Quant à la forme, au poids et aux dimensions de la structure en fer, depuis la fabrication du premier piano à queue doté d’un cadre métallique coulé d’une seule pièce, les concepteurs n’ont cessé de chercher à perfectionner l’invention originale. Leurs efforts n’ont toutefois connu qu’un succès mitigé. De nombreuses modifications ont été apportées aux détails du renforcement et de la fixation du cadre au meuble, mais la forme générale du modèle original demeure inchangée. On peut la décrire ainsi : un cadre métallique coulé d’une seule pièce, épousant la ceinture de l’instrument et conçu pour être fixé au ceinture et à la structure en bois qui le soutient et assure la liaison avec la table d’harmonie. Un espace est ménagé dans cette plaque à l’endroit où les marteaux frappent les cordes ; la fragilité ainsi créée est compensée par un système de renforts constitué de barres de résistance, également en fer et coulées d’une seule pièce avec le corps principal. À son extrémité avant, la plus proche du clavier, le cadre est prolongé de manière à recouvrir le sommier dans lequel sont insérées les chevilles d’accord. À l’extrémité opposée au clavier, elle est munie de plusieurs chevilles auxquelles sont fixées les extrémités libres des cordes. Ce cadre est par ailleurs conçu de telle sorte que la table d’harmonie n’en soit recouverte que sur les bords, et qu’un espace soit ménagé à l’emplacement du chevalet de basse.
Cadre de piano à queue entièrement en fonte de Jonas Chickering.
La description générale ci-dessus présente les caractéristiques essentielles du cadre métallique. Il existe bien sûr de nombreuses variantes, et la recherche des meilleures méthodes de conception de cette partie importante du piano nous amènera à examiner attentivement la plupart d’entre elles.
Schéma de la table d’harmonie d’un piano à queue de concert, montrant la disposition générale des barres de renfort, des chevalets et du système de fixation au meuble.
A—B. Ligne de marteaux.
1. Corps de la table d’harmonie.
2. Chevalet de basse.
3. Chevalet d’aigu continu.
4. Agrafes.
5. Barre de capo d’astronomie.
La table d’harmonie est coulée en une seule pièce et l’échelle est montée sur cordes.
Parmi les diverses variations de détail apportées par les concepteurs à la construction des charpentes métalliques, l’une des plus importantes est la technique dite « en coupole ». Dans cette configuration, la surface du plateau est surélevée sur les bords du caisson, dessinant ainsi la silhouette d’une coupole ou d’un demi-dôme. Ce procédé permet d’accroître la résonance de la structure et, simultanément, d’améliorer considérablement sa résistance à la traction. Le style « coupole » a fait l’objet d’un brevet déposé par Steinway & Sons de New York il y a des années, et a depuis été largement imité. Cette même maison de renom est à l’origine d’une autre variante de la méthode classique de construction du plateau. Au lieu de disposer les cordes de façon conventionnelle, une disposition en éventail a été adoptée, permettant de répartir plus uniformément la tension sur toute la surface et d’améliorer ainsi la résistance à la traction du plateau. Cependant, toutes ces méthodes de construction n’ont pas permis d’éviter la rupture de l’échelle, inévitable du fait de l’interposition, entre les groupes de cordes, de barres et d’entretoises. Il s’est avéré impossible d’obtenir la résistance requise sans l’aide de nombreuses entretoises en fer massif, intégrées à la plaque et conçues pour accroître la résistance à la traction, affaiblie par l’espace au niveau des points de frappe des marteaux.
DISPOSITION DU PLATEAU DE FER, DES ENTRETIENS ET DE L’ÉCHELLE D’UN PIANO À QUEUE DE PARLEUR
Il existe cependant une invention qui semble résoudre efficacement les objections à la multiplication des barres de renfort. L’inventeur est membre de la célèbre maison Broadwood, et son dispositif est appelé piano à queue « sans barres » ou « à échelle ouverte ». Cette invention remplace le cadre en fer à barres par une plaque d’acier doux, entièrement dépourvue de barres de tension, munie d’une bride continue relevée et boulonnée de manière classique au cadre inférieur. Cette bride assure la résistance à la traction nécessaire et supporte apparemment la tension des cordes de façon parfaitement satisfaisante. Les avantages d’une méthode de construction qui évite de diviser les groupes de cordes en trois ou quatre sections sont évidents et n’ont pas besoin d’être détaillés.
Il convient toutefois de préciser que le principal avantage de cette méthode de construction réside dans l’absence de barres de tension habituels, ce qui atténue la sonorité métallique induite par la présence de lourdes masses de fonte. Parallèlement, le matériau employé est tellement plus élastique que le fer qu’il n’y a aucune perte perceptible de résonance, ni aucune diminution notable de la résistance à la traction. Quiconque a testé les pianos ainsi construits a été conquis par la beauté singulière et l’homogénéité remarquable de leur sonorité sur toute l’étendue du registre. Il est en effet très difficile de remédier à la tendance à produire des harmoniques dissonantes trop prononcées dans les parties du registre où les renforts sont particulièrement importants, notamment dans les graves ; il faut donc saluer la réussite de cette tentative qui consiste à éliminer ces difficultés en supprimant leur cause.
Il convient de noter ici que l’éminente entreprise mentionnée précédemment comme ayant introduit la forme de construction « à coupole » utilise également l’acier dans la fabrication de ses charpentes métalliques, et il semble curieux que cet exemple n’ait pas été plus largement suivi.
Les deux types ainsi décrits constituent les exceptions les plus radicales au style courant de cadre métallique. Il est regrettable que les fabricants, en général, se soient contentés de suivre si fidèlement les traces des pionniers, sans chercher à expérimenter davantage pour apporter d’autres améliorations aux méthodes établies. Le problème du maintien des tensions nécessaires serait sans aucun doute simplifié par l’adoption, au moins partielle, des idées des éminentes firmes déjà citées.
Afin de bien comprendre les avantages et les inconvénients réels des différents styles de cadre décrits, il convient d’examiner l’ampleur des tensions qu’ils sont contraints de supporter. Un piano à queue de concert de fabrication standard est conçu pour supporter une tension totale, lorsqu’il est accordé au diapason, d’au moins 30 tonnes. Les exigences d’une sonorité plus riche, ainsi que le poids et l’épaisseur des cordes, tendent constamment à augmenter, plutôt qu’à diminuer, ces tensions considérables, et, simultanément, à induire de plus en plus la production de ces harmoniques dissonantes qui ont une influence si néfaste sur la qualité du son. Il est donc évident que, pour satisfaire la demande croissante de volumes de production tout en maintenant les plus hauts standards de qualité, nous devons trouver une méthode permettant d’éviter l’utilisation de masses encore plus importantes de fonte, tout en préservant la résistance et la rigidité nécessaires. Les méthodes de construction décrites précédemment présentent de nombreux avantages par rapport aux techniques plus anciennes. L’acier possède une résistance à la traction supérieure à celle du fer, ce qui permet d’en utiliser une quantité moindre. De plus, son élasticité est plus élevée et les vibrations qui lui sont appliquées se propagent plus facilement et plus rapidement à sa surface. Que l’on privilégie la construction sans barres ou la construction à coupole, force est de constater que l’acier, sous toutes ses formes, est un matériau supérieur au fer.
Parmi les exigences primordiales d’un système de cadre efficace, il est qu’il supporte sa charge avec une rigidité suffisante pour que les cordes restent accordées et que la ceinture en bois de l’instrument ne se déforme pas. Même avec les meilleurs matériaux possibles, une méthode de fixation inadéquate du cadre métallique à la ceinture empêchera non seulement d’atteindre ces objectifs, mais risque également d’affaiblir la table d’harmonie et d’accélérer sa fissuration. Il est donc essentiel de ne pas solliciter la table d’harmonie, et une grande attention doit être portée à la pose du cadre. La méthode approuvée est la suivante : le cadre est relié à un système de montants en bois qui s’étendent sous la table d’harmonie et maintiennent les côtés de la ceinture. Cette liaison est réalisée au moyen de longs boulons qui traversent les barres de tension du cadre et sont enfoncés dans les montants à des endroits appropriés. La table d’harmonie est fixée aux côtés de la ceinture par ses barres de table, qui se prolongent au-delà des bords et s’emboîtent dans les côtés et le barrage. Elle est également collée au fond du meuble et au système de barrage. Enfin, le cadre est relié à la table d’harmonie et au barrage par une série de vis robustes qui traversent la table d’harmonie et se vissent dans le barrage à intervalles réguliers le long de sa ceinture extérieurs.
Cette méthode de fixation du cadre et de la table d’harmonie à la ceinture garantit que le premier est intégré à la caisse de résonance de l’instrument avec une rigidité maximale, et que la seconde est parfaitement protégée des contraintes de torsion que le cadre métallique doit supporter à lui seul.
Cette méthode ne présente aucun défaut majeur. Il convient toutefois de noter que, dans la construction sans barres ou à échelle ouverte, les boulons traversant les entretoises et les montants inférieurs sont omis ; le cadre est alors entièrement soutenu à l’intérieur du meuble par une série de boulons insérés à intervalles réguliers dans la bride en acier repliée.
Après avoir examiné les différentes formes de cadre utilisées par les fabricants, nous pouvons nous intéresser à la question de la suspension des cordes au-dessus du cadre et de la table d’harmonie. Le mouvement ascendant du marteau du piano à queue tend à éloigner la corde de son chevalet, réduisant ainsi l’énergie avec laquelle les vibrations sont transmises à ce dernier. On notera que tous les facteurs s’accordent à donner aux cordes d’un piano à queue une impulsion ou un appui vers le haut afin que le coup du marteau les projette contre la surface supérieure du chevalet plutôt que de les en éloigner. Deux dispositifs sont généralement utilisés à cet effet : l’« agrafe » et le « capo d’astro ».
La première de ces inventions est celle du célèbre Erard de Paris. Elle consiste en une agrafe en laiton vissé dans le cadre en fer (ou dans la planche de support lorsque la plaque ne la recouvre pas), au début de la section vibrante de chaque corde ou groupe de cordes. Cette agrafe est percée du nombre de trous requis – une par corde du groupe. Ces trous sont percés selon un angle tel que les extrémités les plus proches des chevilles soient plus hautes que les autres, tandis que les chevilles sont placées plus haut que les agrafes. De cette manière, la corde reçoit une impulsion vers le haut lorsqu’elle se dirige vers la cheville, et les coups du marteau la plaquent contre la surface supérieure de l’agrafe qui, étant pleine, transmet les vibrations imprimées au cadre par sa propre surface.
Le capo d’astro remplit les mêmes fonctions, mais d’une manière légèrement différente. Il s’agit pratiquement d’une agrafe continue, constituée d’une barre métallique intégrée au cadre métallique au début de la longueur vibrante des cordes. Cette barre est munie, selon les meilleures pratiques, d’un bord inférieur en acier à outils, et les cordes passent en dessous pour atteindre les chevilles d’accord, qui sont plus hautes que la barre, comme précédemment. La tension exercée sur les cordes est ainsi similaire à celle des agrafes.
Quant aux avantages des deux systèmes, on peut affirmer que le capo d’astro résout indéniablement les problèmes liés aux agrafes, qui ont tendance à se déloger. Il offre une résistance parfaitement rigide et est donc plus solide et plus fiable.
En revanche, la masse de métal utilisée est considérablement plus importante que pour la méthode de l’agrafe, et les conséquences sur la qualité sonore sont clairement défavorables.
De plus, l’accordage est rendu plus difficile par le fait que les cordes ne peuvent pas être tirées aussi facilement et correctement à travers l’espace entre la barre et la cheville d’accordage. On peut se demander si la rigidité et la résonance accrues offertes par la méthode du capo d’astro ne sont pas obtenues au prix d’un accordage plus complexe et d’une dégradation de la qualité sonore. Il est à noter que la plupart des fabricants réservent le capo d’astro au registre aigu de leurs instruments, où la brillance et une sonorité légèrement métallique sont recherchées.
Le cadre métallique d’un piano droit suit les mêmes principes de construction généraux que ceux évoqués précédemment à propos du piano à queue. Les fonctions de cette structure sont exactement les mêmes et sa construction extérieure ne diffère que très légèrement. Il existe cependant certaines divergences avec les formes du piano à queue qu’il convient de noter attentivement. Par exemple, on se souviendra que la forme du piano droit est telle que son cadre n’a pas de liaison directe avec les côtés extérieurs.
Il est donc impossible de considérer les côtés du cadre métallique comme homogènes avec ceux du meuble, ni de lui conférer la même cohérence de forme que celle du piano à queue, obtenue grâce au façonnage du plateau épousant les courbes du meuble. Cela ne justifie toutefois pas que le cadre métallique du piano droit soit moins robuste et fiable que celui du piano à queue.
le cadre métallique pour piano droit équipé d’une barre de capo d’astro
Parmi les diverses différences de détail que l’on observe entre ces deux types de cadre, le dispositif utilisé pour assurer le maintien et la rigidité des cordes à leur extrémité supérieure mérite une attention particulière. La pratique est totalement différente à cet égard pour la basse, et l’on découvre ainsi une nouvelle caractéristique : la « barre de pression ». Ce dispositif a remplacé à la fois l’ancien chevalet à goupilles et les agrafes plus récentes. Il s’agit essentiellement d’une barre de métal épais vissée dans le sommier à travers le cadre métallique et positionnée de manière à ce que les cordes passent en dessous pour rejoindre les chevilles d’accord. De fait, elle occupe la même position que les agrafes ou le capo d’astro sur le piano à queue. Sa fonction est également similaire : délimiter précisément la longueur vibrante des cordes à leur extrémité supérieure et contribuer à la formation d’une butée ou d’un appui permettant un meilleur maintien de ces dernières.
Cadre métallique pour piano droit avec agrafes (Brevets MEHLIN).
Ce type de conception du chevalet présente des avantages importants. Il ne nécessite pas d’être coulé dans la table d’harmonie et, contrairement au système à agrafes, il n’est pas fragilisé par sa division en de nombreux éléments. De plus, l’appui sur les cordes est réalisé de manière beaucoup plus fluide et aisée entre la barre de pression et ses barres sur la table d’harmonie qu’avec les agrafes ou le capo d’astro. Ce point est crucial, car une telle construction rend l’accordage de piano bien plus rapide et précis.
Il convient toutefois de prendre en compte plusieurs points lors de la conception des barres de pression. De manière générale, il est impossible d’appliquer cette forme aux cordes de basse, car le surcordage exige une orientation oblique. De ce fait, la barre de pression ne peut maintenir correctement les cordes obliques en place. On construit donc habituellement le chevalet de basse selon l’ancien modèle à chevilles, et l’on fixe ainsi les cordes de basse par un système similaire à celui utilisé pour les chevalets sur la table d’harmonie, pointes.
Concernant la conception des barres de pression, il convient d’accorder une attention particulière à l’espace qu’elles occupent et à leur position par rapport aux barres d’echelle, sillet, placées de part et d’autre et qui soutiennent les cordes avant et après leur passage en dessous. De manière générale, la barre de pression doit être vissée de façon que sa surface inférieure incurvée soit plus basse que la surface supérieure des barres d’echelle d’environ la moitié de la hauteur de ces dernières. Elle doit également décrire une courbe correspondant à l’inclinaison de l’echelle et être fixée par suffisamment de vis (généralement une entre chaque groupe de trois cordes) pour que la tension des cordes n’affecte pas sa rigidité. Il est également essentiel que la courbe dans laquelle la corde se courbe lors de son passage sous la barre de pression et sur les barres de l’echelle ne soit ni trop prononcée ni trop abrupte. La surface d’appui de la barre doit être légèrement arrondie jusqu’à son point médian, où la corde exerce sa plus forte tension. À cet endroit, la surface doit être légèrement plus incurvée.
Le cadre métallique de piano droit est le principal support des tensions exercées sur la structure par les cordes. Il est essentiel, comme pour le piano à queue, qu’elle soit construite de manière à présenter une rigidité absolue sous ces tensions et qu’elle puisse toujours résister à toute autre contrainte qui pourrait s’y exercer. Dès lors, que penser des modèles que l’on voit parfois où le fer est taillé et raboté à chaque endroit possible afin de gagner quelques kilos ? Il existe des pianos dont la structure métallique est tellement réduite que l’accordage des aigus est impossible à tenir longtemps et que la répartition inégale du métal dans le cadre a provoqué une déformation de l’instrument. Tout cela est inutile, mais cette pratique perdurera tant que les fabricants seront prêts à réaliser de petites économies au détriment de la fiabilité future de leurs produits.
