لم تتغير الآلية الأساسية للبيانو منذ اختراعه من قبل بارتولوميو كريستوفوري في عام 1700 حيث يتكون من سلسلة من المفاتيح التي تجعل المطارق المغطاة بمادة خاصة تصطدم بخيوط فولاذية مضبوطة على نغمة معينة، حيث عندما تصطدم المطارق بالخيوط تنتح صوت معين وينتشر هذا الصوت في جميع انجاء الغرقة.
مبدأ العمل
يشار إلى الآلية التي تجعل المطارق تضرب الأوتار عند الضغط على المفتاح باسم “الحركة” ومفتاح البيانو هو ببساطة قطعة مستقيمة من الخشب تعمل كرافعة، حيث عندما يتحرك إلى أسفل (بسبب ضربة بالأصابع)، فإنه يبدأ في حركة تفاعل متسلسل حيث تعمل سلسلة معقدة من المكونات المادية لدفع المطرقة نحو الوتر.
تضمن التصميم الأصلي لـ Cristofori آلية ميزان تسمح “بإلقاء” المطرقة على الخيط، على الرغم من أن هذا كان اختراعًا بارعًا، إلا أنه جعل من المستحيل على عازف البيانو تكرار النوتة الموسيقية دون تحرير المفتاح بالكامل، تم حل هذه المشكلة عن طريق نظام الميزان المزدوج الذي طوره Sébastien Erard في أوائل القرن التاسع عشر، والذي قدم “ذراع التكرار” وهو مكون يمسك المطرقة ويبقيها معلقة فوق بقية الآلية، بحيث يمكن إعادة ضبط الإجراء بدون يتم تحرير المفتاح بالكامل، عند العزف على البيانو بآلية الميزان المزدوج (والتي يتم استخدامها بشكل أكثر دقة في معظم آلات البيانو الكبرى الحديثة)، يمكن عزف نفس النوتة الموسيقية بشكل متكرر حتى 15 مرة في الثانية.
الخيوط عندما تضربها المطارق، تهتز أوتار البيانو لتصدر صوتًا، يعتمد ما إذا كان الوتر يعزف نغمة عالية أو منخفضة على طوله وكتلته وتوتره، تكون الأوتار التي تعزف نغمات عالية أقصر وأنحف، في حين أن تلك التي تعزف نغمات منخفضة تكون أطول وأكثر سمكًا، يشار إلى مواصفات طول الأوتار وقطرها وشدها باسم “مقاييس البيانو” إلى جانب جوانب التصميم الأخرى، يمنح هذا البيانو صوته الفريد.
على الرغم من أن البيانو الحديث يحتوي على 88 مفتاحًا ، إلا أنه يوجد بالفعل أكثر من 88 وترًا بداخله، في الواقع قد يحتوي البيانو النموذجي على ما يصل إلى 230 وترًا، وذلك لأن معظم النغمات العالية تضرب ثلاثة أوتار في المرة الواحدة، بينما تضرب النغمات ذات النطاق المتوسط والسفلي اثنين، فقط أصغر النغمات تضرب على وتر واحد فقط، يعد استخدام أوتار متعددة لمعظم النغمات جزءًا لا يتجزأ من صوت البيانو لأنه لا يمكن ضبط وترين (أو ثلاثة) بشكل متماثل تمامًا، حتى عندما يتم الضبط بواسطة محترف ماهر للغاية، تعمل الاختلافات الطفيفة بين السلاسل أو الأوتار الثلاثة التي يتم ضربها على توسيع الصوت وإثرائه.
