HAMERGEWICHT, RATIO EN DRIE ALTERNATIEVEN VOOR HET BALANCEREN VAN DE TOETSEN

Hamergewicht en ratio moeten betrokken worden in discussies over speelgewicht, voor zover dat betekenis heeft in relatie tot wat de pianist voelt wanneer hij de piano bespeelt. Door het hamergewicht te kennen en vast te stellen wat de ratio is, kunnen we veel nauwkeuriger dan in het verleden ooit mogelijk was, bepalen hoe het mechaniek aanvoelt voor de pianist. Het gebruik van lood, instelbare veren of magneten om de toets een gewenst neergewicht te geven, kan geen compensatie bieden wanneer hamergewicht en ratio slecht op elkaar afgestemd zijn. Methoden om het hamergewicht en de ratio te meten en af te stellen MOETEN deel uitmaken van onze vakbekwaamheid, als we onze pianospelende cliënten goed van dienst willen zijn.

Eerst balanceer je het hamergewicht met de ratio, daarna balanceer je de toetsen.

We moeten wel beseffen dat "neergewicht" niet hetzelfde is als "speelgewicht". Pianotechnici die zich de tijd gunnen het speelgewicht op te meten, komen vroeg of laat tot de conclusie dat de ene piano met 50 gram neergewicht normaal aanvoelt, terwijl een andere piano met 50 gram neergewicht zwaar aanvoelt of juist lichter in vergelijking met het eerste instrument. In feite heeft speelgewicht erg weinig te maken met hoe de piano aanvoelt tijdens het spelen. Wanneer de toets tijdens het spelen op hoge snelheid beweegt, is er een veel grotere kracht nodig om de inertie van de samengestelde gewichtscomponenten te overwinnen. Deze krachten zijn wel honderden grammen groot bij pianospel met matig volume en kunnen duizenden grammen betreffen bij fortissimo spel.

Het grootste deel van de kracht die nodig is om een pianotoets in te drukken, dient om de hamer te bewegen, en er is aanzienlijke kracht nodig om het loodgewicht in de toetsen te bewegen. Stel je een pianotoets voor als een eenvoudige hefboom, zoals een katapult, met een contragewicht aan de kortste kant. Jij, de pianist, moet het kortste deel neerdrukken om de hamer aan de lange zijde te bewegen. Als de hamer te zwaar is, en/of te ver geplaatst op het lange gedeelte, dan zal er meer kracht nodig zijn om de hamer te laten versnellen en bovendien moet het contragewicht ook zwaarder zijn: het zal meer kracht vereisen om dat ook te laten accelereren. Als de kracht om de hamer te bewegen te groot is, kunnen we de hamer lichter maken en/of de hamer dichter naar het draaipunt verplaatsen (zodat de ratio kleiner wordt) en ook het contragewicht verkleinen. Onze taak is een combinatie van het hamergewicht, de ratio en het contragewicht te bepalen en te gebruiken zodat het speelgewicht in overeenstemming is met de fysieke capaciteiten van de pianist.

Hamergewicht in relatie tot toon en intoneren (fig. 1).

Hamergewicht heeft niet alleen een groot effect op het speelgewicht, het heeft ook veel invloed op de toon. Om deze reden dient het tonale effect van het hamergewicht betrokken te worden bij het ontwerpen van de speelaard.

Ik wil graag een denkmodel aanbieden over de relatie tussen hamergewicht en toon. Toonkwaliteit is een gevolg van hoe de hamer tegen de snaar slaat en weer te- rug springt. Energie brengt de snaar in trilling, afhankelijk van het hamergewicht en de snelheid op het moment van contact.

 

De snaartrilling en de resulterende toonkwaliteit zijn een functie van de harmonische vermenging, die wordt beïnvloed door hoe de hamer de snaar dempt bij het terugveren, en dit is een functie van het gewicht, dichtheid en vermogen tot vormherstel van de hamer. De pianist heeft alleen controle over de snelheid van de hamer. Het hamergewicht, de dichtheid en veerkracht van het hamerkopvilt zijn factoren waar de pianotechnicus invloed op heeft tijdens het proces van intoneren.

Intoneren wordt typisch geassocieerd met methoden als naaldprikken, strijken, modelleren en impregneren, waardoor de dichtheid en veerkracht van het hamervilt wordt veranderd. Het bepalen van het hamergewicht behoort niet tot wat traditioneel intoneren wordt genoemd. De laatste tien jaar is gebleken, door onderzoeksmethoden die het mogelijk maken hamergewicht te bestuderen en te veranderen van piano's die in de praktijk worden gebruikt, dat hamergewicht de basis is van intoneren. Om dit te illustreren een voorbeeld uit de praktijk, zoals we dat telkens weer meemaken. In het voorjaar van 2002 assisteerde Frans Pietjouw zijn collega's Wim Feldhaus, Reint Ezenga en Arie Lugtenburg bij de beoordeling van een Steinway S vleugel. De hamers waren licht in het lage energie gebied. Frans bevestigde grammen extra gewicht aan enkele proefhamerstelen, zodat het gewicht op 1/4 hoge energiezone werd gebracht. Toen ze naar de verandering in toon luisterden, viel hun mond open van verbazing. Er was niet alleen meer toon, je kon ook de rijkdom van de toon in de hele ruimte voelen. Wim riep uit: "Wát is intoneren?" Zijn vraag is aan ons allen gericht. We moeten opnieuw vaststellen wat intoneren is en door gedeelde ervaringen begrijpen hoe het hamergewicht een fundamentele rol speelt bij het voortbrengen van de toon, naast de dichtheid en veerkracht van het vilt in de hamerkop. Telkens wanneer we een naald in de hamerkop steken, moeten we de vraag stellen: "Is dit het juiste toongewicht?"

Gewicht van de hamer en speelaard (fig.2).

In dit model beschouwen we het hamergewicht als een gemeenschappelijk element bij zowel speelgewicht als toon. Van minder belang dan het hamergewicht, in termen van speelaard, is de mechaniekverhouding, die welontworpen moet zijn in overeenstemming met het hamergewicht en de gekozen methode om de toetsen te balanceren om het ideale speelgewicht te verkrijgen.

Dit model heeft als uitgangspunt dat het mechaniek is opgebouwd rond het hamergewicht, en zo bijdraagt aan zowel het speelgewicht als de toon. Deze mix van speelgewicht en toon heeft een wezenlijk effect op de kwaliteit van de speelaard.

Nu ik hierboven hopelijk de complexiteit van de componenten die bijdragen aan de speelaard enigszins verduidelijkt heb, ga ik verder met een overzicht en bespreking van de drie basiscomponenten van het speelgewicht.

Hamergewicht

Als we het gewicht van een bepaalde hamer willen weten, dan moeten we dat zelf opmeten. Dit hamergewicht kan bepaald worden "aan de steel", door de hamer op een digitale weegschaal te laten rusten - deze meting wordt "slaggewicht" genoemd. Door uitvoerig onderzoek van piano's zijn zones vastgesteld om het gewenste slaggewicht en het beste hamergewicht te bepalen. Hamergewicht niveaus variëren aanzienlijk, en het hamergewicht varieert ook veel van toets tot toets. Dit veroorzaakt een grote variatie in toon en speelaard zowel binnen een zone als bij aangrenzende toetsen. Hamergewicht kan gemeten worden en fouten in gewichtsniveau en gelijkmatigheid kan worden hersteld door gewicht toe te voegen of te verwijderen naar behoefte. De verbetering in de kwaliteit van de piano, zoals die ervaren wordt door de bespeler, kan enorm zijn. Dit is een nieuw niveau van dienstverlening dat door pianotechnici aan hun cliënten kan worden geboden.

Ratio

De ratio is het verhoudingsgetal van de hefboomwerking dat de pianist uitoefent op de hamer. Analoog aan de werking van een katapult, betekent een hogere ratio dat de hamer verder naar het uiteinde van de hefboom is geplaatst, een lagere ratio echter dat de hamer dichter bij het draaipunt staat. Dit kan eenvoudig gemeten worden door de slaggewichtsverhouding te bepalen: dit is het nodige gewicht voor in de toets om I gram hamergewicht te balanceren. De slaggewichtsverhouding kan berekend worden door de evenwichtsformule toe te passen, of door de "snelle methode", en wel als volgt:

Maak de toetsinvoering soepel met droog teflonpoeder of talk. (Beschouw dit als de standaard voorbereiding van toetsinvoering)

Doe de hamer omhoog, balanceer de toets en de onderhamer uit met tijdelijk toetslood. De toets is tot 0 gebalanceerd wanneer deze op en neer bewogen wordt met een weerstandsmeter en gelijke aflezing geeft in beide richtingen, of wanneer de toets in beide richtingen op dezelfde manier stuitert.

Doe de hamer neer en meet het opgewicht en neergewicht. (Het tijdelijke toetslood blijft daarbij op de toets!)

Bepaal het balansgewicht van de hamer (slag balansgewicht) als: (N+O)/2

Meet het slaggewicht. Deel het slagbalansgewicht door het slaggewicht. R=SBG/SG

Herhaal dit bij tenminste zes proeftoetsen, om een gemiddeld niveau te bepalen. Gebruik de toetsen 16, 17, 40, 41, 64,65.

De ratio kan ook bepaald worden door de afstand te meten, door de beweging van de hamer te meten in vergelijking tot de beweging van de toets. De ratio kan ook berekend worden door de zes hefboomarmen te meten en dan de uitkomsten te vatten in een formule. Ik bied hier de gewichtsmethode aan, omdat we deze gebruiken in ons werk, en ook omdat gebleken is dat dit meer relevant is en eenvoudiger te meten.

De ratio getallen die gewoonlijk gevonden worden ligt tussen 5.0 en 7.0. Daarbij is een afwijking van plusminus 0.3 normaal.

Lage ratio niveaus geven de pianist meer hefboomwerking op de hamer, ze zijn in overeenstemming met zwaardere hamers, ze vereisen een kleinere stijghoogte en meer toets diepgang.

Hoge ratio niveaus geven de pianist minder hefboomwerking op de hamer, de hamers zijn lichter, ze vereisen een grotere stijghoogte en hebben daarbij minder toets diepgang.

Een algemene regel is dat een hamer in de hoge energie zone goed past bij een ratio dichter bij 5.0, in de middelste energie zone vinden we hamers met een ratio van 6.0, en in de lage energie zone dichter bij 7.0.

Ratio is een functie van afstandsparameters in het mechaniek, en deze kunnen gewijzigd worden door de positie van de balansbalk te verplaatsen, de piloot, of de roulette. Dit geldt ook voor de lengte van de hamersteel. Het exact bepalen van de juiste ratio verbetert de kwaliteit van een piano enorm in de ervaring van de pianist: het is een service die pianotechnici hun klanten kunnen aanbieden.

Toetsbalanceren - Drie alternatieven

Het gewicht van de hamer, de hamersteel en de onderhamer, gepositioneerd op het achterste deel van de toets, vertaalt zich in een opwaartse kracht aan de voorkant van de toets. Zonder de toetsen te balanceren zijn neergewicht en opgewicht te hoog. Om het neergewicht en opgewicht te reduceren tot een niveau dat gewaardeerd wordt door de pianist, moeten de toetsen gebalanceerd worden. Er zijn drie alternatieven: toetslood, draagveren, en magneten.

Lood in de toets

De meest gebruikte methode om pianotoetsen te balanceren is het aanbrengen van toetslood als contragewicht in de voorkant van de toets. Hoeveel contragewicht nodig is om de toets te balanceren kan gemeten worden door de toets uit het mechaniek te halen, het evenwichtspunt op een spitse steun te laten rusten en de voorkant te laten rusten op een digitale weegschaal. De afgelezen waarde wordt voorgewicht genoemd. Er zijn mij drie methoden bekend om toetslood te gebruiken:

a. Gelijkmatig neergewicht

De traditionele methode is een hoeveelheid lood aanbrengen, nodig om de toets een specifiek neergewicht te geven: gewoonlijk is dat circa 50 gram. Het is een schok wanneer je naar het neergewicht gaat kijken en beseft dat er veel variaties zijn, zowel in het algehele niveau als tussen toetsen naast elkaar. In werkelijkheid bestaat er niet zoiets als een standaard uitloding, wanneer het neergewicht de hoeveelheid lood in de toets bepaalt. Wanneer hamers of onderdelen vervangen worden, gaat het loodpatroon verloren en moeten de toetsen opnieuw uitgewogen worden. De meeste pianotechnici nemen niet de moeite de toetsen opnieuw uit te wegen, en een lagere standaard van het speelgewicht is de regel wanneer de piano eenmaal de fabriek heeft verlaten.

b. Neergewicht specificaties met gelijkmatig slaggewicht en wrijving

Pianotechnici die zich bezighouden met het verbeteren van nieuwe piano's na aflevering of de restauratie van oude piano's bemerken dat het resultaat van het traditionele uitloden van toetsen verbetert door het gelijkmatig maken van het hamergewicht op een niveau dat past bij de ratio en door het gelijkmatiger maken of rekening houden met de wrijving, als de toets gebalanceerd wordt met neergewicht specificaties. Bij dit specialistische werk verbetert de gelijkmatig- heid van het voorgewicht, maar variaties in de ratio veroorzaken toch significante wisselingen in het voorgewicht. Zelfs bij deze rigoureuze aanpak gaat de betekenis van de toets uitloding verloren als er onderdelen vervangen worden.

c. PTD gebalanceerde toetsen

"Precision Touch Design" ofwel PTD is het handelsmerk voor de gepatenteerde methode van toets balanceren, volgens een voorgewicht specificatie die voortvloeit uit berekeningen waarbij de "Vergelijking van Evenwicht" wordt toegepast. PTD installateurs zijn bevoegd samen te werken met een Precision Touch Designer, die de specificaties berekent van het voorgewicht, het slaggewicht en de ratio. De PTDesigner berekent een reeks voorgewichten die een perfecte curve volgen. Deze voorgewicht curve weerspiegelt de slaggewicht specificatie die ook een volmaakte curve volgt. PTD installateurs brengen toetslood aan, terwijl de toets op een digitale weegschaal rust, zodat de voorgewicht specificatie bepaald kan worden. De voordelen zijn tweeledig: de toetsen met gelijkmatig voorgewicht reageren nauwkeuriger op de wensen van de pianist, dankzij de veel gelijkmatiger inertiële karakteristiek. De toetsen behoeven niet opnieuw gebalanceerd te worden, wanneer hamers of hamerstelen vervangen worden.

Onderhamer met draagveer

Het toepassen van draagveren in de onderhamer wordt al meer dan honderdvijftig jaar gedaan, zelfs bij topkwaliteit pianobouwers. Draagveren in de onderhamer worden altijd toegepast in combinatie met toetslood. Door tegengestelde gewichtswerking van de onderdelen die op de piloot drukken is minder balansgewicht nodig. Onderhamerdraagveren kunnen zonder bezwaar gebruikt worden om het neergewicht enopgewicht te reduceren tot wel 17 gram en worden meer conservatief afgesteld om het speelgewicht met 12 gram te reduceren. Met een draagveer mechaniek kan het neergewicht met toetslood bijvoorbeeld bepaald worden op 62 gram en na aanbrengen en afstellen van de veren gereduceerd worden tot 50 gram. Dit betekent dat minder lood nodig is om de toetsen te balanceren, waardoor de speelaard lichter aanvoelt. Bedenk wel dat het effect van toetslood in de toetsen minder groot is in vergelijking met de kracht die nodig is om de hamer te bewegen. Simpelweg draagveren in de onderhamer monteren zonder aandacht te besteden aan de afstemming van het hamergewicht en de ratio is Russisch roulette spelen.

In het jaar 2000 introduceerde Stanwood Piano Innovations instelbare onder- hamerdraagveren, waardoor het mogelijk is het speelgewicht van een bepaalde toets in enkele seconden af te stellen. Dit is geen nieuw idee, maar voor zover ons bekend is de toepassing nieuw met betrekking tot onderhamers in de moderne configuratie zoals we die tegenwoordig gebruiken.

In verband met PTD bieden wij instelbare onderhamerdraagveren aan als een kwaliteitsoptie voor degenen die het beste wensen, en voor situaties waar de hoogste eisen worden gesteld, zoals bij concerten en in opname studio's. Wij beschouwen deze draagveren bijvoorbeeld als zeer bruikbaar in de hogere en hoogste zone hamergewicht, omdat het voorgewicht daardoor op een aanvaardbaar niveau kan blijven. Aan de andere kant zijn deze draagveren goed toepasbaar bij het ontwerpen van een uiterst lichte speelaard, zonder hamergewicht op te offeren, voor cliënten met speciale wensen. Een dergelijk licht spelend mechaniek biedt pianisten die anders wegens gezondheidsproblemen zouden stoppen weer een nieuw perspectief. In twee gevallen werd me verteld door de verzorgers van terminaal zieke pianisten, dat het plotseling weer kunnen bespelen en genieten van hun piano, ondanks een verzwakte conditie, hun leven zeker met enkele maanden verlengd had.

Velo magneten

Een andere recente vooruitgang in het balanceren van toetsen is de uitvinding van Hans Venlo die, met hulp van zijn compagnon Evert Snel, een systeem ontwikkelde dat uitsluitend gebaseerd is op magneten - vier stuks in elke toets - om het mechaniek te balanceren. Deze methode heet MBA, Magnetically Balanced Action. Door een sectie magneten te verplaatsen kan het gehele toetsenbord met enkele schroefbewegingen worden aangepast. Het installeren van per sectie instelbare magneten is technisch ingewikkeld, en heeft alleen praktisch nut in piano' s die door sterk verschillende pianisten worden bespeeld. Om MBA beter betaalbaar te houden, wordt het aangeboden zonder aanpassingen in verschillende gedeelten van het klavier: alleen de vier magneten per toets. Twee magneten worden bevestigd in rails op de speeltafel, kort voor en achter de balansbalk. De andere twee magneten worden in de toets gemonteerd, voor en kort achter het speelvlak. De achterste magneet kan afgeregeld worden door stelschroeven, zodat het effect 5 gram meer of minder is. PTD zal binnenkort ook MBA aanbieden als optie voor topkwaliteit. Het systeem wordt een alternatief voor draagveren in combinatie met toetslood, waarbij overallichte magneten worden toegepast, of zonder toetslood in combinatie met sterkere magneten, die van de bas naar de diskant in kracht afnemen.

Conclusie

Ik heb veel voorbeelden gezien van vakkundige pianorestauratie waarbij stemming, stemblok, snaren, zangbodem, kammen, de afregeling van het mechaniek, frictie controle en de geometrie allemaal prima waren uitgevoerd, maar waarbij daarentegen geen aandacht was besteed aan de meer fundamentele problemen van het hamergewicht en de ratio. Ik constateerde dat pianisten in de eerste plaats gevoelig zijn voor hamergewicht en de ratio: wanneer dit niet in orde blijkt is al ons overige werk tevergeefs. Aan de andere kant, wanneer we aandacht besteden aan hamergewicht, ratio, en de tijd nemen zeker te zijn van de ideale combinatie, dan wordt het resultaat van ons overige werk aan de piano des te meer gewaardeerd.

Ik hoop dat dit artikel ons helpt de meer fundamentele aspecten van het speelgewicht te begrijpen. De speelaard is het resultaat van veel componenten - en dat is niet in de laatste plaats de pianist - die in combinatie met elkaar werken. Als alles goed functioneert, kan de ervaring voor zowel pianist als luisteraar magische en emotioneel overstijgende kwaliteiten bereiken. Wij weten dat de piano ons kan helpen of hinderen bij de complexe en toch directe vertaling van de muzikale en expressieve bedoeling op de route vanuit de geest van de pianist, door het spierstelsel en skelet, langs de koppeling van vinger naar toets, door het speelmechaniek naar de hamer en de overdracht van energie in de snaar, resulterend in muziek! Een goed werkend mechaniek ondersteunt de artistieke inspanning van de pianist, omdat er minder energie verspild wordt bij het overwinnen van tekortkomingen aan het mechaniek en de musicus kan zich vrijer concentreren op zijn technische vaardigheid en artistieke expressie. Als pianotechnici kunnen we hulp bieden door het adagium: eerst balanceer je het hamergewicht met de ratio, daarna balanceer je de toetsen.

P.S. Wat betreft PTD wil ik nog enkele zaken rechtzetten. PTD installateurs werken samen met een PTD consulent, die de specificaties levert voor slaggewicht, ratio, voorgewicht en balansgewicht. PTD installateurs zijn getraind in de werkwijze voor het toepassen van de ontwerpspecificaties. PTD installateurs kunnen PTD gebruiken als bescheiden aanvulling op het normale piano-onderhoud. Zij kunnen het echter ook aanbieden als kwalitatief hoogstaand "product", wanneer ze dat willen. In beide gevallen zijn er veel combinaties en mogelijkheden.

David Stanwood (Vertaling: Pieter Verhulst).

- Top van de pagina -