا، أكثر في البيانوهات ذات الأوتار القصيرة منها في بيانوهات الحفلات ذات الذيل.

لوحة الرنين هي مكبّر صوت البيانو. إنها لوح عريض رقيق من خشب التنوب، مُلصق من ألواح ضيقة: سماكتها في بيانوهات Steinway 8 مم في الوسط، وتتناقص إلى 5 مم عند الحافة. وتُلصق الجسور فوقها، فتضغط الأوتار عليها مباشرة إلى أسفل.

وتحتها تمتد أضلاع خشبية بعرض الألياف. تقوّي اللوح وتحفظه في تقوّس خفيف إلى أعلى يُسمّى التاج (crown). ويدفع التاج إلى أعلى في مواجهة ضغط الأوتار إلى أسفل، فيبقى اللوح حيًّا والصوت قويًا.

يمتص الخشب الرطوبة ويطلقها. ففي الطقس الرطب تنتفخ لوحة الرنين، ويرتفع التاج ويدفع الجسر إلى أعلى، فتشتد الأوتار وترتفع درجة البيانو. وفي الطقس الجاف تنكمش فتنخفض درجته. وهذا هو السبب الرئيسي لفقدان البيانو دوزنته مع تغيّر الفصول.

يشد كل وتر بقوة كيلوغرامات كثيرة، وهناك أكثر من 200 وتر. ومعًا تشد بقوة تصل إلى 20 طنًا. ولا يحتمل إطار خشبي وحده ذلك طويلًا، لذا تحمل البيانوهات الحديثة إطارًا من الحديد الزهر، وهو الإطار الذي تراه تحت الأوتار عند فتح الغطاء.

تُثبَّت الأطراف البعيدة للأوتار على أوتاد التثبيت فيه، وتنقل دعاماته الحمل من أوتاد التثبيت إلى جهة أوتاد الدوزنة. والإطار أثقل قطعة مفردة في البيانو، ولهذا يصعب نقل البيانو إلى هذا الحد.

الإطار الحديدي هو ما جعل البيانو الحديث ممكنًا: أوتار أثقل بشدّ أعلى، وصوت أقوى وأغنى من بيانوهات الإطار الخشبي في عصر موتسارت.

تتدلى الدواسات من حامل تحت لوحة المفاتيح يُسمّى القيثارة (lyre)، وتعمل عبر قضبان وروافع تصعد إلى داخل البيانو.

الدواسة اليمنى هي دواسة الاستدامة أو دواسة المخمدات. ترفع المخمدات كلها دفعة واحدة، فتظل النغمات ترن بعد أن ترفع أصابعك عن المفاتيح، وترن معها بقية الأوتار بالتجاوب.

الدواسة اليسرى هي الدواسة الناعمة، أو "أونا كوردا" (una corda). في البيانو ذي الذيل تزيح لوحة المفاتيح والآلية كلها قليلًا إلى الجانب، فتضرب كل مطرقة وترًا أقل حيث للنغمة ثلاثة أوتار: فيصبح الصوت أخفض وأنعم لونًا.

والدواسة الوسطى في البيانو ذي الذيل هي السوستنوتو. لا تُبقي مرفوعةً إلا المخمدات المرفوعة أصلًا لحظة الضغط عليها، فتستطيع أن تُطيل نغمة في الباص وتعزف كل ما عداها بوضوح. سجّل ألبرت ستاينواي (Steinway) براءة اختراعها عام 1874، وكانت شركة Boisselot في مرسيليا قد عرضت نسخة أقدم عام 1844.

في البيانو القائم تقف الأوتار ولوحة الرنين عموديًا، فيتسع له مكان بجانب الجدار. ويدور كل شيء تسعين درجة: تتحرك المطارق إلى الأمام نحو الأوتار بدل أن ترتفع، وتعود بفعل نابض لا بفعل الجاذبية.

وتقع المخمدات أمام الأوتار، تضغطها عليها نوابض. وعندما تضغط مفتاحًا، تدفع ملعقة المخمد المثبتة على الويبن ذراع المخمد إلى الخلف وترفع المخمد عن الأوتار.

لا توجد ذراع تكرار في آلية البيانو القائم، لذا يجب أن يرتفع المفتاح معظم الطريق قبل أن يمكن عزف النغمة من جديد. ولهذا يفضّل عازفو الحفلات البيانو ذا الذيل للنغمات المتكررة السريعة. والدواسات مختلفة أيضًا: الدواسة الناعمة في البيانو القائم تقرّب المطارق من الأوتار، والدواسة الوسطى كثيرًا ما تكون كاتمًا للتمرين يُنزل شريطًا من اللباد بين المطارق والأوتار.

الآن يتضح لماذا لا تثبت الدوزنة أبدًا. فالأوتار تشد بقوة أطنان على أوتاد لا يمسكها سوى الاحتكاك. ولوحة الرنين ترتفع وتنخفض مع الرطوبة، فتحرّك الجسر وكل وتر عليه. والأوتار الجديدة تتمدد ببطء. كل نغمة توازن بين الخشب والسلك والحديد، وهذا التوازن يتغير.

يفقد البيانو دوزنته ببطء وعلى نحو غير متساوٍ، لذا لا يسمع معظم المالكين ذلك وهو يحدث. ومعظم البيانوهات تحتاج إلى الضبط مرتين في السنة على الأقل، وأكثر حين تكون جديدة أو في مناخ متقلب.

كل بيانو مبني من الأجزاء نفسها، لكن لكل واحد صانعه وسنته وقصته. والرقم التسلسلي، الموجود عادة على الإطار الحديدي، يخبرك متى صُنع بيانوك. أنشئ له سجلًا وأضفه إلى المعرض، بجانب بيانوهات من كل أنحاء العالم.