Vamos a mostraros diferentes imágenes y vídeos para que comprendáis como se produce el sonido en el piano. El mecanismo de percusión del piano es un complejo conjunto de palancas cuyo principal objetivo es controlar el golpe del macillo a la cuerda y ofrecer la posibilidad de que el pianista pueda modular a su gusto la expresión del sonido del instrumento.
El macillo es un elemento muy importante en la generación del sonido del piano, ya que su función es percutir la cuerda, producir el sonido y modular su intensidad y timbre. Los primeros pianos tenían macillos compuestos por un núcleo de madera recubierto de varias capas de piel cuya dureza disminuía progresivamente desde el interior, con pieles duras como el cuero, al exterior, con pieles finas y delicadas. Los macillos del piano moderno están fabricados con lana prensada sobre un núcleo de madera. La forma en la que está prensada la lana del macillo influye directamente en la calidad tímbrica del instrumento. Un martillo blando permanece más tiempo en contacto con la cuerda al percutirla que un martillo duro, que rebota más rápidamente. Este hecho hace que la producción de los armónicos varíe por parte de la cuerda y afecte a la brillantez del sonido.1
El conjunto del macillo está formado por la cabeza del martillo, fabricada con lana prensada y encolada sobre un núcleo de madera. Dicha cabeza está situada sobre un brazo que recibe la fuerza ejercida por el mecanismo a través de un rodillo de piel llamado nuez.2
La tecla es la palanca principal del mecanismo de percusión. El brazo frontal de esta palanca es la parte visible del teclado y sobre la que el pianista ejerce la presión. Al ser presionada la parte frontal, la tecla pivota sobre el balancín lo que hace que se ponga en funcionamiento el mecanismo a través del pilotín situado en la parte posterior de la misma. En los pianos de cola, la parte posterior de la tecla también tiene como objetivo elevar el apagador y sirve para ubicar la grapa o atrape. Esta pieza regula la caída del martillo y en los pianos verticales esta función se realiza en la báscula.2
El conjunto de piezas que comunican la tecla con el macillo reciben el nombre de báscula. La pieza clave de la báscula es el escape y en los pianos de cola también alberga al doble escape.2
El apagador tiene como misión silenciar el sonido producido por la cuerda. Puede ser activado de tres maneras diferentes: cada vez que se pulsa una tecla el apagador se retira de la cuerda antes que el macillo la golpee; al presionar el pedal derecho que hace que se eleven todos los apagadores a la vez; o bien mediante el pedal central de los pianos de cola, también denominado sostenuto, que, al ser presionado mantiene la posición elevada únicamente de los apagadores que están levantados en ese momento.2
Se pueden distinguir dos fases en el funcionamiento del mecanismo de percusión del piano: la fase de impulso del macillo y la fase de caída.
El escape es la pieza clave del mecanismo de percusión del piano ya que es el encargado de unir la tecla al macillo. Se encuentra situado dentro de la báscula, a la que se encuentra unido en su trayectoria ascendente. El extremo del escape ejerce presión sobre el macillo por su nuez correspondiente hasta que el macillo se encuentra situado a a unos 2 ó 3 milímetros de la cuerda. En este momento, el escape se retira de la nuez y deja de ejercer presión sobre el macillo, pero éste continúa su trayectoria por inercia.4
Después de la percusión de la cuerda por parte del macillo, el mecanismo es el encargado de controlar la caída de éste. Básicamente se pueden producir tres tipos de situaciones: ataque normal, ataque normal manteniendo la tecla hundida bajo la presión del dedo o ataque en pianísimo manteniendo la tecla hundida.
El ataque normal es cuando el intérprete abandona la tecla después del ataque, lo que provoca que el macillo rebote contra la cuerda y vuelva a su posición inicial de reposo.
En el ataque normal manteniendo la tecla hundida bajo la presión del dedo, el macillo rebota pero es retenido por la grapa. Simultáneamente, la caída del macillo provoca la bajada de la palanca del doble escape, con lo que el muelle se comprime. En dicha posición, cuando el pianista disminuye la presión ejercida sobre la tecla, al ser liberado el macillo de la grapa, en lugar de caer, no solamente queda suspendido sino que rebota ligeramente hacia arriba, empujado por la fuerza del muelle. Con esto se solucionan de manera eficaz todos los problemas ocasionados en las repeticiones rápidas, trinos, etc.
En el ataque en pianísimo manteniendo la tecla hundida, el macillo es retenido por la palanca del doble escape y permanece preparado para nuevas repeticiones.
El control eficaz de la caída del macillo, gracias al doble escape, fue la gran mejora introducida por Sébastien Érard a principios del siglo XIX.4
Las proporciones de los brazos de palanca del mecanismo de percusión del piano son de 2:3, 3:4 o 4:5 según el tipo de instrumento para el teclado, con el brazo largo siempre a favor del pianista; 1:1 para la báscula y para el macillo una proporción de 6:1, es decir, que el peso real del macillo se incrementa en 6 veces a cambio de velocidad.5
La fuerza ejercida sobre la tecla y la velocidad con la que se pulsa la misma (conocido en física como momento) tiene una equivalencia directa en el otro extremo del mecanismo, donde un macillo relativamente ligero viaja con una gran aceleración.
El macillo de un piano moderno pesa entre 2 y 5 gramos. Sin embargo, el peso mínimo que es necesario aplicar sobre el teclado del instrumento para mantener en equilibrio la tecla y el macillo, en la mayoría de pianos, de 50 gramos. Por tanto, el mecanismo del piano no está ideado para ahorrar esfuerzo aunque no toda la fuerza que se ejerce sobre el teclado la consume la dinámica del macillo, ya que también es necesario vencer la resistencia de fricción entre las distintas piezas. La suma de todas las fricciones es de 17 a 22 gramos en un piano perfectamente ajustado.5
Para corregir las diferencias de peso entre unas teclas y otras, el fabricante de pianos debe regularlas de manera uniforme, añadiendo en los lugares convenientes de la tecla, unos pequeños cilindros de plomo. En los pianos de cola, estos cilindros de plomo se colocan en la parte frontal para corregir el exceso de peso del mecanismo. Sin embargo, en los pianos verticales se colocan en la parte trasera de la tecla para incrementar su peso, ya que el mecanismo es demasiado ligero.
Es necesario tener en cuenta que el peso de un teclado no es independiente del sonido del instrumento ya que cuando se ejerce una fuerza concreta sobre el teclado, se espera también una respuesta concreta en el sonido. Si éste es demasiado duro y metálico, se tiene una sensación de poco peso. Por el contrario, un sonido demasiado débil, produce una sensación de cansancio. La energía aplicada a la tecla es transmitida de forma encadenada por todas las piezas del mecanismo hasta que el macillo realiza la percusión de la cuerda, la cual recoge dicha energía, convirtiéndola en sonido. Cuanto más eficaz sea esta transmisión, mayor es la sensación de control y de firmeza en el tacto del piano. Por esto, es preciso que todo el mecanismo esté bien calculado, ajustado y regulado.
La fuerza ejercida y el resultado sonoro obtenido dependen de la eficacia del mecanismo del instrumento, y por tanto, de su diseño. El mecanismo del piano, como cualquier máquina, tiene un rendimiento. Éste es distinto según la región de volumen sonoro en la que se trabaja y se mide como relación entre el trabajo aplicado sobre el teclado y el trabajo realizado por el macillo. En términos generales, el rendimiento es bajo en la región de pianissimos, óptimo en la región de piano a mezzoforte y muy bajo en los fortissimos. Por tanto, hay un mayor control y variedad sonora en la región de sonidos medios. Al aumentar el peso del teclado, sitúa al instrumento en una zona de peor rendimiento y de más difícil control.5
No te pierdas el excelente trabajo de animación realizado por Simón Werner en el vídeo de más abajo.
Algunas estadísticas sobre el trabajo este trabajo de animación:
1) El diseño en 3D del piano consta de más de 4200 piezas.
2) 1309 teclas fueron animadas a mano y se hicieron coincidir con la música.
3) El video completo tiene 3950 frames o campos individuales.
4) Cada frame tardó más de tres minutos en completar su render.
Partes
El mecanismo de un piano está compuesto fundamentalmente por cuatro piezas: el macillo o martillo, la tecla, la báscula y el apagador.Macillo
El macillo es un elemento muy importante en la generación del sonido del piano, ya que su función es percutir la cuerda, producir el sonido y modular su intensidad y timbre. Los primeros pianos tenían macillos compuestos por un núcleo de madera recubierto de varias capas de piel cuya dureza disminuía progresivamente desde el interior, con pieles duras como el cuero, al exterior, con pieles finas y delicadas. Los macillos del piano moderno están fabricados con lana prensada sobre un núcleo de madera. La forma en la que está prensada la lana del macillo influye directamente en la calidad tímbrica del instrumento. Un martillo blando permanece más tiempo en contacto con la cuerda al percutirla que un martillo duro, que rebota más rápidamente. Este hecho hace que la producción de los armónicos varíe por parte de la cuerda y afecte a la brillantez del sonido.1El conjunto del macillo está formado por la cabeza del martillo, fabricada con lana prensada y encolada sobre un núcleo de madera. Dicha cabeza está situada sobre un brazo que recibe la fuerza ejercida por el mecanismo a través de un rodillo de piel llamado nuez.2
Tecla
La tecla es la palanca principal del mecanismo de percusión. El brazo frontal de esta palanca es la parte visible del teclado y sobre la que el pianista ejerce la presión. Al ser presionada la parte frontal, la tecla pivota sobre el balancín lo que hace que se ponga en funcionamiento el mecanismo a través del pilotín situado en la parte posterior de la misma. En los pianos de cola, la parte posterior de la tecla también tiene como objetivo elevar el apagador y sirve para ubicar la grapa o atrape. Esta pieza regula la caída del martillo y en los pianos verticales esta función se realiza en la báscula.2
Báscula
El conjunto de piezas que comunican la tecla con el macillo reciben el nombre de báscula. La pieza clave de la báscula es el escape y en los pianos de cola también alberga al doble escape.2
Apagador
El apagador tiene como misión silenciar el sonido producido por la cuerda. Puede ser activado de tres maneras diferentes: cada vez que se pulsa una tecla el apagador se retira de la cuerda antes que el macillo la golpee; al presionar el pedal derecho que hace que se eleven todos los apagadores a la vez; o bien mediante el pedal central de los pianos de cola, también denominado sostenuto, que, al ser presionado mantiene la posición elevada únicamente de los apagadores que están levantados en ese momento.2
Funcionamiento
El funcionamiento básico del mecanismo un piano es el siguiente: cuando una tecla es pulsada, la palanca que está situada en el extremo opuesto se eleva y el macillo asociado a ella se pone en movimiento en dirección a la cuerda que es liberada por el apagador justo antes de la percusión. Tras el golpe del macillo a la cuerda se produce el sonido y acto seguido éste cae hasta ser recogido por la grapa, también conocida como atrape, a una distancia aproximada de 2 centímetros. Al levantar lentamente la tecla, ésta libera el conjunto de palancas del escape y el macillo vuelve a estar disponible para volver a tocar la cuerda. Si retiramos la presión por completo, todo el sistema vuelve a su estado inicial de reposo en el que el apagador tiene la misión primordial de interrumpir el sonido.3Se pueden distinguir dos fases en el funcionamiento del mecanismo de percusión del piano: la fase de impulso del macillo y la fase de caída.
Impulso
El escape es la pieza clave del mecanismo de percusión del piano ya que es el encargado de unir la tecla al macillo. Se encuentra situado dentro de la báscula, a la que se encuentra unido en su trayectoria ascendente. El extremo del escape ejerce presión sobre el macillo por su nuez correspondiente hasta que el macillo se encuentra situado a a unos 2 ó 3 milímetros de la cuerda. En este momento, el escape se retira de la nuez y deja de ejercer presión sobre el macillo, pero éste continúa su trayectoria por inercia.4
Caída
Después de la percusión de la cuerda por parte del macillo, el mecanismo es el encargado de controlar la caída de éste. Básicamente se pueden producir tres tipos de situaciones: ataque normal, ataque normal manteniendo la tecla hundida bajo la presión del dedo o ataque en pianísimo manteniendo la tecla hundida.
El ataque normal es cuando el intérprete abandona la tecla después del ataque, lo que provoca que el macillo rebote contra la cuerda y vuelva a su posición inicial de reposo.
En el ataque normal manteniendo la tecla hundida bajo la presión del dedo, el macillo rebota pero es retenido por la grapa. Simultáneamente, la caída del macillo provoca la bajada de la palanca del doble escape, con lo que el muelle se comprime. En dicha posición, cuando el pianista disminuye la presión ejercida sobre la tecla, al ser liberado el macillo de la grapa, en lugar de caer, no solamente queda suspendido sino que rebota ligeramente hacia arriba, empujado por la fuerza del muelle. Con esto se solucionan de manera eficaz todos los problemas ocasionados en las repeticiones rápidas, trinos, etc.
En el ataque en pianísimo manteniendo la tecla hundida, el macillo es retenido por la palanca del doble escape y permanece preparado para nuevas repeticiones.
El control eficaz de la caída del macillo, gracias al doble escape, fue la gran mejora introducida por Sébastien Érard a principios del siglo XIX.4
Dinámica
La mecánica del piano es bastante particular ya que no emplea el mecanismo habitual de una palanca para reducir el esfuerzo necesario para levantar un peso, sino que utiliza el peso del teclado para controlar la velocidad del macillo en el ataque contra la cuerda. El objetivo del conjunto de palancas del mecanismo es permitir una gran variedad de sonidos en función del control del impulso del macillo.
Las proporciones de los brazos de palanca del mecanismo de percusión del piano son de 2:3, 3:4 o 4:5 según el tipo de instrumento para el teclado, con el brazo largo siempre a favor del pianista; 1:1 para la báscula y para el macillo una proporción de 6:1, es decir, que el peso real del macillo se incrementa en 6 veces a cambio de velocidad.5La fuerza ejercida sobre la tecla y la velocidad con la que se pulsa la misma (conocido en física como momento) tiene una equivalencia directa en el otro extremo del mecanismo, donde un macillo relativamente ligero viaja con una gran aceleración.
El macillo de un piano moderno pesa entre 2 y 5 gramos. Sin embargo, el peso mínimo que es necesario aplicar sobre el teclado del instrumento para mantener en equilibrio la tecla y el macillo, en la mayoría de pianos, de 50 gramos. Por tanto, el mecanismo del piano no está ideado para ahorrar esfuerzo aunque no toda la fuerza que se ejerce sobre el teclado la consume la dinámica del macillo, ya que también es necesario vencer la resistencia de fricción entre las distintas piezas. La suma de todas las fricciones es de 17 a 22 gramos en un piano perfectamente ajustado.5
Para corregir las diferencias de peso entre unas teclas y otras, el fabricante de pianos debe regularlas de manera uniforme, añadiendo en los lugares convenientes de la tecla, unos pequeños cilindros de plomo. En los pianos de cola, estos cilindros de plomo se colocan en la parte frontal para corregir el exceso de peso del mecanismo. Sin embargo, en los pianos verticales se colocan en la parte trasera de la tecla para incrementar su peso, ya que el mecanismo es demasiado ligero.
Es necesario tener en cuenta que el peso de un teclado no es independiente del sonido del instrumento ya que cuando se ejerce una fuerza concreta sobre el teclado, se espera también una respuesta concreta en el sonido. Si éste es demasiado duro y metálico, se tiene una sensación de poco peso. Por el contrario, un sonido demasiado débil, produce una sensación de cansancio. La energía aplicada a la tecla es transmitida de forma encadenada por todas las piezas del mecanismo hasta que el macillo realiza la percusión de la cuerda, la cual recoge dicha energía, convirtiéndola en sonido. Cuanto más eficaz sea esta transmisión, mayor es la sensación de control y de firmeza en el tacto del piano. Por esto, es preciso que todo el mecanismo esté bien calculado, ajustado y regulado.
La fuerza ejercida y el resultado sonoro obtenido dependen de la eficacia del mecanismo del instrumento, y por tanto, de su diseño. El mecanismo del piano, como cualquier máquina, tiene un rendimiento. Éste es distinto según la región de volumen sonoro en la que se trabaja y se mide como relación entre el trabajo aplicado sobre el teclado y el trabajo realizado por el macillo. En términos generales, el rendimiento es bajo en la región de pianissimos, óptimo en la región de piano a mezzoforte y muy bajo en los fortissimos. Por tanto, hay un mayor control y variedad sonora en la región de sonidos medios. Al aumentar el peso del teclado, sitúa al instrumento en una zona de peor rendimiento y de más difícil control.5
| Apagador(15) Cuerda(16) Marco(17) Grapa(18) Enganche de la cuerda(19) Somier(20) Empujador(11) Palanca del Apagador(12) Bandeja del Apagador(13) Cuchara del Apagador(14) |  | (10) Macillo (9) Palanca de repetición (8) Brazo del macillo (7) Rodillo (6) Tornillo de reborde del macillo (5) Palanca de escape (4) Pilotín de escape (3) Puente (2) Pilotín (1) Tecla |
No te pierdas el excelente trabajo de animación realizado por Simón Werner en el vídeo de más abajo.
Algunas estadísticas sobre el trabajo este trabajo de animación:
1) El diseño en 3D del piano consta de más de 4200 piezas.
2) 1309 teclas fueron animadas a mano y se hicieron coincidir con la música.
3) El video completo tiene 3950 frames o campos individuales.
4) Cada frame tardó más de tres minutos en completar su render.