Jak omikrofonować i nagłośnić... Fortepian cz. I

CO NIECO HISTORII

Jeśli spojrzymy ogólnie na instrumenty klawiszowe – a do takowych przecież zalicza się fortepian, a także pianino – to za ich prototyp można uznać starogrecki monochord. Był to prymitywny instrument szarpany o jednej strunie (stąd nazwa), pod którą, na pudle rezonansowym, znajdował się ruchomy podstawek, ustawiany w oznaczonych miejscach, dzielący strunę na dwie drgające części. Instrumentu tego używał m.in. Pitagoras do swoich eksperymentów akustycznych. W II wieku p.n.e. używano podobnego instrumentu o czterech strunach, nastrojonych jednakowo, i o czterech ruchomych podstawkach, zwany helikonem. Ten sam instrument pod nazwą polichord używany był w średniowieczu, służąc do nauki śpiewu.

Za prototyp instrumentów klawiszowych można uznać starogrecki monochord.

Dla wygodniejszego skracania strun przesuwane podstawki zastąpiono w XI wieku mechanizmem klawiszowym, stosowanym już wcześniej w lirze korbowej i organach. Aby uniknąć częstego przesuwania podstawków konstruowano też podobne instrumenty o większej liczbie strun i nieruchomych podstawkach. Instrumenty takie, o pudle rezonansowym w kształcie prostokąta, trapezu, trójkąta lub tzw. świńskiej głowy nosiły nazwę psalterium, których odmianą stały się cymbały – niemal w niezmienionej formie używane do dziś przez Węgrów i Cyganów. Istotną różnicę między cymbałami a psalterium stanowi sposób gry – podczas gdy w psalterium struny szarpano palcami obu rąk, struny cymbałów uderzane są za pomocą dwóch drewnianych pałeczek, obciągniętych niekiedy filcem.

Przez zastosowanie mechanizmu klawiszowego do instrumentów typu polichord około XI wieku powstał klawikord. Był to początkowo instrument, którego naciąg stanowiło kilka strun jelitowych przebiegających równolegle (lub lekko skośnie) do klawiatury, nastrojonych w unisono na dźwięk G. Mechanizm klawiszowy był dość prosty – po naciśnięciu jednego końca klawisza unosiła się jego cześć tylna, na której pionowo przytwierdzony był tangent – czyli wąska metalowa listewka – który trafiał odpowiednią strunę w akustycznie właściwym miejscu. Tangent dzielił strunę na dwie drgające części, a zarazem przez siłę swego uderzenia wprawiał obie części struny w drgania – przy czym jedna część była wytłumiona przewiniętym między strunami paskiem sukna, druga natomiast odzywała się cichym i subtelnym dźwiękiem, którego natężenie mogło być regulowane siłą uderzenia w klawisz.

Aż do XVII wielu liczba strun była znacznie mniejsza od liczby klawiszy, stąd na każdą strunę przypadało kilka kolejnych klawiszy – tego typu instrument nosił nazwę klawikord związany. W miarę jak w muzyce wielogłosowej dominować zaczęły interwały mniejsze (zwłaszcza tercja), coraz częściej zdarzało się, że dwóm klawiszom, które miały współbrzmieć w dwu- czy trójdźwięku, odpowiadała ta sama struna, co oczywiście uniemożliwiało współbrzmienie takich interwałów. W związku z tym pojawiła się tendencja do zwiększania liczby strun klawikordu, co doprowadziło w końcu do powstania w XVIII wieku instrumentu o takiej liczbie strun, że każdemu klawiszowi odpowiadała jedna struna (był to tzw. klawikord wolny).

Kolejnym krokiem w rozwoju instrumentów klawiszowych był klawesyn, który jednak w odróżnieniu od klawikordu jest instrumentem szarpanym, wywodzącym się z psalterium, do którego zastosowano mechanizm klawiszowy. O tym instrumencie będzie więcej informacji w artykule o tym, jak omikrofonować klawesyn (bo i tym instrumentem zajmiemy się w niedalekiej przeszłości), przejdźmy więc do „sedna”, czyli fortepianu młoteczkowego, który w XVIII wyparł klawesyn – do tego czasu instrument będący trzonem orkiestry operowej i symfonicznej.

BUDOWA FORTEPIANU

Na ten temat można by napisać nie tyle osobny artykuł, co całą książkę (których zresztą jest na rynku sporo), ograniczymy się tu więc tylko do podstawowych informacji na ten temat.

Fortepian ma kształt wielkiego pudła zbliżonego do trójkąta, spoczywającego na trzech masywnych nogach. Pudło w najszerszym miejscu (czyli z przodu) ma około 145 cm szerokości, wysokość 32-40 cm, długość zaś od 1,2 m (najkrótsze fortepiany pokojowe) do 2,8 m (fortepiany koncertowe). Klawiatura fortepianu, składająca się z 88 klawiszy, znajduje się 70 cm nad poziomem podłogi.
Pudło zamyka od góry wielka przykrywa, której przednia część (mała przykrywa) otwiera się osobno, a całość pokrywy – podnoszona podczas występów solowych do pozycji skośnej – opiera się na specjalnej nóżce. Poniżej połowy wysokości ściany bocznej przez całe pudło instrumentu przebiega drewniana płyta rezonansowa – wykonana z drewna jodłowego lub świerkowego, sklejona z kilku części. Na płycie tej spoczywa, przytwierdzona licznymi śrubami, skomplikowana w kształcie rama z lanego żeliwa. Konieczność stosowania tak silnej konstrukcji stanie się zrozumiała, jeśli uświadomimy sobie, że przeciwstawić musi się ona łącznemu napięciu strun sięgającemu 20 ton!

Budowa i elementy składowe fortepianu.

Początkowo wszystkie struny w fortepianie przebiegały w jednej płaszczyźnie równolegle do siebie (tzw. fortepiany prostostrunne), w XIX wieku układ ten jednak zastąpiono układem krzyżowym, w którym struny najniższych dwóch oktaw przebiegają w wyższej płaszczyźnie z lewego przedniego końca do prawego tylnego, a struny cieńsze w płaszczyźnie niższej. Struny są stalowe, w rejestrze basowym owinięte drutem miedzianym. Dla wyrównania ilości energii emitowanej przez struny o różnych grubościach (i, równocześnie, długościach) stosuje się różną liczbę strun w różnych rejestrach: najniższych 8-12 dźwięków ma struny owijane pojedyncze, reszta owijanych strun basowych jest zdwojona, natomiast struny nieowijane naciągnięte są potrójnie.

Mała ciekawostka – w niektórych fortepianach firmy Blüther każdemu klawiszowi w wysokim rejestrze, oprócz trzech strun normalnie uderzanych, odpowiada dodatkowa czwarta struna, strojona o oktawę wyżej, nie uderzana przez młotek, a drgająca jedynie na prawach rezonansu.

Struny umocowane jednym końcem w zaczepach w tylnej części ramy przechodzą przez bukowy podstawek – osobny dla strun basowych i osobny dla pozostałych. Na drugim końcu struny rejestru basowego i środkowego przechodzą przez tzw. agrafy, czyli uchwyty strun, zaś struny najwyższe pod listwą skracającą, nazywaną capotasto, stanowiącą część ramy. Końce strun nawinięte są na kołki, które poprzez otwory w płycie osadzone są w strojnicy, wykonanej wielowarstwowo z twardego prasowanego drewna.
Mechanizm młoteczkowy to znów temat na osobny, obszerny artykuł, a więc tylko kilka podstawowych informacji o nim.

Przewrót w budownictwie instrumentów klawiszowych dokonał się w 1711 roku z chwilą wynalezienia przez Włocha, Bartolomeo Cristoforiego, mechanizmu klawiszowo-młoteczkowego. W kilka lat później podobnych wynalazków dokonali, niezależnie od Cristoforiego, Jean Marius i Gottlieb Schröter.

Generalnie do dnia dzisiejszego przetrwały dwa rodzaje mechanik młoteczkowych – angielska i wiedeńska, przy czym ta pierwsza zdecydowanie góruje pod względem wykorzystania we współczesnych konstrukcjach fortepianów nad wiedeńska (którą spotyka się obecnie w zasadzie wyłącznie w fortepianach dawnej produkcji).

Ulepszona w 1822 roku przez francuskiego konstruktora, Sebastiana Erarda, mechanika angielska, wykorzystująca tzw. podwójny wymyk, w udoskonalonej w szczegółach przez czołowe fabryki fortepianów pięciodźwigniowej wersji, nosi nazwę angielskiej mechaniki repetycyjnej.

Najistotniejszą jej część – jak i każdego mechanizmu fortepianowego – stanowią młoteczki. Od ich kształtu, sposobu wykonania, trwałości i stopnia zużycia zależy w dużej mierze tzw. ton, czyli barwa brzmieniowa fortepianu. W dawnych fortepianach młoteczki były drewniane, obciągnięte skórą. Od połowy XIX wieku młoteczki mają jedynie cienki rdzeń drewniany, a właściwą treść młoteczka stanowi warstwa filcu. Barwa dźwięku zależy od stopnia twardości młoteczka – twarde dają dźwięk jasny i ostry, bogatszy w tony składowe. Toteż wyrównanie barwy dźwięku w całej skali fortepianu dokonuje się zwykle przez tzw. intonację, czyli przez spulchnianie filcu na twardszych młoteczkach (za pomocą nakłuwania szpilkami ich wierzchołków).

Wyrównanie barwy dźwięku w całej skali fortepianu dokonuje się zwykle przez tzw. intonację, czyli przez spulchnianie filcu na twardszych młoteczkach (za pomocą nakłuwania szpilkami ich wierzchołków).

Uzupełnieniem mechanizmu młoteczkowego jest mechanizm tłumikowy. Każda struna – względnie każdy zespół dwóch lub trzech strun nastrojonych na jeden dźwięk – ma osobny tłumik filcowy. Zadaniem tłumika jest niedopuszczanie do drgania strun w czasie, gdy dany klawisz nie jest naciśnięty (co, jak pamiętamy z poprzedniego numeru, jest pewnym problemem w przypadku harfy). Jedynie struny najwyższego rejestru charakteryzują się na tyle krótkim brzemieniem, że ich tłumienie nie jest potrzebne – dlatego też nie mają one dedykowanych tłumików (począwszy mniej więcej od dźwięku g3).

Najczęściej używany jest system tłumików górnych. Kontrklawiatura – czyli zespół wszystkich dźwigienek odpowiadających klawiszom – składa się w tym systemie z dźwigni jednoramiennych, a osadzone na przechodzących między strunami drutach rdzenie tłumikowe wraz z filcowymi poduszeczkami przyciskają się do strun własnym ciężarem. Mechanizm tłumików nie łączy się bezpośrednio z mechanizmem młoteczkowym – gdy mechanizm młoteczkowy wysuwany jest z pudła instrumentu (np. podczas remontu), mechanizm tłumikowy pozostaje wewnątrz.

Pierwotnie fortepiany miały do pięciu pedałów (dźwigni nożnych), na wzór klawesynu. Początkiem XIX wieku ustaliło się użycie tylko dwóch pedałów, używanych do dnia dzisiejszego, choć we współczesnych konstrukcjach przeważnie jest ich trzy – szczególnie w przypadku fortepianów koncertowych.

Użycie prawego pedału powoduje podniesienie wszystkich tłumików ze strun. Działanie tego pedału nie tylko „zamraża” (tzn. sprawia, że cały czas wybrzmiewają) zagrane dźwięki, ale też zmienia barwę dźwięku przez wprowadzanie rezonansowych drgań nieuderzonych strun – pod wpływem tonów harmonicznych wybrzmiewających dźwięków. Prawy pedał zwiększa też ogólną głośność brzmienia instrumentu, stąd zwany jest pedałem forte.

Lewy pedał przesuwa cały mechanizm młoteczkowy – wraz z podstawą i klawiaturą, lecz bez mechanizmu tłumikowego – o 3 do 6 mm w prawo. Po przesunięciu młoteczki w trzystrunowych zespołach strun uderzają tylko w dwie lub jedną strunę, a w dwustrunowych w jedną. Jakkolwiek nieuderzone struny drgają na prawach rezonansu, to jednak sumaryczne brzmienie jest cichsze i bardziej matowe, dlatego też lewy pedał zwany jest pedałem piano.

Pedał środkowy (jeśli występuje) ma za zadanie zatrzymanie bez tłumienia (czyli znów, przedłużenie wybrzmiewania) tych dźwięków, których klawisze naciśnięte są w momencie uruchomienia pedału.

To z grubsza tyle jeśli chodzi o budowę fortepianu. O skali, rejestrach brzmieniowych oraz kierunkach promieniowania fal dźwiękowych opowiemy sobie w kolejnym artykule. W tym natomiast jeszcze kilka zdań poświęcimy na omówienie budowy

PIANINA

Pianino to odmiana fortepianu o pionowym układzie strun, używana do celów domowych i pedagogicznych. W okresie od połowy XVIII wieku do połowy XIX wieku znane były fortepiany o pionowym (nie krzyżowym) układzie strun, o różnych kształtach, np. fortepian-piramida (Friderici, rok 1745), fortepian-żyrafa, czyli pantaleon (Wachtl i Blezer, rok 1840) oraz fortepian-lira (ok. roku 1825).

Budowa współczesnego pianina jest analogiczna do budowy fortepianu, z modyfikacjami wynikającymi z pionowego układu instrumentu. Wokół szkieletu, zajmującego tylną część instrumentu, zbudowane jest pudło rezonansowe, zamknięte od przodu drewnianą płytą rezonansową. O płytę opiera się żelazna rama, na której umieszczone są struny w układzie krzyżowym. Struny pianina są (zwłaszcza w rejestrze basowym) krótsze, lecz grubsze od odpowiednich strun fortepianowych. Sposób mocowania strun i budowa strojnicy są analogiczne do fortepianu.

Pianino to odmiana fortepianu o pionowym układzie strun, używana do celów domowych i pedagogicznych.

Będące dziś w użyciu pianina stosują w zasadzie prostą mechanikę angielską, dostosowaną jedynie do formy instrumentu przez dodanie tzw. pseudoklawiatury i łączników między dźwigniami obu klawiatur. Tłumiki, które przy pionowym układzie strun nie mogą opadać na struny własnym ciężarem, przyciskane są doń sprężynami.

Działanie prawego pedału pianina jest analogiczne do działania tego samego pedału w fortepianie – ruchy pedału przenoszone są na listwę pedałową, odchylającą wszystkie tłumiki. Natomiast lewy pedał działa odmiennie – za jego naciśnięciem specjalna listwa przesuwa główki młoteczków w stronę strun, mniej więcej do połowy pierwotnej odległości. W ten sposób młoteczki uderzają struny z mniejszą siłą, przez co dźwięk jest nie tylko słabszy, ale i bardziej matowy.

Niektóre pianina mają poza tym tzw. moderator w postaci gałki przesuwanej na brzegu klawiatury lub w formie środkowego pedału. Powoduje on wysuwanie się paska filcowego pomiędzy młoteczki a struny. Dźwięk pianina z moderatora jest bardzo stłumiony i nienaturalny.


W artykule wykorzystano materiały z książki Mieczysława Drobnera „Instrumentoznawstwo i akustyka”.