Piano

Piano on kosketinsoitin, jossa ääni syntyy huopapäällysteisten vasaroiden lyödessä soittimen sisälle jännitettyjä metallikieliä. Kielten värähtely siirtyy puiseen kaikupohjaan, joka vahvistaa ja värittää ääntä sekä muuttaa värähtelyn ilman liikkeeksi, joka aistitaan äänenä. Vasaroiden liikettä hallitaan koskettimistolta.

Näkökulman mukaan pianoa voidaan pitää kielisoittimena, kosketinsoittimena tai jopa lyömäsoittimena. Sachs-Hornbostel-soitinluokituksen mukaan piano on kordofoni eli kielisoitin, tarkemmin  sanottuna laatikkositra (Kastenzither 314.122), jossa on koskettimisto.

Pianolla on tärkeä asema länsimaisessa, erityisesti klassisessa musiikissa soolo- ja säestyssoittimena, kamarimusiikissa sekä suosittuna työkaluna säveltämisessä, musiikkiesitysten harjoittamisessa ja musiikin opiskelussa. Piano on tärkeä soitin myös populaarimusiikissa. Piano on yleinen kotisoitin.

Historia 
Pianon kehitys sai alkunsa dulcimer-tyyppisistä soittimista, joihin keskiajalta lähtien yritettiin lukuisia kertoja liittää koskettimisto ja koneisto. Tämän kehityksen tuloksena eriytyivät ensin klavikordi ja cembalo. Modernin pianon kehittäjänä ja jopa keksijänä pidetään italialaista Bartolomeo Cristoforia (1655–1731).  Kolme hänen 1720-luvulla rakentamaansa soitinta on säilynyt, ja niiden koneiston toimintaperiaate on sama kuin modernissa konserttiflyygelissä. Cristofori kutsui rakentamiaan soittimia nimellä clavicembalo [tai gravicembalo] col piano e forte eli sananmukaisesti cembalo, jolla voi soittaa hiljaa () ja voimakkaasti () (cembalolla, toisin kuin pianolla, äänenvoimakkuus ei vaihtele sen mukaan, kuinka suurella voimalla koskettimia painetaan). Tämäntyyppisiä soittimia ryhdyttiin pian kutsumaan nimillä fortepiano, josta on tullut suomenkielinen nimitys piano. Pianon rakenne on Christoforin jälkeen merkittävästi kehittynyt. Tärkeitä merkkipaaluja ovat mm. valuraudasta valmistettu tukikehikko, jolloin soittimen kokoa ja kielten jännitystä voitiin huomattavasti lisätä, huovan käyttöönotto nahan sijaan vasaroiden päällysteenä sekä koneiston monet kehitysvaiheet. Kehityksen tuloksena pianon ääni on voimistunut ja tullut kantavammaksi.

Modernin mekaanisen, akustisen pianon tekninen rakenne on peräisin 1900-luvun alusta. Sen jälkeen kehitys on ollut vähäistä. Kosteusvaihteluihin reagoivan puun korvaaminen muovilla erityisesti edullisimman hintaluokan pianojen koneistossa, mikä on samalla alentanut valmistuskustannuksia, on viime aikojen muutoksista ehkä merkittävin. 

Kokonaan uusille urille pianon kehitys lähti elektroniikkaan perustuvien syntetisaattorin ja digitaalipianon kehityksen myötä. Niiden ääni tuotetaan sähköisesti.

Nykyaikainen piano 

Nykyisin valmistetaan ja käytetään kahden tyyppisiä pianoja: pystypianoja ja flyygeleitä.

Pystypiano 
Pystypiano – jota kutsutaan vain nimellä piano, jos sekaannuksen vaaraa ei ole – on yleinen koti- ja koulusoitin. Rakenne on kompakti ja tilantarve vähäinen. Pystypiano on yleensä hinnaltaan halvempi kuin flyygeli.

Kielet ovat pystysuorassa ja koneisto on soittajasta katsoen kielten edessä. Kaikupohja on vastaavasti kielten takana. Vasarat liikkuvat likimain vaakasuorassa ja palautuvat lepoasentoonsa koneiston jousien voimasta.

Pianon koon mitta on sen korkeus; tällä hetkellä valmistettavien mallien korkeus on yleensä 109–132 cm. Yleensä katsotaan pianon korkeuden kasvaessa saavutettavan etuja äänen laadussa ja kantavuudessa. Suomessa ei ole tapana kutsua pystypianoja niiden korkeuden mukaan eri nimillä, toisin kuin anglo-amerikkalaisessa maailmassa.

Flyygeli 
Flyygelin nimitys tulee soittimen muodosta, joka muistuttaa siipeä ( 'siipi').

Flyygelin kielet ovat vaakatasossa, kaikupohja on niiden alla ja vasarat lyövät kieliin altapäin. Vasarat palautuvat lepoasentoon painovoiman vaikutuksesta, eli säädettäviä ja kuoleutuvia jousia ei ole. Flyygelin koneistossa on ominaisuus, joka mahdollistaa saman sävelen nopean toistamisen eli repetition. Flyygelin kielet ovat yleensä pidemmät kuin pystypianon kielet ja kaikupohja on suurempi.

Konserttisoittimena käytetään yksinomaan flyygeliä. Flyygeli on myös ammattilaisen ja vaativan harrastajan soitin, sillä flyygelin koneisto on nopeampi kuin perinteisen pystypianon.  Flyygeli on kuitenkin tilaa vievä ja usein hyvin kallis. Pienimmät flyygelit ovat noin 150 cm pitkiä. Konserttiflyygelinä yleisen Steinway & Sonsin D-mallin pituus on 274 cm ja paino 480 kg. Tämän kokoista flyygeliä kutsutaan täysmittaiseksi.

Tekniikka

Ääniala
Nykyään valmistettavien ja käytettävien pianojen ääniala on liki poikkeuksetta 7 ¼ oktaavia eli 7 oktaavia ja pieni terssi. Koskettimia on vastaavasti 88, joista 52 valkoista ja 36 mustaa. Matalin sävel, joka pianolla voidaan soittaa, on subkontraoktaavin A (A2) ja korkein viisiviivainen c (c5).

Pianon historian aikana ääniala kasvoi pitkän ajan sisällä nykyiseen laajuuteensa. Cristoforin soittimien, siis ensimmäisten pianojen, ääniala oli 4 tai 4 ½ oktaavia. Gottfried Silbermann – joka esitteli soittimiaan aluksi huonolla menestyksellä Johann Sebastian Bachille – rakensi meille tunnettuihin soittimiinsa yleensä vajaat viisi oktaavia. Mozartin käyttämät soittimet vaihtelivat, mutta kaikki hänen säveltämänsä pianokonsertot ja pianosonaatit voidaan soittaa äänialaltaan 5 ½ oktaavin soittimella, joka 1700-luvun lopulla olikin tavallisin. Beethovenin aikaisissa wieniläisissä soittimissa oli 6 ½ oktaavia. Lontoon maailmannäyttely vuonna 1851 merkitsi 7 oktaavin läpimurtoa: ääniala alkoi kaikilla soittimiaan näytteille asettaneilla valmistajilla subkontraoktaavin A:sta. Kaikki merkittävät valmistajat laajensivat 1870-luvun kuluessa diskantin viisiviivaiseen c:hen ja näin oli päädytty nykykäytäntöön.

Kokeiluja äänialan laajentamiseksi on tehty, mutta se ei ole yleistynyt. Itävaltalainen Bösendorfer-tehdas valmistaa flyygeliä, malli 290 Imperial (mallimerkintä viittaa soittimen kokonaispituuteen), jossa on yhdeksän ylimääräistä bassokosketinta. Alin soitettava sävel on siis subkontraoktaavin C (C2), jonka perustaajuus on noin 16,5 Hz. Ääni on niin matala, että yksittäiset värähdykset kuuluvat. Sekaannusten välttämiseksi ylimääräiset "valkoiset" koskettimet ovat väriltään mustia tai laajennus voidaan haluttaessa peittää kannella.

Kielet
Pianon keskialueella ja diskantissa jokaista säveltä kohden on kolme jäykästä teräslangasta, ns. pianolangasta, valmistettua kieltä, jotka viritetään samalle taajuudelle. Kolmen kielen ryhmää kutsutaan kielikuoroksi tai lyhyemmin vain kuoroksi. Bassoaluetta kohti siirryttäessä kuoron kielien määrä vähenee ensin kahteen, ja alimpia säveliä vastaa vain yksi kieli.

Jännitetyn kielen perustaajuus f saadaan Mersennen kaavasta:

 

kun L on kielen värähtelevän osan pituus; T voima, jolla kieltä jännitetään, ja m kielen massa pituusyksikköä kohden.

Jännitys ja massa ovat neliöjuuressa, mikä osoittaa, että kielen pituuden muutoksella on värähtelytaajuuden kannalta olennaisesti suurempi merkitys kuin jännityksen tai massan muutoksilla. Pianon ääniala on kuitenkin niin laaja, että jos koko ääniala katettaisiin suhteessa samanmassaisilla ja samassa jännityksessä olevilla kielillä,  matalimman ja korkeimman kielen pituuksien suhde olisi noin 150:1, mikä olisi käytännössä mahdotonta. Siksi kielilangan paksuus kasvaa siirryttäessä diskantista bassoon. Basson kielet tulisivat homogeenisesta teräslangasta valmistettuina liian paksuiksi, minkä vuoksi bassoalueella kielet tehdään kiertämällä teräslangan ympärille tiukka kuparilankaspiraali. Alimmissa kielissä kuparilankaa saatetaan lisätä vielä toinenkin kerros.

Viisiviivaisen c:n kielien pituus on kaikissa pianoissa noin 54 mm. Matalimpien sävelten kielten pituus määräytyy soittimen koon asettamien rajoitusten mukaan. Konserttiflyygelin A2:n  pituus on 2010 mm (Steinway & Sons D-malli). Pystypianon pisimmät kielet ovat tästä enimmillään noin puolet, matalissa soittimissa vielä vähemmän.

Koneisto
Koskettimia painettaessa pianon koneisto välittää soittajan sormien energian vasaraan. Koneisto on monimutkainen vipu- ja jousijärjestelmä, jonka toiminta on niin nopea, ettei sitä pysty ihmissilmällä seuraamaan.  Seuraava selostus kuvaa vain keskeiset vipujen liikkeet.

Pystypianon koneiston toiminta
Pystypianon koneisto

(1) Viritystukki
(2) Viritystappi
(3) Agraffi eli kieliruuvi (pystypianossa harvoin)
(4) Koneiston kiinnitysruuvi
(5) Kieli
(6) Sammuttaja
(7) Sammuttajan varsi
(8) Vasaran istukka
(9) Koneistopalkki
(10) Sammuttimien nostovipu
(11) Lusikka
(12) Kosketin
(13)  Pilotti
(14)  Pääjäsen
(15)  Työntäjän mutka
(16)  Löysäysnuppi
(17)  Työntäjä
(18)  Koppari
(19)  Kannus
(20)  Vasaralista
(21) Vasara

Soittajan painaessa pystypianon kosketinta (12) sen takapäässä oleva pilotti (13) kohottaa pääjäsentä (14) ja siihen akseloitua työntäjää (17) ylöspäin. Työntäjän yläpää kääntää vasaran istukkaa (8)  jolloin istukkaan varrella kiinnitetty vasara (21) lähtee liikkeelle kohti kieliä (5).

Koskettimen ja koneiston ollessa noin liikkeensä puolivälissä kohtaa pääjäsenen lusikka (11) sammuttimen varren (7) ja sammuttaja (6) nousee irti kielistä, jotka siis voivat nyt värähdellä vapaasti siihen saakka kunnes kosketin vapautetaan.

Kosketin, koneisto ja vasara jatkavat liikettään, kunnes vasara on muutaman millimetrin päässä kielistä. Sillä hetkellä työntäjän alapäässä oleva mutka kohtaa löysäysnupin (16), joka pääjäsenen jatkaessa edelleen nousuaan pakottaa työntäjän yläpään luistamaan pois vasaran istukan alta. Kuvassa työntäjän yläpää siirtyy oikealle. Yhteys koskettimen ja vasaran välillä katkeaa; tätä tapahtumaa kutsutaan löysäykseksi tai irrotukseksi.

Vasara jatkaa liikettään oman liike-energiansa voimasta, iskeytyy kieliin ja kimpoaa kielen jousivoiman voimasta takaisin. Kosketin on tässä vaiheessa edelleen alas painettuna ja pääjäsen siis yläasennossaan, näin  vasara ei pääse palautumaan kokonaan lepoasentoonsa, vaan jää kannuksen (19) varassa kiinni koppariin (18). Kun kosketin vapautetaan, pääjäsenen ja työntäjän mutkan väliin viritetty kierrejousi siirtää työntäjää niin, että työntäjän yläpää kääntyy takaisin vasaran istukan alle (kuvassa vasemmalle) ja koneisto on valmis uuteen iskuun.

Jos uusi isku tapahtuu välittömästi, ei vasara ehdi palautua lepoasentoonsa vasaralistan (20) varaan vaan liike kohden kieliä alkaa heti kopparin vapautettua vasaran istukan. Tämä helpottaa saman sävelen nopeaa toistoa (repetitiota), joskaan pystypianon repetitio ei ole likikään niin varma, täsmällinen ja nopea kuin flyygelissä. Jos samaa kosketinta ei isketä heti uudelleen, vasara palautuu lepoasentoonsa oman jousensa (kaareva lattajousi kuvassa vasaran istukan ja sammuttajan varren välissä; ei numeroitu) voimasta ja istukkaan kiinnitetyn nykäisijän nauhan (kuvassa kopparin alapuolella) vetämänä. Samalla sammutin palautuu jousensa voimasta takaisin kieliin kiinni ja tukahduttaa kielten värähtelyn: ääni sammuu.

Flyygelin koneiston toiminta
Flyygelin koneisto

(1) Kosketin
(2) Pilotti
(3) Pääjäsen
(4) Löysäysnuppi
(5) Työntäjä
(6) Vasaran kapseli ja ruuvi
(7) Pysähdyttäjän (ruuvi)
(8) Vasaran varsi
(9) Repetitio- eli toistojäsen
(10) Vasara
(11) Koppari
(12) Sammuttimen vipu
(13) Sammuttimen nostolista
(14) Lusikka
(15) Sammuttaja
(16) Kieli
(17) (Valurauta)kehys
(18) Agraffi eli kieliruuvi
(19) Viritystappi
(20) Viritystukki

Soittajan painaessa flyygelin kosketinta (1) pilotti (2) nostaa pääjäsentä (3) ja siihen akseloitua työntäjää (5). Työntäjä on suoraan kontaktissa vasaran varressa (8) olevan rullan kanssa, koska repetitiojäsenessä (9) on  reikä, jonka läpi työntäjän yläpää pääsee liikkumaan. Työntäjä työntää vasaran liikkeeseen ylöspäin kohti kieliä.

Koskettimen ollessa noin liikkeensä puolivälissä koskettimen takapää kohtaa lusikan (14), joka nostaa sammuttimen vivun (12) ja siihen teräspuikolla kiinnitetyn sammuttajan (15) ylös ja irti kielistä, jotka voivat nyt värähdellä vapaasti siihen saakka, kunnes kosketin vapautetaan.

Kosketin, koneisto ja vasara jatkavat liikettään, kunnes vasara on muutaman millimetrin päässä kielistä. Sillä hetkellä työntäjän alapäässä oleva mutka kohtaa löysäysnupin (4), joka pääjäsenen ja työntäjän jatkaessa edelleen nousuaan pakottaa työntäjän yläpään pois vasaran rullan alta. Kuvassa työntäjän yläpää siirtyy oikealle. Yhteys koskettimen ja vasaran välillä katkeaa; tätä tapahtumaa kutsutaan löysäykseksi tai irrotukseksi.

Vasara jatkaa liikettään oman liike-energiansa voimasta, iskeytyy kieliin ja kimpoaa takaisin. Koska työntäjä on irti-asennossa, vasaran rulla kohtaa työntäjän sijasta repetitiojäsenen. Repetitiojäsen on noussut ylös vasaran rullaa seuraten repetitiojousen voimasta (ohut ruskea kaareva viivamainen rakenne pääjäsenen ja repetitiojäsen välissä; ei numeroitu kuvassa). Vasara palautuessaan painaa repetitiojäsen alas jännittäen samalla jousen ja lopuksi jää kiinni koppariin (11).

Kosketin on alhaalla, se pitää sammuttajan irti kielestä ja samalla pitää kopparilla kiinni vasaraa keskiasennossa. Repetitiojousi on jännittyneenä, repetitiojäsen kiinni rullassa. Kun nyt soittaja antaa koskettimen nousta hivenen ylös, repetitiomekanismi toimii: repetitiojousi nostaa repetitiojäsenen  välityksellä vasaraa niin, että työntäjä pääsee luistamaan takaisin rullan alle. Koneisto on valmiina uuteen toimintosykliin, vaikka kosketin on lähes alhaalla.

Repetitiomekanismin merkitys on siinä, että koneisto on täysin valmiina, vaikka kosketin on vielä liki ala-asennossa: soittajan ei tarvitse odottaa koskettimen palautumista takaisin lepoasentoon, vaan hän voi iskeä kosketinta sen ollessa vain osittain palautuneena. Koska kosketin on massaltaan ja inertialtaan koneiston suurin ja hitain osa, tämä seikka on kriittinen repetition kannalta. Äärimmäisen herkäksi säädetty koneisto voi toistaa iskun jopa 1/15 sekunnin välein, rajoittava tekijä on vain pianistin sorminäppäryys.

Jos uutta iskua ei heti tule, vaan kosketin vapautetaan täysin, painovoima palauttaa vasaran ala-asentoonsa ja koneisto palautuu lepoon. Sammuttaja laskeutuu kieliin, vaimentaa niiden värähtelyn ja ääni lakkaa kuulumasta.

Toimintaperiaatteen seurauksia
Pystypianon ja flyygelin koneisto on rakennettu siten, että vasaran iskeytyessä kieliin (äänen syntyhetki, kontaktihetki) yhteyttä koskettimen ja vasaran välillä ei ole. Yhteyttä ei siis ole liioin soittajan ja kielen välillä. Tämä on välttämätöntä, jotta vasara pääsee kimpoamaan irti kielistä ja kielet voivat jatkaa värähtelyään vapaasti.  Jos vasara iskun jälkeen jäisi kontaktiin kielten kanssa, ääni sammuisi heti alukkeen jälkeen.

Tärkein seuraus tästä rakenneperiaatteesta on, että vasaran nopeus kontaktihetkellä (vasaran loppunopeus vasaran koskettaessa kieltä) on ainoa ääneen (äänen laatuun tai voimakkuuteen) vaikuttava parametri, johon soittaja voi soittaessaan vaikuttaa. Tässä yhteydessä tietoisesti jätetään huomiotta pedaalit, muut mahdollisesti vapaana olevat kielet ja niiden resonanssi ja muut vastaavat seikat. Pianossa ei esimerkiksi ole vibratoa (toisin kuin klavikordissa) tai viulun jousitekniikkaan verrattavia sävytysmahdollisuuksia.

Tästä huolimatta käsite kosketus on pianonsoiton keskeisiä käsitteitä. Puhtaan fysikaalisesti ajatellen sillä seikalla, miten soittaja ja koneisto yhdessä soitettaessa toimivat, ei kuitenkaan ole muuta merkitystä kuin se, kuinka suuren liike-energian vasara on löysäyshetkellä koskettimen ja koneiston välityksellä soittajan sormesta saanut eli, koska tietyn soittimen tietyn vasaran massa ja koneiston muut ominaisuudet ovat vakiot, mikä on vasaran loppunopeus.

Koskettimisto 

Pianon koneistoa ja vasaroiden liikettä hallitaan koskettimilla. Koskettimet muodostavat kokonaisuuden, jota kutsutaan koskettimistoksi tai klaviatuuriksi. Koskettimiston muoto ja suhteet vakiintuivat jo ennen pianon keksimistä. Pianoon otettiin käyttöön uruissa, klavikordissa, cembalossa ja muissa aikaisemmissa kosketinsoittimissa käytössä ollut valmiiksi kehitetty koskettimisto. Sama klaviatuurijärjestely on siirtynyt moniin uusiin soittimiin, kuten celestaan ja sähköisiin kosketinsoittimiin.

Pianon koskettimet toimivat keinulaudan tavoin: soittajan painaessa koskettimen näkyvää osaa kosketin kääntyy tukipisteen varassa ja koskettimen takapää nousee ja aktivoi koneiston. Koskettimessa ei ole akselia ja se pysyy linjassa koskettimen alla olevien pystysuorien nastojen varassa. Nastat on sovitettu mahtumaan koskettimessa olevien huovalla pehmustettujen kolojen sisään.

Valkoiset koskettimet päällystettiin perinteisesti norsunluulla. Myös valaanluuta on käytetty. Nämä eläimet ovat nykyään rauhoitettuja ja kansainvälisin sopimuksin norsun- ja valaanluun 
kauppa, tuonti ja vienti on kielletty. Luun käyttö pianon koskettimiin on tätä kautta tietysti loppunut. Tuonnin ja viennin kieltäminen on aiheuttanut myös sen, että vanhoja norsunluisilla koskettimilla varustettuja soittimia ei voi — ainakaan laillisesti — kuljettaa valtioiden rajojen yli edes muuttokuormassa. Valkoiset koskettimet päällystetään nykyään erilaisilla muoveilla, jotka eivät useinkaan ole kaikesta tuotekehityksestä huolimatta ole tuntumaltaan norsunluun veroisia, joskin lupaavia malleja on nähty, esimerkkinä Rolandin patentoima Ivory Feel -teknologia, jossa muovin pintaa uurretaan vastaamaan norsunluussa luonnollisesti ilmeneviä uria. Tasaisen muovipinnan huonona puolena on ensisijaisesti sen nesteensiirtokyky, hiki ja rasva jäävät kerrokseksi koskettimen pinnalle. Myös koskettimen painossa on hieman eroja, mutta laadukkaissa muovikoneistossa tätäkään ongelmaa ei enää ole. Kalleimmat koneistot ovat puukoneistoja, jotka ovat pinnoitettu muovilla, edullisemmissa koneistoissa koko rakenne on muovia. 

Mustien koskettimien näkyvään osaan perinteisesti käytetty materiaali on eebenpuu. Myös muita mustia tai tummia puulajeja käytetään, tarvittaessa värjättyinä. Edullisimmissa soittimissa käytetään muovia.

Itse kosketin tehdään tiheäsyisestä kuusesta, männystä tai muusta havupuusta. Tukipisteen kohdalla on kovemmasta puusta tehty vahvike.

Koskettimen etupäähän lisätään lyijypainoja sitä varten porattuihin koloihin. Painot tarvitaan tasapainottamaan koneiston jousi- ja vipuvoimia. Painojen avulla saadaan myös aikaan haluttu kosketuksen raskaus tai keveys: tavoitteena on, että valkoisen koskettimen etupäähän kohdistettu voima, joka vastaa noin 45–55 gramman punnuksen painoa, juuri ja juuri jaksaa painaa koskettimen alas löysäyspisteeseen saakka (oikea pedaali alas painettuna). Kosketus tulee saada erittäin tasaiseksi; jo gramman murto-osan ero tuntuu soitettaessa. Eräissä koneistotyypeissä ei ole painoja tai niitä ei ole yksilöllisesti mitattu. Painojen mittausta ja säätöä kutsutaan punnitukseksi.

Valkoisen koskettimen etupään kulkema matka eli painuma on 9,0–10,2 millimetriä. Tämäkin tekijä pyritään säätämään mahdollisimman tasaiseksi.

Vasarat 
Pianon vasarat ovat villahuovalla päällystettyä nuijia, jotka kieliin iskeytyessään saattavat kielen värähtelemään.

Vasaran päässä on puinen ydinosa, johon tehtaalla puristetaan suurella paineella kerroksittain huopaa niin, että ulommat huopakerrokset ovat tiukassa jännityksessä ja sisemmät vastaavasti puristuksessa. Jännityksen ja puristuksen tasapaino tekee vasarasta sopivasti kovan ja samalla joustavan. Puiseen ydinosaan porattuun reikään kiinnitetään ohut puinen vasaran varsi.

Vasarahuovan kovuus ja pehmeys, jännityksen ja puristuksen suhde ja  huovan laatu vaikuttavat suuresti pianon ääneen. Kielet painavat vasarahuopaan ajan mittaan syvät urat ja tiivistävät huopaa muutoinkin. Urat täytyy hioa aika ajoin pois ja huovan pehmeys palauttaa pistelemällä huopaa neulamaisella työkalulla. Tätä kutsutaan intonoinniksi eli sävytykseksi.

Vasaran ja kielen kosketuskohta kielen pituussuunnassa on äänenlaadun kannalta kriittinen. Erityisesti diskantissa vähäinenkin säädön liukuminen pois paikaltaan on kuuluvissa. Flyygelissä iskupisteen paikka on säädettävissä koneiston lukitusta muuttamalla, pystypianossa tämä ei ole mahdollista.

Vasaroiden massa on pianon kehityksen aikana kasvanut. Basson alimman vasaran pää painaa nykyään noin 8,5 grammaa ja vasarat kevenevät diskanttia kohden niin, että ylimmän vasaran paino on noin 4 grammaa. Vasaran kulkema matka lepoasennosta kieleen on noin 45–47 millimetriä.

Sammuttajat 
Koneiston ollessa lepotilassa kielen päälle on painuneena sammuttaja. Kosketinta painettaessa sammuttaja nousee irti kielestä, joka voi silloin värähdellä vapaasti. Vapautettaessa kosketin, sammuttaja palaa takaisin kiinni kieleen ja tukahduttaa värähtelyn.

Sammuttaja on tukikappaleeseen kiinnitetty villahuovan kappale, joka on muotoiltu kielikuoron mukaan: yksikielisessä kuorossa huovassa on ura, johon kieli painautuu, kaksikielisessä kuorossa on kiilamaiset sammuttajat, jotka painuvat kielten väliin, kolmikielisessä kuorossa on keskialueella kaksoiskiila ja ylempänä litteä levy. Korkeimmassa diskantissa noin 1½–2 oktaavin alueella ei sammuttajia ole lainkaan, sillä ääni vaimenee tällä alueella muutenkin nopeasti ja jatkuvasti vapaana värähtelevät kielet antavat loistoa ja kimallusta alempiin ääniin resonoidessaan niiden mukana.

Oikeanpuoleista pedaalia painettaessa kaikki sammuttajat nousevat, jolloin kaikki kielet värähtelevät vapaasti.

Kaikupohja ja tallat
Pianon äänen laadun kannalta kaikupohja on keskeisimpiä tekijöitä. Kaikupohja muuttaa kielten värähtelyn ilman värähtelyksi, siis kuultavaksi ääneksi. Kaikupohjan tehtävänä on myös värittää ääntä.

Pianon kaikupohja valmistetaan perinteisesti massiivikuusesta. Laudat sahataan tukista säteen suuntaisesti ja liimataan reunoistaan yhteen yhtenäiseksi levyksi. Puun vuosilustot ovat siis kohtisuorassa pintaan nähden. Puun syyrakenteen tulisi olla mahdollisimman tasainen, suora ja tiheä, tyypillisesti 3–8 vuosilustoa senttimetrillä. Oksia tai minkäänlaisia kasvuvikoja ei tulisi olla. Väriltään vaalean, avaraonteloisen, pehmeän ja keveän kevätpuun osuus vuosilustosta tulisi olla mahdollisimman suuri tummaan kesäpuuhun verrattuna; tästä katsotaan olevan äänellistä etua. Tasainen vaaleansävyinen yleisvaikutelma on siis laadun merkki. Valmis kaikupohja on noin 7–12 millimetriä paksu ja hieman kieliin päin kupera, joustava levy. Pintakäsittelynä on lakkaus.

Massiivipuisen kaikupohjan raaka-ainetta kuivatetaan ulkona ja sisätiloissa useita vuosia. Valmistus on hidasta käsityötä ja korkealaatuinen puu on kallista. Massiivipuinen kaikupohja reagoi voimakkaasti ilmankosteuden vaihteluihin turvoten kosteassa ja supistuen kuivassa. Liian kuivissa olosuhteissa se halkeilee ja menettää kuperuutensa. Näistä syistä erityisesti edullisissa soittimissa  ryhdyttiin 1960-luvulta lähtien käyttämään laminoitua kaikupohjaa, joka valmistetaan liimaamalla kerroksittain yhteen höylättyjä tai sorvattuja puuviiluja. Rakenne on sama kuin vanerissa. Laminoitu kaikupohja ei halkeile ja kosteusliikkeet ovat massiivipuista pienemmät. Ongelmana on perinteisesti pidetty laminoidulla kaikupohjalla varustetun soittimen äänenlaatua: ääni vaimenee nopeasti, basso ja keskialue ovat sameita ja voimattomia, kun taas diskantti on liiankin kirkas. Laminoitu kaikupohja on kuitenkin merkittävästi halvempi valmistaa kuin massiivipuinen ja tuotekehitys on parantanut äänenlaatua. Edullisissa ja keskihintaluokan pianoissa sitä käytetään nykyään yleisesti. Kalleimmissa soittimissa käytetään edelleen yksinomaan massiivipuista, traditionaalista kaikupohjarakennetta.

Kaikupohjan alapuolelle (flyygelissä) tai taakse (pystypianossa) liimataan useita äänipinnoja kohtisuoraan syysuuntaa vastaan. Ne tukevat kuperuutta, vaikuttavat värähtelyn jakautumiseen ja leviämiseen ja osaltaan myös sitovat laudoista liimattua kaikupohjaa yhteen.

Kaikupohja ja kielet ovat yhteydessä toisiinsa tallan eli kielisillan välityksessä. Talla välittää kielten värähtelymoodit kaikupohjaan. Pianossa talloja on kaksi: diskantille ja bassolle omansa. Talla on puinen palkki, joka on liimattu kiinni kaikupohjaan ja jonka yli kielet kulkevat. Kielet ja talla painautuvat toisiinsa tiukasti, koska kupera kaikupohja asennetaan pianotehtaalla sellaiselle korkeudelle kielten tasoon nähden, että kuperan, joustavan talla-kaikupohja-äänipinna-yhdistelmän jousivoima nostaa kireälle jännitettyjä kieliä hieman. Vastaavasti kielten jousivoima painaa kaikupohjan kuperuutta litteämmäksi. Näitä samansuuruisia, vastakkaissuuntaisia voimia kutsutaan kaikupohjapaineeksi. Jos paine on liian suuri, ääni on voimakas, mutta vaimenee nopeasti. Jos paine on liian pieni, ääni on voimaton, mutta kestää pitkään.

Kielten jatkuvassa paineessa puuaines vähitellen viruu, jolloin kaikupohjan joustavuus vähenee ja kuperuus pienenee vuosikymmenten mittaan. Tästä syystä pianon ikääntyessä sen ääni vaimenee ja väsyy, vaikka soitin muutoin olisi kunnossa.

Tallassa oleviin reikiin asetetaan teräksiset nastat, jotka poikkeuttavat kieliä sivusuunnassa. Kieli on siis kontaktissa tallaan sekä kohtisuoraan kaikupohjan pintaan nähden että pinnan suuntaisesti. Kontaktipisteiden (jotka siis määräävät kielen värähtelevän osan pituuden) tulee olla erittäin tarkoin samalla kohdalla kielen pituussuunnassa. Valmistusvirheet tässä suhteessa saattavat aiheuttaa sen, että kieli värähtelee useammalla, keskenään riitasoituisella taajuudella. Ääni on epämiellyttävä ja virittäminen ongelmallista.

Viritystukki ja -tapit

Viritystukki on vaahterasta tai muusta kovasta puulajista valmistettu lankku, johon porattuihin reikiin lyödään teräksiset viritystapit. Kielen vapaat päät kiinnitetään tappeihin. Tappeja kiertämällä kielet saadaan viritettyä halutulle äänenkorkeudelle.

Tukki valmistetaan liimaamalla vaahteralautoja kerroksittain yhteen niin, että peräkkäisten lautojen syysuunnat poikkeavat toisistaan. Tällä tavoitellaan mahdollisimman lujaa rakennetta ja kosteusliikkeiden minimointia. Paljon käytetty on rakenne, jossa on 5 tai useampia kerroksia, kukin 4,5–6,5 mm paksu. Toinen yleinen ratkaisu on käyttää noin 1 mm paksuja kerroksia eli puuviilua, jolloin kerroksia tarvitaan useita kymmeniä. Mikään ratkaisu ei ole osoittautunut ehdottomasti muita paremmaksi. Tärkeämpää on raaka-aineen huolellinen valinta, pitkä kuivaus, asianmukainen työstö, oikeanlainen liimaus ja muut valmistustekniset seikat.

Viritystapit ovat sylinterimäisiä tai hieman kartiomaisia terästappeja, pituudeltaan 50–60 mm ja läpimitaltaan noin 6–7 mm. Viritystukin sisään menevässä osassa on tiheä kierteitys. Tapit sinistetään ja näkyviin jäävä osa usein kromataan.

Tapin tulee sopia reikäänsä tiukasti, jotta viritys pysyisi mutta olla samalla kuitenkin niin väljä, että pianoa viritettäessä tarpeelliset äärimmäisen pienet muutokset ovat mahdollisia. Viritystukin puuaineksen väsyessä ja kuluessa tapit vähitellen löystyvät, jolloin niitä joudutaan vaihtamaan paksumpiin. Jos tappien ja ympäröivän puun otteen irtoaminen johtuu viritystukin halkeilusta, on soitin yleensä elinkaarensa päässä: viritystukin vaihto on kalliimpaa kuin keskihintaisen soittimen uushankintahinta.

Tukirakenteet
Pianon kielet jännitetään hyvin tiukalle. Tavallisen keskikokoisen pystypianon yhden kielen keskimääräinen jännitys on noin 700 newtonia. Kun kieliä on noin 230, kielien yhteinen soittimen runkoon kohdistuva voima on suuruusluokaltaan 160 kN. Konserttiflyygelin kielten jännitys on yli 260 kN.
Nämä voimat ottaa vastaa valurautainen kehys, tukikehikko, jonka ympärille koko piano rakentuu.

Kehys on yhtenäinen hiekkaan valettu valukappale. Valmistusmenetelmällä ei saada sarjatuotannossa täysin samanlaisia tuotteita, jonka vuoksi kehyksiä joudutaan viimeistelemään käsin. Uutta tyhjiövalutekniikkaa on otettu käyttöön. Perinteisesti valurauta maalataan kullanväriseksi.

Suurikokoisissa (yli 120 cm) pystypianoissa pianon taakse asennetaan usein puinen apukehikko. Tämä voidaan korvata mitoittamalla rautakehys erityisen tukevaksi, mutta tällöin soittimen paino nousee huomattavasti.  Flyygelissä on säännönmukaisesti tukevat säteittäiset puiset tukipalkit kaikupohjan alapuolella.

Flyygelin puinen kaareva ulkokehä on osa tukirakennetta. Se liitetään pyrstöliitoksin, pulteilla ja liimaamalla metallikehykseen ja puisiin tukipalkkeihin. Pystypianon näkyvät puiset osat ovat irrallisia, ja niillä on merkitystä vain akustisten ominaisuuksien ja ulkonäön kannalta.

Pedaalit 

Pianossa on kaksi tai kolme jaloilla painettavaa pedaalia.

 Kaikupedaali (sustain-pedaali) on oikeanpuoleinen pedaali. Se on eniten käytetty pedaali, ja sitä kutsutaan usein myös vain pedaaliksi. Pedaalia painettaessa vipukoneisto nostaa kaikki sammuttimet irti kielistä. Kielet siis värähtelevät vapaasti. Pedaalin avulla nuotteja voidaan jättää soimaan ja sitoa toisiinsa silloinkin, kun se ei olisi sormiteknisesti mahdollista. Kaiku saa äänen myös kuulostamaan täyteläisemmältä, sillä pianon kaikki kielet resonoivat soitettavien sävelten ohessa. Kaikupedaalin tarkkaa käyttämistä ei yleensä merkitä nuotteihin. Sen käytön hienosäätö on tärkeä osa taitavan pianistin tekniikkaa. 
 Hiljennyspedaali (una corda -pedaali) on vasemmanpuoleinen pedaali. Se siirtää pystypianossa vasaroita lähemmäksi kieliä, jolloin vasaran lyönti ei saa niin paljon iskuvoimaa ja ääni on hiljaisempi. Flyygelissä hiljennyspedaali siirtää koskettimistoa ja koneistoa hiukan oikealle, minkä takia vasarat osuvat vain kahdelle kielelle kolmen (tai yhdelle kahden) sijasta. Tämä hiljentää ääntä ja muuttaa äänen laatua. Tästä juontuu myös pedaalin nimi "una corda" eli yksi kieli.
 Sostenuto-pedaali on keskimmäinen pedaali. Sitä ei ole yleensä edullisissa pystypianoissa eikä kaikissa flyygeleissäkään. Se kehitettiin viimeisimpänä. Sostenuto-pedaalia painettaessa jäävät sillä hetkellä alas painettuina olevia koskettimia vastaavat sammuttajat ylös ja pysyvät ylhäällä siihen saakka, kunnes pedaali vapautetaan, riippumatta siitä, vapautetaanko kosketin. Näin voidaan jättää yksittäisiä säveliä, tyypillisesti urkupisteitä tai sointuja soimaan ja soittaa samalla muita säveliä lyhyinä.

Monissa pystypianoissa sostenuto-pedaalin tilalla on ala-asentoon lukittuva harjoituspedaali (tunnetaan myös nimellä kerrostalopedaali), joka alas painettuna laskee huopakaistaleen vasaroiden ja kielien väliin. Huopakaistale tukahduttaa äänen melkein kokonaan.

Niin sanotuissa silent-pianoissa keskimmäinen pedaali laskee vasaroiden ja kielten väliin tavallisesti alumiinisen palkin, joka estää kokonaan vasaroiden osumisen kieliin. Uusimmissa silent-pianoissa on koskettimien alla jokaiselle koskettimelle oma infrapunalla toimiva liikkeen tunnistin. Tämä mittaa kunkin koskettimen lyönnin voimakkuuden ja keston. Lisäksi hiljennys- ja sustain-pedaaleissa on omat tunnistimensa, jotka mittaavat pedaaleiden painallukset. Tieto koskettimen ja pedaalin liikkeistä välitetään midi-tekniikalla äänilähteeseen eli soundimoduliin. Se on yleensä sijoitettu näkyviin koskettimiston alapuolelle, josta sitä on helppo käyttää. Äänilähde kytketään esimerkiksi kuulokkeisiin, jolloin pianolla voi harjoitella äänettömästi. Etuna on lisäksi "oikean" pianon tuntuma verrattuna esimerkiksi sähköpianoihin.

Ylläpito 
Piano täytyy virittää säännöllisesti. Konserttiflyygeli viritetään ennen jokaista esitystä, ja äänitysstudiossa viritystä voidaan joutua korjaamaan päivittäin useitakin kertoja. Kotikäytössä suositellaan yleisesti viritystä kerran tai kahdesti vuodessa, mutta viritystarve riippuu mm. vaatimustasosta, käytön määrästä ja ympäristön olosuhteista. Kosteudenvaihtelut ovat yksi epävireyden aiheuttajista. Ilmankosteuden noustessa, Suomen olosuhteissa tyypillisesti kesällä, kaikupohjan puu imee itseensä lisää kosteutta ja turpoaa. Tämä lisää kielten jännitystä eli viritystaso nousee. Vastaavasti huoneilman kuivuessa, kuten yleensä talvisaikaan käy, kaikupohja kuivuu, supistuu ja viritys laskee. Muita epävireisyyttä aiheuttavia tekijöitä ovat mm. kielten venyminen (erityisesti uusissa pianoissa), pianon soittaminen ja lämpötilan muutokset. Virittämättä jättämisen ei kuitenkaan tiedetä vahingoittavan pianoa.

Pianon monimutkainen koneisto vaatii aika ajoin säätöä. Säätökohteita on kymmeniä ja jokaisen 88 koskettimen koneisto on säädettävä erikseen. Tehtävä on siis työläs ja hidas, eikä sitä tehdä kotisoittimien kohdalla jokaisella virityskerralla. Konserttisoitin säädetään pianistin tarpeiden ja mieltymysten mukaiseksi aina tarvittaessa.

Intonointi tarkoittaa pianon äänen säätämistä vasarahuopaa eri tavoin käsittelemällä. Vasaran huopa painuu kasaan ja kovettuu käytön myötä. Tällöin soittimen ääni muuttuu kirkkaammaksi ja kovemmaksi. Muutos on suurin yleensä keskialueella ja niiden sävelten kohdalla, jota soitetaan eniten. Vasaroita voidaan pistellä neulamaisella työkalulla, jolloin huopa ja vastaavasti ääni saadaan pehmeämmäksi. Vasarahuopaa voidaan myös tiivistää käsittelemällä sitä lämmöllä ja kosteudella. Pianon ääntä voidaan intonoida muutenkin soittajan vaatimusten mukaisesti kirkkaammaksi, verhotummaksi, hiljaisemmaksi jne.

Pianon virityksen hoitaa usein alan ammattilainen, ja tarkkaan vireeseen saaminen onkin vaikeaa ilman koulutusta ja suurta kokemusta. Tosin nykyaikaiset virityslaitteistot ovat helpottaneet kotivirittämistäkin. Koneiston säätäminen ja intonointi ovat ammattilaisen työtä.

Liiallinen yhtäjaksoinen kosteus on vaarallista pianolle ja voi johtaa vaimentuneeseen äänenlaatuun sekä kielten ruostumiseen. Myös liiallinen kuivuus ja kuumuus on haitallista, joten pianoa ei saa sijoittaa liian lähelle lämpöpatteria tai alttiiksi suoralle auringonvalolle. Suositeltavana ilmankosteutena pidetään 30–50 % suhteellista kosteutta. Tärkeää olisi, etteivät kosteusolosuhteet vaihtelisi liikaa. Pöly ei ole vain huonoksi ulkonäölle, vaan kasautuessaan koneistoon se myös huonontaa äänenlaatua.

Pianon siirtämisen hankaluutena on toisaalta soittimen paino ja fyysiset mitat ja toisaalta sen herkkyys kolahduksille ja iskuille ja ilmasto-olosuhteiden muutoksille. Pystypianon siirtäminen onnistuu vahvoilta kantajilta  suurta varovaisuutta noudattaen. Soittimen paino on valtaosin sen selkäpuolella, jonne useissa pianomalleissa onkin rakennettu kantokahva. Selkäpuolen muut vaakarakenteet eivät kestä nostoa. Piano tulee kuljettaa pystyasennossa. Kuljetusauton tavaratilan tulee olla umpinainen, sopivasti pehmustettu ja tarvittaessa lämmitettävä, koska soitin ei kestä sadetta, kosteaa ulkoilmaa tai kylmyyttä.

Flyygelin kuljettamiseksi täytyy sen jalat irrottaa ja koko pedaalirakennelma purkaa. Soitin kaadetaan pitkälle sivulleen ja nostetaan erikoisvalmisteisen kuljetusalustan päälle. Flyygelin kuljettaminen on siihen erikoistuneiden yritysten työtä.

Katso myös 
 Taffelipiano
 Sähköpiano
 Digitaalipiano
 Disklavier-piano
 Flyygeli
 Preparoitu piano
 Syntetisaattori
 Michael Aaronin Pianokoulu

Lähteet

Viitteet

Aiheesta muualla 

 Piano-Photoarchive 
 Flygel  
 Piano  
 Grand-Pianos.org  

 

Seulonnan keskeiset artikkelit