Piano

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Contexte

Le piano est peut-être le plus connu et le plus aimé de tous les instruments de musique. Il possède également la gamme la plus large de tous les instruments, de sorte que la musique de tous les autres instruments peut être composée dessus. Il peut être joué en solo, mais la plupart des autres instruments, y compris la voix, utilisent le piano comme accompagnement. Techniquement, le piano peut aussi être l'instrument de musique le plus compliqué avec plus de 2 500 parties.

Le piano est un instrument à cordes. Ses nombreuses parties sont organisées en cinq zones structurelles et mécaniques générales des pianos à queue ou verticaux. Ce sont :le cas du piano à queue en forme d'aile (ou le cabinet du piano vertical ou droit); la table d'harmonie et les côtes et ponts qui en sont les composants ; la plaque en fonte; Les cordes; et, collectivement, les touches, les marteaux et la mécanique ou le mécanisme du piano. Le boîtier comporte de nombreuses pièces structurelles pour la fixation des pieds et des broches de réglage, mais peut-être que le rebord et le clavier ou l'étagère où les touches et la mécanique du piano seront installées sont les plus importants. La table d'harmonie amplifie les vibrations des cordes, qui sont transmises par les ponts.

La plaque en fonte est installée sur la table d'harmonie et le pinblock (une partie du boîtier) et fournit la force nécessaire pour ancrer les cordes sous tension. Les boulons de nez et les boulons de périmètre ancrent la plaque aux entretoises et au bord intérieur du boîtier. Les 220 à 240 cordes du piano sont fixées à des goupilles d'attelage le long du bord incurvé de la plaque en fonte et à des goupilles d'accord à l'avant du piano, à peu près parallèles au clavier. L'action du piano est encore plus compliquée et comprend les touches, les marteaux et le mécanisme ou l'action.

Les noms de pianos indiquent généralement leurs tailles. La longueur des pianos à queue (en forme d'aile) varie de 1,4 à 2,9 m (4 pi 7 po à 9 pi 6 po) de l'avant du clavier à la fin du virage. Le grand "bébé" mesure 1,52-1,57 m (5 pi-S pi 2 po); les pianos à queue plus petits sont appelés « taille d'un appartement ». Les plus grandes tailles sont le piano à queue moyen et le piano à queue de concert. La conception des pianos verticaux modernes a peu changé depuis 1935. Les hauteurs varient de 36 à 52 pouces (91 à 132 cm) avec de petites variations de largeur et de profondeur. Les cinq tailles standard, du plus petit au plus grand, sont l'épinette, la consolette, la console, le studio et les pianos professionnels. Les pianos sont souvent choisis pour leur apparence et les armoires sont disponibles dans la plupart des styles et finitions de meubles.

Historique

Les ancêtres du piano sont les premiers instruments à cordes. Pincer, frapper et incliner les cordes étaient connus dans toutes les civilisations anciennes; la harpe est mentionnée dans le livre de la Genèse dans la Bible. Le psaltérion était un ancien instrument de type boîte avec des cordes pincées avec un médiator. Des clés ont été ajoutées aux instruments à cordes pour former la famille d'instruments dirigée par le clavecin, mais les clés sont utilisées pour pincer les cordes du clavecin, l'instrument le plus populaire du XVIIe siècle. Un développement parallèle était le dulcimer, une autre boîte à cordes avec des cordes qui sont frappées. Les touches et les cordes ont été jumelées dans un instrument frappant dans le clavicorde, ce qui a conduit directement à l'invention du pianoforte ou du pianoforte.

Bartolomeo de Francesco Cristofori fabriquait des clavecins à Padoue, en Italie. Il est crédité d'avoir inventé le piano en 1700. Le piano de Cristofori avait des marteaux qui frappaient les cordes en tombant par élan, après avoir été déplacés par les pièces d'action reliant les marteaux aux touches. Les marteaux ont été attrapés par des contrôles arrière ou des contrôles de marteau pour les empêcher de rebondir de haut en bas sur les cordes après la frappe initiale. Cette méthode permettait aux cordes de continuer à vibrer et à produire du son et de les frapper fort ou doucement, contrairement au clavecin. Johann Andreas Silbermann de Strasbourg, France, a continué l'intérêt de Cristofori pour le pianoforte, et l'instrument est devenu populaire en Allemagne après que Frédéric le Grand en ait acheté plusieurs. Johann Sebastian Bach l'approuva en 1747.

Le piano avait remplacé le clavecin en importance à la fin du XVIIIe siècle. Les ébénistes leur ont construit de belles caisses. Le piano carré a été construit au milieu du siècle et de plus en plus de musiciens ont commencé à écrire de la musique spécifique au piano, plutôt que d'emprunter des airs de clavecin. La construction de pianos a commencé en Amérique en 1775, et les modifications apportées à la conception des marteaux et au mécanisme de jeu ou à l'action ont amélioré le son et la réactivité de l'instrument. Jean Henri Pape de Paris a breveté 137 améliorations pour le piano au cours de sa vie (1789-1875). En Angleterre, John Broadwood a développé des machines pour fabriquer des pianos et réduire leur coût.

Les améliorations se sont poursuivies de 1825 à 1851 avec plus de 1 000 brevets en Europe et aux États-Unis pour des pianos plus forts et plus habiles avec un meilleur contrôle et un mouvement répétitif. Au milieu du XIXe siècle, le piano moderne avait émergé sur la base du développement de la plaque en fonte pour la résistance structurelle et le cordage croisé en éventant les cordes basses sur les aigus. En 1870, Steinway &Sons avait développé cette méthode d'éventail appelée échelle sur-cordée, de sorte que les cordes se croisent le plus étroitement au centre de la table d'harmonie où le meilleur son est produit.

Publicité pour un piano mécanique Beckwith du catalogue Sears Roebuck de 1915. (Des collections du musée Henry Ford et de Greenfield Village.)

Au début du XXe siècle, le piano mécanique a atteint une grande popularité, permettant aux gens de se sentir artistiques et de produire de la musique chez eux sans avoir à investir des heures interminables dans la pratique. Les pianos, équipés d'un mécanisme de lecture intégré, étaient activés par des pédales ou par l'électricité et utilisaient des rouleaux de papier perforé pour jouer une variété de musique.

Les fabricants ont présenté leurs pianos mécaniques comme un bon divertissement familial et une source d'enrichissement culturel. Un public enthousiaste a répondu avec enthousiasme, achetant plus de deux millions de pianos à la fin des années 1920. Les parents espéraient que les pianos intéresseraient leurs enfants à acquérir des compétences musicales, bien qu'ils aient souvent l'effet inverse, puisque les pianos mécaniques offraient, comme l'a décrit un fabricant, « la perfection sans pratique ».

Les marchands proposaient des rouleaux de musique pour un large éventail de groupes d'âge, de goûts musicaux et d'intérêts. De jeunes adultes ont chanté avec les derniers airs, tandis que des versions musicales de comptines ont enchanté les tout-petits. Les amateurs de musique classique écoutaient des sonates ou des mélodies d'opéra. De nombreux Grecs, Italiens et Polonais-Américains ont acheté des rouleaux de chansons avec des mots imprimés dans leur langue maternelle.

Les pianos mécaniques à pièces étaient populaires parmi les propriétaires d'hôtels, de salles de danse et de restaurants, qui les achetaient pour faire la sérénade aux clients et augmenter leurs profits. Équipés de rouleaux qui jouaient plusieurs airs, ces pianos déversaient de la musique à la baisse d'une pièce. Les clients ont glissé sur les pistes de danse au son de valses et de fox-trots, ont dîné dans des restaurants au son de mélodies populaires ou ont bu dans des speakeasies sur des airs entraînants.

Cependant, l'enthousiasme pour les pianos mécaniques a commencé à décliner à la fin des années 1920, alors que les phonographes et la radio se faisaient concurrence pour les loisirs et les divertissements.

Jeanine Head Miller

C. F. Theodore Steinway a également développé le bord courbé continu du boîtier, qui améliore la transmission du son en utilisant les propriétés acoustiques des longues fibres de bois. Ces améliorations ont été adaptées à tous les styles de pianos, y compris les pianos à queue, droits et carrés. En 1911, il y avait 301 facteurs de pianos aux États-Unis. La production a culminé dans les années 1920 et a considérablement diminué en raison de la Grande Dépression des années 1930. Aujourd'hui, il existe environ 15 fabricants de pianos aux États-Unis et le Japon est le plus grand producteur de pianos au monde.

La conception du piano n'a pas changé de manière appréciable depuis la fin des années 1800, bien que les fabricants puissent utiliser différents matériaux ou approches du processus de fabrication. Le processus de fabrication du piano à queue est décrit ci-dessous; il existe quelques différences dans la fabrication du piano vertical ou droit et dans les méthodes de fonctionnement, en particulier l'angle auquel les marteaux frappent les cordes.

Matières premières

Les pianos sont fabriqués avec les meilleurs matériaux, non seulement pour les apparences, mais aussi pour une excellente production sonore. Les longues fibres du bois d'érable sont solides et souples pour la construction de la jante, mais de longues fibres d'épinette sont nécessaires pour la solidité des croisillons. Le bois est également nécessaire pour faire des modèles d'autres pièces. Le métal est utilisé pour une variété de pièces, y compris la plaque en fonte. Le sable est nécessaire pour couler les moules. Le caractère du sable est modifié par l'utilisation d'additifs et de liants tels que la bentonite (un type d'argile) et la poussière de charbon. La fonte en fusion pour la coulée est faite de fonte brute avec de l'acier et de la ferraille pour ajouter de la résistance. Les cordes sont faites de fil d'acier à haute résistance qui est fabriqué dans des filatures spécialisées pour piano.

Conception

Les pianos sont conçus par des ingénieurs spécialement formés et instruits appelés ingénieurs d'échelle. Les ingénieurs d'échelle choisissent les matériaux, créent les conceptions et les spécifications et développent les interactions des parties du piano. L'aspect le plus important de la conception concerne peut-être la résistance structurelle du piano. Environ 160 à 200 lb par pouce carré (11,2 à 14 kg par cm²) de tension est exercée sur chacune des 220 cordes ou plus du piano. Le piano doit bien fonctionner, mais il doit également rester stable dans le temps, car les conditions changeantes affectent différemment les nombreux matériaux du piano.

La plaque de fonte doit supporter la tension de la gamme à cordes, recouvrant très peu la table d'harmonie; il doit avoir une masse maximale pour la force, mais une masse minimale pour la qualité sonore. Sa forme est unique à la conception du piano car elle se conforme à la disposition des cordes, au placement des ponts sur la table d'harmonie et aux chemins des cordes. Parce que le matériau est cassant, il doit être soutenu aux endroits où les cordes appliquent une tension. Des trous sont conçus dans le côté incurvé pour empêcher la plaque de se fissurer en raison de la contrainte thermique après avoir été coulée et refroidie, et cette conception permet également au son de s'élever de la table d'harmonie. L'ingénieur à l'échelle esquisse d'abord une plaque proposée, la dessine à l'échelle et crée un motif en bois ; cette conception est ensuite utilisée pour la fabrication.

Le processus de fabrication

Plier le rebord du boîtier

• 1 La méthode de flexion des jantes de Steinway est toujours utilisée et constitue la première étape de l'assemblage du piano à queue. Des couches de bois d'érable à fibres longues sont collées ensemble et pliées dans une presse à métal pour former un rebord continu; les rebords intérieur et extérieur sont faits de cette façon. Jusqu'à 22 couches forment chaque bord de piano, et les couches peuvent mesurer jusqu'à 25 pi (7,62 m) de long. La colle résine est appliquée à la machine, puis les couches sont acheminées vers la presse où elles sont mises en forme. Les jantes sont stockées dans des accolades pour les empêcher de changer de forme. Ils sont séchés dans des conditions de température et d'humidité contrôlées jusqu'à ce que le bois atteigne une teneur en humidité spécifique où il conservera son contour. Le rebord intérieur courbé est ensuite équipé d'autres composants en bois, notamment le bloc transversal, le bloc à broches, les croisillons, le clavier et le fond arrière. Ceux-ci sont collés et chevillés en place.
• 2 Le meuble est fini pour améliorer les propriétés sonores ainsi que pour l'apparence. L'armoire est poncée pour que la teinture soit absorbée correctement, le bois est blanchi pour égaliser l'apparence du placage, la pré-teinture et la teinture sont ensuite effectuées, des bouche-pores (parfois avec un washcoat) sont ajoutés et une première couche de scellant ou de laque est appliquée. La surface est à nouveau poncée, des glacis spéciaux (pour vieillir ou autres effets) sont ajoutés suivis de deux autres couches de laque, le ponçage est refait, des garnitures spéciales sont ajoutées et deux dernières couches de laque sont utilisées. L'armoire est séchée jusqu'à 21 jours avant d'être frottée à la main jusqu'à sa finition finale.

Réalisation des éléments de structure

• 3 Les éléments en bois du piano (appelés collectivement la charpente)—la clavette et la plaque en fonte—sont les parties du piano qui supportent la tension des cordes. Les croisillons sont faits d'épicéa sélectionné et le bloc d'épingle ou la planche de lutte est constitué de couches collées d'érable commun. Le pinblock est scié sur quartier ou coupé par rotation pour maximiser l'adhérence de la structure du grain sur les broches de réglage. Les couches stratifiées sont également collées à différents angles les unes par rapport aux autres de sorte que les broches soient entourées de bois de bout. Le pinblock a un trou par chaîne, ou jusqu'à 240 trous, percés dedans.
• 4 La plaque en fonte est fabriquée dans une fonderie de plaques à piano. Les plaques d'allumettes sont fabriquées en métal à partir du motif en bois conçu par l'ingénieur avec des pièces supérieures et inférieures assorties. Des moules en sable sont fabriqués à partir des plaques d'allumettes, et ceux-ci sont utilisés pour couler la plaque. Le fer fondu est versé à travers les moules et laissé durcir pendant le processus de fondation (un processus de refroidissement contrôlé) pour produire une plaque pesant environ 600 lb (272,4 kg). Une fois la plaque refroidie et retirée des moules, le sable est décapé de la plaque avec des grains d'acier. La plaque est transportée sur des convoyeurs aériens jusqu'à une salle de forage où des trous sont percés pour les goupilles de réglage, les boulons de nez, les boulons du cadre et les goupilles d'attelage. Les goupilles d'attelage sont insérées ensuite ; puis les imperfections de moulage sont éliminées de la plaque par meulage et perçage. Les huiles sont également éliminées. La plaque est poncée à la main et frottée, apprêtée et peinte.
• 5 La plaque en fonte est suspendue au dessus de son piano lors du montage. La plaque sera abaissée et soulevée à l'intérieur et à l'extérieur du piano plusieurs fois au fur et à mesure que le bloc d'épingle, joint contre le rebord, et que la table d'harmonie et les ponts sont installés.

Création de la table d'harmonie

• 6 La table d'harmonie est un mince panneau d'épicéa qui sous-tend les cordes et la plaque de fonte et repose sur les croisillons de jante. Ses parties sont la planche elle-même, soutenant les nervures sous la planche, et les deux ponts sur lesquels les cordes sont tendues. La table d'harmonie est en épicéa d'une épaisseur de 0,25 à 0,375 po (0,635 à 0,95 cm); il agit comme un résonateur naturel, est solide pour son poids et peut être vibré par les cordes en raison de sa légèreté. L'épicéa est séché à l'air puis séché au four jusqu'à une teneur en humidité spécifique. Il est ensuite coupé en bandes de 5,08 à 12,7 cm de large, les bords sont collés et les bandes sont pressées ensemble et séchées. Un motif est superposé et la table d'harmonie est taillée à la taille d'un piano à queue.
• 7 La table d'harmonie est courbée pour produire le bon son. La courbe s'appelle une couronne qui s'arque vers le haut vers les cordes. L'arche est réalisée en ajustant des nervures en épicéa léger ou en pin à sucre sur la face inférieure de la planche. Les côtes sont soigneusement découpées à partir de motifs, puis ajustées et collées à la table d'harmonie à l'aide d'une presse à côtes qui positionne avec précision les côtes, puis force la planche dans la bonne courbure. Les nervures sont coupées dans le sens de la longueur du bois et ajustées à angle droit par rapport au grain de la longueur de la table d'harmonie, de sorte que les vibrations soient transmises de manière uniforme. Les extrémités des côtes sont empennées, puis emboîtées dans des encoches de la charpente du piano qui soutiendront exactement l'arc de la couronne; les fabricants de pianos utilisent des modèles spéciaux pour guider ces coupes dans le cadre.
• 8 Les deux ponts de la table d'harmonie transfèrent les vibrations des cordes sur toute leur longueur à la table d'harmonie. Le pont long est traversé par des cordes aiguës et les cordes basses qui traversent les aigus traversent le pont court. Les ponts sont compliqués car ils doivent suivre étroitement le grain de la table d'harmonie, se courber avec la couronne et soutenir les cordes, qui exercent une pression descendante sur les ponts et donc sur la table d'harmonie. Cette pression doit être soutenue par la force des ponts et de l'arc de la couronne, sinon le ton des cordes baissera. Les ponts sont constitués de blocs de bois massifs ou de bois lamellé-collé. L'érable dur est utilisé dans les pianos de fabrication américaine et le bois de faucon (hêtre) est utilisé en Europe. Les ponts laminés doivent être placés avec des tôles perpendiculaires à la table d'harmonie ou les couches de colle ont un effet amortissant. Les ponts sont collés à la table d'harmonie et également fixés à celle-ci avec des vis à bois coiffées par des boutons de table d'harmonie en bois qui agissent comme des rondelles et empêchent les vis de grincer dans la planche. Les ponts sont crantés sur les deux Les pianos ont la plus grande gamme de tous les instruments et plus de 2 500 parties. Ils sont considérés comme appartenant à la fois à la famille des instruments à cordes, car les cordes d'un piano produisent ses sons, ainsi qu'à la famille des percussions, car le son est produit lorsqu'un marteau frappe une corde. côtés où chaque corde se croise, de sorte que la corde frappe une petite partie du chevalet et puisse vibrer facilement. Des broches sont insérées dans le pont et des cordes sont enfilées entre les broches.

Cordage et accordage

• 9 La corde de piano est fabriquée dans des usines spécialisées et se compose de fil d'acier au carbone. Les cordes de basse sont également enveloppées d'enroulements de cuivre dans un processus appelé chargement des cordes. Les enroulements ajoutent du poids et de l'épaisseur aux cordes à âme en acier, de sorte qu'elles vibrent plus lentement et peuvent être fabriquées à des longueurs adaptées à un piano de taille pratique ; sans chargement, les cordes de basse devraient mesurer 30 pieds (9,14 m) de long pour produire leurs sons. Les cordes aiguës sont courtes, ne sont pas enroulées avec du cuivre, mais sont regroupées par trois pour former un seul ton. Des bâtons d'échelle sont utilisés comme étalons pour chaque corde, agissant comme une jauge de chaque type de fil et déterminant le nombre de tailles de cordes nécessaires ; jusqu'à 17 diamètres de fil différents peuvent être utilisés pour corder un piano. Les cordes de piano nécessitent des soins et une manipulation particuliers car elles reposent directement après avoir été formées, coupées et chargées et ne sont jamais enroulées sur des rouleaux. Une fois les cordes enfilées, elles sont maintenues en place près des goupilles d'accord par des barres métalliques et des clous en laiton spéciaux appelés agrafes. D'autres barres positionnent correctement les cordes près des goupilles d'attelage.
• 10 broches de réglage sont en fil d'acier. Le fil est coupé à la bonne longueur, les extrémités sont façonnées avec une matrice et les broches sont chargées dans un tambour où les bords rugueux sont lissés. Le gobelet les vide dans une presse où des festons adaptés aux marteaux de réglage sont formés au sommet des broches. Des trous pour les cordes sont percés dans les extrémités embouties des broches, les broches sont nettoyées des copeaux métalliques et de l'huile, et un nickelage est appliqué aux broches pour les empêcher de rouiller. Les broches sont filetées pour tourner facilement pendant le réglage, puis elles sont soumises à un chauffage contrôlé appelé bleuissement, qui oxyde la surface extérieure des filets des broches (où le nickelage a été retiré lors du filetage) afin que les broches agrippent le bois dans le bloc d'épingle. Des machines spéciales insèrent plusieurs broches à la fois dans les trous de la plaque en fonte et dans le bloc broches où elles sont mises en place à la main.

Construction du clavier et de l'action

•  11 Les claviers, les clés et les mécanismes d'action, ainsi que les actions, sont fabriqués par des fabricants spécialisés. Les touches s'équilibrent et pivotent sur un ensemble de deux ou trois rails recouverts de feutre pour éviter le bruit. Les broches de guidage pour chaque clé sont insérées dans le rail avant ou supérieur et le rail central ou d'équilibre. Les clés elles-mêmes sont faites de bois léger qui est coupé sur mesure et séché dans des fours. Les touches sont recouvertes de plastique noir ou blanc, bien que dans le passé l'ivoire et l'ébène aient été utilisés. Les couvre-clés en plastique sont moulés pour couvrir un groupe de touches qui sont ensuite coupées individuellement. Des trous sont percés sur les faces inférieures pour s'adapter aux broches de guidage. Des vis à cabestan sont montées sur les bords arrière du clavier s'étendant à l'intérieur du piano ; l'action sera assise sur ceux-ci. Les touches sont désormais découpées en 88 individus, qui sont poncées et polies sur les côtés. Les touches noires sont également teintées en noir avant que les capuchons noirs ne soient collés. Les clés sont réapparues sur l'image clé, des poinçons ressemblant à des rondelles sont placés sur les broches de guidage et les clés sont placées dessus.
• 12 La voix du piano dépend de la qualité des marteaux. De nombreux matériaux, de la peau d'élan au caoutchouc, ont été utilisés au cours de l'histoire du piano, mais aujourd'hui, les marteaux sont recouverts de feutre de laine de qualité supérieure de densité graduée avec précision. Le feutre est fabriqué par des spécialistes qui commencent avec une laine sélectionnée qui est cardée, peignée, pliée et compressée en feutre en bandes effilées. Le feutre le plus fin est utilisé pour les marteaux aigus, tandis que le feutre épais est utilisé pour les basses. Le noyau de chaque tête de marteau est une moulure en bois, et un feutre inférieur et supérieur sont collés en place avec de la résine pour recouvrir la moulure. Les têtes de marteau sont fabriquées en longues bandes de la même taille puis découpées en têtes de marteau individuelles à la main ou par automatisation. L'ensemble complet de marteaux est installé dans le piano. Le son du piano est ajusté par un accordeur spécialement formé appelé voix. Les actions clés doivent répondre avec la même résistance. Les marteaux en feutre sont modifiés avec un autocollant ou une aiguille qui retexture les têtes de marteau et change le son.
• 13 Les dernières pièces sont ajoutées, y compris les pédales et leurs trappes, le rabat ou le couvre-clés, le porte-musique, les charnières et le couvercle supérieur, le topstick qui supporte le couvercle surélevé et bien d'autres détails. Toutes les pièces sont fabriquées avec soin afin qu'elles soient bien ajustées et ne fassent pas de bruit ou n'affectent pas le son de l'instrument.

Contrôle qualité

Les pianos n'existeraient pas sans le contrôle de la qualité dans tous les aspects de la production, car les instruments sont trop sensibles et dépendent de l'interaction de nombreuses pièces et matériaux. Par exemple, la qualité commence par la conception de l'ingénieur de la balance. Les métallurgistes vérifient la teneur en métal de la plaque de fer ; des analyses chimiques sont effectuées sur les autres contenus, notamment le carbone, le soufre, le phosphore et le manganèse. La température est également critique; la fonte en fusion est de 2 750 ° F (1 50 ° C), et les températures de fondation ou de durcissement sont également soigneusement surveillées. Le cordage est contrôlé et testé de la même manière pendant la fabrication pour son élasticité, sa résilience et sa résistance à la traction.

Le futur

Le processus de fabrication des pianos est resté essentiellement le même pendant un siècle, mais les ingénieurs de gamme sont toujours à la recherche de nouvelles méthodes. La coulée sous vide a récemment été utilisée pour produire des plaques de fonte avec des finitions lisses ne nécessitant aucun meulage.