Orgue à tuyaux

L’orgue à tuyaux est un instrument à vent joué au clavier. De l’air maintenu à pression constante remplit un sommier, et chaque touche ouvre une soupape qui le laisse entrer dans des tuyaux accordés chacun sur une note. Les auteurs anciens attribuent le premier, l’hydraulis ou orgue hydraulique, à Ctésibios, ingénieur à Alexandrie au IIIe siècle av. J.-C.

Ce que c’est

Dans un orgue à tuyaux, chaque note a son propre tuyau. Comme un tuyau ne donne qu’une hauteur, l’orgue en demande au moins un par touche, et la plupart en ont plusieurs séries, appelées rangs ou jeux, chacune avec son timbre. L’instrument tient en quatre organes : une soufflerie qui garde l’air à pression constante, un sommier qui retient cet air sous le pied des tuyaux, les touches avec les soupapes qu’elles ouvrent, et les tuyaux eux-mêmes.

Sa forme la plus ancienne est l’hydraulis, l’orgue hydraulique du monde grec et romain. Deux pompes à main envoyaient l’air dans un entonnoir posé à l’envers dans une cuve d’eau, et l’eau maintenait la pression. Au-dessus de la cuve se trouvaient le sommier et une rangée de tuyaux, joués depuis une rangée de touches. Les orgues plus tardifs ont remplacé pompes et eau par des soufflets lestés et ont multiplié les tuyaux, sans changer ces quatre organes.

Comment ça marche

Dans l’hydraulis, chaque pompe est un cylindre dont le piston est mû par un long levier, comme la pompe foulante attribuée au même ingénieur. Des clapets ne laissent passer l’air que dans un sens, des cylindres vers le haut de l’entonnoir renversé. L’entonnoir repose sur de petites cales, si bien que son ouverture reste un peu au-dessus du fond de la cuve. L’air pompé chasse l’eau hors de l’entonnoir et la fait monter dans la cuve autour, et le poids de cette eau soulevée repousse l’air. Entre deux coups de pompe, l’eau revient dans l’entonnoir et continue de pousser l’air vers les tuyaux : la pression baisse à peine. Si l’on pompe trop d’air, l’excédent s’échappe en bulles sous le bord de l’entonnoir.

Un conduit mène du sommet de l’entonnoir au sommier. Sur le dessus du sommier, sous le pied de chaque tuyau, une mince réglette percée d’un trou coulisse dans une rainure. Appuyer sur une touche pousse sa réglette jusqu’à ce que le trou se trouve sous le tuyau, et le vent s’y engouffre. Quand on lâche la touche, un ressort ramène la réglette et le tuyau se tait. Vitruve décrit des sommiers à quatre, six ou huit canaux, un par rangée de tuyaux, chacun ouvert ou fermé par un registre.

Les orgues plus tardifs prennent leur vent dans des soufflets chargés de poids, qui les font descendre lentement et fixent la pression. Dans le sommier à registres, le plus courant, chaque touche tire vers le bas une soupape par une transmission de minces lattes de bois, les vergettes, et laisse entrer le vent dans une gravure, un canal qui passe sous tous les tuyaux de cette note. Chaque rang a sa propre réglette percée, le registre, manœuvrée par un tirant. Un tuyau ne parle que si la soupape de sa note est ouverte et le registre de son rang tiré. Un ressort referme la soupape quand la touche remonte.

La lame d’air qui sort de la fente frappe la lèvre supérieure et bascule tour à tour dedans et dehors.

Les tuyaux à bouche fonctionnent comme une flûte à bec et n’ont aucune pièce mobile. Le vent entre par le pied et sort par une fente étroite, la lumière, entre une plaque plate, le biseau, et la lèvre inférieure. Cette mince lame d’air traverse la bouche et frappe la lèvre supérieure, taillée en arête. Elle bascule dedans et dehors à chaque cycle, guidée par les ondes de pression de la colonne d’air au-dessus, et c’est cette colonne qui fixe la hauteur. Un tuyau ouvert mesure environ une demi-longueur d’onde. Un tuyau bouché, fermé en haut, mesure un quart de longueur d’onde et sonne environ une octave plus bas qu’un tuyau ouvert de même longueur. Un tuyau ouvert d’environ 2,4 m, huit pieds dans le langage des facteurs, donne le do situé deux octaves sous le do central, vers 65 Hz. Les tuyaux d’anche produisent le son autrement, par une languette de laiton qui vibre.

Les tuyaux de métal sont le plus souvent coulés dans des alliages d’étain et de plomb. Plus d’étain éclaircit le timbre, plus de plomb l’assombrit. Les tuyaux de bois ont une section carrée et sont assemblés à partir de planches.

Comment faire

Un orgue complet demande des années de travail à des facteurs formés. Une petite maquette montre les organes principaux : un caisson à vent en bois, trois tuyaux bouchés en bois et un soufflet à main. Chaque tuyau parle quand on pousse une réglette, comme sur l’hydraulis.

Trois tuyaux bouchés sur un caisson à vent : chaque réglette ouvre un tuyau, et le soufflet alimente le caisson par le côté.

Assemblez le caisson avec des planches rabotées, collées et vissées, à peu près de la taille d’une boîte à chaussures, et collez chaque joint pour qu’il tienne l’air. Percez dans un flanc un trou pour la tuyère d’un soufflet à main dont le clapet d’entrée fonctionne. Dans la planche du dessus, percez trois trous pour les pieds des tuyaux. Sous chaque trou, creusez une rainure en travers de la planche et glissez-y une mince réglette de bois percée d’un trou : enfoncée, elle place son trou sous le tuyau ; tirée, elle le ferme. Frottez les réglettes de savon ou de graphite pour qu’elles glissent bien sans trop fuir.

Faites chaque tuyau de quatre lattes de résineux à fil droit collées en tube carré. Collez un bloc dans le bas, rabotez sur sa face avant un méplat très peu profond qui formera la lumière, et taillez la bouche dans la paroi avant juste au-dessus du bloc, avec le bord supérieur biseauté en arête vive. Fermez le haut par un tampon de bois garni de cuir ou de feutre, muni d’une poignée pour le faire coulisser. Pour la longueur, divisez la vitesse du son, environ 343 m/s à 20 °C, par quatre fois la fréquence : pour le la à 440 Hz, cela donne environ 19,5 cm de colonne d’air. Un tuyau réel sonne plus bas que ce calcul, car un peu d’air juste devant la bouche vibre avec la colonne : la colonne entre la bouche et le tampon doit donc finir plus courte ; pour un tuyau bouché, le facteur Cavaillé-Coll retranchait environ une largeur de tuyau. Faites tout de même le tube quelques centimètres plus long que le calcul, pour laisser la place du tampon et une marge d’accord, et accordez-le en déplaçant le tampon : l’enfoncer raccourcit la colonne et fait monter la note.

Actionnez le soufflet doucement et régulièrement, puis poussez une réglette. Si le tuyau ne fait que souffler, la lumière est trop large ou la lèvre n’est pas dans son axe : réglez-les avec de fines cales de carton et en parant le bois. S’il saute sur une note bien plus aiguë, le vent est trop fort ; pompez plus doucement. La note tremble à chaque coup de soufflet, et c’est pourquoi les vrais orgues prennent leur vent dans des soufflets chargés de poids.

Sécurité. Bridez le bois pour scier, ciseler ou parer, et coupez toujours en éloignant la lame de vos mains. La colle et la poussière fine du ponçage irritent les poumons : travaillez dans une pièce aérée, avec un masque anti-poussière. Ne coupez, ne poncez et ne soudez jamais d’anciens tuyaux d’orgue en métal, qui contiennent presque toujours du plomb : ses poussières et ses fumées sont toxiques. Soufflez avec le soufflet plutôt qu’avec la bouche, surtout si les tuyaux passent de main en main.

Histoire et évolution

Les auteurs anciens attribuent l’orgue hydraulique à Ctésibios, ingénieur à Alexandrie. Aucun de ses écrits n’a été conservé. Les historiens modernes le situent vers 250 av. J.-C., sous les premiers Ptolémées, mais l’écrivain grec Athénée le plaçait sous un roi plus tardif, Ptolémée VIII Évergète II, au IIe siècle av. J.-C. Au début du Ier siècle av. J.-C., Delphes honora d’une statue de bronze Antipatros d’Éleutherne, joueur d’hydraulis venu y jouer deux jours ; selon les éditions, le décret date de 94/93 ou de 86 av. J.-C. Vitruve, à la fin du Ier siècle av. J.-C., et Héron d’Alexandrie décrivent les pompes, la cuve d’eau, le sommier et les réglettes de l’instrument.

Les plus anciens vestiges d’orgue viennent de Dion, en Grèce du Nord. En 1992, les fouilles dirigées par Dimitrios Pandermalis y ont mis au jour la partie haute d’un instrument : un ensemble de tuyaux de bronze et la plaque de métal qui les portait. Le Centre culturel européen de Delphes, qui en a fait construire une réplique entre 1995 et 1999, date la trouvaille du Ier siècle av. J.-C. Stefan Hagel, qui dirige un projet de recherche à son sujet, la date plutôt du Ier siècle apr. J.-C. et pense que l’instrument était alimenté par des soufflets plutôt que réglé par l’eau.

À Aquincum, la ville romaine sur le site de Budapest, une plaque de bronze rapporte qu’en 228 apr. J.-C. Gaius Julius Viatorinus offrit un orgue au collège des marchands de textiles, qui servait aussi de corps de pompiers. Ses restes ont été retrouvés en 1931 dans la cave située sous la salle du collège, où ils étaient tombés lorsqu’un incendie détruisit le bâtiment. Ce petit instrument portatif comptait 52 tuyaux en quatre rangées de treize. Le musée d’Aquincum indique que les spécialistes ne s’accordent toujours pas sur le rôle de l’eau ou de l’air dans la régulation du vent ; l’organologue Jeremy Montagu pense qu’il avait des soufflets maintenus par un poids.

Au XIIIe siècle apparaissent de petits orgues portatifs : une main joue, l’autre actionne le soufflet.

Les soufflets ont remplacé le régulateur à eau au fil des siècles suivants. Les Annales royales franques rapportent qu’en 757 l’empereur byzantin Constantin V envoya un orgue au roi franc Pépin, avec d’autres présents. En 1906, des franciscains qui creusaient dans leur couvent voisin de la basilique de la Nativité, à Bethléem, ont trouvé 221 tuyaux d’un orgue du XIIe siècle, avec des cloches et d’autres objets liturgiques. Selon Montagu, les jeux et le clavier d’Aquincum étaient oubliés au IXe ou au Xe siècle, quand chaque note se jouait en tirant puis en repoussant une poignée. Au XIIIe siècle apparaissent de petits orgues portatifs, joués d’une main pendant que l’autre actionne un petit soufflet. Il date les premiers rangs d’anches de la fin du XVe siècle.