ピアノ

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背景

ピアノは、すべての楽器の中で最もよく知られていて、愛されているかもしれません。また、あらゆる楽器の中で最も広い範囲を持っているので、他のすべての楽器の音楽をその上で作曲することができます。ソロで演奏することもできますが、声を含む他のほとんどの楽器は伴奏にピアノを使用します。技術的には、ピアノは2,500を超えるパートを持つ最も複雑な楽器でもあります。

ピアノは弦楽器です。その多くの部分は、グランドピアノまたは垂直ピアノの5つの一般的な構造的および機械的領域に編成されています。これらは次のとおりです。翼型のグランドピアノ（または垂直またはアップライトピアノのキャビネット）の場合。サウンドボードとそのコンポーネントであるリブとブリッジ。鋳鉄板;文字列;そして、まとめて、キー、ハンマー、ピアノのアクションまたはメカニズム。ケースには脚やチューニングピンを取り付けるための構造部品がたくさんありますが、おそらくリムと、キーとピアノのアクションを取り付けるキーベッドまたは棚が最も重要です。サウンドボードは、ブリッジを介して伝達される弦の振動を増幅します。

鋳鉄板は響板とピンブロック（ケースの一部）の上に取り付けられ、張力下で弦を固定する強度を提供します。ノーズボルトと外周ボルトは、プレートをケースのブレースと内側の縁に固定します。ピアノの220から240の弦は、鋳鉄板の湾曲したエッジに沿ったヒッチピンと、キーボードとほぼ平行にピアノの前面を横切るチューニングピンに取り付けられています。ピアノのアクションはさらに複雑で、キー、ハンマー、メカニズムまたはアクションが含まれます。

ピアノの名前は通常、そのサイズを示しています。グランド（翼型）ピアノの長さは、キーボードの前面からベンドの端までの長さが4 ft 7 in-9 ft 6 in（1.4-2.9 m）です。 「赤ちゃん」のグランドの長さは5ft-S ft 2 in（1.52-1.57 m）です。小さいグランドピアノは「アパートサイズ」と呼ばれます。大きいサイズはミディアムグランドとコンサートグランドです。現代のアップライトピアノのデザインは、1935年以来ほとんど変わっていません。垂直方向の高さは36〜52インチ（91〜132 cm）で、幅と奥行きにわずかな違いがあります。最小から最大までの5つの標準サイズは、スピネット、コンソール、コンソール、スタジオ、およびプロのピアノです。ピアノは外観のために頻繁に選ばれ、キャビネットはほとんどの家具のスタイルと仕上げで利用できます。

歴史

ピアノの祖先は最初の弦楽器です。弦を弾いたり、叩いたり、お辞儀をしたりすることは、すべての古代文明の間で知られていました。ハープは聖書の創世記に記載されています。プサルタリーは、ピックで弾かれた弦を備えた古代の箱型楽器でした。弦楽器に鍵盤を追加して、チェンバロを中心とした楽器のファミリーを作りましたが、17世紀で最も人気のある楽器であるチェンバロでは、鍵盤を使って弦を弾きます。並行して開発されたのはダルシマーでした。これは、打たれた弦を備えた別の弦ボックスです。キーと弦はクラヴィコードの印象的な楽器でペアになり、ピアノフォルテまたはフォルテピアノの発明に直接つながりました。

バルトロメオ・デ・フランチェスコ・クリストフォリは、イタリアのパドヴァでチェンバロを製作しました。彼は1700年にピアノを発明したとされています。クリストフォリのピアノには、ハンマーとキーをつなぐアクションパーツによって動かされた後、勢いで落下して弦を叩くハンマーがありました。ハンマーは、最初のストライキの後にストリング上で上下にバウンドしないように、バックチェックまたはハンマーチェックによってキャッチされました。この方法では、チェンバロとは異なり、弦を振動させて音を出し続け、大音量または小音量で叩くことができました。フランスのストラスブールのヨハン・アンドレアス・シルバーマンは、クリストフォリのピアノフォルテへの関心を継続し、フリードリヒ大王がいくつかを購入した後、この楽器はドイツで人気を博しました。ヨハン・セバスチャン・バッハは1747年にそれを承認しました。

ピアノは18世紀の終わりまでに重要なチェンバロに取って代わっていました。キャビネットメーカーは彼らのために美しいケースを作りました。スクエアピアノは世紀半ばに建てられ、より多くのミュージシャンがチェンバロの曲を借りるのではなく、ピアノに固有の音楽を書き始めました。ピアノの製作は1775年にアメリカで始まり、ハンマーのデザインと演奏メカニズムまたはアクションの変更により、楽器の音と応答性が向上しました。パリのジャンアンリパペは、彼の生涯（1789-1875）にピアノの137の改良の特許を取得しました。イギリスでは、ジョン・ブロードウッドがピアノを製造し、そのコストを削減するための機械を開発しました。

1825年から1851年まで改善が続けられ、ヨーロッパと米国で1,000を超える特許が取得され、より強力で巧妙なピアノがより優れた制御と反復動作を実現しました。 19世紀半ばまでに、現代のピアノは、高音域にベース弦を扇形に巻くことによる構造強度と交差張弦用の鋳鉄板の開発に基づいて登場しました。 1870年までに、Steinway＆Sonsは、オーバーストロングスケールと呼ばれるこの扇形の方法を開発しました。これにより、最高のサウンドが生成されるサウンドボードの中央で弦が最も接近して交差しました。

1915年のシアーズローバックカタログからのBeckwith自動ピアノの広告。 （ヘンリーフォード博物館とグリーンフィールドビレッジのコレクションから。）

20世紀初頭、自動ピアノは大きな人気を博し、人々は実際に無限の時間を費やすことなく、家で芸術性を感じ、音楽を制作することができました。プレーヤー機構を内蔵したピアノは、フットペダルや電気で作動し、穴あきロール紙を使ってさまざまな音楽を演奏していました。

メーカーは、自動ピアノを家族向けの優れた娯楽であり、文化的豊かさの源であると宣伝しました。熱心な大衆は熱意をもって応え、1920年代の終わりまでに200万台以上のピアノを購入しました。あるメーカーが説明したように、自動ピアノは「練習なしの完璧さ」を提供していたため、両親はピアノが子供たちに音楽スキルの習得に興味を持ってくれることを望んでいました。

ディーラーは、幅広い年齢層、音楽の好み、興味に合わせてミュージックロールを提供しました。童謡の音楽バージョンが幼児を魅了している間、若い大人は最新の曲と一緒に歌いました。クラシック音楽愛好家はソナタやオペラのメロディーを聴いていました。多くのギリシャ人、イタリア人、ポーランド系アメリカ人は、母国語で単語が印刷されたロールパンを購入しました。

コイン式の自動ピアノは、ホテル、ダンスホール、レストランのオーナーの間で人気があり、顧客をセレナーデして利益を上げるために購入しました。いくつかの曲を演奏するロールを備えたこれらのピアノは、コインのドロップで音楽を注ぎ出しました。顧客はダンスフロアを横切ってワルツやフォックストロットに滑り込んだり、レストランで人気のメロディーに食事をしたり、スピークイージーでアップテンポの曲に飲んだりしました。

しかし、蓄音機とラジオが余暇と娯楽費をめぐって激しい競争を繰り広げたため、自動ピアノへの熱意は1920年代後半に衰え始めました。

ジャニーヌヘッドミラー

C. F. Theodore Steinwayは、ケース用の連続した曲がったリムも開発しました。これは、長い木部繊維の音響特性を使用して音の伝達を強化しました。これらの改良は、グランドピアノ、アップライトピアノ、スクエアピアノを含むすべてのスタイルのピアノに適用されました。 1911年までに、米国には301人のピアノ製作者がいました。生産は1920年代にピークに達し、1930年代の大恐慌のために大幅に減少しました。現在、米国には約15社のピアノメーカーがあり、日本は世界最大のピアノ生産国です。

ピアノのデザインは1800年代後半からそれほど変わっていませんが、メーカーは製造プロセスにさまざまな素材やアプローチを使用している場合があります。グランドピアノの製造工程は以下のとおりです。縦型またはアップライトピアノの製造方法や操作方法、特にハンマーが弦を叩く角度にはいくつかの違いがあります。

原材料

ピアノは、見た目だけでなく、優れた音の生成のために、最高の素材で作られています。メープルウッドの長繊維は、リムの構造には強くてしなやかですが、ブレースの強度にはトウヒの長繊維が必要です。他の部分の模様を作るためにも木が必要です。金属は鋳鉄板をはじめ、さまざまな部品に使用されています。型を鋳造するには砂が必要です。砂の性質は、ベントナイト（粘土の一種）や炭塵などの添加剤や結合剤を使用して変更されます。鋳物用溶銑は銑鉄と鋼、鉄くずでできており、強度が増しています。弦は、専門のピアノ弦工場で製造された高張力鋼線で作られています。

デザイン

ピアノは、スケールエンジニアと呼ばれる特別に訓練され教育を受けたエンジニアによって設計されています。スケールエンジニアは、素材を選択し、デザインと仕様を作成し、ピアノのパーツの相互作用を開発します。おそらく、デザインの最も重要な側面は、ピアノの構造的強度に関係しています。ピアノの220以上の弦のそれぞれに、約160〜200 lb / sq in（11.2〜14 kg / sq cm）の張力がかかります。ピアノは優れた性能を発揮する必要がありますが、条件の変化がピアノの多くの素材に異なる影響を与えるため、時間の経過とともに安定している必要があります。

鋳鉄プレートは、弦楽器の音階の張力を支え、響板をほとんど覆わないようにする必要があります。強度には最大の質量が必要ですが、音質には最小の質量が必要です。その形状は、弦のレイアウト、響板上のブリッジの配置、弦の経路に準拠しているため、ピアノのデザインに固有のものです。材料はもろいので、弦に張力がかかる場所で支える必要があります。湾曲した面には、流し込み冷却後の熱応力による板割れを防ぐための穴が設けられており、響板からも音が立ち上る設計になっています。スケールエンジニアは、最初に提案されたプレートをスケッチし、それを縮尺どおりに描き、木目模様を作成します。このデザインは後で製造に使用されます。

製造
プロセス

ケースの縁を曲げる

• 1スタインウェイのリム曲げ方法は現在も使用されており、グランドピアノを組み立てる最初のステップです。長繊維のカエデ材の層を接着し、金属プレスで曲げて連続した縁を形成します。内側と外側の両方のリムはこのように作られています。各ピアノのリムには最大22層が形成され、層の長さは最大25フィート（7.62 m）になります。樹脂接着剤は機械で塗布され、次に層はプレスに運ばれ、そこで成形されます。リムは、形状が変化しないようにブレースに収納されています。それらは、木材がその輪郭を保持する特定の含水率を満たすまで、制御された温度と湿度の条件で味付けされます。次に、曲がった内側のリムに、クロスブロック、ピンブロック、クロスブレース、キーベッド、バックボトムなどの他の木製コンポーネントを取り付けます。これらは所定の位置に接着され、ダウエルで固定されています。
• 2キャビネットは、外観だけでなく音響特性も改善するように仕上げられています。キャビネットは、汚れが適切に吸収されるように研磨され、ベニヤの外観を均一にするために木材が漂白され、次に前染色と染色が行われ、木材フィラー（場合によってはウォッシュコート付き）が追加され、シーラーまたはラッカーの最初のコートが適用されます。表面を再度紙やすりで磨き、特殊な釉薬（アンティークまたはその他の効果のため）を追加し、続いてさらに2回漆を塗り、再度紙やすりで磨き、特別なトリムを追加し、最後に2回漆を塗ります。キャビネットは最大21日間乾燥させてから、手でこすって最終仕上げにします。

構造コンポーネントの作成

• 3ピアノの木製コンポーネント（総称してフレームワークと呼ばれます）（ピンブロックと鋳鉄プレート）は、弦の張力を支えるピアノの部品です。ブレースは厳選されたトウヒで作られ、ピンブロックまたはレスプランクはロックメープルの接着層で構成されています。ピンブロックは、チューニングピンの粒子構造のグリップを最大化するために、クォーターソーまたはロータリーカットされています。積層された層はまた、ピンが木目調の木材で囲まれるように、互いに異なる角度で接着されています。ピンブロックには、ストリングごとに1つの穴、または最大240の穴が開けられています。
• 4鋳鉄板は、ピアノ板の鋳造所で作られています。マッチプレートは、エンジニアが設計した木目模様の金属でできており、上下のピースが一致します。砂型はマッチプレートから作られ、これらはプレートを鋳造するために使用されます。溶鉄を型に流し込み、鋳造プロセス（制御された冷却プロセス）で硬化させて、重量が約600ポンド（272.4 kg）のプレートを作成します。プレートが冷却されて型から取り外された後、砂がスチールグリットでプレートから吹き飛ばされます。プレートはオーバーヘッドコンベヤーでドリルルームに運ばれ、そこでチューニングピン、ノーズボルト、フレームへのボルト、およびヒッチピン用の穴が開けられます。次にヒッチピンが挿入されます。次に、鋳造の欠陥を研削と穴あけによってプレートから取り除きます。油も除去されます。プレートは手作業で研磨され、こすられ、下塗りされ、塗装されます。
• 5鋳鉄板は、取り付けの過程でピアノの上に吊り下げられます。プレートは、ピンブロック、リムに対するシール、サウンドボードとブリッジの取り付け時に、ピアノの内外で数回上下します。

サウンドボードの作成

• 6サウンドボードは、弦と鋳鉄板の下にあるスプルースの薄いパネルで、リムブレースの上に置かれています。その部品は、ボード自体、ボードの下側のサポートリブ、および弦が張られている2つのブリッジです。サウンドボードは、厚さが0.25〜0.375インチ（0.635〜0.95 cm）のスプルースでできています。それは自然な共鳴器として機能し、その重量に強く、そしてその軽さのために弦によって振動することができます。トウヒは風乾され、次に特定の含水率まで窯で乾燥されます。次に、幅が2〜5インチ（5.08〜12.7 cm）のストリップにカットされ、エッジが接着され、ストリップが一緒にプレスされて乾燥されます。パターンをスーパーインポーズし、響板をグランドピアノサイズにトリミングします。
• 7サウンドボードは、適切なサウンドを生成するように湾曲しています。カーブはクラウンと呼ばれ、弦に向かって上向きにアーチ状になっています。アーチは、ボードの下側に軽量のトウヒまたはサトウマツの木のリブを取り付けることによって作られています。リブはパターンから慎重に切り取られ、リブを正確に配置するリブプレスを使用してサウンドボードに取り付けて接着し、ボードを適切な曲率に押し込みます。リブは木の縦方向の粒子に沿ってカットされ、響板の縦方向の粒子に対して直角に取り付けられているため、振動が均等に伝達されます。リブの端は羽毛で覆われ、ピアノのフレームワークのノッチに取り付けられ、クラウンのアーチを正確に支えます。ピアノメーカーは、特別なパターンを使用して、フレーム内のこれらのカットをガイドします。
• 8 2つのサウンドボードブリッジは、弦の振動をその長さに沿ってサウンドボードに伝達します。長い橋は高音の弦が交差し、高音を横切る低音の弦は短い橋を横切ります。ブリッジは、響板の粒子と密接に平行になり、クラウンと湾曲し、弦を支えなければならないため、複雑です。弦は、ブリッジ、したがって響板に下向きの圧力をかけます。この圧力は、ブリッジとクラウンのアーチの強度によって支えられている必要があります。そうしないと、弦の音色が低下します。橋は木の固いブロックまたは積層木材でできています。アメリカ製のピアノにはハードメープルが使用され、ヨーロッパではファルコンウッド（ブナ）が使用されています。積層ブリッジは、響板に垂直に積層して配置する必要があります。そうしないと、接着剤層に減衰効果があります。ブリッジはサウンドボードに接着されており、ワッシャーのように機能し、ネジがボードに擦り込まれるのを防ぐ木製のサウンドボードボタンで覆われた木ネジで固定されています。橋は両方に切り欠きがあります ピアノは、あらゆる楽器の中で最も幅広い範囲を持ち、2,500を超える部品を備えています。ピアノの弦が音を出すので弦楽器ファミリーと、ハンマーが弦を叩くと音が出る打楽器ファミリーの両方に属すると考えられます。各弦が交差する側面なので、弦は橋の小さな部分にぶつかり、簡単に振動することができます。ピンはブリッジに挿入され、ストリングはピンの間に通されます。

弦楽器と調律

• 9ピアノ線は特殊な工場で製造され、炭素鋼線で構成されています。低音の弦も、弦のロードと呼ばれるプロセスで銅の巻線で包まれています。巻線はスチールコアストリングに重量と厚みを加えるため、振動が遅くなり、実用的なサイズのピアノに合う長さにすることができます。ロードしない場合、低音の弦は、音を出すために30フィート（9.14 m）の長さである必要があります。高音域の弦は短く、銅で巻かれていませんが、3つにグループ化されて1つの音色になっています。スケールスティックは、各ストリングの標準として使用され、各種類のワイヤーのゲージとして機能し、必要なストリングのサイズを決定します。 1台のピアノをひもでつなぐために最大17の異なる直径のワイヤーを使用できます。ピアノの弦は、成形、切断、装填の直後に置かれ、ロールに巻かれることはないため、特別な注意と取り扱いが必要です。弦を張った後、金属棒とアグラフと呼ばれる特別な真ちゅう製のスタッドによって、チューニングピンの近くに固定されます。他のバーは、ストリングをヒッチピンの近くに適切に配置します。
• 10個のチューニングピンは鋼線で作られています。ワイヤーは適切な長さに切断され、端はダイで形作られ、ピンは粗いエッジが滑らかになるタンブラーにロードされます。タンブラーはそれらをプレスに空にし、そこでチューニングハンマーに合うスワッグがピンの上部に形成されます。ピンのスワッグエンドにストリング用の穴を開け、ピンの金属片とオイルを取り除き、ピンにニッケルメッキを施して錆びないようにします。ピンはチューニング中に簡単に回転するようにねじ切りされ、次にブルーイングと呼ばれる制御された加熱にさらされます。これにより、ピンのねじ山の外面が酸化され（ニッケルメッキがねじ切り中に除去された場所）、ピンが木材をつかみます。ピンブロック。特殊な機械が一度に複数のピンを鋳鉄板の穴からピンブロックに挿入し、手で所定の位置に取り付けます。

キーボードとアクションの作成

• 11キーボード、キーフレームとアクションフレーム、およびアクションは、専門メーカーによって作成されています。キーは、ノイズを防ぐためにフェルトで覆われた2つまたは3つのレールのセットでバランスを取り、回転します。各キーのガイドピンは、フロントレールまたはヘッドレールとミドルレールまたはバランスレールに挿入されます。キー自体は軽量の木材でできており、サイズに合わせてカットされ、窯で乾燥されます。過去には象牙と黒檀が使用されていましたが、鍵は黒または白のプラスチックで覆われています。プラスチック製のキーカバーは、後で個別にカットされるキーのグループをカバーするように成形されています。ガイドピンに合うように下側に穴が開けられています。キャプスタンネジは、ピアノの内側に伸びるキーボードの後端に取り付けられています。アクションはこれらに着席します。キーは88個にカットされ、側面が研磨されています。黒いキャップが接着される前に、黒いキーも黒く染まります。キーはキーフレームに再マッチングされ、ワッシャーに似たパンチがガイドピンの上に配置され、キーがそれらの上に配置されます。
• 12ピアノの声は、ハンマーの品質によって異なります。ピアノの歴史上、エルクスキンからゴムまで多くの素材が使用されてきましたが、現在、ハンマーは精密に段階的な密度のプレミアムウールフェルトで覆われています。フェルトは、梳毛、梳毛、折り畳み、そしてテーパーストリップのフェルトに圧縮された厳選されたウールから始まる専門家によって作られています。トレブルハンマーには最も薄いフェルトを使用し、ベースには厚いフェルトを使用しています。各ハンマーヘッドのコアは木製のモールディングであり、アンダーフェルトとトップフェルトはモールディングを覆うために樹脂で所定の位置に接着されています。ハンマーヘッドは同じサイズの長いストリップで作られ、手または自動で個々のハンマーヘッドにスライスされます。ハンマーの完全なセットはピアノにインストールされています。ピアノの音は、ボーカーと呼ばれる特別に訓練されたチューナーによって調整されます。重要なアクションは、同じ抵抗で応答する必要があります。フェルトハンマーは、ハンマーヘッドのテクスチャを変更して音を変えるステッカーまたはニードルで変更されます。
• 13ペダルとそのトラップワーク、フォールボードまたはキーカバー、ミュージックラック、ヒンジと上蓋、持ち上げられた蓋を支えるトップスティックなど、最後のパーツが追加されます。すべてのパーツは、しっかりとフィットし、ガタガタ音や楽器の音に影響を与えないように注意深く作られています。

品質管理

楽器は感度が高すぎ、多くの部品や材料の相互作用に依存しているため、ピアノは生産のすべての面で品質管理なしには存在しません。たとえば、品質はスケールエンジニアの設計から始まります。冶金学者は鉄板の金属含有量をチェックします。化学分析は、炭素、硫黄、リン、マンガンなどの他の内容物で行われます。温度も重要です。溶銑は2,750°F（1,510°C）であり、基礎温度または硬化温度も注意深く監視されます。ストリングも同様に制御され、製造中に弾性、弾力性、および引張強度がテストされます。

未来

ピアノの製造プロセスは1世紀の間基本的に同じですが、スケールエンジニアは常に新しい方法を模索しています。真空鋳造は、最近、研削を必要としない滑らかな仕上げの鋳鉄板を製造するために使用されています。