L'Orgue de Barbarie en essais et calculs

Puis

Construire son Orgue de Barbarie

J'ai débuté cette aventure lors d'une visite au festival d'orgues de Barbarie à Ventabren, à côté d'Aix en Provence. De nombreux "tourneurs" actionnaient leurs instruments plus ou moins anciens, tous avec le souci de le mettre en valeur et de montrer comment cela fonctionnait. L'un d'entre eux tournait un tout petit engin, et sur mes questions me dit qu'il l'avait lui-même fabriqué. Etant bricoleur moi-même, j'y ai regardé de plus près, et j'ai été tenté par le challenge. A mes questions sur l'endroit où trouver des renseignements, il m'a répondu: sur Internet, voir le site de Pierre Pénard. J'étais pris, l'ami René Serpollet venait de me refiler le virus... (Voir Le site de Pierre Pénard)

Les bases.

Pierre Pénard, contacté, m'a dégrossi en m'envoyant le texte suivant:

"Quelques explications pour bien débuter". C'est Pierre qui parle

La plupart des instruments que j'ai construits sont au standard "Erman". Il s'agit d'un standard contemporain datant de 1975. Son auteur se nomme Jean-Paul Erman, et il était en activité en Suisse près de Genève. Il s'agit, et de loin, du standard le plus répandu en France, et on trouve plusieurs centaines de titres (voire un bon millier…) de musique perforée chez les différents noteurs. C’est ainsi que l’on nomme les personnes qui fabriquent les cartons et composent la musique à destination des orgues de barbarie.

Alors, ce standard Erman

Il comporte 27 notes (nous parlerons du 29 plus loin) allant du Do2 pour la plus basse, au Ré5 pour la plus aigue. Comme on peut le constater, le compte n'y est pas pour faire une gamme chromatique. C'est assez souvent comme ça sur les orgues de barbarie: essentiellement pour des raisons d'encombrement, on ne met que les notes les plus souvent utilisées (si si). Si on a besoin de notes qui n'existent pas dans l'orgue, il existe diverses techniques pour les suggérer. Mais ça c’est le boulot du noteur…

La liste des 27 notes disponibles est:

Do2, Ré2, Fa2, Sol2, Do3, Ré3, Mi3, Fa3, Fa#3, Sol3, La3, La#3, Si3, Do4, Do#4, Ré4, Ré#4, Mi4, Fa4, Fa#4, Sol4, Sol#4, La4, La#4, Si4, Do5, Ré5

Chaque note est produite par au moins un tuyau (ou une anche sur les petits instruments), et un tuyau ne génère qu’une note. On trouvera donc au moins autant de tuyaux que de notes à produire.

Il est tout à fait envisageable de faire fonctionner en même temps, plusieurs jeux de tuyaux ayant des timbres différents, comme dans un orgue d’église. Ces différents jeux sont alors commandés par un système de vannes commandées simultanément, et qu’on appelle des registres. Dans le standard Erman, il n’est pas défini de commande de registre à partir du carton. S’ils sont présents, ces registres seront donc commandés manuellement.

Chacune de ces notes, est affectée à une position sur ce qui constitue la tête de lecture de l’instrument, et que l’on appelle la flûte de pan. Cette flûte de pan comporte donc autant de trous de commande que de notes à générer.

Le carton qui porte la musique mesure 130 mm de large, et défile à une vitesse censée être constante et égale à 60 mm/s. A chaque fois qu’une perforation du carton se présente en face d’un trou de lecture, la note correspondante joue pendant tout le temps que dure cette perforation.

Sur ce carton, on définit un "bord de référence". C’est le bord du carton le plus éloigné du tourneur. De cette manière, et en poussant légèrement avec la main, le tourneur peut plaquer le carton contre un guide et assurer un bon alignement entre les perforations du carton et les trous de la flûte de pan. L'axe de la première perforation commandant le Do2, est situé précisément à 10.5 mm de ce bord de référence. Ensuite, les axes de toutes les rangées de perforations sont espacés de 4.2mm. Ce qui fait que de l'autre côté du carton, l'axe de la dernière perforation commandant le Ré5, se situe donc à 10.3mm du bord.

Habituellement, mais cela dépend beaucoup des noteurs et du matériel de poinçonnage qu’ils utilisent, les perforations du carton font 3.5 mm de large, tandis que le diamètre des perforations de la flûte de pan est de 3mm. Ce qui procure une certaine tolérance au désalignement au cas où le carton ne ferait pas exactement la bonne largeur et « flotterait » un peu entre ses guides.

Et puis, accessoirement, le carton est plié en accordéon par « pages » qui mesurent 160 mm de long… Mais ce n’est d’aucune utilité pour la construction de l’instrument, à part peut-être pour les tiroirs de la carriole !

Bon, ne me demandez pas le pourquoi de ces cotes « exotiques » : 10.5 mm par rapport au bord, 4.2 mm d’espacement… Non non, ça n’a rien à voir avec des mesures anglaises. Sans doute faudrait-il poser directement la question à Jean-Paul Erman lui-même. Toujours est-il que maintenant, on est obligés de les respecter !

OK jusque là?

Mais alors pourquoi 29 notes?

Oui, mon instrument comporte 2 notes de plus, et pourtant il est toujours strictement conforme à ce même standard.

En fait, à bien regarder un carton Erman, on se rend compte qu'il reste 10.5 mm d'un côté, et 10.3 mm de l'autre, respectivement après les axes de la première et de la dernière note. Il y a donc largement la place pour loger une note supplémentaire de chaque côté, tout en respectant le même entre-axes de 4.2mm et la largeur de perforation de 3.5 mm. C'est ce qui a été fait dans les années 90.
Le facteur Robert Hopp, en concertation avec, entre autres, un certain Dominique Robert (musicien et arrangeur de grand talent, hélas aujourd'hui disparu) ont choisi 2 notes supplémentaires qui s’avéraient assez utiles dans certains arrangements. C’est ainsi qu’est né le standard 29 notes, qui reprend intégralement les notes du 27 auxquelles on ajoute un La2 et un Sol#3. Le trou qui commande la La2 est situé juste avant le Do2 côté bord de référence, et celui du Sol#3 après le Ré5 côté manivelle. Pour l’anecdote, Didier Bougon aujourd’hui facteur d’orgues à Mormoiron dans le Vaucluse, a travaillé chez Hopp à cette époque. Ce qui explique sans doute pourquoi il fabrique toujours ses instruments en 29 notes.

La gamme du 29 est donc:

La2, Do2, Ré2, Fa2, Sol2, Do3, Ré3, Mi3, Fa3, Fa#3, Sol3, La3, La#3, Si3, Do4, Do#4, Ré4, Ré#4, Mi4, Fa4, Fa#4, Sol4, Sol#4, La4, La#4, Si4, Do5, Ré5, Sol#3

L'axe de la perforation du La2 est donc à 6.3mm du bord, et 4.2 mm plus loin (donc à 10.5mm) on retrouve notre Do2 comme sur le standard Erman d’origine... Ouf! Tout va bien.

Un instrument 29 notes peut donc passer tous les cartons destinés à un 27 notes puis qu'on retrouve les mêmes notes aux mêmes endroits. Les 2 tuyaux supplémentaires ne joueront jamais et puis c’est tout. En revanche, l’inverse risque de poser problème puisqu’il manquera 2 notes.

L’utilisation de ces 2 notes supplémentaires est laissée à la discrétion des noteurs. Libre à eux de les utiliser ou non…

De la flûte de pan jusqu’aux soupapes...

La flûte de pan comporte des trous qui sont en regard des positions des éventuelles perforations sur le carton, et chacun de ces trous est relié par un tube (en général souple) à une soupape.

Pour disposer au mieux les tubes qui partent de la flûte de pan vers la boîte à soupapes, et essentiellement pour des raisons d’encombrement, les sorties de la flûte de pan se font assez souvent alternativement de part et d'autres. Et puis, pour être encore plus "à l'aise" on peut même sortir sur 3 rangées: une de chaque côté est une dessous, un tube sur 3...

Ah oui... Le carton défile de gauche à droite pour le tourneur. Celui-ci tourne donc la manivelle de sa main droite, et sa main gauche pousse le carton vers le bord de référence, et accompagne le carton sous le presseur de manière à bien faire passer les plis qui produisent parfois des "couacs" dans la musique (toutes les notes se déclenchent en même temps...).

Et puis comme on ne peut demander une précision de fabrication infinie à du simple carton, il est sage que le chemin de guidage soit un peu plus large que le standard. Couramment, ce chemin mesure 131 mm.

Et les soupapes ça sert à quoi ?

Il est tout à fait possible de concevoir, et de réaliser un orgue de barbarie sans soupapes. Le John Smith de nos amis anglais, de même que la plupart des anciennes orgues à anches américaines sont conçus de cette manière. L’air qui fait sonner l’anche, ou chanter la flûte passe directement par le trou du carton. Pas de trous, pas de son, et dès qu’un trou se présente, l’air qui y passe va directement vers l’anche ou la flûte. On appelle ça de la lecture directe.

Mais il faut pas mal d’air pour sortir un son d’une anche ou d’une flûte, à fortiori pour les notes basses. Donc, le diamètre des trous doit être assez important. Et si les trous sont larges, ils vont prendre beaucoup de place sur le carton. Or, pour faire un instrument qui soit intéressant musicalement, il faut beaucoup de notes et tout autant de trous… et le carton deviendrait vite très large, fragile et peu manipulable. Alors… ?

Alors on va faire des trous tout petits et le plus rapprochés possibles, mais on va passer par une sorte de relais. Les trous sur le carton vont uniquement servir à commander ce relais. De cette manière on va pouvoir placer beaucoup plus de notes dans une largeur de carton réduite. Ces relais fonctionnent uniquement avec de l’air : une très faible quantité qui s’échappe côté commande, suffit à actionner une soupape qui en libère une plus grande quantité côté utilisation. On parle de lecture pneumatique.

Dès lors, on peut très bien imaginer cascader ces dispositifs, à la manière de ce qui se fait en électronique : un petit relais en commande un plus gros etc… et commander ainsi des organes plus conséquents comme de grosses flûtes, des ensembles de flûtes, ou des percussions…

Il existe quantité de manières de concevoir et de réaliser ces soupapes, et chaque facteur a presque sa soupape. Le principe est cependant toujours le même. Le système que j’ai utilisé présente l’avantage d’une certaine simplicité (il y a plus simple…), tout en gardant de grandes possibilités de réglages. Il est ainsi possible d’ajuster la quantité d’air que va libérer la soupape, de même que sa vitesse de répétition (son aptitude à jouer successivement -et distinctement- des notes rapprochées).

Pour être complet sur les systèmes de lecture, il faut également parler de la lecture mécanique. En fait ces systèmes sont apparus bien avant le système pneumatique. Dans ce cas, une sorte de griffe reliée à un ensemble de leviers actionne la soupape. S’il n’y a pas de trou dans le carton, la griffe est abaissée, et la soupape qui lui est reliée est fermée. Lorsqu’un trou se présente, la griffe remonte sous l’action d’un ressort et ouvre la soupape. Ce système est très performant du point de vue vitesse de lecture : on n’est pas tributaire du « temps de réaction » d’un relais. En revanche, il s’avère assez agressif pour le carton. De ce fait on utilise un carton spécial, plus épais, et dont la face en contact avec les griffes est vernie pour le durcir et en améliorer la longévité.

Les dimensions des flûtes...

Tableau des caractéristiques des flutes

Concernant le tableau de dimensions des notes, il est également accompagné d'un fichier .doc qui explique pas mal de choses. Ceci étant...

- en colonne I on a la longueur acoustique de la flûte. Autrement dit, la longueur intérieure dans laquelle se développe l'onde sonore.

- en colonne J on a la longueur totale de la flûte, telle qu'il faut en débiter les planches. Cette longueur inclut la hauteur du pied où se fait la lame d'air ainsi que la longueur du bouchon qui obstrue la flûte à sa partie supérieure

- la hauteur du pied est définie respectivement dans les cases C5 et D5 suivant qu'il s'agisse des tuyaux de la rangée avant ou de l'arrière (histoire de résolution d’un pb de géométrie essentiellement, mais pour des raisons esthétiques toutes les flûtes d’une même rangée ont des pieds de même taille). On a donc 50 pour l’avant et 60 mm pour l’arrière.

- de la même manière, les hauteurs de bouchons sont en C6 et D6: 30 et 40 mm. Là ils pourraient faire tous la même hauteur.

Remarque: comme je le dis assez souvent, ce tableau est un outil où tout peu varier. Il suffit de changer une petite chose au niveau des paramètres, pour que tout change par ailleurs. Les valeurs par défauts donnent les dimensions des flûtes qui sont sur mon instrument. Mais il est tout à fait possible de s'en servir pour calculer les dimensions d'un tout autre jeu qui aurait alors un comportement différent, et pourrait, par exemple, être un peu moins encombrant...

Les soufflets ça fait de l’air…

Oui, mais pas n’importe comment ! La grosse erreur à ne pas faire est d’en sous-estimer l’importance, et de considérer qu’il ne s’agit là que de bêtes de bidules qui fabriquent « du vent » un peu à la manière des soufflets de cheminée. En fait on parle plutôt d’une soufflerie, et il ne s’agit rien de moins que du « poumon de l’instrument », et si on n’a pas de bons poumons on ne fait pas grand chose…

Les flûtes sont conçues pour fonctionner à une pression bien précise et si l’on s’en écarte trop, elles fonctionnent très mal (un peu comme quand on ne souffle pas assez -ou trop- fort dans une flûte à bec…). On ne mesure pas cette pression en bars, car elle est assez faible et la mesure serait peu significative. On la mesure en cm-CE, autrement dit en centimètres dont cette pression est capable de faire monter une Colonne d’Eau. Habituellement, on travaille à une pression qui va de 12 à 14 cm CE. Cette pression se mesure au moyen d’un manomètre à eau que l’on peut se construire très facilement, et que l’on appelle un pèse-vent.

Le débit d’air doit être constant, de même que la pression. Le débit d’air constant s’obtient en utilisant plusieurs soufflets qui fonctionnent à tour de rôle pendant chaque tour de vilebrequin : il y en a toujours un qui souffle pendant que les autres reprennent de l’air. La pression constante s’obtient en stockant cet air dans une sorte de soufflet supplémentaire que l’on appelle la « réserve », maintenue sous pression par un ressort, et munie d’une soupape de décharge. Tout cela étant conçu pour faire en sorte que lorsque la pression arrive à une valeur de consigne, la soupape s’ouvre pour laisser échapper l’air en surpression.

Habituellement le soufflet est garni de cuir. On utilise de la peau d’agneau de 0.6 mm d’épaisseur environ. Les côtés des soufflets sont rigidifiés au moyen de carton de 0.4 mm à 0.8 mm que l’on colle à l’intérieur. On appelle ces renforts des éclisses.

Le plus délicat dans la réalisation des soufflets, ce sont les clapets internes, qui doivent fermer de manière bien étanche. Habituellement, ces clapets sont eux-mêmes recouverts de peau d’agneau..

Puis je suis passé à l' action...

Averti par cet exposé, je me suis lancé dans la fabrication d'un orgue de barbarie "Mini 29", selon les schémas et les suggestions de Pierre Pénard. Avec les difficultés inhérentes à cet exercice (beaucoup de soin, beaucoup de ténacité sont nécessaires), mais épaulé par les copains, pas avares de conseils. Mais à part un incident de débutant (j'avais interverti les tuyaux de commande) ma première réalisation a fonctionné correctement.

Et puis le virus attrapé s'est développé, et j'ai éprouvé le besoin de mettre un peu plus de conception personnelle dans un second orgue de Barbarie, plus puissant, avec des graves plus présentes, que j'ai appelé "BB29", et pour lequel je décris la réalisation et les options prises, dans ce blog.