Celesta DIY

Présentation

Ce projet vise à construire un instrument de musique entre le Célesta et le jeu de timbre.

Si vous ne connaissez pas le Célesta, vous avez très probablement déjà entendu cet instrument sans vous en rendre compte :

• dans La fée dragée de Tchaikovsky
• dans l'introduction de la bande originale de Harry Potter
• ou peut-être encore dans Sunday Morning des Velvet Underground's et j'en passe...

Il s'agit d'un métallophone actionné par un clavier, donc un peu comme un piano sauf que ce sont des lames d'acier qui sont frappées par les marteaux.

Petite démonstration par ici (avec un clien d'oeil en passant à Wintergatan).

Les fichiers de CAO sont disponibles sur GitHub

Célesta ou jeu de timbre (a.k.a. clavier glockenspiel) ?

Dans un Célesta tel que ceux construits par Shiedmayer, les lames sont frappées par des maillets en feutre beaucoup plus doux que les maillets en plastique (même recouverts de tissu ou de baudruche) de l'instrument qu'il est question de réaliser ici.

Pour autant, l'emploi de résonateurs reposant sur le principe de Helmoltz confère à notre instrument un son très rond dans les graves qui le rapproche plus du Célesta dans ce registre.

Lames de métalophone

La réalisation des lames constitue la première étape de la fabrication de l'instrument car la suite de la construction dépendra du nombre de lames réalisées et de leur hauteur de note. Ceci détermine la tessiture de l'instrument (l'intervalle de notes jouables de la plus grave à la plus aigüe) de laquelle découleront :

• les touches de clavier à réaliser,
• les caisses de résonance à fabriquer,
• les dimensions du meuble ou chassis,
• le nombre de mécanismes d'action à imprimer/réaliser.

De plus si vous abandonnez la construction en plein milieu, avoir réalisé quelques lames vous permettra toujours de disposer d'un métallophone, ce qui est plus intéressant que d'avoir un clavier qui ne produit pas de son. :)

Les lames de métallophone sont réalisées en découpant puis en accordant des barreaux de métal tels que l'on peut trouver en magasin de bricolage. On pourrait aussi envisager de découper les lames dans une plaque à l'aide d'une découpeuse plasma mais celle du FabLab n'était pas opérationnelle lorsque le projet a été démarré.

Un célesta emploie normalement des lames d'acier mais il est aussi possible d'utiliser de l'aluminium, plus facile à travailler (mais attention à l'échauffement en le travaillant !).

Il faut tenir compte des dimensions de l'instrument dans le choix des barreaux : il faut compter pour le clavier 165.2mm de largeur pour un octave comportant 12 demi-tons. Il faut donc pouvoir caser ces 12 barres légèrement espacées dans 165.2mm. En répartissant les barres sur 2 étages, cela autorise l'utilisation de barreaux d'acier de 25mm de large avec un peu plus de 2mm d'espacement (suffisant pour des clous à tête d'homme assez fins). L'instrument de la vidéo plus tôt comporte des lames de 25mm de large et 5mm d'épaisseur.

On peut étager les lames sur plus de niveaux mais il faut garder à l'esprit les contraintes suivantes :

• la longueur de lame la plus courte (la plus aigüe) ne devra pas faire moins que 3 fois sa largeur
• une lame plus large et plus épaisse produira plus de son mais sera plus aigüe à longueur égale qu'une lame plus fine ou plus étroite

Pour déterminer la longueur des barres, on peut procéder de manière empirique en coupant une première lame de longueur quelconque (par exemple 15cm) puis en l'accordant au demi-ton le plus proche au dessus. L'accordage se réalise à la lime ou à la ponceuse à bande de la façon suivante :

• raccourcir la lame ou biseauter ses extrémités monte la note
• creuser le dessous de la lame en son milieu la redescend

On utilisera un accordeur ou une appli d'accordage pour cette opération. Une suggestion est l'appli TunerTime pour Android qui est gratuite et très efficace. On contrôle la note en posant la lame à cheval sur deux cales recouvertes de feutre ou autre matériau très souple puis en la percutant avec par exemple un manche de tournevis. Le mouvement du motif sur l'accordeur stroboscopique permet de savoir si la note est trop haute (le motif monte) ou trop basse (le motif descend) par rapport à la note de référence sélectionnée.

Remarque importante Travailler la lame provoque son échauffement, ce qui va fausser la note vers le bas. Il faut veiller à laisser refroidir la lame (ou la refroidir à l'eau froide) avant de contrôler la hauteur de son.

La première note n'a pas besoin d'être accordée de façon très précise (5 à 10 centièmes de ton d'erreur sont acceptables). Une fois la lame amenée à une longueur donnant une hauteur de note à peu près juste en travaillant le moins possible le dessous de la lame, on calculera la longueur des lames voisines en multipliant ou en divisant la longueur de la lame par 2^(1/24) soit à peu près 1,029 puis on les découpera :

• on multiplie par cette valeur pour obtenir le demi-ton inférieur,
• on divise par cette valeur pour obtenir le demi-ton supérieur.

À ce stade, il est intéressant de conserver la limaille obtenue en découpant les barreaux de métal car elle permettra par la suite de repérer les nœuds de vibration. On continue suivant la même logique jusqu'à obtenir une gamme de lames de la largeur souhaitée, accordées de façon approximative.

Avant de procéder à l'accordage fin de chaque note, il faudra percer un ou deux trous d'attache. Ceux-ci ne doivent pas être percés n'importe-où au risque d'obtenir un son qui s'estompe très rapidement ; les lames doivent être percées dans les parties qui vibrent le moins, les nœuds de vibration. Pour repérer ceux-ci, on pose la lame sur des cales munies de patins de feutre ou autre matériau souple puis on les saupoudre d'un peu de limaille mise de côté précédemment avant de faire sonner la note avec un maillet ou substitut (manche de tournevis). La limaille va se concentrer d'elle-même au niveau des nœuds de vibration, à peu près à 1/7 de la longueur de la lame de part et d'autre de celle-ci. On pointera les nœuds de vibration à l'aide d'un crayon avant de percer la lame. Le diamètre de perçage devra permettre aux lames une fois monter de vibrer le plus librement possible sans aller percuter leurs voisines.

On peut désormais procéder à l'accordage fin.

Pour les notes les plus graves, il ne faudra pas s'inquiéter si le son semble initialement strident et désagréable : les lames longues ont tendance à produire des tons inharmoniques ; ceux-ci disparaîtront plus tard par l'emploi des caisses de résonance et de maillets plus souples. Vous pouvez aussi tenter de frapper la note de différentes manières, ce qui accentuera ou diminuera ces tons inharmoniques selon la partie de la lame frappée.

Mécanique

Liens et références

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