Jak działa pianino: od klawisza do dźwięku

Pianino to instrument strunowy, na którym gra się uderzeniem. Gdy naciskasz klawisz, łańcuch dźwigni zwany mechanizmem wyrzuca filcowy młotek w stronę strun. Młotek od razu się odbija, a struny zaczynają drgać.

Same struny poruszają bardzo mało powietrza, więc ledwo byłoby je słychać. Ich drgania przechodzą przez drewniany mostek do płyty rezonansowej, dużej, cienkiej płyty ze świerku pod strunami, która wprawia w ruch powietrze i sprawia, że dźwięk jest głośny. Gdy puszczasz klawisz, filcowy tłumik opada z powrotem na struny i dźwięk milknie.

Cała reszta pianina służy temu, by tych kilka kroków działało szybko, równo i dało się nad nimi panować, oraz by struny trzymały swój strój. Oto kolejno każda z części.

Klawisz to długa drewniana dźwignia. Mniej więcej w połowie opiera się na punkcie obrotu, listwie wagowej, więc gdy wciskasz jego przód, tylny koniec się unosi.

Tył klawisza podnosi podnośnik, mały zespół dźwigni. Na podnośniku siedzi popychacz, który pcha młotek w górę. Tuż zanim młotek dotrze do strun, końcówka popychacza trafia na wyzwalacz i zostaje wybita spod młotka. To właśnie wyzwalanie: na ostatnich kilku milimetrach młotek nie jest już pchany, tylko rzucony, więc uderza w struny i od razu odskakuje, zamiast się do nich przyciskać i dławić dźwięk.

Bartolomeo Cristofori zastosował tę zasadę w pierwszych fortepianach, zbudowanych we Florencji około 1700 roku. W latach 20. XIX wieku fortepian zyskał jeszcze jedną dźwignię: dźwignię repetycyjną z podwójnej repetycji Sébastiena Érarda. Łapie ona opadający młotek i zatrzymuje go w połowie drogi, dzięki czemu popychacz może wrócić pod młotek, zanim klawisz w pełni się podniesie. To pozwala pianiście szybko powtarzać dźwięk i grać szybkie tryle.

W drodze w dół młotek zostaje złapany przez chwytacz, więc nie może podskoczyć i uderzyć w struny drugi raz.

Młotek to drewniany rdzeń, główka, pokryty grubymi warstwami wełnianego filcu sprasowanego z ogromną siłą. Osadzony jest na cienkim drewnianym trzonku, który obraca się w małym zawiasie, widełkach.

Młotki są stopniowane: duże i ciężkie w basie, gdzie struny są grube, a małe i lekkie w diskancie. Każdy musi pasować do strun, w które uderza.

Filc w dużej mierze decyduje o barwie instrumentu. Twardy filc brzmi jasno, miękki ciepło. Stroiciele dopasowują go przez intonację: nakłuwają filc igłami, by zmiękczyć ostry dźwięk, albo go utwardzają, by rozjaśnić matowy. Po latach grania struny wycinają w filcu rowki i barwa robi się ostra, więc zużyte młotki się szlifuje albo wymienia.

Bez tłumików każdy zagrany dźwięk brzmiałby dalej i zlewał się z następnym. Każdy tłumik to mały drewniany klocek z filcem od spodu, który leży na swoich strunach. Wisi na drucie, który biegnie w dół przez listwę prowadzącą do dźwigni tłumika.

Gdy naciskasz klawisz, jego tylny koniec unosi tłumik danego dźwięku znad strun, tuż przed uderzeniem młotka. Gdy puszczasz klawisz, tłumik opada i dźwięk milknie. Dlatego dźwięk trwa dokładnie tak długo, jak trzymasz klawisz.

Najwyższe dźwięki w ogóle nie mają tłumików, zwykle mniej więcej górne półtorej oktawy. Ich struny są tak krótkie, że dźwięk gaśnie sam niemal od razu.

Fortepian ma ponad 200 strun z wysokowytrzymałego drutu stalowego. Większość dźwięków ma trzy struny nastrojone na tę samą wysokość, czyli chór; niższe dźwięki tenorowe mają dwie, a najniższe basowe jedną. Struny basowe są owinięte drutem miedzianym, który czyni je cięższymi, więc mogą brzmieć nisko, nie będąc przy tym niemożliwie długie.

Każda struna biegnie od kołka zaczepowego na dalekim końcu ramy żeliwnej, przez mostek, gdzie trzymają ją małe kołeczki mostkowe, potem przez agrafę albo pod kapodasterem, i kończy się nawinięta na kołek stroikowy. Drga tylko odcinek między mostkiem a agrafą lub kapodasterem: długość drgająca.

Kołki stroikowe są wbite w strojnicę, blok twardego drewna sklejony z warstw o krzyżujących się włóknach. Trzyma je wyłącznie tarcie. Obrót kołka o maleńki ułamek zmienia naciąg, a wraz z nim wysokość dźwięku: tym właśnie zajmuje się stroiciel, dźwięk po dźwięku.

Stalowe struny są sztywne, więc ich alikwoty wypadają nieco wyżej niż czyste wielokrotności dźwięku podstawowego. Stroiciele uwzględniają to, lekko rozciągając oktawy, bardziej w pianinach o krótkich strunach niż w fortepianach koncertowych.

Płyta rezonansowa to głośnik instrumentu. To szeroka, cienka płyta ze świerku, sklejona z wąskich deszczułek: u Steinwaya ma 8 mm grubości pośrodku i zwęża się do 5 mm przy krawędzi. Mostki są przyklejone na wierzchu, więc struny naciskają prosto na nią.

Od spodu biegną w poprzek włókien drewniane żebra. Usztywniają płytę i utrzymują ją w lekkim wygięciu ku górze, wysklepieniu. Wysklepienie napiera w górę przeciw naciskowi strun w dół, dzięki czemu płyta pozostaje żywa, a dźwięk mocny.

Drewno chłonie i oddaje wilgoć. Przy wilgotnej pogodzie płyta rezonansowa pęcznieje, wysklepienie rośnie i wypycha mostek w górę, struny się napinają i instrument stroi za wysoko. Przy suchej pogodzie płyta się kurczy i instrument stroi za nisko. To główny powód, dla którego pianino rozstraja się wraz z porami roku.

Każda struna ciągnie z siłą wielu kilogramów, a jest ich ponad 200. Razem ciągną z siłą do 20 ton. Sama drewniana konstrukcja nie wytrzymałaby tego długo, dlatego współczesne instrumenty mają ramę z żeliwa: to ją widzisz pod strunami, gdy otworzysz klapę.

Dalsze końce strun są zaczepione na jej kołkach zaczepowych, a jej rozpory przenoszą obciążenie od kołków zaczepowych do strony kołków stroikowych. Rama to najcięższa pojedyncza część instrumentu i to z jej powodu pianina tak trudno przenosić.

To żeliwna rama umożliwiła powstanie współczesnego pianina: cięższe struny o większym naciągu i głośniejszy, pełniejszy dźwięk niż w instrumentach z drewnianą ramą z czasów Mozarta.

Pedały są zawieszone w ramie pod klawiaturą, lirze, i działają przez drążki i dźwignie, które biegną w górę do wnętrza instrumentu.

Prawy pedał to pedał forte, czyli tłumikowy. Unosi jednocześnie wszystkie tłumiki, więc dźwięki brzmią dalej po puszczeniu klawiszy, a pozostałe struny współbrzmią z nimi.

Lewy pedał to pedał piano, czyli una corda. W fortepianie przesuwa całą klawiaturę z mechanizmem lekko w bok, więc tam, gdzie dźwięk ma trzy struny, młotek uderza o jedną strunę mniej: dźwięk staje się cichszy i łagodniejszy w barwie.

Środkowy pedał w fortepianie to sostenuto. Podtrzymuje tylko te tłumiki, które są już uniesione w chwili jego wciśnięcia, więc możesz przedłużyć dźwięk w basie, a całą resztę grać czysto. Albert Steinway opatentował go w 1874 roku; Boisselot z Marsylii pokazał wcześniejszą wersję w 1844 roku.

Pianino ma struny i płytę rezonansową ustawione pionowo, więc mieści się pod ścianą. Wszystko obraca się o dziewięćdziesiąt stopni: młotki poruszają się do przodu w stronę strun, a nie w górę, i wracają dzięki sprężynie, a nie grawitacji.

Tłumiki znajdują się przed strunami i dociskają je sprężyny. Gdy naciskasz klawisz, łyżeczka tłumika na podnośniku odpycha dźwignię tłumika do tyłu i unosi tłumik.

Mechanizm pianina nie ma dźwigni repetycyjnej, więc klawisz musi wrócić prawie do końca, zanim dźwięk da się zagrać ponownie. Dlatego pianiści koncertowi wolą fortepiany do szybkich powtórzeń dźwięków. Pedały też się różnią: lewy pedał w pianinie przybliża młotki do strun, a środkowy to często moderator, który opuszcza pas filcu między młotki a struny.

Teraz widać, dlaczego strój nigdy nie trzyma się na stałe. Struny ciągną z siłą wielu ton kołki, które trzyma samo tarcie. Płyta rezonansowa unosi się i opada razem z wilgotnością, przesuwając mostek i każdą strunę, która na nim leży. Nowe struny powoli się wyciągają. Każdy dźwięk to równowaga drewna, drutu i żeliwa, a ta równowaga się przesuwa.

Pianina rozstrajają się powoli i nierówno, więc większość właścicieli tego nie słyszy. Większość instrumentów powinna być strojona co najmniej dwa razy w roku, częściej, gdy są nowe albo stoją w zmiennym klimacie.

Każde pianino składa się z tych samych części, ale każde ma swojego producenta, rok i historię. Numer seryjny, zwykle na ramie żeliwnej, powie ci, kiedy twoje powstało. Załóż mu paszport i dodaj je do galerii, obok instrumentów z całego świata.