Часть фортепиано это просто

Устройство пианино

Из многочисленных разновидностей фортепиано, существовавших с момента возникновения этого вида струнного клавишного ударного инструмента (начало XVIII века), до наших дней дошло только две: рояль и пианино. Об устройстве рояля мы говорили в предыдущей заметке, настало время понять устройство пианино.

Рояль и пианино

Рояль можно считать прямым продолжением развития молоточкового фортепиано. В нем сохранились многие отличительные признаки характерные его предшественникам: крыловидный корпус и горизонтальное расположение струн, конструктивные особенности механики и др.

Пианино же было почти изобретено заново – на рубеже XVIII-XIX веков филадельфийским мастером Джоном Айзеком Хокинсом (Hawkins). Правда, пианино имело богатую предысторию в виде различных форм вертикальных клавиров, начиная от так называемого клавицитериума (клавесин с вертикально расположенными струнами и корпусом, XVI в.) и заканчивая разнообразными формами фортепиано конца XVIII века (т.н. «пирамидальные», «жирафовые» фортепиано и т. п.)

Главное конструктивное отличие пианино заключается в вертикальном расположении струн, деки и механики. И, как следствие, – малые габариты и компактность, удобство вписать инструмент в интерьер, относительно дешевое производство и, соответственно, умеренная стоимость. Одним словом, само название инструмента говорит за себя: «пианино» с итальянского pianino – как уменьшительная форма от piano[forte]. Лайт версия фортепиано.

Устройство пианино будем рассматривать по шести главным составляющим: Клавишный механизм, Резонансная дека, Стальные струны, Чугунная рама, Деревянный корпус и Педали.

Клавишный механизм

Клавишный механизм пианино состоит из собственно клавиш (как правило, их 88, хотя может быть и 85), молоточков, демпферов и системы передаточных рычагов – так называемой фортепианной механики. Как и в рояле механика пианино занимает ключевое значение в устройстве инструмента, делая из него форте-пиано, т.е. инструмент способный передавать различные динамические оттенки, плавно переходить от forte к piano и обратно.

При этом конструкция механики по своей сложности (обилию деталей, частей и различных используемых материалов) может лишь немногим уступать рояльной. Так, к примеру, в нажатии клавиши пианино принимает участие коло 70 деталей, при этом в общей сложности в механике пианино можно насчитать до 6000 частей.

Современная механика пианино была разработана лондонским мастером Робертом Уорнумом (Wornum), получившим патент в 1842 году, этот год можно считать моментом рождения современного пианино.

Все особенности механики пианино, как и следовало того ожидать, связаны с вертикальным ее расположением. При этом, так же как и в рояле, в ней присутствуют все основные элементы первого молоточкового фортепиано работы легендарного итальянского мастера Бартоломео Кристофори, создателя знаменитого Gravecembalo col piano e forte.

Особенностью механики пианино помимо всего прочего стало использование специальных оттягивающих ленточек (бентиков), обеспечивающих с одной стороны связь фигуры и шпиллера, с другой – правильную репетицию молотка; а также устройство системы демпферов.

Ниже приводится подробное описание работы механики пианино.

При нажатии на клавишу ее задняя часть поднимает фигуру молоточкового механизма (1) вверх вместе с подвижно закрепленным на ней шпиллером (2). Шпиллер передает движение еще выше – на шультер (3), в результате чего молоточек (4) начинает движение в сторону струн.

Непосредственно перед самым моментом удара молоточка по струнам передача силы удара с клавиши через фигуру и шпиллер на шультер прерывается. Это происходит благодаря короткому плечу шпиллера (5), заставляющему шпиллер (2) отклониться и выйти из-под шультера (3), в то время как клавиша, на которую мы нажали, продолжает движение вниз.

Ударив по струнам, молоточек отскакивает назад и где-то после трети обратного пути он подхватывается фенгером (7) за контрфенгер (6) расположенный на шультере. Этому движению назад способствует предварительно натянутая пружина шультера (8). Бентик (9) соединяет шлейф бентика (10) с контрфенгером (6).

Репетиционные возможности механики пианино отличаются от таковых в рояльной механике, помимо всего прочего тем, что клавишу пианино нужно полностью отпустить, прежде чем можно будет осуществить следующий удар. Именно поэтому пианисты предпочитают играть на рояле, механика которого оснащена механизмом двойной репетиции. Правда, в наше время был создан ряд новых конструкций, в которых почти все пружины механики пианино заменяются магнитами. В результате чего удалось получить выразительное туше и хорошую репетицию, существенно приблизив тем самым игру на пианино к роялю, у некоторых производителей такая механика пианино прямо называется рояльной.

Демпфирующий механизм располагается под молоточками перед струнами. Пружина демпфергальтера (11) обеспечивает достаточное давление прижима, чтобы заглушить звучание струн. На верхнем конце демпфергальтера располагается демпферная колодочка (12). Сила удара по клавише передается через фигуру (1) и демпферную ложку (13) на нижний конец демпфергальтера, в результате чего демпферная колодочка отходит назад, позволяя струнам резонировать.

Описанная система демпферов, так называемая нижнедемпферная, была изобретена уже в первой половине XIX века. Сегодня она используется во всех механиках пианино. Ранняя форма системы демпферов, которая правда применялась вплоть до 20-х годов XX века, имела название верхнедемпферная. В этой системе демпферная колодочка располагалась над молоточком в верхней точке струнного хора, и как следствие система отличалась весьма посредственным глушением, что особенно заметно при игре стаккато.

Вот видео, на котором наглядно показано, как работает механика пианино:

Резонансная дека

Резонансная дека обеспечивает силу и богатство звучания пианино. Представляет она собой деревянный щит, который располагается под струнами инструмента, внутри его корпуса, приклеенный к футору. Дека пианино изготавливается из ели (бывают, правда, исключения). Необходимый размер деки получается за счет склеивания дощечек ели в прямоугольный щит, толщина которого около 1 см.

Для того, чтобы обеспечить сопротивляемость натяжению струн (в пианино оно достигает 16 тонн), а также для распределения энергии колебаний по всей площади резонансной деки, последней придают куполообразность с обращением в сторону струн, за счет приклеивания специальных ребер жесткости «рипок», которые застругиваются по приклеиваемым поверхностям дугообразно, чтобы придать деке необходимую форму, и сужаются к концам, чтобы придать ей эластичность.

Еще к деке приклеивается «штег» – подставка для струн, посредством которой колебание от последних передается уже самой деке. Особенность басового штега пианино, как и малых роялей, заключается в наличии так называемого мостика штега, за счет которого удается значительно выше перенести точку соприкосновения штега с декой от края последней (невыгодного в плане резонанса места). Сам штег может быть изготовлен как из массивной древесины, так и из многослойной.

Стальные струны

Источником звука в пианино являются стальные струны. Совокупность струн каждого отдельного тона принято называть «струнным хором», при этом в пианино вверх по диапазону, как правило от нот e-es (в малогабаритных может быть от gis) хор состоит из трех струн, в нижнем регистре – по две, а самые низкие ноты имеют в хоре всего лишь по одной струне. Современная стальная проволока обладает очень высоким качеством по всем параметрам: прочность, чистота поверхности, упругость и однородность.

Чтобы не делать струны для низких звуков чрезмерно длинными, используют так называемые витые струны – на тонкую основную струну (керн) навивают мягкую медную проволоку. В результате чего достигается толщина необходимая для получения низких звуков, при этом сохраняется необходимая эластичность струн.

В общей сложности струнная одежда пианино будет насчитывать около 2.5 кг стальной и 3 кг медной проволоки.

Струны, проходя через штег, одним концом закрепляются на настроечном колке (вирбеле), другим – на рамном штифте. Рабочий участок струны ограничиваются с одной стороны струнным порожком (клангштабиком) с прижимным каподастром или аграфом, с другой – штегом.

С середины XIX века, для более рационального использования пространства внутри инструмента, а также для равномерного распределения натяжения по поверхности рамы, струны стали протягивать крест-накрест друг над другом. В рояле это нововведение стало применяться с середины XIX века, в пианино же перекрестная система стала использоваться только спустя многие десятилетия позже, поскольку ее применение на первых порах серьезно ухудшало акустические свойства инструмента.

Чугунная рама

Чугунная рама – одна из важных составных частей пианино. Ее основная функция заключается в том, чтобы принимать на себя суммарное натяжения струн инструмента, которое в пианино может превышать 16 тонн.

Первоначально эту роль своеобразного остова инструмента выполнял футор, но постепенно рама все больше и больше стала принимать на себя силу натяжения струн. Первое время чугунная рама была упорной, без верхней обвязки, доходила только до вирбельбанка. С 1930 года появились конструкции так называемых «панцирных» рам для пианино, позволяющих вовсе отказаться от футора, за счет чего удалось существенно уменьшить глубину инструмента.

Вес чугунной рамы пианино может достигать 80 кг.

Деревянный корпус

Деревянный корпус пианино вмещает в себя все перечисленные до этого компоненты. Состоит он из футора с приклеенными к нему сторонками и цокольным полом, и всех съемных деталей.

Футор представляет собой стабильную деревянную основу инструмента, включает в себя балки и шпрейцы футора (массивные распорки), постель деки (кромка футора для приклеивания деки). Служит местом крепления деки и чугунной рамы. Как правило, футор пианино изготавливается из сосны, постель деки из бука или граба.

Помимо прочих важных компонентов пианино, расположенных в его корпусе, здесь же к футору приклеивается и так называемая колковая доска (вирбельбанк), с просверленными в нем отверстиями и вбитыми в них настроечными колками (вирбелями), поворачиванием которых производят настройку инструмента. Современный вирбельбанк склеен минимум из трех или пяти слоев твердой древесины.

Поскольку фортепиано является в некотором смысле и предметом интерьера, наружная отделка корпуса пианино, его оформление часто несут на себе элементы дизайна и воплощение смелых художественных замыслов. Такой подход существовал всегда, хотя с середины XIX века и особенно в XX веке инструменты стали приобретать более скромную и строгую внешность. На сегодняшний день некоторые фирмы могут изготовить корпус инструмента по эскизам самого покупателя.

Педали

Педали пианино представляют собой устройства рычажного типа, управление которыми осуществляется ногами. Первым, кто был упомянут в связи с изобретением педалей фортепиано, был Адам Бейер из Лондона, который в 1781 году получил патент на педаль «форте» (правая педаль).

Современное пианино в большинстве своем имеет две или три педали.

Правая педаль отодвигает весь комплект демпферов от струн, так что после отпускания нажатых клавиш соответствующие струны продолжают звучать, при этом все остальные неприглушённые струны начинают резонировать, что делает звучание более полным. Поэтому правую педаль не совсем верно еще называют педалью «форте».

Левая педаль сдвигает молоточки к струнам примерно на одну треть или половину их хода, сокращая между ними расстояние. Таким образом уменьшается сила удара молоточков по струнам и облегчается игра пианиссимо. В отличие от рояля, использование левой педали на пианино не влияет на тембр.

Средняя педаль может иметь разные функции. В большинстве случаев она управляет модератором, но также это может быть и педаль «состенуто», хотя подобная функция в пианино встречается достаточно редко.

Модератор представляет собой полоску мягкого войлока, вдвигаемого между молотками и струнами, за счет чего происходит существенное глушение звука, которое может пригодиться, например, во время упражнений. Педаль «состенуто» служит для фиксации в приподнятом состоянии той части демпферов, которая уже была приподнята к моменту нажатия педали.

В некоторых пианино с верхнедемпферной системой можно было с помощью педали сдвигать в сторону всю механику (кроме демпферов), в результате чего молоточки ударяли не по всем струнам хора, как это происходит в современном рояле.

Раньше нередко в пианино использовался так называемый клавесинный эффект, также управляемый педалью. При нажатии педали короткие полоски фильца с укрепленными на их концах латунными скобками помещались между струнами и молоточками.

Схема устройства пианино

1. Механика
2. Резонансная дека
3. Стальные струны
4. Чугунная рама
5. Боковая стенка
6. Шпрейцы футора
7. Педали
8. Штег дискантовый
9. Штег басовый с мостиком
10. Рамные штифты
11. Рипки
12. Клангштабик с прижимным каподастром
13. Вирбельбанк (на рисунке находится за панцирной рамой)
14. Ролик или опорная колодка
15. Клавиатурный клап
16. Консоль
17. Крышка
18. Клавиатура
19. Вирбели

Источник

Каково устройство пианино?

Если вы начинающий пианист, то вам будет полезно узнать о своем инструменте немножко больше, чем знают те, кто с фортепиано дела не имеет. Сейчас здесь будет рассказано том, как устроено фортепиано и что происходит, когда мы нажимаем на клавиши. Получив эти знания, быть может, вы еще и не сумеете настроить пианино самостоятельно, но, по крайней мере, будете иметь представление о том, как устранить мелкие неполадки фортепиано и продолжить занятия до прихода настройщика.

Что мы обычно видим снаружи, когда смотрим на пианино? Как правило, это некий «черный ящик» с зубками-клавишами да ножками-педалями, главный секрет которого скрыт внутри. А что же внутри этого «черного ящика»? Здесь мне бы хотелось остановиться на мгновение и процитировать строки известного стихотворения для детей Осипа Мандельштама:

Мы сегодня увидали
Городок внутри рояля.
Целый город костяной,
Молотки стоят горой.

Блещут струны жаром солнца,
Всюду мягкие суконца,
Что ни улица – струна
В этом городе видна.

В каждом пианино и рояле внутри таинственного «черного ящика» скрывается такой «городок». Вот, что мы увидим, приоткрыв крышку пианино:

Теперь-то понятно, откуда берутся звуки: они рождаются в тот момент, когда молоточки ударяют по струнам. Давайте рассмотрим внешнее и внутреннее устройство пианино поподробнее. Каждое фортепиано состоит из трёх основных частей: корпуса, акустического (звукового) блока и ударно-клавишного механизма (механики).

По существу, самая массивная часть пианино – его корпус, скрывающий все, что происходит внутри и защищающий все механизмы инструмента от пыли, воды, нечаянных поломок, проникновения внутрь домашних кошек и прочего безобразия. Кроме того, корпус выполняет важную роль несущего основания, которое не дает упасть на пол 200-килограммовой конструкции (примерно столько весит среднее пианино).

Акустический блок пианино или рояля образуют те детали, которые отвечают за то, чтобы инструмент издавал музыкальные звуки. Сюда мы отнесем струны (это то, что звучит), чугунную раму (на которую крепятся струны), а также резонансную деку (это большое полотно, склеенное из сосновых дощечек, которое отражает слабый звук струны, усиливая и выращивая его до концертной силы).

И, наконец, механика фортепиано – это целая система механизмов и рычагов, которые нужны для того чтобы клавиши ударяемые пианистом отзывались нужными звуками, и для того чтобы в нужный момент звучание, по желанию играющего музыканта, незамедлительно прерывалось. Здесь мы должны назвать сами клавиши, молоточки, демпферы и другие детали инструмента, сюда же можно отнести и педали.

Как же все это работает?

Звуки возникают от того, что молоточки ударяют по струнам. На клавиатуре фортепиано всего 88 клавиш (из них 52 – белые, а черные – 36). На некоторых старых фортепиано всего 85 клавиш. Это значит, что на пианино можно сыграть в общей сложности 88 нот, для этого внутри этого инструмента должно находиться 88 молоточков, которые будут ударять по струнам. А вот струн, по которым ударяют молоточки, оказывается, гораздо больше – их 220. Почему так? Дело в том, что каждой клавише изнутри отвечают от 1 до 3 струн.

Для низких громогласных звуков достаточно одной-двух струн, так как они длинные и толстые (даже имеют медную обмотку). Высокие звуки же рождаются благодаря коротким и тонким струнам. Как правило, громкость их не слишком сильна, поэтому усиливается добавлением ещё двух точно таких же. Вот и получается, что один молоточек ударяет не одну струну, а сразу три, настроенные в унисон (то есть на один и тот же звук). Группу из таких трех струн, которые издают один и тот же звук вместе, принято называть хором струн.

Все струны крепятся на специальной раме, которую отливают из чугуна. Она очень крепкая, так как должна выдерживать большую силу натяжения струн. Винты, с помощью которых достигается и фиксируется нужное натяжение струн, называются колками (или вирбелями). Вирбелей внутри фортепиано столько же, сколько и струн – 220, они расположены в верхней части большими группами и все вместе образуют вирбельбанк (банк вирбелей). Вкручиваются колки не в саму раму, а в мощный деревянный брус, который закреплен позади неё.

Можно ли настроить пианино самому?

Не советую, если вы не профессиональный настройщик, но кое-что поправить вы всё-таки сможете. Когда происходит настройка фортепиано, то каждый из колков подкручивается специальным ключом так, чтобы струна зазвучала нужной высотой. Что делать, если какая-либо из струн ослабла и один их хоров выдает грязь? Вообще, нужно пригласить настройщика, если вы не делаете этого регулярно. Но до его прихода, эту проблему вполне можно разрешить самостоятельно, немного подтянув нужную струну.

Для этого сначала нужно определить, какая именно из струн хора расстроилась – это легко сделать, нужно посмотреть по какому хору ударяет молоточек, затем поочередно прослушать каждую из трех струн отдельно. После этого нужно будет просто немного повернуть колок этой струны по часовой стрелке, следя за тем, чтобы струна приобрела тот же строй, что и «здоровые» струны.

Где взять ключ для настройки фортепиано?

Как и чем настроить фортепиано, если нет специального ключа? Ни в коем случае не пытайтесь поворачивать колки плоскогубцами: во-первых, это не эффективно, во-вторых, вы можете пораниться. Для того чтобы подтянуть струну, можно использовать обычные шестигранники – такой инструмент есть в арсенале любого автовладельца:

Если дома нет шестигранников, рекомендую купить – стоят они совсем недорого (в пределах 100 рублей), продаются обычно наборами. Из набора выбираем шестигранник с диаметром в 8 мм и соответствующую головку, полученным инструментом можно легко отрегулировать положение любого из колков пианино.

Как видите, все довольно просто. Только, предупреждаю, что таким методом вы можете решить проблему на время. Не стоит, однако, увлекаться «подтягиванием колков» и отказываться от услуг настройщика: во-первых, увлёкшись, вы можете подпортить общий строй, во-вторых, это далеко не единственная необходимая операция для вашего инструмента.

Что делать, если порвалась струна?

Иногда на фортепиано лопаются (или ломаются, в общем, обрываются) струны. Что делать в такой ситуации до прихода настройщика? Зная устройство пианино, вы можете извлечь испорченную струну (снять ее с «крючка» внизу и с «колка» сверху). Но это еще не все…. Дело в том, что когда обрывается дискантовая струна, то вместе с ней теряет свой строй («расслабляется») одна из соседних (слева или справа). Её также придется убрать, либо закрепить внизу на «крючке», сделав узел, а затем подстроив уже знакомым способом до нужной высоты.

Что происходит при нажатии на клавиши фортепиано?

Теперь разберемся в том, как работает механика пианино. Вот рисунок-схема принципа работы фортепианной механики:

Здесь вы видите, что клавиша сама по себе никак не соединяется с источником звука, то есть со струной, а лишь служит своеобразным рычагом, который приводит в действие внутренние механизмы. В результате воздействия клавиши (та часть, которая видна на рисунке, скрыта, если смотреть снаружи), специальные механизмы передают энергию удара молоточку, и он ударяет по струне.

Одновременно с молоточком движется демпфер (подушечка-глушитель, которая лежит на струне), он отрывается от струны, чтобы не препятствовать её свободным колебаниям. Молоточек также после удара мгновенно отскакивает назад. Пока на клавиатуре нажата клавиша, продолжаются колебания струн, как только клавиша будет отпущена, демпфер опустится на струны, погасив их колебания, и звук прекратится.

Для чего фортепиано нужны педали?

Обычно у пианино или рояля бывает две педали, иногда три. Педали нужны для того, чтобы разнообразить, разукрасить звучание. Правая педаль отрывает от струн сразу все демпферы, в результате чего после отпускания клавиши звук не пропадает. С ее помощью мы можем добиться звучания в одновременности большего числа звуков, чем мы смогли бы сыграть только лишь одними пальцами.

Среди неискушённых людей распространено мнение о том, что если нажать правую педаль, то звук фортепиано станет громче. В некоторой степени это действительно верно. Музыканты же склонны оценивают не столько громкость, сколько обогащение тембра. При воздействии на струну при открытых демпферах, этой струне начинают отзываться многие другие, которые связаны с ней по акустико-физическим законам. В результате звук насыщается обертонами, делая его более полным, сочным и полётным.

Левая педаль также используется для создания особого рода красочности звучания. Своим действием она приглушает звук. На пианино и роялях левая педаль действует различными способами. Например, на пианино при нажатой (правильнее выразиться – взятой) левой педали молоточки приближаются к струнам, вследствие этого сила их удара снижается и соответственно уменьшается громкость. На рояле же, левая педаль при помощи особых механизмов так смещает всю механику относительно струн, что молоточек вместо трех струн ударяет всего одну, и это создает потрясающий эффект отдалённости или глубины звучания.

У фортепиано бывает ещё и третья педаль, которая располагается между правой педалью и левой. Функции этой педали могут быть различными. В одном случае это педаль-sostenuto, нужная для удержания отдельных басовых звуков, в другом – модератор, который сильно уменьшает звучность инструмента (например, для ночных занятий), в третьем случае средняя педаль подключает какую-нибудь дополнительную функцию. Например, опускает между молоточками и струнами планку с металлическими пластинками, и таким образом изменяет привычный тембр пианино на какую-либо «экзотическую» окраску.

Подведем итоги…

Мы с вами узнали устройство пианино и получили представление о том, как настраивают фортепиано, научились устранять мелкие недостатки в работе инструмента до прихода настройщика. Предлагаю вам также посмотреть видео по теме статьи – вы сможете подсмотреть за производством музыкальных инструментов на фабрике пианино Yamaha.

Если у вас остались вопросы, оставьте их в комментариях. Для того чтобы отправить статью своим друзьям. Используйте кнопки социальных сетей внизу данной страницы.

Источник