Фортепиано

<час />

Фон

Фортепиано может быть самым известным и любимым из всех музыкальных инструментов. У него также самый широкий диапазон инструментов, поэтому на нем можно сочинять музыку для всех других инструментов. На нем можно играть соло, но на большинстве других инструментов, включая голос, в качестве аккомпанемента используется фортепиано. Технически пианино также может быть самым сложным музыкальным инструментом, состоящим из более чем 2500 частей.

Фортепиано - струнный инструмент. Его многие части организованы в пять основных структурных и механических областей рояля или вертикального фортепиано. Это:корпус крыловидного рояля (или корпус вертикального или пианино); дека и ребра и перемычки, которые являются ее составными частями; чугунная пластина; струны; и, вместе взятые, клавиши, молотки и действие или механизм фортепьяно. В кейсе есть много конструктивных деталей для крепления ножек и настроечных штифтов, но, возможно, наиболее важными являются обод и клавиатура или полка, где будут установлены клавиши и механизм фортепиано. Дека усиливает колебания струн, которые передаются через мосты.

Чугунная пластина установлена ​​над декой и штифтом (часть корпуса), и она обеспечивает прочность, чтобы закрепить струны при натяжении. Носовые болты и болты по периметру прикрепляют пластину к распоркам и внутреннему ободу корпуса. Струны пианино от 220 до 240 прикреплены к штифтам сцепления по изогнутому краю чугунной пластины и к настроечным штифтам на передней части фортепиано, примерно параллельно клавиатуре. Действие фортепиано еще более сложное и включает в себя клавиши, молотки и механизм или действие.

В названиях пианино обычно указывается их размер. Фортепиано рояля (в форме крыла) имеет длину от 1,4 до 2,9 м от передней части клавиатуры до конца изгиба. «Малыш» имеет длину 1,52–1,57 м (5 футов-S футов 2 дюйма); рояли меньшего размера называются «квартирными». Большие размеры - это средний рояль и концертный рояль. Современный вертикальный дизайн пианино мало изменился с 1935 года. Вертикали варьируются по высоте от 36 до 52 дюймов (91–132 см) с небольшими вариациями по ширине и глубине. Пять стандартных размеров от самого маленького до самого высокого:спинет, консоль, консоль, студийное и профессиональное пианино. Пианино часто выбирают по внешнему виду, а шкафы доступны в большинстве стилей и отделок мебели.

История

Предки фортепиано - первые струнные инструменты. Щелканье, удары и поклон струн были известны всем древним цивилизациям; арфа упоминается в Книге Бытия Библии. Гусеница представляла собой древний инструмент коробчатого типа со струнами, которые перебирали медиатором. Клавиши были добавлены к струнным инструментам, чтобы создать семейство инструментов во главе с клавесином, но клавиши используются для перещипывания струн в клавесине, самом популярном инструменте семнадцатого века. Параллельно с этим развивались цимбалы, еще одна струнная коробка, по которой ударяют по струнам. Клавиши и струны были соединены в ударный инструмент - клавикорды, что непосредственно привело к изобретению фортепьяно или фортепьяно.

Бартоломео де Франческо Кристофори делал клавесины в Падуе, Италия. Ему приписывают изобретение пианино в 1700 году. В пианино Кристофори были молотки, которые ударяли по струнам, падая под действием инерции, после того, как их двигали части действия, соединяющие молотки с клавишами. Молотки фиксировались обратными проверками или молотковыми проверками, чтобы они не подпрыгивали вверх и вниз по струнам после первого удара. Этот метод позволял струнам продолжать вибрировать и издавать звук, а по ним ударяли громко или тихо, в отличие от клавесина. Иоганн Андреас Зильберманн из Страсбурга, Франция, продолжил интерес Кристофори к фортепиано, и этот инструмент стал популярным в Германии после того, как Фридрих Великий купил несколько. Иоганн Себастьян Бах одобрил это в 1747 году.

К концу восемнадцатого века пианино заменило клавесин по важности. Краснодеревщики сделали им красивые футляры. Квадратное пианино было построено в середине века, и все больше музыкантов начали писать музыку, специфичную для фортепиано, вместо того, чтобы заимствовать мелодии клавесина. Производство фортепиано началось в Америке в 1775 году, и изменения в конструкции молотков и игрового механизма или действия улучшили звук и отзывчивость инструмента. Жан-Анри Пап из Парижа запатентовал 137 усовершенствований для фортепиано в течение своей жизни (1789-1875). В Англии Джон Бродвуд разработал машины для производства пианино и снижения их стоимости.

Улучшения продолжались с 1825 по 1851 год с получением более 1000 патентов в Европе и США на более сильные, более ловкие фортепиано с большим контролем и повторяющимся движением. К середине девятнадцатого века современное пианино появилось на основе разработки чугунной пластины для обеспечения прочности конструкции и перекрестного натяжения струн путем перераспределения басовых струн над высокими. К 1870 году компания Steinway &Sons разработала метод веерной гаммы, называемый перетянутой гаммой, так что струны наиболее близко пересекались в центре деки, где воспроизводится наилучший звук.

Реклама пианино Beckwith из каталога Sears Roebuck 1915 года. (Из собраний музея Генри Форда и Гринфилд-Виллидж.)

В начале двадцатого века игральное пианино стало очень популярным, позволив людям чувствовать себя артистичными и создавать музыку у себя дома, не тратя бесконечные часы на практику. Пианино, оснащенное встроенным механизмом проигрывателя, приводилось в действие ножными педалями или электричеством, а для воспроизведения различной музыки использовались рулоны перфорированной бумаги.

Производители рекламировали свои пианино как хорошее развлечение для всей семьи и источник культурного обогащения. Восторженная публика с энтузиазмом откликнулась, купив к концу 20-х годов более двух миллионов пианино. Родители надеялись, что пианино заинтересует их детей музыкальными навыками, хотя часто они давали обратный эффект, поскольку пианино для игроков предлагало, как описал один производитель, «совершенство без практики».

Дилеры предлагали музыку для самых разных возрастных групп, музыкальных вкусов и интересов. Молодые люди пели под самые свежие мелодии, а музыкальные версии детских стишков очаровывали малышей. Любители классической музыки слушали сонаты или оперные мелодии. Многие американцы греческого, итальянского и польского происхождения покупали свитки песен со словами, напечатанными на их родном языке.

Пианино с монетоприемником были популярны среди владельцев отелей, танцевальных залов и ресторанов, которые покупали их, чтобы петь серенаду клиентам и увеличивать прибыль. Эти пианино, оснащенные роликами, на которых играли несколько мелодий, воспроизводили музыку при малейшей цене. Посетители скользили по танцполам, исполняя вальсы и фокстрот, обедали в ресторанах под популярные мелодии или пили в подпольных ресторанах под ритмичные мелодии.

Однако энтузиазм к игрокам на пианино начал ослабевать в конце 1920-х, поскольку фонографы и радио составляли острую конкуренцию за свободное время и деньги на развлечения.

Жанин Хед Миллер

C. F. Theodore Steinway также разработал непрерывный изогнутый обод для корпуса, который улучшил передачу звука за счет использования акустических свойств длинных древесных волокон. Эти улучшения были адаптированы для всех стилей фортепиано, включая рояли, пианино и квадратные. К 1911 году в Соединенных Штатах был 301 производитель пианино. Пик производства пришелся на 1920-е годы и сильно упал из-за Великой депрессии 1930-х годов. Сегодня в Соединенных Штатах насчитывается около 15 производителей фортепиано, а Япония является крупнейшим производителем фортепиано в мире.

Конструкция пианино не претерпела существенных изменений с конца 1800-х годов, хотя производители могут использовать другие материалы или подходы к производственному процессу. Ниже описан процесс изготовления рояля; Есть некоторые различия в изготовлении вертикального или вертикального фортепиано и в методах работы, особенно в угле, под которым молоточки ударяют по струнам.

Сырье

Фортепиано изготовлено из лучших материалов не только для внешнего вида, но и для превосходного звучания. Длинные волокна кленовой древесины прочны и эластичны для создания обода, но длинные волокна ели необходимы для прочности распорок. Древесина нужна и для выкройки других деталей. Металл используется для изготовления множества деталей, включая чугунную пластину. Песок нужен для литейных форм. Характер песка изменяется за счет использования добавок и связующих, таких как бентонит (разновидность глины) и угольная пыль. Расплавленный чугун для отливки изготавливается из чугуна с добавлением стали и железного лома для повышения прочности. Струны изготовлены из высокопрочной стальной проволоки, которая производится на специализированных струнных заводах для фортепиано.

Дизайн

Фортепиано конструируют специально обученные и образованные инженеры, называемые инженерами звукоснимателей. Инженеры по масштабированию выбирают материалы, создают дизайн и спецификации, а также разрабатывают взаимодействие частей фортепиано. Возможно, самый важный аспект дизайна связан с конструктивной прочностью фортепиано. Около 160–200 фунтов на квадратный дюйм (11,2–14 кг на квадратный см) натяжения прилагается к каждой из 220 или более струн фортепиано. Фортепиано должно работать хорошо, но оно также должно оставаться стабильным с течением времени, поскольку меняющиеся условия по-разному влияют на многие материалы в фортепиано.

Чугунная пластина должна выдерживать натяжение натяжной шкалы, очень мало закрывая деку; он должен иметь максимальную массу для прочности и минимальную массу для качества звука. Его форма уникальна для конструкции фортепиано, потому что она соответствует расположению струн, расположению перемычек на деке и траектории струн. Поскольку материал хрупкий, его необходимо поддерживать в местах, где струны создают натяжение. Отверстия расположены на изогнутой стороне, чтобы предотвратить растрескивание пластины из-за термического напряжения после ее заливки и охлаждения, и такая конструкция также позволяет звуку подниматься от деки. Инженер по шкале сначала набрасывает предлагаемую пластину, рисует ее в масштабе и делает узор из дерева; позже эта конструкция используется в производстве.

Производственный
процесс

Загибание края корпуса

• 1 Метод изгиба обода Steinway все еще используется и является первым шагом в сборке рояля. Слои длинноволокнистой древесины клена склеиваются и сгибаются на металлическом прессе, образуя сплошной обод; как внутренний, так и внешний обод сделаны таким образом. Каждый обод пианино состоит из 22 слоев, длина которых может достигать 7,62 м (25 футов). Смоляной клей наносится машинным способом, затем слои подаются на пресс, где им формируется форма. Обода хранятся в скобах, чтобы они не меняли форму. Их выдерживают в условиях контролируемой температуры и влажности до тех пор, пока древесина не будет соответствовать определенному содержанию влаги, при котором она сохранит свой контур. Затем на изогнутый внутренний обод устанавливаются другие деревянные компоненты, включая поперечный блок, блокирующий блок, поперечные распорки, клавишную пластину и нижнюю часть спинки. Они приклеиваются и привинчиваются на место.
• 2 Корпус отделан для улучшения звуковых свойств и внешнего вида. Корпус шлифуется, чтобы морилка впитывалась должным образом, древесина отбеливается, чтобы выровнять внешний вид шпона, затем выполняются предварительное окрашивание и окрашивание, добавляются шпатлевки (иногда с тонким слоем) и наносится первый слой герметика или лака. Поверхность снова шлифуется, добавляются специальные глазури (для состаривания или других эффектов), затем еще два слоя лака, снова шлифуется, добавляются специальные отделки и используются два последних слоя лака. Шкаф сушат до 21 дня, прежде чем протереть вручную до окончательной отделки.

Изготовление структурных компонентов

• 3 Деревянные компоненты фортепьяно (вместе называемые каркасом) - блокирующий стержень и чугунная пластина - являются частями фортепьяно, которые поддерживают натяжение струн. Подтяжки изготовлены из отборной ели, а блокировка или борцовка - из склеенных слоев каменного клена. Штифтовой блок имеет распил в четверть или круговую резку, чтобы максимально усилить сцепление зернистой структуры с настроечными штифтами. Ламинированные слои также приклеиваются под разными углами друг к другу, так что штифты окружены торцевой древесиной. Булавочный блок имеет одно отверстие на струну или до 240 отверстий, просверленных в нем.
• 4 Чугунная пластина изготавливается в литейном цехе для фортепиано. Спичечные пластины изготовлены из металла по рисунку дерева, разработанному инженером, с соответствующими верхними и нижними частями. Из спичечных плит делают формы для песка, которые используются для отливки плиты. Расплавленное железо разливают через формы и дают ему затвердеть в процессе литья (контролируемый процесс охлаждения), чтобы получить пластину весом около 600 фунтов (272,4 кг). После того, как пластина остынет и извлечена из форм, с пластины стальной крошкой сдувается песок. Пластина транспортируется по подвесным конвейерам в буровую, где просверливаются отверстия для настроечных штифтов, носовых болтов, болтов к раме и шкворней. Затем вставляются пальцы сцепного устройства; Затем дефекты отливки удаляются с плиты шлифованием и сверлением. Масла тоже удаляются. Пластина отшлифована вручную, протерта, загрунтована и окрашена.
• 5 Во время установки чугунная пластина подвешивается над пианино. Пластина будет опускаться и подниматься в фортепиано и выниматься из него несколько раз по мере установки фиксатора, уплотнения на ободе, деки и перемычек.

Создание деки

• 6 Дека представляет собой тонкую еловую панель, которая лежит в основе струн и чугунной пластины и опирается на распорки обода. Его частями являются сама доска, опорные ребра на нижней стороне доски и два моста, через которые натягиваются струны. Дека изготовлена ​​из ели толщиной 0,25–0,375 дюйма (0,635–0,95 см); он действует как естественный резонатор, прочен благодаря своему весу и может вибрировать струнами из-за своей легкости. Ель сушат на воздухе, затем сушат в печи до определенного содержания влаги. Затем его разрезают на полоски шириной 2–5 дюймов (5,08–12,7 см), края склеивают, полоски прижимают и сушат. Узор накладывается, и дека обрезается до размера рояля.
• 7 Дека изогнута для правильного звучания. Кривая называется короной, которая выгибается вверх к струнам. Арка изготавливается путем подгонки ребер из легкой древесины ели или сахарной сосны к нижней стороне доски. Ребра аккуратно вырезаются из лекал, затем устанавливаются и приклеиваются к деке с помощью пресса для ребер, который точно позиционирует ребра, а затем заставляет доску придать надлежащую кривизну. Ребра прорезаются вдоль волокон древесины и устанавливаются под прямым углом к ​​продольным волокнам деки, так что колебания передаются равномерно. Концы ребер скошены, затем вставлены в выемки в каркасе пианино, которые будут точно поддерживать арку короны; пианисты используют специальные узоры, чтобы направлять эти разрезы в раме.
• 8 Два моста на деке передают колебания струн по всей их длине на деку. Длинный бридж пересекают тройные струны, а басовые струны, которые веером пересекают высокие, пересекают короткий мост. Мосты сложны, потому что они должны быть параллельны фактуре деки, изгибаться с короной и поддерживать струны, которые оказывают опускающее давление на мосты и, следовательно, на деку. Это давление должно поддерживаться прочностью мостов и арки короны, иначе тон струн упадет. Мосты изготавливаются из массивных деревянных блоков или из клееной древесины. Для изготовления пианино американского производства используется твердый клен, а в Европе - соколиное дерево (бук). Ламинированные перемычки необходимо укладывать слоями перпендикулярно деке, иначе клеевые слои будут иметь демпфирующий эффект. Мосты приклеены к деке, а также прикреплены к ней шурупами по дереву, покрытыми деревянными кнопками деки, которые действуют как шайбы и не дают винтам врезаться в доску. На обоих мостах есть насечки. У фортепиано самый широкий диапазон инструментов и более 2500 деталей. Считается, что они принадлежат как к семейству струнных инструментов, потому что струны фортепьяно издают свои звуки, так и к семейству ударных, поскольку звук издается, когда молоток ударяет по струне. стороны пересечения каждой струны, чтобы струна ударялась о небольшую часть моста и могла легко вибрировать. В мост вставляются штифты, между штифтами продеваются струны.

Натягивание и настройка

• 9 Струна для фортепиано изготавливается на специализированных станах из проволоки из углеродистой стали. Басовые струны также обертываются медной обмоткой в ​​процессе, называемом загрузкой струн. Обмотки увеличивают вес и толщину струн со стальным сердечником, поэтому они колеблются медленнее и могут быть изготовлены до длины, которая соответствует практичному размеру пианино; Без нагрузки басовые струны должны быть длиной 30 футов (9,14 м), чтобы воспроизводить звук. Струны для высоких частот короткие, не намотаны медью, а сгруппированы по три для получения одного тона. Шкалы используются в качестве эталонов для каждой струны, выступая в качестве калибра для каждого вида проволоки и определяя, сколько размеров струны необходимо; Для струнных струн на одном фортепиано можно использовать до 17 различных диаметров проволоки. Струны для фортепиано требуют особого ухода и обращения, потому что они лежат сразу после формирования, обрезки и нагрузки и никогда не наматываются на рулоны. После того, как струны натянуты, они удерживаются на месте возле настроечных штифтов с помощью металлических стержней и специальных латунных шпилек, называемых аграффами. Другие стержни правильно позиционируют струны рядом со штифтами сцепки.
• 10 штифтов изготовлены из стальной проволоки. Проволока обрезается до необходимой длины, концы формуются с помощью штампа, а штифты загружаются в тумблер, где неровности сглаживаются. Стакан опорожняет их в пресс, где на вершинах штифтов формируются гирлянды, подходящие для настройки молотков. Отверстия для струн просверливаются в зубчатых концах штифтов, штифты очищаются от металлической стружки и масла, а штифты никелируют, чтобы они не ржавели. Штифты имеют резьбу, чтобы легко поворачиваться во время настройки, затем они подвергаются контролируемому нагреву, называемому посинением, которое окисляет внешнюю поверхность резьбы штифтов (где никелирование было удалено во время нарезания резьбы), поэтому штифты будут захватывать древесину в пинблок. Специальные машины вставляют по несколько штифтов одновременно через отверстия в чугунной пластине и в блокировку штифта, где они устанавливаются на место вручную.

Создание клавиатуры и действия

• 11 Клавиатуры, клавиши и рамки действия, а также действия производятся специализированными производителями. Клавиши балансируют и вращаются на двух или трех направляющих, покрытых войлоком для предотвращения шума. Направляющие штифты для каждого ключа вставляются в переднюю или головную направляющую и среднюю или уравновешивающую направляющую. Сами ключи изготовлены из легкого дерева, которое обрезано по размеру и высушено в печах. Клавиши покрыты черным или белым пластиком, хотя раньше использовались цвета слоновой кости и черного дерева. Пластиковые крышки клавиш отформованы так, чтобы закрывать группу клавиш, которые позже разрезаются по отдельности. На нижней стороне просверлены отверстия под направляющие штифты. Шпильки крепятся на задних краях клавиатуры и выходят внутрь пианино; действие будет размещено на них. Ключи теперь разрезаны на 88 частей, которые отшлифованы и отполированы по бокам. Черные клавиши также окрашиваются в черный цвет до того, как наклеиваются черные колпачки. Клавиши повторно сопоставляются с ключевым кадром, перфорация, напоминающая шайбы, размещается над направляющими штифтами, а клавиши помещаются на них.
• 12 Голос фортепиано зависит от качества молотков. Многие материалы, от лосиной кожи до резины, использовались на протяжении всей истории фортепиано, но сегодня молотки покрыты шерстяным войлоком премиум-класса с прецизионной градуированной плотностью. Войлок производят специалисты, которые начинают с отборной шерсти, которая кардуется, расчесывается, складывается и прессуется в войлок сужающимися полосками. Самый тонкий войлок используется для тройных молотков, а толстый войлок - для баса. Сердцевина каждой головки молота представляет собой деревянную лепнину, а нижнее полотно и верхний фетр склеены на месте смолой, чтобы покрыть лепнину. Головки молотка делаются длинными полосами одинакового размера, а затем нарезаются на отдельные головки вручную или автоматически. В пианино установлен полный набор молотков. Звук пианино регулируется специально обученным тюнером, называемым вокалистом. Ключевые действия должны отвечать одинаковым сопротивлением. Войлочные молотки модифицированы наклейкой или иглой, которые изменяют текстуру головок молотков и изменяют звук.
• 13 Добавлены последние детали, включая педали и их ловушки, откидную доску или крышку для клавиш, музыкальную стойку, петли и верхнюю крышку, верхнюю палку, поддерживающую приподнятую крышку, и многие другие детали. Все части изготовлены с особой тщательностью, поэтому они плотно прилегают друг к другу, не дребезжат и не влияют на звук инструмента.

Контроль качества

Фортепиано не могло бы существовать без контроля качества во всех аспектах производства, потому что инструменты слишком чувствительны и зависят от взаимодействия многих частей и материалов. Например, качество начинается с дизайна масштабного инженера. Металлурги проверяют содержание металла в железной пластине; химические анализы проводятся для других компонентов, включая углерод, серу, фосфор и марганец. Температура также имеет решающее значение; температура расплавленного чугуна составляет 2750 ° F (1510 ° C), также тщательно контролируются температуры литья или закалки. Струна аналогичным образом контролируется и испытывается во время производства на эластичность, упругость и прочность на разрыв.

Будущее

Процесс изготовления фортепиано оставался практически неизменным на протяжении столетия, но инженеры по масштабированию всегда ищут новые методы. В последнее время вакуумное литье используется для производства чугунных пластин с гладкой поверхностью, не требующей шлифовки.