Đàn piano hoạt động thế nào: từ phím đến âm thanh

Đàn piano là nhạc cụ dây được chơi bằng cách gõ. Khi bạn nhấn phím, một chuỗi đòn bẩy gọi là bộ máy (action) phóng một chiếc búa bọc nỉ vào dây đàn. Búa bật ngược trở lại ngay, và dây đàn rung lên.

Tự thân dây đàn chỉ làm chuyển động rất ít không khí, nên bạn gần như không nghe thấy. Rung động của dây truyền qua một cầu đàn bằng gỗ vào bảng cộng hưởng (soundboard), một tấm gỗ vân sam lớn và mỏng nằm dưới dây, làm không khí chuyển động và khiến âm thanh vang to. Khi bạn buông phím, một bộ giảm âm (damper) bọc nỉ hạ xuống dây và nốt nhạc dừng lại.

Mọi thứ khác trong cây đàn piano đều nhằm giúp vài bước ấy diễn ra nhanh, đều và dễ kiểm soát, đồng thời giữ dây đàn đúng cao độ. Sau đây là từng bộ phận một.

Phím đàn là một đòn bẩy dài bằng gỗ. Nó tựa trên một điểm tựa gần chính giữa, gọi là thanh cân bằng (balance rail), nên khi bạn nhấn đầu trước xuống, đầu sau sẽ nâng lên.

Đầu sau của phím nâng wippen, một cụm đòn bẩy nhỏ. Trên wippen là jack, bộ phận đẩy búa lên. Ngay trước khi búa chạm dây, đầu jack va vào nút let-off và bị gạt ra khỏi bên dưới búa. Đó là cơ chế thoát (escapement): ở vài milimét cuối cùng, búa không còn được đẩy mà được phóng đi, nên nó đánh vào dây rồi rơi ngược lại ngay, thay vì ép vào dây và làm tắt tiếng.

Bartolomeo Cristofori đã đưa ý tưởng này vào những cây đàn piano đầu tiên ở Florence vào khoảng năm 1700. Vào những năm 1820, đàn grand có thêm một đòn bẩy nữa: cần lặp (repetition lever) trong cơ chế thoát kép của Sébastien Érard. Nó đỡ lấy búa đang rơi và giữ búa ở lưng chừng, để jack kịp trở về vị trí bên dưới búa trước khi phím nâng lên hết. Nhờ vậy nghệ sĩ piano có thể lặp lại một nốt thật nhanh và chơi những đoạn láy rền nhanh.

Trên đường rơi xuống, búa được bộ chặn búa (back check) giữ lại, nên nó không thể bật lên và đánh vào dây lần thứ hai.

Búa đàn là một lõi gỗ (molding), bọc nhiều lớp nỉ len dày được ép dưới lực rất lớn. Búa gắn trên một cán gỗ mỏng, xoay quanh một bản lề nhỏ gọi là flange.

Búa đàn được phân cấp: to và nặng ở âm trầm, nơi dây dày, và nhỏ, nhẹ ở âm cao. Mỗi chiếc búa phải phù hợp với dây mà nó đánh vào.

Lớp nỉ quyết định phần lớn âm sắc của đàn piano. Nỉ cứng cho âm sáng, nỉ mềm cho âm ấm. Thợ kỹ thuật điều chỉnh nỉ bằng cách chỉnh âm sắc (voicing): châm kim vào nỉ để làm mềm một nốt chói, hoặc làm cứng nỉ để làm sáng một nốt đục. Sau nhiều năm chơi, dây đàn cắt thành rãnh trên nỉ và âm thanh trở nên chói, nên búa mòn sẽ được tạo hình lại hoặc thay mới.

Nếu không có bộ giảm âm, mỗi nốt bạn chơi sẽ ngân mãi và hòa lẫn vào nốt tiếp theo. Mỗi bộ giảm âm là một khối gỗ nhỏ có lót nỉ bên dưới, đặt trên các dây của nốt đó. Nó treo trên một thanh dây kim loại chạy xuống qua thanh dẫn hướng tới cần giảm âm.

Khi bạn nhấn phím, đầu sau của phím nâng bộ giảm âm của nốt đó khỏi dây, ngay trước khi búa đánh. Khi bạn buông phím, bộ giảm âm hạ xuống và âm thanh dừng lại. Vì thế một nốt ngân đúng bằng thời gian bạn giữ phím.

Những nốt cao nhất hoàn toàn không có bộ giảm âm, thường là khoảng một quãng tám rưỡi trên cùng. Dây của chúng ngắn đến mức âm thanh tự tắt gần như ngay lập tức.

Một cây đàn grand có hơn 200 dây, làm bằng thép có độ bền kéo cao. Phần lớn các nốt có ba dây được lên cùng một cao độ, gọi là đồng âm (unison); các nốt tenor thấp hơn có hai dây, và các nốt trầm nhất có một dây. Dây trầm được quấn thêm dây đồng, giúp dây nặng hơn để phát ra âm trầm mà không phải dài đến mức không thể.

Mỗi dây chạy từ một chốt móc dây (hitch pin) ở đầu xa của khung gang, qua cầu đàn, nơi các chốt cầu nhỏ giữ dây cố định, rồi qua một agraffe hoặc dưới thanh capo, và kết thúc bằng việc quấn quanh một chốt lên dây. Chỉ đoạn giữa cầu đàn và agraffe hoặc thanh capo mới rung: đó là đoạn dây rung (speaking length).

Chốt lên dây được đóng vào khối giữ chốt (pinblock), một khối gỗ cứng dán từ nhiều lớp có thớ gỗ đan chéo nhau. Chỉ có lực ma sát giữ chốt lại. Xoay chốt một chút xíu là lực căng thay đổi, và cao độ cũng đổi theo: đó là việc người lên dây làm, từng nốt một.

Dây thép cứng, nên các bồi âm của nó cao hơn một chút so với bội số thuần của nốt. Người lên dây tính đến điều này bằng cách nới rộng quãng tám một chút (stretch), nhiều hơn ở đàn dây ngắn so với đàn grand biểu diễn.

Bảng cộng hưởng là chiếc loa của đàn piano. Đó là một tấm gỗ vân sam rộng và mỏng, dán từ những thanh gỗ hẹp: bảng cộng hưởng của Steinway dày 8 mm ở giữa, mỏng dần còn 5 mm ở mép. Cầu đàn được dán lên trên, nên dây đàn ép thẳng xuống bảng.

Bên dưới, các gân gỗ chạy ngang thớ gỗ. Chúng làm tấm bảng cứng hơn và giữ nó ở dạng hơi vồng lên, gọi là độ vồng (crown). Độ vồng đẩy ngược lên chống lại lực ép xuống của dây đàn, giúp bảng luôn sống động và âm thanh mạnh mẽ.

Gỗ hút và nhả hơi ẩm. Khi trời ẩm, bảng cộng hưởng nở ra, độ vồng tăng lên và đẩy cầu đàn lên, dây căng hơn và đàn bị lên cao (sharp). Khi trời khô, bảng co lại và đàn bị xuống thấp (flat). Đây là lý do chính khiến đàn piano lạc dây theo mùa.

Mỗi dây kéo với lực nhiều kilôgam, và có hơn 200 dây như thế. Cộng lại, chúng kéo với lực tới 20 tấn. Một khung gỗ đơn thuần không thể chịu nổi lâu, nên đàn piano hiện đại có một khung bằng gang, chính là khung bạn thấy dưới dây đàn khi mở nắp.

Đầu xa của các dây được neo vào các chốt móc dây trên khung, và các thanh giằng của khung truyền tải lực từ chốt móc dây tới đầu chốt lên dây. Khung gang là bộ phận đơn lẻ nặng nhất của đàn piano, vì thế đàn piano mới khó di chuyển đến vậy.

Khung gang chính là thứ làm nên đàn piano hiện đại: dây nặng hơn với lực căng cao hơn, cùng âm thanh to hơn, đầy đặn hơn so với những cây đàn khung gỗ thời Mozart.

Các pedal treo trong một giá bên dưới bàn phím, gọi là lyre, và hoạt động qua những thanh nối và đòn bẩy chạy lên bên trong đàn.

Pedal phải là pedal ngân (sustain) hay pedal giảm âm. Nó nâng tất cả bộ giảm âm cùng lúc, nên các nốt vẫn tiếp tục ngân sau khi bạn buông phím, và các dây khác cũng rung theo cộng hưởng.

Pedal trái là pedal nhỏ tiếng (soft), hay una corda. Trên đàn grand, nó dịch toàn bộ bàn phím và bộ máy sang một bên một chút, nên ở những nốt có ba dây, mỗi búa đánh ít đi một dây: âm thanh nhỏ hơn và âm sắc mềm hơn.

Pedal giữa trên đàn grand là pedal sostenuto. Nó chỉ giữ những bộ giảm âm đã được nâng lên lúc bạn nhấn pedal, nên bạn có thể ngân một nốt trầm trong khi chơi mọi nốt khác thật gọn. Albert Steinway được cấp bằng sáng chế cho nó năm 1874; Boisselot ở Marseille đã giới thiệu một phiên bản sớm hơn vào năm 1844.

Đàn piano đứng dựng dây và bảng cộng hưởng thẳng đứng, nên có thể đặt sát tường. Mọi thứ xoay chín mươi độ: búa chuyển động về phía trước tới dây thay vì đi lên, và trở về nhờ lò xo chứ không nhờ trọng lực.

Bộ giảm âm nằm phía trước dây, được lò xo ép vào dây. Khi bạn nhấn phím, chiếc thìa giảm âm (damper spoon) trên wippen đẩy cần giảm âm về phía sau và nâng bộ giảm âm khỏi dây.

Bộ máy của đàn piano đứng không có cần lặp, nên phím phải nâng lên gần hết thì nốt mới chơi lại được. Đó là lý do các nghệ sĩ piano biểu diễn chuộng đàn grand cho những nốt lặp nhanh. Pedal cũng khác: pedal nhỏ tiếng của đàn đứng đưa búa lại gần dây hơn, còn pedal giữa thường là pedal tập (practice mute), hạ một dải nỉ vào giữa búa và dây.

Giờ bạn có thể thấy vì sao cao độ không bao giờ giữ nguyên. Dây đàn kéo với lực hàng tấn lên những chiếc chốt chỉ được giữ bằng ma sát. Bảng cộng hưởng nâng lên hạ xuống theo độ ẩm, kéo theo cầu đàn và mọi dây trên đó. Dây mới giãn ra từ từ. Mỗi nốt là một sự cân bằng giữa gỗ, dây thép và gang, và sự cân bằng ấy luôn thay đổi.

Đàn piano lạc dây chậm và không đều, nên phần lớn chủ đàn không nghe ra. Hầu hết đàn piano nên được lên dây ít nhất hai lần một năm, thường xuyên hơn khi đàn còn mới hoặc ở nơi khí hậu hay thay đổi.

Cây đàn piano nào cũng được làm từ cùng những bộ phận ấy, nhưng mỗi cây có nhà sản xuất, năm sản xuất và câu chuyện riêng. Số serial, thường nằm trên khung gang, cho bạn biết đàn được làm khi nào. Hãy lập hồ sơ đàn cho nó và thêm vào thư viện, bên cạnh những cây đàn từ khắp nơi trên thế giới.