Le piano est un instrument de musique polyphonique à clavier de la famille des cordes frappées. Le son du piano est produit par la vibration de ses cordes tendues sur un cadre rigide horizontal (piano à queue) ou vertical (piano droit), placé au-dessus de la table d'harmonie. Elles sont frappées par des marteaux couverts de feutre, actionnés par l'enfoncement des touches du clavier. La vibration des cordes est stoppée par un étouffoir lorsque la touche du clavier est relâchée. Le piano possède le plus souvent un pédalier de deux ou trois pédales, quelques fois quatre, sur de récents pianos, permettant d'augmenter son potentiel expressif. Les pédales sont très importantes pour s'exprimer au piano : la pédale gauche est une sourdine (appelée aussi "una corda") qui décale le clavier de façon à ce que les marteaux ne frappent qu'une corde au lieu de trois sur les pianos à queue, tandis que sur les pianos droits cette même fonctionnalité s'obtient par un dispositif donnant moins d'ampleur au son en rapprochant les marteaux des cordes; la pédale du milieu est une sourdine pour diminuer le son au maximum pour ne pas déranger sur les pianos droits et la pédale tonale ou pédale sostenuto sur les pianos à queue, elle permet de prolonger uniquement le son de la dernière note jouée en laissant levé l'étouffoir de celle-ci; la dernière (pédale forté) est peut-être la pédale la plus utilisée, elle permet au pianiste de prolonger la vibration des cordes, pour lier les harmonies entre elles. La quatrième pédale, plus rare que les autres, sert à prolonger les vibrations des cordes mais sans brouiller le son, car les étouffoirs ne se lèvent pas complètement, ce qui est très utile dans certaines pièces classiques. Le nom de l'instrument provient d'une abréviation de piano-forte, nom de son ancêtre du XVIIIe siècle, lui-même nommé par la possibilité qu'il donnait à celui qui le jouait de nuancer et ainsi de jouer aussi bien piano que forte ; possibilité que le piano a conservée. Dans certains pays, le piano est encore appelé « pianoforte ».

Le clavier du piano moderne est composé le plus souvent de 88 touches. Les 52 touches blanches correspondent aux sept notes de la gamme diatonique, et les 36 touches noires aux cinq notes restantes de la gamme chromatique.

Les touches du piano sont généralement faites en épicéa ou en tilleul, bois choisis pour leur légèreté ; sur les pianos de bonne qualité, l'épicéa est généralement préféré. Historiquement, les touches noires étaient recouvertes d'ébène et les touches blanches d'ivoire, la disponibilité de cette dernière matière ayant drastiquement chuté depuis la mise en place de programmes de sauvegarde à destination des éléphants, des matières synthétiques ont dû être créées pour la remplacer. Des facteurs de piano sont même allés jusqu'à proposer des matières plastiques imitant la sensation et/ou l'aspect de l'ivoire aux pianistes désireux de jouer sur un instrument plus authentique ; on notera aussi qu'en guise d'ersatz de l'os ou de l'ivoire fossile sont parfois employés.

Certains claviers peuvent atteindre ou dépasser les huit octaves comme par exemple le Bösendorfer Imperial et ses 97 touches, conçu selon une suggestion de Busoni. Ces touches supplémentaires peuvent être cachées sous un petit couvercle afin de ne pas troubler les pianistes habitués à la disposition à 88 touches. Une autre solution proposée pour éviter d'être désorienté est de colorer ces touches supplémentaires de manière inversée. Seul un très petit nombre de pièces utilisent ces notes, essentiellement des transcriptions d'orgue.

D'autres pianos, dits d'étude, peuvent quant à eux ne disposer que de 5 ou 6 octaves. L'immense majorité des partitions écrites pour le piano suppose l'utilisation d'un piano à 88 touches, bien que peu de pièces fassent usage de l'intégralité de cet ambitus.

Le piano jouet, quant à lui, ne comporte généralement qu'une octave de Do5 à Do6 ou de Do4 à Do5

Le mécanisme [modifier]

Mécanisme d'un piano à queue (légende)

Mécanisme d'un piano droit (légende)

L'un des mécanismes primordiaux du piano est le mécanisme d'échappement : en effet si la touche et le marteau étaient directement liés, lors de la propulsion de ce dernier vers la corde, il resterait bloqué sur celle-ci, entraînant un étouffement du son. Afin d'éviter cet assourdissement, le marteau est propulsé par l'intermédiaire d'une pièce en forme d'équerre, le bâton d'échappement, qui bascule en arrière lorsque sa partie horizontale atteint une butée réglable, le bouton d'échappement. Ainsi le marteau est libre de repartir en arrière dès qu'il a percuté la corde, qui peut alors vibrer sans être étouffée par celui-ci.

Pour éviter que le marteau ne reparte sans contrôle dans la mécanique, il se bloque dans l'attrape, pièce solidaire, pour les pianos droits, du chevalet (pièce de base du mécanisme, à ne pas confondre avec le chevalet de table d'harmonie, qui porte les cordes) ; pour les pianos à queue, de la touche.

Simultanément, l'enfoncement de la touche actionne l'étouffoir, permettant à la corde de vibrer librement jusqu'à ce que cette première soit relâchée.

Le système qui vient d'être décrit, et qui est présent sur tous les pianos depuis l'origine, a un défaut : tant que la touche n'est pas revenue entièrement à sa position initiale, on ne peut jouer à nouveau la note, ce qui pose problème pour le jeu rapide.

Afin de régler ce problème, Sébastien Érard inventa le système souvent appelé à tort double échappement. Dans ce mécanisme, utilisé la plupart du temps dans les pianos à queue et peu souvent dans les pianos droits, on a ajouté un levier supplémentaire et un ressort placé de manière à repousser le mécanisme vers le bas et le marteau vers le haut. De cette façon, lorsque le marteau échappe à l'attrape par relâchement de la touche, il est aussitôt replacé au-dessus du bâton d'échappement, permettant de rejouer la note sans même avoir relâché la touche entièrement ; si le ressort est trop tendu, il arrive même que le marteau frappe par lui-même une seconde fois la corde : on nomme ce phénomène grelottage.

L'appellation « double échappement » est à éviter car il n'existe bel et bien qu'un seul mécanisme d'échappement dans les pianos, on préférera ainsi le terme de mécanisme de répétition.

Schéma d'un piano à queue en coupe (légende)

Le pédalier (appelé « lyre » sur un piano à queue) [modifier]

Le pédalier d'un piano est généralement composé de deux ou trois pédales, éventuellement quatre.

• À droite, la pédale forte sert à prolonger le son et à augmenter la résonance en relevant l'intégralité des étouffoirs, laissant les cordes vibrer librement.

• À gauche, la pédale douce ou una corda, elle permet de déplacer le clavier d'un piano à queue et les marteaux de manière à ce qu'il n'y ait plus que deux des trois cordes attribuées à chaque note qui soient frappées ou, sur certains dispositifs, que les trois cordes soient frappées avec la partie moins tassée des marteaux. Sur un piano droit, cette pédale rapproche les marteaux des cordes, ce qui diminue la vitesse de frappe et allège le toucher. Dans les deux cas, le volume sonore est diminué et dans celui du piano à queue, le timbre de l'instrument subit aussi des changements car le mode vibratoire des cordes est différent suivant que deux ou trois d'entre elles soient frappées. Sur les pianos Stuart and Sons, les deux différents mécanismes de la pédale douce sont présents, ces pianos possèdent donc quatre pédales en lieu et place des trois habituelles.

• Sur certains pianos, la pédale du milieu est une pédale de soutien aussi dénommée sostenuto ou tonale qui permet de tenir une ou plusieurs notes déjà jouées et en train de résonner au moment où cette pédale est enfoncée. Cette pédale est bien plus souvent présente sur les pianos de concert que sur les pianos d'étude, et le répertoire pianistique n'en fait qu'un usage limité

• Sur certains pianos droits, la pédale du milieu est une sourdine, appelée parfois pédale d'appartement ou pédale moliphone . Elle sert à réduire le volume sonore grâce à un feutre s'intercalant entre les marteaux et les cordes lorsqu'elle est enclenchée. Cette sourdine ne joue aucun rôle dans l'interprétation mais sert uniquement à amenuiser le son afin de ne pas déranger l'entourage du pianiste.

• Sur d'autres pianos droits, principalement américains, la pédale du milieu est une pédale forte qui ne fonctionne que pour les notes graves, le plus souvent à partir du 2eme Mi jusqu'au premier La.

• Sur les pianos équipés de capteurs MIDI et d'un synthétiseur additionnel, la sourdine a été supprimée, et la pédale du milieu actionne alors une barre rotative garnie de caoutchouc, qui arrête la course des marteaux avant qu'ils ne touchent les cordes, permettant de jouer sur la seule partie électronique de l'instrument, le toucher reste plus proche d'un piano que certains claviers électroniques, mais le fait de devoir arrêter les marteaux plus loin des cordes entraîne un léger dérèglement du fonctionnement optimal, ce qui dégrade légèrement l'acoustique normale ou demande des corrections de l'intonation des marteaux (renforcer le timbre pour le préserver malgré la propulsion moins grande du marteau). Ces systèmes s'installent en général assez facilement sur tout piano droit et même sur des pianos à queue.

• Lorsqu'elle existe, la quatrième pédale, dite pédale harmonique, a un double effet : lorsqu'elle est enfoncée à moitié – en rémanence –, les étouffoirs se soulèvent, et seuls les étouffoirs des notes jouées retombent au relâchement des touches ; c'est l'inverse de la pédale tonale. Lorsqu'elle est enfoncée complètement – en résonance –, elle se comporte comme une pédale forte ordinaire. Cette configuration permet, d'insérer au milieu d'une séquence de résonance générale une gamme articulée par les étouffoirs. La résonance générale demeure ainsi jusqu'au relâchement complet de la pédale, avec un ou plusieurs traits de notes articulées joués au cours de cette séquence.

Partie acoustique [modifier]

Cordes et étouffoirs dans un piano à queue. Les cordes aiguës (en acier) croisent les cordes graves (en cuivre)

Pointes d’accroche des cordes, chevalet.

Les cordes [modifier]

Les cordes sont en acier extrêmement solide et sont de diamètre variable : d'environ 0,8 mm pour les notes les plus aiguës jusqu'à 1,5 mm pour les notes les plus graves. Les cordes de grave sont dites filées dans la mesure où elles sont gainées d'un fil de cuivre destiné à les alourdir pour permettre une tension moindre et une plus grande flexibilité.

Chaque corde est tendue entre une cheville, qui sert à l'accordage, et une pointe d'accroche. Chaque corde est calculée en diamètre et longueur pour être à une tension donnée (environ 80 kg) lorsqu'elle est accordée a sa fréquence fondamentale, elle devra alors recevoir une tension suffisante pour pouvoir conserver l'énergie qu'elle reçoit lors de l'impact du marteau et la retransmettre le plus longtemps possible à la table d'harmonie.

Au-delà d'une certaine tension, la corde se déforme, et casse ; en deçà, une certaine élasticité est préservée. Plus importante quand la corde est neuve, et par ce fait cause d'un désaccord plus rapide, cette élasticité se dissipe petit a petit en quelques années, permettant alors une meilleure stabilité de l'accord. Certains procédés sont employés en usine et en restauration pour diminuer rapidement l'élasticité (surtension, chaleur), qui est la cause du besoin de plusieurs accords annuels les 2 premières années de la vie d'un instrument, (voir pour cela les brochures des constructeurs). La trop grande raideur des cordes anciennes nuit quant à elle au timbre, et induit la nécessité de parfois devoir les remplacer sur les pianos de bonne qualité.

Il y a plusieurs manières d'attacher les cordes à la pointe :

• Montage indépendant de toutes les cordes par des bouclettes ;
• Montage à cheval, chaque corde faisant un aller et retour ;
• Montage mixte, pour éviter qu'une même corde serve à deux notes différentes : les notes à cordes triples sont montées avec une corde en aller et retour et une corde en bouclette.

Aucun de ces trois montages n'est clairement meilleur que les autres, si ce n'est que sur un montage en bouclettes, lorsqu'une corde casse, il reste deux cordes vibrantes, alors que sur montage à cheval, ce n'est pas toujours le cas.

La cheville est plantée dans une pièce en bois dur ou multiplis nommée sommier. La tension des cordes étant d'environ 800 N, les 250 cordes d'un piano exercent une traction de plusieurs tonnes, par exemple vingt tonnes pour un piano de concert moderne.

La longueur vibrante de la corde est comprise entre une agrafe, une barre du cadre, ou un sillet, et le chevalet de table d'harmonie.

Le montage par agrafes est meilleur dans les graves, le montage par un sillet rigide est meilleur dans les aigus, ce qui fait que la plupart des pianos ont un montage mixte.

La corde présente une bien trop petite surface pour produire un son exploitable. Elle transmet donc sa vibration à la table d'harmonie par le chevalet, grâce à la position surélevée de ce dernier par rapport aux agrafes et aux pointes d'accroche. Cette position permet à la corde d'appuyer sur la table d'harmonie et de transmettre plus facilement son énergie vibratoire tout en rigidifiant la table, ce qui en améliore le rendement jusqu'à un certain point. C'est la charge.

De nombreux pianos modernes sont équipés de « maisonnettes » ou « d'échelles duplex » dans les aigus et le haut médium, ce sont petits sillets situés entre le chevalet la pointe d'accroche inventées par Steinway, qui ont pour objet de créer une harmonique supplémentaire pour enrichir les sons aigus. Leur rôle prête à controverse, accordés a la fréquence de la note ils réduiraient l'énergie de la corde par un effet de filtre, légèrement désaccordés, ils rajouteraient de la brillance inharmonique, qui se mélange au spectre déjà naturellement inharmonique des cordes de pianos ; la deuxième solution semble donc plus appropriée...

Blüthner utilise une corde supplémentaire ajoutée à chaque chœur appelée « système aliquot », elle n'est cependant pas sollicitée par le marteau, et accordée précisément à la hauteur d'un partiel.

Celle-ci rentrant en résonance par sympathie ajoute une composante soyeuse au timbre. Un déséquilibre de phase est automatiquement présent dans la vibration simultanée des 3 cordes en acier d'une note de piano, générant des modifications dans le timbre lors de la décroissance du son.

Les notes les plus graves n'ont qu'une grosse corde par note (corde filée), les intermédiaires ont deux cordes, les aiguës trois, (deux sur les pianos-forte anciens, d'où le nom d'una corda donné à la pédale douce).

Un piano à quatre cordes par chœur a été fabriqué par l'italien Borgato, les 4 cordes permettant sans doute un équilibrage des phases 2 par 2, le son est alors plus puissant mais la décroissance de l'harmonicité du son rémanent est peut être plus prévisible, c'est-à-dire que si une corde vient à se désaccorder, il serait plus fréquent d'avoir une fausse note que sur un piano classique à 3 cordes par chœur.

Les cordes sont frappées par des marteaux, initialement munis d'une petite tête en bois recouverte de cuir sur le piano-forte ; ils sont actuellement munis d'une grosse tête recouverte de feutre tendu.