Несколько струн для одной ноты нужны фортепиано, чтобы получить более полное звучание и сбалансировать разные участки диапазона. Один молоточек ударяет по группе струн, настроенных почти на одну высоту. Они передают колебания общей деке и взаимодействуют через опоры, поэтому меняются не только громкость, но и окраска, начало и затухание звука. В низком басу часто достаточно одной толстой обвитой струны, выше встречаются пары, а в значительной части среднего и верхнего регистра – тройки.
Одна клавиша не означает одну струну
При нажатии клавиши срабатывает система рычагов, которая разгоняет молоточек. Его покрытая войлоком головка на короткое время касается струн и сразу отходит. Струны получают импульс, после чего колеблются свободно. Если головка шире расстояния между тремя соседними струнами одной ноты, она возбуждает их вместе.
Это не три разные ноты аккорда. Внутри такой группы основные частоты близки, и слух воспринимает единый тон. Группу называют струнным хором, а согласование её высоты – настройкой унисона. Количество струн в инструменте поэтому заметно больше количества клавиш, хотя точное число зависит от модели и распределения регистров.
Почему струну вообще приходится соединять с декой
Тонкая струна сама по себе плохо приводит в движение большой объём воздуха. Можно увидеть её колебания, но получить от неё мощный звук в комнате трудно. Через деревянный мостик, называемый штегом, движение передаётся резонансной деке. Её большая поверхность взаимодействует с воздухом значительно эффективнее.
Дека не создаёт энергию из ничего. Она получает её от молоточка через струны и распределяет во времени и по частотам. Поэтому слово «усиление» здесь означает более эффективное излучение, а не работу электронного усилителя. Корпус, мостики и дека образуют общую механическую систему.
Такое устройство развивалось вместе с молоточковой механикой. История того, кто изобрёл фортепиано, помогает понять, почему управляемый удар стал важнее простого щипка струны: исполнитель получил широкий диапазон силы и характера звука.
Что дают две или три струны
Несколько струн одной группы могут передавать деке больше энергии, чем одиночная тонкая струна при сопоставимой конструкции. Это помогает согласовать звучность регистра с другими нотами. Но сказать «три струны звучат ровно втрое громче» нельзя. Слух нелинейно оценивает громкость, энергия удара ограничена, а колебания связаны через общую опору.
Важна и форма затухания. Сначала слышится яркий ударный участок, затем остаётся более мягкое продолжение. Струны обмениваются энергией с декой и друг с другом, причём разные совместные движения передают её наружу неодинаково. Поэтому струнный хор помогает формировать характерное длительное послезвучие фортепиано.
Одинаковое название ноты ещё не делает три реальные струны абсолютно одинаковыми. Незначительные различия касания молоточка, натяжения и условий закрепления влияют на спектр и развитие звука.
Почему унисон требует точной настройки
Если две близкие частоты звучат одновременно, их колебания то усиливают, то ослабляют друг друга. Возникают биения: громкость как будто пульсирует. При слишком заметном расхождении чистая нота становится дрожащей или «расстроенной», хотя все струны формально относятся к одной клавише.
Настройщик согласует струны внутри группы и саму группу с остальным инструментом. Это тонкая работа, учитывающая реальные обертоны и поведение струн, а не только цифру на экране прибора. Небольшие различия в колебаниях могут участвовать в тембре, но намеренная грубая расстройка не является обязательным способом сделать каждое пианино красивее.
Согласование высоты важно и для ансамбля: объяснение, почему оркестр настраивается по гобою, касается общей звуковысотной опоры. Внутри фортепиано похожая задача решается между струнами, а не между музыкантами.
Почему в басу струн меньше
Чтобы получить низкую частоту, струну можно удлинить, уменьшить натяжение или увеличить массу на единицу длины. Каждый путь имеет ограничения. Чрезмерно длинная струна не поместится в корпус, слишком слабое натяжение ухудшит работу, а очень толстая сплошная проволока окажется чрезмерно жёсткой.
Поэтому басовые струны делают с обмоткой. Металлическая проволока вокруг сердечника добавляет массу без такого сильного увеличения изгибной жёсткости, как у сплошного стержня того же внешнего диаметра. Одна такая струна уже способна дать достаточно насыщенный низкий звук. По мере перехода вверх конструктор использует пары, затем тройки более тонких струн.
Границы переходов не обязаны совпадать у всех роялей и пианино. Они зависят от длины корпуса, мензуры, устройства деки и того, как производитель выравнивает звучание всего диапазона.
Почему нельзя просто утолщить все струны
Более массивная струна при неизменных остальных условиях понижает частоту. Чтобы вернуть прежнюю ноту, придётся менять длину или натяжение. Дополнительно изменятся жёсткость, обертоны и характер контакта с молоточком. Конструктор решает сразу несколько связанных задач, а не выбирает толщину только ради громкости.
Группа тонких струн даёт другие свойства, чем одна очень толстая. Она иначе взаимодействует с декой и позволяет сформировать нужный баланс атаки и послезвучия. При этом большее число струн увеличивает нагрузку на раму и усложняет настройку. Поэтому количество выбирают как часть общей конструкции, а не по правилу «чем больше, тем лучше».
Что меняет левая педаль
У многих роялей левая педаль немного сдвигает механизм в сторону. Молоточки попадают на струны иначе и в части диапазона ударяют по меньшему числу струн. Это меняет громкость и тембр, в том числе потому, что контакт приходится на другой участок войлока.
Название una corda означает «одна струна», но у современного рояля трёхструнная группа обычно не превращается буквально в одну звучащую струну. У вертикального пианино тихая педаль чаще приближает молоточки к струнам, сокращая разгон. Поэтому одинаковое назначение педали не означает одинаковую механику.
Несколько струн у одной клавиши – способ управлять звуком во времени, распределять энергию и связывать струны с декой. Именно совместная работа деталей создаёт знакомую полноту фортепианного тона.
