t"<e l>2007/0125
Titre : Pour orgues à pipes : Procédés et systèmes de modulation vers les bémols et les dièses et vers une autre méthode d'accordement, et la compensation des changements de fréquence due à la dilatation par changement de température.
L'arrière-plan de l'invention :
Un instrument de musique à clavier est un instrument avec des tons et des demi-tons fixes. Il est fabriqué avec des générateurs de fréquence qui produisent des tons que l'on ne peut modifier instantanément (exemple : les cordes d'un piano).
Cette situation présente deux désavantages :
1) ce type d'instruments est accordé avec des demi tons à 4,5 commas de leur ton de base plutôt qu'à 5 commas.
2) Il faut ré accorder l'instrument pour changer de méthode d'accordement.
3) Une pipe d'orgue se désaccorde par sa dilatation due à des changements de température.
Description des problèmes :
Premier problème : les demi-tons : La musique ouest-Européenne est faite de tons et de demi-tons. Les demi-tons sont le dièse et le bémol. Le dièse consiste à augmenter la fréquence de 5 commas à partir du ton de base, et le bémol diminue la fréquence de 5 commas. Le comma étant la neuvième partie de la différence entre les fréquences de deux tons entiers qui se suivent, il y a donc 1 comma de différence entre un demi-ton dièse et son équivalent en bémol.
Certains instruments permettent de produire des vrais dièses et des vrais bémols (les violons, les cuivres, la voix, etc.) mais d'autres possèdent un accordement fixe (claviers, guitare, etc.). Les demi-tons sur ces instruments sont fabriqués et/ou accordés à 4,5 commas du ton de base au lieu de 5. Cela veut dire que chaque fois que l'on joue un demi-ton, on joue une fausse note (un demi comma trop bas pour le dièse, trop haut pour le bémol) !
Deuxième problème : la méthode d'accordement : Les méthodes d'accordement ont vu le jour parce que les intervalles naturels ne s'accordent pas entre eux. Un intervalle additionné de 12 quintes, par exemple, ne produit pas le même intervalle additionné de 7 octaves ((3/2)<12>µ 129.7463379) <> (2<7>= 128). Chaque intervalle donne des résultats différents.
Ce phénomène empêche un accordement universel, et quelle que soit la combinaison d'intervalles utilisée, cela sonne toujours faux quand on joue des gammes ou des accords. Au cours des siècles, ont été élaboré des dizaines de compromis, généralement basés sur les intervalles à la mode du moment. Certaines personnes, tels Werckmeister, Rameau, Kirnberger et Valotti ont proposé plusieurs compromis. La méthode des quintes nous vient de Pythagore. Werckmeister mérite une mention supplémentaire parce qu'il a donné le nom de "Wohltemperiert" (bien tempéré) à l'un de ses compromis, alors que l'ensemble des préludes et fugues de son contemporain J.S.Bach portent le nom de "Das Wohltemperierte Klavier" ; de là à penser que Mr. Bach aurait aimé que l'on joue ses oeuvres sur un instrument accordé suivant cette méthode...
La méthode la plus populaire à l'heure actuelle est celle du flottement proportionnel, où l'octave est divisé en 12 parties égales, ce compromis distribue la nuisance des intervalles qui sonnent faux, et permet déjouer tous les genres. Les orgues d'époque sont accordés suivant la méthode en vigueur du temps de leur fabrication. D'autres instruments sont accordés suivant la musique à produire (exemple : ensemble baroque). page 2 2007/0125
Troisième problème : desaccordement des pipes par la dilatation due aux changements de température :
Les fluctuations des températures provoquent la dilatation des pipes des orgues, ce qui change la fréquence produite.
De plus : étant donné que l'orgue possède généralement des pipes de matériaux différents, les dilatations ne sont pas nécessairement proportionnelles à la longueur de la pipe, mais varient d'une famille de pipes à l'autre. Un orgue peut sonner très faux à cause des changements de température.
Ce qu'on a déjà tenté pour solutionner ces problèmes : II est à noter que toutes les solutions mécaniques à ce jour se bornent à ajouter des touches supplémentaires avec leurs générateurs de fréquence (cordes, pipes, etc.). Solutions existantes pour les demi-tons :
Il existe des orgues en Allemagne à doubles touches noires (avec les pipes supplémentaires et un mécanisme plus élaboré pour la distribution du vent).
Il existe également des pianos dont les touches noires ont été doublées.
Praetorius (1571-1621) mentionne un clavecin à la cour allemande possédant 77 touches pour 4 octaves (=19 touches par octave).
Les anciennes partitions (pour des instruments à accordement fixe) ont été écrites dans des tonalités qui réduisent le nombre de bémols ou de dièses. Solution existante pour les méthodes d'accordement :
AD.Fokker a fabriqué un orgue électronique qui possède un clavier à 12 touches par octave que l'on déplace au-dessus d'un autre clavier qui en possède 31 par octave. Ces 31 touches actionnent l'orgue accordé suivant la méthode des 31 tons de Christiaan Huygens. En déplaçant le clavier à 12 touches par octave, on fait donc un choix de 12 tons parmi les 31 disponibles (par octave) sur l'orgue.
(Cet instrument se trouve dans un musée.) Il n'y a, à l'heure actuelle, pas de solution au problème du desaccordement dû aux fluctuations de température.
Page 3 2007/0125
Description :
Exposé de l'invention :
Application : Instruments mécaniques à pipes, à clavier ou mécanisés :
Solution pour les demi-tons et les méthodes d'accordement : A l'aide de leviers, registres, boutons ou sélecteur sur le front de l'instrument, on peut adapter les demi-tons au bémol ou au dièse à 5 commas de leur ton de base, au lieu de 4.5 commas comme c'est fait à l'heure actuelle. Des commandes similaires permettent un choix de méthodes d'accordement. Le mécanisme a pour but de déplacer des butées qui se trouvent à l'extrémité de chaque pipe. Beaucoup de pipes possèdent déjà une butée dont le but est de rompre la progression de l'onde de choc dans la pipe.
Ils sont actuellement utilisés pour accorder l'instrument. En déplaçant ces butées vers l'extrémité du tube, ou vers l'intérieur, on rallonge ou on raccourcit le chemin à parcourir par l'onde de choc, ce qui modifie la fréquence produite par la pipe. Ces butées peuvent avoir toutes les formes.
Celles qui sont faites d'une languette découpée dans la paroi de la pipe métallique devront être remplacées par une butée indépendante.
Les pipes de forme évasée sont actuellement déformées pour les accorder et ne possèdent pas de languette. Ils devront également être muni d'une butée indépendante. Les couvercles des tubes raccourcis devront être commandés pour changer leur longueur utile.
Le mécanisme pour actionner les butées est à double action et permet de déplacer les butées aussi bien pour les demi-tons que pour les méthodes d'accordement.
Le dessin de principe annexe montre la butée A engagée dans la pipe B. Le levier C fait pivoter le bras de la butée autour de l'axe E, de façon à monter ou descendre la butée à l'intérieur de la pipe, ce qui entraîne une baisse et une hausse de la fréquence, respectivement. La came ou l'excentrique D déplace l'axe E, ce qui fait également monter ou descendre la butée, ceci pour modifier la méthode d'accordement. Ce dessin n'est montré qu'à titre d'exemple et n'est pas restrictif ! Le mécanisme peut être remplacé par un moteur pas-à-pas ou similaire sur chaque pipe, qui actionne le déplacement de la butée.
Une unité centrale commandera alors le moteur pour qu'il déplace la butée en fonction de la fréquence à obtenir.
Solution pour compenser les dilatations dues aux changements de température : Equiper chaque pipe d'un moteur pas-à-pas ou similaire, permet de bouger la butée dans le sens contraire de la dilatation de la pipe. Il suffit de programmer ce déplacement en fonction du coefficient de dilatation et de la longueur de la pipe. Un thermocouple, mesurant la température ambiante, instruit une unité centrale qui commande les moteurs pour déplacer la butée qui y est attachée.