8 (916) 300-2-800





Устройство рояля

Мы все привыкли к тому, что устройство рояля хоть и замысловато, но стандартно. Ведь рояль – это большой черный (белый) ящик, который всегда черный (белый), всегда одной и той же формы, и звучит везде одинаково на всем земном шаре.

Однако, подобная ситуация сложилась относительно недавно, приблизительно к середине ХХ века. А вся предыдущая история развития этого инструмента была наполнена многочисленными поисками, смелыми экспериментами и творческими новаторскими идеями, которые оставляли свой отпечаток на всех компонентах инструмента, меняя в итоге не только его игровые и акустические характеристики, но и его форму и вид.

Составные элементы рояля

История фортепиано начинается в XVIII веке с изобретения итальянским мастером Бартоломео Кристофори первого молоточкового фортепиано, внешне ничем не отличавшегося от клавесина. Но уже к концу столетия этот новый инструмент приобретает свое лицо и настоящее признание, так что его лидерство среди других видов клавишно-струнных инструментов становится уже неоспоримым.

В последующие годы в течение всего XIX века идет бурное развитие инструмента: фортепиано приобретает самые разнообразные формы, появляются на свет множество различных видов и типов этого инструмента. Например, среди фортепиано с горизонтальным расположением струн наряду с роялем (или флигилем (от нем. Flügel), как называли рояль в России до революции) популярностью долгое время пользовались так называемые столообразные фортепиано, совмещавшие в себе достоинства обычного стола и музыкального инструмента. А среди инструментов с вертикальным расположением струн создавались фортепиано с красочными названиями, недвусмысленно говорящими о форме инструмента: «пирамидальное», «жирафовое» фортепиано и проч.

Устройство рояля

На сегодняшний день фортепиано, как струнный клавишный ударный инструмент, представлен только двумя разновидностями: рояль и пианино (про устройство пианино смотрите здесь).

При этом, идет ли речь о строении современного фортепиано или о его предшественниках, всегда можно выделить пять-шесть основных компонентов, которые непременно будут присутствовать в том или ином инструменте. А именно: Резонансная дека, Клавишный механизм, Деревянный корпус, Стальные струны, Чугунная рама, Педали.

Изображение рояля «в разрезе» с описанием его составляющих дано в конце этой статьи. Если слова «штег», «штульрама» или «рипки» для вас ничего не значат – сначала прочитайте нижеследующий текст, а лишь потом обращайтесь к этой схеме.

Итак, устройство рояля в деталях.

Клавишный механизм

Какой бы привычной и справедливой ни была бы фраза: дека – сердце рояля (поскольку именно она рождает и проецирует звук), все-таки, именно особенности клавишного механизма, а не что-либо другое, дали фортепиано новое исключительное свойство: способность передавать широкую гамму динамических оттенков, плавно переходить от forte к piano и обратно. Прежде всего, именно это нововведение дало возможность фортепиано превзойти всех своих тогдашних конкурентов, и в дальнейшем играть ведущую роль в истории мировой музыкальной культуры.

Клавишный механизм состоит из собственно клавиш (обычно их 88), молоточков, демпферов и системы передаточных рычагов – так называемой фортепианной механики.

Механика рояля включает в себя множество узлов и деталей (в общей сложности порядка 6000 деталей из дерева, металла, кожи и войлока), этой теме посвящены специальные книги, здесь же мы ограничимся рассмотрением только основных компонентов современной рояльной механики.

Как это ни странно, но уже в первом фортепиано итальянского мастера Кристофори (1655, Падуя –1731, Флоренция), в так называемом Gravecembalo col piano e forte (т.е. «клавесин с тихим и громким [звучанием]»), были придуманы все главные конструктивные элементы и принципы действия механики, которые, претерпев неизбежные изменения и усовершенствования в последующие столетия, применяются и по сей день.

Это чертеж первого ударного механизма фортепиано Кристофори (1711-й год).

Устройство рояля

Главнейшие части механики:
1) Молоточек, головка которого обтянута упругим материалом (первоначально использовалась лосиная кожа), при подскакивании кверху производящий удар по струне, сами молоточки при этом размещались в горизонтальном положении под струнами;
2) Выступ в основании молотка (шультер), за счет которого молоточек приводится в движение;
3) Подталкивающий рычаг особой формы (шпиллер), устроенный таким образом, что после удара молоточка по струне он отводится в сторону, освобождая место для беспрепятственного падения молоточка, тем самым обеспечивая свободное колебание струне;
4) мягкая подложка для молоточков, в состоянии покоя (рулейстик);
5) глушитель (демпфер), освобождающий струну в момент нажатия клавиши и заглушающий ее в остальное время.

Позже (что можно наблюдать по чертежам 1720 г.) Кристофори усовершенствует свою механику, в частности введя в нее устройство, расположенное на конце клавиши для подхвата молоточка после удара, чтобы после возможного подскакивания молоточек не коснулся струны вторично, это устройство стало прототипом современного рояльного фенгера.

Чуть ниже приводится схема и описание действия современного молоточкового механизма рояля.

Тут нужно отметить, что принцип действия и компоненты механизма Кристофори, распознаваемые даже в «навороченной» современной механике, были совсем не единственными. Наряду с подобной системой, основанной на принципе подталкивания молоточка (нем. Stoßzungenmechanik) именовавшейся «английской», существовала также система получившая название «венской» (или «немецкой»), в основе которой лежал принцип подбрасывания молоточка (нем. Prellmechanik).

Этот вид механики применялся у производителей фортепиано вплоть до начала XX века, а частично и позже, составляя серьезную конкуренцию английской механике. О многом говорит тот факт, что такие величайшие композиторы и исполнители как Людвиг ван Бетховен, Иоганн Гуммель, Иоганнес Брамс, Роберт и Клара Шуман, Ференц Лист и многие другие предпочитали именно венские фортепиано. Было, правда, одно исключение – Шопен, чьи симпатии были на стороне английских и французских инструментов.

Английская механика, современный рояль:

Устройство рояля

Данный тип механики можно назвать «английским» с двойной репетицией, поскольку изобретение механизма двойной репетиции было создано как раз на базе английской механики в 1821 году французским мастером Себастьеном Эраром. В последующие годы это изобретение было взято на вооружение многими ведущими производителями, и получило ряд усовершенствований. В наше же время такой тип механики является мировым стандартом. Правда, при сохранении общего принципа механики, у разных производителей она в деталях может варьироваться.

В данном примере использована фигура (1) (сложная деталь, состоящая из нескольких отдельных частей) с пружиной Герца.

Как всё это работает: при нажатии клавиши фигура молоточкового механизма (1) поднимается. Подвижно закрепленный на ней шпиллер (2) передает усилие клавиши на ролик шультера (3), из-за чего молоточек (4) движется вверх. Еще до момента удара молоточка по струне короткое плечо шпиллера (5) надавливает на освобождающую кнопку (6), это заставляет верхушку шпиллера отклониться от своего положения и выйти из-под шультера. Таким образом, непосредственная передача силы удара через шпиллер на шультер прерывается.

В то время как клавиша достигает своего самого нижнего положения, молоточек по инерции преодолевает оставшееся до струны расстояние, отскакивает от нее и останавливается фенгером (7) на середине пути. После того как фенгер отпускает молоточек, репетиционный рычаг (8) поднимает молоточек на столько, чтобы шпиллер (2) мог вернуться в свое начальное положение под роликом шультера молоточка (3). Таким образом, система рычагов клавиши снова готова к новому удару, еще до того как сама клавиша вернулась в свое верхнее положение.

Здесь следует сказать, что подобный механизм двойной репетиции, во-первых, способствует более быстрому повторению звука, что само по себе существенно обогащает технические возможности инструмента, и во-вторых, дает возможность исполнителю связанно извлекать звуки при непрерывно поднятом демпфере, что дает эффект схожий с игрой на грифе струнного инструмента.

Демпферы (глушители струн, в виде оклеенных войлоком колодочек) (14) располагаются над струнами. При движении вверх заднего конца клавиши поднимается и относящийся к ней демпфер, что позволяет свободно резонировать соответствующей струне. Фигура демпферного механизма (12) оснащена грузиком, призванным обеспечить надлежащее давление демпфера для предотвращения колебания струны. Как только клавиша возвращается в верхнее положение, демпфер полностью опускается на струны.

В наше время используется так называемая «ирландская» система демпферов, наряду с ней какое-то время существовали две других: «венская консольная» и «французская», уступающие первой по эффективности и удобству в эксплуатации.

Видео об устройстве клавишного механизма:

Резонансная дека

Пожалуй, ни к какому другому компоненту фортепиано с момента создания этого инструмента и до сего дня не прикладывалось бы больше стараний для его усовершенствования, чем к резонансной деке. И понятно почему – ведь именно она рождает и проецирует звук, отражая и усиливая колебания струн, обеспечивая богатство звучания рояля.

Представляет она собой деревянный щит, который располагается снизу струн, закрепленный внутри корпуса инструмента.

Дека в рояле традиционно изготавливается из самых ценных пород ели. После тщательного отбора древесина очень медленно и осторожно обрабатывается в климатических камерах. Необходимый размер деки получается за счет склеивания дощечек ели толщиной 9-11 мм.

Интересно, что в начале XIX века толщина деки составляла всего 5-6 мм. Возросшее за это время примерно в четыре раза натяжение струн потребовало соответствующих изменения и в деке. Для этой же цели, чтобы обеспечить сопротивляемость натяжению струн, 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», расположенных поперек волокон деки. Рипки застругиваются по приклеиваемым поверхностям дугообразно, чтобы предать деке необходимую форму, и сужаются к концам, чтобы предать ей эластичность.

Еще к деке приклеивается так называемый «штег» – подставка для струн, посредством которой колебание от последних передается непосредственно уже самой деке. Штег может быть изготовлен как из массивной древесины, так и из многослойной. Дискантовые и басовые штеги фрезеруются, в них сверлятся отверстия для штифтов, делаются специальные фаски, после чего устанавливаются штифты.

Нужно отметить, что каждая фортепианная фирма имеет собственную технологию изготовления резонансных дек, отличия при этом могут касаться всех основных параметров деки.

Стальные струны

Устройство рояля

Источником звука в фортепиано являются стальные струны. Совокупность струн каждого отдельного тона принято называть «струнным хором». При этом в верхнем диапазоне, как правило от нот F (в концертных) или H-B, хор состоит из трех струн, в нижнем регистре – по две, а самые низкие ноты имеют в хоре всего лишь по одной струне.

Материалом для струн служит специальная стальная проволока высокой прочности, чему исторически способствовало то, что с 1812 года немецкий фабрикант Крупп стал выпускать струны холодной протяжки из тигельной стали.

К струнной проволоке предъявляются очень высокие требования в плане прочности, чистоты поверхности, упругости и однородности. Ее диаметр варьируется, как правило, от 0.775 до 1.6 мм, при этом точность составляет плюс-минус 0.005мм. Чтобы не делать струны для низких звуков чрезмерно длинными, используют так называемые витые струны – на тонкую основную струну (керн) навивают мягкую медную проволоку, в один или два слоя (трехслойная навивка встречается крайне редко). В результате чего достигается толщина, необходимая для получения низких звуков, при этом сохраняется необходимая эластичность струн.

Струны, проходя через штег, одним концом закрепляются на рамном штифте, другим – на настроечном колке (вирбеле).

Многим известно, что суммарное натяжение струн в современных больших концертных роялях может зашкаливать за 20 тонн. Интересно, что в начале XIX века это значение было куда скромнее: всего лишь 5-6 тонн. К середине века возросло до 14 тонн, а к концу столетия составило уже все 18 тонн.

Сила натяжения отдельно взятой струны в верхнем регистре, как правило, составляет 75 кгс, а в басах уже будет зашкаливать за 100 кгс (к сравнению, эти показатели соответствуют максимально допустимому суммарному натяжению всех струн у акустической гитары). При этом общее давление струн на деку рояля может достигать 550 кгс и более!

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.

Чугунная рама

Чугунная рама одна из важных составных частей рояля. Ее основная функция заключается в том, чтобы принимать на себя суммарное натяжения струн инструмента, которое в рояле, как мы уже поняли, может превышать 20 тонн.

Потребность в подобном остове фортепиано назрела к концу XVIII века, но к цельнолитой массивной чугунной раме пришли лишь в середине XIX века. Первое же время вводились разного рода металлические элементы в виде распорок и пластин, причем пока только для усиления футора, который еще с первых молоточковых фортепиано нес на себе всю нагрузку от натяжения струн.

Со временем эти усиливающие элементы переросли в цельнолитую металлическую раму, а в 1825 году Алфеус Бэбкок из Бостона запатентовал цельнолитую чугунную раму, позволившую дополнительно повысить натяжение струн, увеличив их толщину, и тем самым добиться более сильного и полного тона, а также повысить стабильность строя инструмента.

Чугунная рама все больше и больше стала принимать на себя силу натяжения струн, так что деревянная конструкция футора взяла на себя роль главным образом опоры резонансной деки. Нужно сказать, что были также попытки делать рамы и из других металлов: например, алюминия, за счет чего удавалось заметно уменьшить вес инструмента. Эти эксперименты были вполне оправданы: ведь вес чугунной рамы большого концертного рояля может достигать порядка 180 кг.

Деревянный корпус

Деревянный корпус рояля вмещает в себя все перечисленные до этого компоненты.

Состоит он из двух частей: футора и наружной стенки (обечайки). Футор представляет собой стабильную деревянную основу инструмента, состоящую из опорной рамы, шпрейцев футора (массивные распорки), горизонтальных и вертикальных брусков. Служит опорой для деки и поддерживает чугунную раму.

Футор рояля изготавливается из целой кипы тонких слоёв, полученных из прочных сортов отборной древесины, которые покрываются клеем и перемещаются в специальный пресс, где им в течение нескольких часов придается необходимая форма, так называемая крыловидная форма – конечная форма рояля.

По такому же принципу изготовляется наружная стенка корпуса рояля (обечайка), которая в дальнейшем приклеивается поверх футора.

Помимо прочих важных компонентов рояля расположенных в его корпусе, здесь же размещается и так называемая колковая доска, или 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 рояля и его форма часто несут на себе элементы дизайна, воплощение смелых художественных замыслов и полета фантазии. 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 у многих ведущих производителей роялей имеется линейка продукции отвечающая запросам самых взыскательных в этом плане клиентов. От стилизации под старину до футуристических изысков.

Устройство рояля

Педали

Если эпитет «сердце рояля» по отношению к механике или же деке инструмента чаще всего звучат из уст фортепианных мастеров-фабрикантов, то эпитет «душа рояля» принадлежит уже мастерам исполнителям (Антон Рубинштейн) и слова эти относятся именно к педалям инструмента, умение пользоваться которыми относится к важнейшим элементам пианистического искусства.

Сами педали представляют собой устройства рычажного типа, которые управляются ногами. Сейчас это воспринимается вполне очевидным, хотя раньше управление осуществлялось, как ни странно, коленями, а рычаги находились непосредственно под клавиатурой.

Первым, кто был упомянут в связи с изобретением педалей фортепиано, был Адам Бейер из Лондона, которому в 1781 году был выдан патент на педаль «форте» (правая педаль).

Современный рояль может иметь две или три педали.

В рояле с двумя педалями они выполняют следующие функции:
– левая педаль («пиано») сдвигает клавиатуру с механикой вправо, чем достигается тихое звучание (молоточек ударяет по струне уже в другом месте, чем обычно, в результате чего вместо трёх струн хора он ударяет только по двум или по одной струне в басовом регистре).
– с помощью правой педали все демпферы поднимаются, так что после отпускания клавиш соответствующие струны продолжают звучать. Кроме того, все остальные неприглушённые струны начинают резонировать, что делает звучание более полным.

У рояля с тремя педалями крайние выполняют те же функции, которые были описаны выше, а средняя может иметь различные назначения:
– в больших роялях это чаще всего педаль «состенуто». При ее нажатии поднятые над нажатыми клавишами демпферы замирают в своем положении и остаются поднятыми и после того, как соответствующие клавиши будут отпущены. То есть эти ноты, независимо от дальнейшей игры, «повисают» продолжая звучать.
– в малых роялях это может быть как педаль «состенуто» так и педаль модератора.
– в некоторых американских роялях средняя педаль поднимает демпферы только в басовом регистре.

В последнее время некоторые фирмы стали использовать в своих роялях четвертую педаль, так называемую harmonic pedal. Которая была изобретена в 80-е годы прошлого столетия во Франции Денисом де ля Рошфодье (Denis de la Rochefordière).

При ее использовании незадействованные во время игры струны (струны не нажатых клавиш) оказываются открытыми (не заглушаются демпферами), в результате чего они приходят в колебание от игровых струн под действием резонанса, тем самым создавая характерный фон, ни как не влияющий при этом на звукопередачу самой музыки.

Для удобства использования педаль совмещает в себе сразу функции и правой педали «форте» и harmonic педали. При этом эффект резонанса обертонов достигается за счет частичного нажатия педали. При полном нажатии она функционирует как педаль «форте».

Устройство рояля

Устройство рояля

1. Механика
2. Резонансная дека
3. Стальные струны
4. Чугунная рама
5. Наружная стенка
6. Футор
7. Педали
8. Шпрейцы футора
9. Штег
10. Рамные штифты
11. Рипки
12. Постель деки
13. Вирбельбанк
14. Штульрама
15. Клавиатурный клап
16. Ножка рояля
17. Крышка
18. Клавиатура
19. Вирбели

Если статья не показалась вам достаточно наглядным пособием по внутреннему устройству рояля, то данное видео поможет разобраться в предмете раз и навсегда (18+):