Como instrumento de cuerda el piano tiene esencialmente las mismas características que los instrumentos de esta familia: un conjunto de cuerdas (que en el piano superan las 200) tensadas con una clavija de afinación en un extremo, y montadas sobre una "tabla de resonancia" que amplia y da resonancia a las cuerdas. La mayoría de criterios constructivos de los instrumentos de cuerda (materiales y tecnología) son aplicables al piano, pero adaptados a las dimensiones e idiosincrasia del piano.

La palabra clave en la construcción de un piano es: armonía. Todos los elementos dependen los unos de los otros. No tiene ningún sentido emplear materiales de la mejor calidad sino van acompañados también de la mejor voluntad de convertirlos en un buen instrumento. Hoy día un buen piano es la suma de: criterio constructivo + materiales de calidad + tecnología + trabajo humano. El "secreto" de la sonoridad del piano no es otro, pues, que la armonía en la conjunción de todos sus elementos. Para conseguirlo, hace falta un gran conocimiento del instrumento, fruto de una larga tradición.
Los elementos básicos de los que depende la sonoridad del piano son:

• la cuerda
• la tabla de resonáncia
• el martillo del mecanismo

La cuerda es el componente más importante del piano. En definitiva es el elemento generador del sonido. Todas las características esenciales del sonido están en la cuerda. El resto de elementos que determinan el sonido del piano actúan como potenciadores y reguladores de la resonancia o el timbre (mecanismo y tabla de resonancia). A menudo se olvida la importancia de la cuerda en favor de otros elementos como la calidad de las maderas o del mecanismo. Cada elemento juega su papel, y a la cuerda le corresponde el de generador del sonido.

Punto de ataque

El piano nace en la mesa de diseño del constructor. Es aquí donde se hacen todos los cálculos y se dibujan todos los planos del futuro instrumento. El primer plano es precisamente el de la cuerda. Se empieza por dibujar una línea recta que es la del punto de ataque de los martillos sobre la cuerda. Es una línea virtual que no aparecerá en el instrumento acabado, pero que es fundamental ya que determina la posición relativa de todo el resto de elementos del piano.

El punto de ataque es el lugar de la cuerda donde el martillo la golpea. Está situado en un lugar preciso entre los extremos de la cuerda y se calcula como una proporción. Esta proporción no es la misma para todas las notas del piano sino que mantiene una progresión de las notas más graves a las más agudas. En el piano moderno estas proporciones son:

• Del extremo grave hasta al Do3, la proporción es de 1/8, que significa que dividiendo la cuerda en 8 partes iguales, el punto de ataque dista una parte de un extremo y 7 del otro. .
• del Do3 al Do4, la proporción es de 1/9
• del Do4 al Do6, la proporción es de 1/10
• y del Do7 hasta al Do7, la proporción es de 1/14

El punto de ataque es clave para la sonoridad. Hay diferentes teorías acerca de su ubicación ideal, no obstante, tradicionalmente el fabricante se ha regido, sobretodo , por criterios empíricos.

Las proporciones citadas son las que generalmente encontramos en pianos modernos, pero dado que el piano es fruto de una larga evolución, no es extraño encontrar en instrumentos "históricos" disposiciones del punto de ataque de lo más variado. Fundamentalmente, el punto de ataque influye sobre la sonoridad en los siguientes aspectos:

• En la producción de armónicos naturales de la cuerda: se pueden reforzar, o anular, ciertos armónicos según la disposición del punto de ataque.
• En el tiempo de contacto del martillo sobre la cuerda después del impacto. La cuerda es más rígida al ataque del martillo en sus extremos que en la parte central, de manera que cuanto más cerca de los extremos sea el ataque, más rápido es el rebote del martillo. Esto, junto con la dureza del martillo, afecta definitivamente al sonido.

Material

La cuerda de piano se fabrica actualmente con acero (hasta el siglo XIX la cuerda era de latón o de alambre). Hay una amplia variedad de calidades de cuerda en función de su proceso de fabricación. El resultado es notorio en la calidad del sonido y en su resistencia a la ruptura. La cuerda ideal seria aquella que tuviese una alta resistencia a la ruptura y fuese lo suficientemente elástica para producir un sonido agradable, al mismo tiempo que fuese un cilindro perfecto, hecho que garantiza su afinación.

Propiedades físicas de la cuerda

Una vez establecida la línea de puntos de ataque y las correspondientes proporciones de cuerda para cada extremo, el constructor tiene que asignar a cada cuerda sus medidas de grosor y longitud.

Para comprender mejor los criterios que tiene en cuenta el constructor en sus cálculos, conviene hacer un repaso de las propiedades de las cuerdas en tensión.

Frecuencia. Cuando se percute una cuerda, ésta entra en vibración, es decir, entra en un movimiento oscilatorio periódico. A esta oscilación se la denomina frecuencia, y su unidad de medida es el Hertz (abreviado: Hz). Un Hz es una oscilación completa por segundo. Cuando decimos que el La3 está afinado a 440 Hz, queremos decir que la cuerda se mueve en un movimiento oscilatorio de 440 ciclos por segundo. Por lo tanto, la frecuencia es una medida de la velocidad del movimiento de la cuerda. A más velocidad, más agudo es el sonido; a menos velocidad, más grave. En el piano moderno, con su tesitura de 7 octavas y cuarto (), las frecuencias van de los 27,5 Hz para el La más grave, hasta los 4.186,0 Hz para el Do más agudo.

Todas las notas de la octava tienen entre sí unas relaciones de frecuencias que, en general, son simples. Por ejemplo:

• Las octavas tienen una relación 2:1 que significa que una octava vibra al doble de Hz que su anterior más grave. Por ejemplo: el La4 vibra a 880 Hz (el doble que el La3 que lo hace a 440 Hz).
• Las quintas tienen una relación 3:2 (si el La3 vibra a 440 Hz, el Mi4 lo hace a: 440x3:2=660 Hz)
• Las cuartas tienen una relación 4:3
• Las terceras tienen una relación 5:4
• El resto de notas de la escala natural son inversiones de los intervalos anteriores.

Esto tiene una relación directa con la afinación del piano y el "temperamento" (más en: afinación). Actualmente, la octava musical está construida sobre la base de la afinación por el "temperamento igual" que define distancias iguales para todos los semitonos de la octava. Esto se hace repartiendo el intervalo de octava en 12 partes exactamente iguales.

Tensión. Conocido el punto de ataque y las frecuencias de todas las notas del octava, el paso siguiente es establecer la tensión general del encordado. Actualmente es de 70 a 100 Kg. por cuerda según las dimensiones del piano. Interesa sobretodo que la tensión sea regular en todo el instrumento de cara a la estabilidad de la afinación. Este criterio no es universal ya que la tensión de la cuerda no solo influye en la potencia del sonido; también es un factor determinante en la "inarmonicidad de la cuerda", propiedad de la cuerda que tiene relación en la producción de armónicos y la afinación.

Longitud y diámetro de la cuerda. El sonido emitido por una cuerda, es decir, su frecuencia, depende de la fuerza a la que está tensada y de sus dimensiones (longitud y diámetro). La siguiente fórmula, denominada de Taylor, relaciona esto parámetros:

Esta es la fórmula que emplea el constructor de pianos para calcular los diámetros y longitudes de cuerda. Como a cada nota le corresponde una frecuencia específica conocida y la tensión del encordado se ha establecido como constante para todo el piano, solamente quedan dos variables para trabajar: la longitud y el diámetro de cuerda. El fabricante dispone de "galgas" (diámetros) de cuerda que van de los 0,775 mm. hasta los 1,5 mm. en pasos de un cuarto de milímetro. Distribuyendo estas galgas a lo largo del arpa del piano, se obtiene el incremento regular de las longitudes de cuerda y, en consecuencia, la elegante forma externa del instrumento (piano de cola).

Tradicionalmente, este trabajo de cálculo de cuerda se ha basado en criterios empíricos. La fórmula de Taylor ayuda enormemente, pero no tiene en cuenta otros criterios como la elasticidad de la cuerda, la afinación y la "inarmonicidad" que son esenciales para la buena sonoridad del piano.

Harmónicos

El movimiento oscilatorio de la cuerda en vibración viene acompañado de un conjunto de otros pequeños movimientos oscilatorios colaterales. La cuerda, de manera natural, subdivide su movimiento en partes exactamente proporcionales a su longitut total. Se dubdivide por su mitad, en tres partes iguales, en cuatro, etc. Cada una de estas partes de cuerda genera un sonido específico que de denomina armónico.

La escala musical va saliendo progresivamente dentro de la serie armónica, pero cada vez en posiciones más remotas. La intensidad del sonido de cada armónico va disminuyendo a medida que se aleja del armónico fundamental.

Los armónicos siguen una serie regular que es la base de la construcción de la escala musical:

Inarmonicidad

La inarmonicidad es una característica de la cuerda muy interesante. Tal como hemos definido los armónicos (como un conjunto de sonidos derivados de la subdivisión en partes proporcionales de la cuerda en vibración), da lugar a pensar que los armónicos son también proporcionales, y por lo tanto, intervalos musicales justos. En teoría así es, pero en la práctica, el hecho de que la cuerda sea un objeto material con unas características físicas concretas, hace que la serie armónica tenga una cierta distorsión. Esta distorsión es la "inarmonicidad", y siempre está presente en el sonido del piano. La inarmonicidad hace que los armónicos se "abran", es decir, que sean más agudos de lo que les correspondería según la serie armónica natural.

Dentro de ciertos valores, la inarmonicidad, es deseable. Le da riqueza y timbre al sonido del piano, y una personalidad propia. Es una característica esencial de su sonido. Pero hay un límite para su valor, más allá del cual es indeseable porque distorsiona excesivamente los armónicos e imposibilita la afinación. De hecho, una preocupación importante de los constructores de pianos, es mantener a raya el valor del coeficiente de inarmonicidad.

La inarmonicidad depende principalmente de la tensión y de la flexibilidad de la cuerda. Cuanto más tensa y más flexible, más bajo es el coeficiente de inarmonicidad. Una buena combinación de estos dos factores solo es posible en instrumentos grandes. Por esto, los instrumentos de dimensiones generosas, no solamente tienen más potencia de sonido, sino que además son más "armoniosos". Los instrumentos pequeños, en cambio, son un verdadero quebradero de cabeza para los afinadores.