Le Piano numérique

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Piano numérique


Un piano numérique est un instrument de musique électronique, équipé du clavier standard d'un piano, et reproduisant le son d'un piano acoustique grâce à un système électronique, la technologie la plus utilisée étant l'échantillonnage sonore.


Contrairement à d'autres synthétiseurs, les pianos numériques sont conçus pour offrir des possibilités de jeux similaires à celles d'un instrument classique. Ainsi, les pédales sont généralement identiques à celles d'un piano. Cependant, ils offrent en standard plusieurs sons, et sont connectables par l'interface MIDI, ce qui leur permet de contrôler d'autres instruments ou banques de son numériques.


La qualité sonore dépend naturellement de celle de l'échantillonnage, et peut parfois manquer de richesse pour certaines harmoniques. Lareproduction du toucher dynamique du clavier n'est pas aisée, et constitue parfois un handicap par rapport à un instrument acoustique. Néanmoins, les modèles haut de gamme ont atteint une sensibilité remarquable.


La dernière création en matière de pianos numériques est le piano hybride, qui associe l'électronique à la résonance d'un vrai piano à queue : le son est créé numériquement à partir d'enregistrements de pianos de concerts et se répercute dans la queue, ce qui lui donne un certain réalisme.


Le piano numérique offre les avantages suivants :
L'instrument ne se désaccorde pas
Poids et encombrement réduit
Possibilité de jouer au casque sans perturber son entourage
Sons généralement enregistrés sur des pianos de concert de grande marque, disponibles à coût modique
Le son étant numérique dès le départ, on peut enregistrer ce qu'on joue dans un local quelconque, même bruyant (appartement sur rue) avec une qualité de studio, sans bruits annexes.
Possibilité de transposer le clavier, pour jouer dans une tonalité différente sans avoir à réapprendre le morceau.
Effets sonores (notamment réverbération), et possibilité d'étendre le registre sonore.
Également la possibilité de reproduire les sons de certains autres instruments tels que le clavecin, piano droit, piano mécanique.
Interface MIDI permettant, une fois reliée à un séquenceur, d'enregistrer/modifier ses morceaux, d'en afficher la partition, etc.


Parmi les grands fabricants de pianos numériques, on trouve notamment Kawai, Korg, Yamaha (Clavinova), Roland et Casio.

Table d'harmonie et structure du piano

La table d'harmonie est une mince planche de bois (en moyenne 8 mm) idéalement plus mince sur ses extrémités qu'en son centre, renforcée par des nervures en bois appelées "raidisseurs" (ou encore "renforts"). Elle est mise en vibration par l'intermédiaire des chevalets, qui lui transmettent la force de la vibration des cordes. C'est certainement la partie du piano où les matériaux employés sont de la plus grande importance. Dans les pianos de qualité, la table est réalisée en épicéa et constituée de planches collées entre elles par leurs bords. L'épicéa est choisi sur ces pianos pour son rapport élevé résistance/poids ; les meilleurs facteurs de piano utilisent d'ailleurs un épicéa avec un bois au grain fin et sans défaut et s'assurent, de plus, que le bois a séché durant une période suffisamment longue avant de l'utiliser. Pour les pianos bas de gamme, elle est réalisée en contreplaqué.

Les chevalets doivent être le plus au centre possible de la table, car les bords de la table sont fixés et ne peuvent pas vibrer ; c'est la raison pour laquelle, sur les très grands pianos, les cordes n'atteignent pas le bout de la table.

Structure

La table d'harmonie, surplombant le barrage

Le piano moderne nécessite une structure solide, notamment pour soutenir l'importante tension des cordes. C'est pourquoi les matériaux utilisés dans la construction d'un piano comprennent le bois massif et des pièces en métal épaisses ; ainsi, même un petit piano droit peut peser aux alentours de 130 kg, un grand piano de concert de type Steinway D pèse 480 kg et le plus grand piano à queue actuel, le Fazioli F308 pèse 691 kg ! Le transport de tels instruments est généralement confié à un transporteur spécialisé appelé porteur de piano.

Habituellement, le piano repose sur de grosses poutres, nommées barrage. Sur le piano droit, elles se situent derrière l'instrument.

Sur les pianos très anciens (suivant les marques et les modèles, jusqu'aux alentours des années 1880 à 1910), il n'y a pas d'autre structure de renforcement ; c'est ce qu'on appelle — à tort, puisqu'ils n'ont pas de cadre — des pianos à cadre bois.

Sur le piano moderne, on a commencé à ajouter, du côté des cordes, de petits renforts métalliques, puis de grandes poutres métalliques parallèles sur les pianos à cordes parallèles, puis un cadre monobloc en fonte, permettant le croisement des cordes. On a aussi commencé a croiser les cordes en deux, voire trois éventails. Ce « piano à cordes croisées » permet une meilleure répartition de la tension et un éloignement des chevalets des bords de la table, là où ils sont incapables de vibrer.

Sur certains pianos droits économiques, le cadre métallique est fait de telle manière qu'il n'y a plus besoin de barrage, ce type de cadre est nommé « cadre autoporteur ».

Le piano à queue est quant à lui entouré d'une caisse nommée ceinture.

La partie acoustique du piano

Partie acoustique

Cordes et étouffoirs dans un piano à queue. Les cordes aiguës (en acier) croisent les cordes graves (en cuivre)

Pointes d’accroche des cordes, chevalet.

Les cordes

Les cordes sont en acier extrêmement solide et sont de diamètre variable : d'environ 0,8 mm pour les notes les plus aiguës jusqu'à1,5 mm pour les notes les plus graves. Les cordes de grave sont dites filées dans la mesure où elles sont gainées d'un fil de cuivre destiné à les alourdir pour permettre une tension moindre et une plus grande flexibilité.

Chaque corde est tendue entre une cheville, qui sert à l'accordage, et une pointe d'accroche. Chaque corde est calculée en diamètre et longueur pour être à une tension donnée (environ 80 kg) lorsqu'elle est accordée a sa fréquence fondamentale, elle devra alors recevoir une tension suffisante pour pouvoir conserver l'énergie qu'elle reçoit lors de l'impact du marteau et la retransmettre le plus longtemps possible à la table d'harmonie.

Au-delà d'une certaine tension, la corde se déforme, et casse ; en deçà, une certaine élasticité est préservée. Plus importante quand la corde est neuve, et par ce fait cause d'un désaccord plus rapide, cette élasticité se dissipe petit a petit en quelques années, permettant alors une meilleure stabilité de l'accord. Certains procédés sont employés en usine et en restauration pour diminuer rapidement l'élasticité (surtension, chaleur), qui est la cause du besoin de plusieurs accords annuels les 2 premières années de la vie d'un instrument, (voir pour cela les brochures des constructeurs). La trop grande raideur des cordes anciennes nuit quant à elle au timbre, et induit la nécessité de parfois devoir les remplacer sur les pianos de bonne qualité.

Il y a plusieurs manières d'attacher les cordes à la pointe :

• Montage indépendant de toutes les cordes par des bouclettes ;
• Montage à cheval, chaque corde faisant un aller et retour ;
• Montage mixte, pour éviter qu'une même corde serve à deux notes différentes : les notes à cordes triples sont montées avec une corde en aller et retour et une corde en bouclette.

Aucun de ces trois montages n'est clairement meilleur que les autres, si ce n'est que sur un montage en bouclettes, lorsqu'une corde casse, il reste deux cordes vibrantes, alors que sur montage à cheval, ce n'est pas toujours le cas.

La cheville est plantée dans une pièce en bois dur ou multiplis nommée sommier. La tension des cordes étant d'environ 800 N, les 250 cordes d'un piano exercent une traction de plusieurs tonnes, par exemple vingt tonnes pour un piano de concert moderne.

La longueur vibrante de la corde est comprise entre une agrafe, une barre du cadre, ou un sillet, et le chevalet de table d'harmonie.

Le montage par agrafes est meilleur dans les graves, le montage par un sillet rigide est meilleur dans les aigus, ce qui fait que la plupart des pianos ont un montage mixte.

La corde présente une bien trop petite surface pour produire un son exploitable. Elle transmet donc sa vibration à la table d'harmonie par le chevalet, grâce à la position surélevée de ce dernier par rapport aux agrafes et aux pointes d'accroche. Cette position permet à la corde d'appuyer sur la table d'harmonie et de transmettre plus facilement son énergie vibratoire tout en rigidifiant la table, ce qui en améliore le rendement jusqu'à un certain point. C'est la charge.

De nombreux pianos modernes sont équipés de « maisonnettes » ou « d'échelles duplex » dans les aigus et le haut médium, ce sont les petits sillets situés entre le chevalet la pointe d'accroche inventées par Steinway, qui ont pour objet de créer une harmonique supplémentaire pour enrichir les sons aigus. Leur rôle prête à controverse, accordés a la fréquence de la note ils réduiraient l'énergie de la corde par un effet de filtre, légèrement désaccordés, ils rajouteraient de la brillance inharmonique, qui se mélange au spectre déjà naturellement inharmonique des cordes de pianos ; la deuxième solution semble donc plus appropriée...

Julius Blüthner utilise une corde supplémentaire ajoutée à chaque chœur appelée « système aliquote », elle n'est cependant pas sollicitée par le marteau, et accordée précisément à la hauteur d'un partiel.

Celle-ci rentrant en résonance par sympathie ajoute une composante soyeuse au timbre. Un déséquilibre de phase est automatiquement présent dans la vibration simultanée des 3 cordes en acier d'une note de piano, générant des modifications dans le timbre lors de la décroissance du son.

Les notes les plus graves n'ont qu'une grosse corde par note (corde filée), les intermédiaires ont deux cordes, les aiguës trois, (deux sur les pianos-forte anciens, d'où le nom d'una cordadonné à la pédale douce).

Un piano à quatre cordes par chœur a été fabriqué par l'italien Borgato, les 4 cordes permettant sans doute un équilibrage des phases 2 par 2, le son est alors plus puissant mais la décroissance de l'harmonicité du son rémanent est peut être plus prévisible, c'est-à-dire que si une corde vient à se désaccorder, il serait plus fréquent d'avoir une fausse note que sur un piano classique à 3 cordes par chœur.

Les cordes sont frappées par des marteaux, initialement munis d'une petite tête en bois recouverte de cuir sur le piano-forte ; ils sont actuellement munis d'une grosse tête recouverte de feutre tendu.

Le pédalier (appelé « lyre » sur un piano à queue)

Pédales de piano

Le pédalier d'un piano est généralement composé de deux ou trois pédales, éventuellement quatre.

• À droite, la pédale forte sert à prolonger le son et à augmenter la résonance en relevant l'intégralité des étouffoirs, laissant les cordes vibrer librement.

• À gauche, la pédale douce ou una corda, elle permet de déplacer le clavier d'un piano à queue et les marteaux de manière à ce qu'il n'y ait plus que deux des trois cordes attribuées à chaque note qui soient frappées ou, sur certains dispositifs, que les trois cordes soient frappées avec la partie moins tassée des marteaux. Sur un piano droit, cette pédale rapproche les marteaux des cordes, ce qui diminue la vitesse de frappe et allège le toucher. Dans les deux cas, le volume sonore est diminué et dans celui du piano à queue, le timbre de l'instrument subit aussi des changements car le mode vibratoire des cordes est différent suivant que deux ou trois d'entre elles soient frappées. Sur les pianos Stuart and Sons, les deux différents mécanismes de la pédale douce sont présents, ces pianos possèdent donc quatre pédales en lieu et place des trois habituelles.

• Sur certains pianos, la pédale du milieu est une pédale de soutien aussi dénommée sostenuto ou tonale qui permet de tenir une ou plusieurs notes déjà jouées et en train de résonner au moment où cette pédale est enfoncée. Cette pédale est bien plus souvent présente sur les pianos de concert que sur les pianos d'étude, et le répertoire pianistique n'en fait qu'un usage limité

• Sur certains pianos droits, la pédale du milieu est une sourdine, appelée parfois pédale d'appartement ou pédale moliphone . Elle sert à réduire le volume sonore grâce à un feutre s'intercalant entre les marteaux et les cordes lorsqu'elle est enclenchée. Cette sourdine ne joue aucun rôle dans l'interprétation mais sert uniquement à amenuiser le son afin de ne pas déranger l'entourage du pianiste.

• Sur d'autres pianos droits, principalement américains, la pédale du milieu est une pédale forte qui ne fonctionne que pour les notes graves, le plus souvent à partir du 2eme Mi jusqu'au premier La.

• Sur les pianos équipés de capteurs MIDI et d'un synthétiseur additionnel, la sourdine a été supprimée, et la pédale du milieu actionne alors une barre rotative garnie de caoutchouc, qui arrête la course des marteaux avant qu'ils ne touchent les cordes, permettant de jouer sur la seule partie électronique de l'instrument, le toucher reste plus proche d'un piano que certains claviers électroniques, mais le fait de devoir arrêter les marteaux plus loin des cordes entraîne un léger dérèglement du fonctionnement optimal, ce qui dégrade légèrement l'acoustique normale ou demande des corrections de l'intonation des marteaux (renforcer le timbre pour le préserver malgré la propulsion moins grande du marteau). Ces systèmes s'installent en général assez facilement sur tout piano droit et même sur des pianos à queue.

• Lorsqu'elle existe, la quatrième pédale, dite pédale harmonique, a un double effet : lorsqu'elle est enfoncée à moitié – en rémanence –, les étouffoirs se soulèvent, et seuls les étouffoirs des notes jouées retombent au relâchement des touches ; c'est l'inverse de la pédale tonale. Lorsqu'elle est enfoncée complètement – en résonance –, elle se comporte comme une pédale forte ordinaire. Cette configuration permet d'insérer au milieu d'une séquence de résonance générale une gamme articulée par les étouffoirs. La résonance générale demeure ainsi jusqu'au relâchement complet de la pédale, avec un ou plusieurs traits de notes articulées joués au cours de cette séquence.

Le mécanisme

Mécanisme d'un piano à queue (légende)

Mécanisme d'un piano droit 

L'un des mécanismes primordiaux du piano est le mécanisme d'échappement : en effet si la touche et le marteau étaient directement liés, lors de la propulsion de ce dernier vers la corde, il resterait bloqué sur celle-ci, entraînant un étouffement du son. Afin d'éviter cet assourdissement, le marteau est propulsé par l'intermédiaire d'une pièce en forme d'équerre, le bâton d'échappement, qui bascule en arrière lorsque sa partie horizontale atteint une butée réglable, le bouton d'échappement. Ainsi le marteau est libre de repartir en arrière dès qu'il a percuté la corde, qui peut alors vibrer sans être étouffée par celui-ci.

Pour éviter que le marteau ne reparte sans contrôle dans la mécanique, il se bloque dans l'attrape, pièce solidaire, pour les pianos droits, du chevalet (pièce de base du mécanisme, à ne pas confondre avec le chevalet de table d'harmonie, qui porte les cordes) ; pour les pianos à queue, de la touche.

Simultanément, l'enfoncement de la touche actionne l'étouffoir, permettant à la corde de vibrer librement jusqu'à ce que cette première soit relâchée.

Le système qui vient d'être décrit, et qui est présent sur tous les pianos depuis l'origine, a un défaut : tant que la touche n'est pas revenue entièrement à sa position initiale, on ne peut jouer à nouveau la note, ce qui pose problème pour le jeu rapide.

Afin de régler ce problème, Sébastien Érard inventa le système souvent appelé à tort double échappement. Dans ce mécanisme, utilisé la plupart du temps dans les pianos à queue et peu souvent dans les pianos droits, on a ajouté un levier supplémentaire et un ressort placé de manière à repousser le mécanisme vers le bas et le marteau vers le haut. De cette façon, lorsque le marteau échappe à l'attrape par relâchement de la touche, il est aussitôt replacé au-dessus du bâton d'échappement, permettant de rejouer la note sans même avoir relâché la touche entièrement ; si le ressort est trop tendu, il arrive même que le marteau frappe par lui-même une seconde fois la corde : on nomme ce phénomène grelottage.

L'appellation « double échappement » est à éviter car il n'existe bel et bien qu'un seul mécanisme d'échappement dans les pianos, on préférera ainsi le terme de mécanisme de répétition.

Schéma d'un piano à queue en coupe (légende)

Le piano moderne

Piano droit moderne

Photographie d'un piano moderne George Steck

Le clavier

Le clavier du piano moderne est composé le plus souvent de 88 touches. Les 52 touches blanches correspondent aux sept notes de la gamme diatonique, et les 36 touches noires aux cinq notes restantes de la gamme chromatique.

Les touches du piano sont généralement faites en épicéa ou en tilleul, bois choisis pour leur légèreté ; sur les pianos de bonne qualité, l'épicéa est généralement préféré. Historiquement, les touches noires étaient recouvertes d'ébène et les touches blanches d'ivoire, la disponibilité de cette dernière matière ayant drastiquement chuté depuis la mise en place de programmes de sauvegarde à destination des éléphants, des matières synthétiques ont dû être créées pour la remplacer. Des facteurs de piano sont même allés jusqu'à proposer des matières plastiques imitant la sensation et/ou l'aspect de l'ivoire aux pianistes désireux de jouer sur un instrument plus authentique ; on notera aussi qu'en guise d'ersatz de l'os ou de l'ivoire fossile sont parfois employés.

Certains claviers peuvent atteindre ou dépasser les huit octaves comme par exemple le Bösendorfer Imperial et ses 97 touches, conçu selon une suggestion de Busoni. Ces touches supplémentaires peuvent être cachées sous un petit couvercle afin de ne pas troubler les pianistes habitués à la disposition à 88 touches. Une autre solution proposée pour éviter d'être désorienté est de colorer ces touches supplémentaires de manière inversée. Seul un très petit nombre de pièces utilisent ces notes, essentiellement des transcriptions d'orgue.

D'autres pianos, dits d'étude, peuvent quant à eux ne disposer que de 5 ou 6 octaves. L'immense majorité des partitions écrites pour le piano suppose l'utilisation d'un piano à 88 touches, bien que peu de pièces fassent usage de l'intégralité de cet ambitus.

Le piano jouet, quant à lui, ne comporte généralement qu'une octave de Do5 à Do6 ou de Do4 à Do5. Certains modèles de la marqueMichelsonne possèdent 2 ou 3 octaves.

Naissance du piano moderne

Piano à queue HansAu cours des années 1820, les firmes Erard (1780-1959) et Pleyel (Paris - 1807), développèrent l'instrument et se firent une concurrence stimulante. On sait que Chopin et Liszt, utilisaient leurs pianos. La firme Érard apporta certainement les innovations les plus importantes surtout du point de vue de la mécanique de l'instrument ; plusieurs centaines de brevets qu'elle a déposés en France et en Angleterre décrivant des améliorations importantes en témoignent. Ignace Pleyel, musicien, puis son fils,Camille, surent quant à eux s'entourer de chercheurs acousticiens et de scientifiques (Gustave Lyon, Auguste Wolff) pour développer de façon importante la sonorité, ils furent en effet les premiers en France à adopter le croisement des cordes et le cadre métallique d'une seule pièce, donnant à l'instrument plus de puissance tout en permettant l'utilisation de cordes plus longues. Pleyel fit par ailleurs construire à Paris la célèbre salle de concert portant son nom et implanta la première usine électrifiée, préfigurant les méthodes de production modernes. En 1821, Sébastien Érard inventa pour sa part le système à répétition, communément et improprement appelé double échappement, qui permet à une note d'être rejouée même si la touche n'est pas encore revenue à sa position initiale ; une innovation que les grands virtuoses sauront utiliser dans des compositions toujours plus difficiles et toujours plus rapides. Amélioré par Henri Herz vers 1840, le principe du double échappement devint finalement le mécanisme standard des pianos à queue, utilisé par tous les facteurs. Le déclin de la firme Erard fut en partie dû a sa volonté de conserver et de produire un instrument à cordes parallèles (ou obliques) dans lequel l'homogénéité du son est meilleure entre les basses et les médiums.

Marteaux recouverts de feutre

D'autres innovations importantes ont été apportées durant cette période :

• l'utilisation de trois cordes au lieu de deux pour toutes les notes sauf les plus graves.
• le cadre métallique : situé au-dessus de la table d'harmonie, il sert à supporter la tension des cordes. Le cadre métallique fut la solution permettant au piano de supporter l'augmentation de la tension des cordes, de leur nombre, et de leur épaisseur. Ce cadre métallique fut inventé en 1825 à Boston par Alpheu Babcock, achevant une tendance d'utilisation croissante de parties métalliques dans la fabrication du piano pour le renforcer.
• le croisement des cordes, les cordes basses, passant au-dessus des cordes blanches, et portant sur un chevalet séparé. Cette configuration répartit mieux les tensions mais permet surtout une plus grande longueur de cordes pour un moindre encombrement tout en ramenant le chevalet des basses au centre de la table où la faculté vibratoire de celle-ci est plus importante, donnant une plus grande puissance à l'instrument.
• les marteaux recouverts de feutre : les cordes en acier, plus dures, nécessitent l'usage d'un marteau plus mou afin de conserver une belle sonorité. Les marteaux recouverts de feutre compressé furent introduits par le fabricant parisien Jean-Henri Pape en 1826 ; ils sont désormais universellement utilisés.
• la pédale tonale, inventée en 1844 par Jean Louis Boisselot et améliorée par le facteur Steinway en 1874.

Le piano de concert moderne atteignit sa forme actuelle aux alentours du début du xx^e siècle.

Depuis, seules des améliorations mineures ont été apportées à l'instrument. Cependant, l'ajout récent d'une nouvelle pédale, appelée pédale harmonique par son inventeur, a éveillé l'intérêt de pianistes renommés tels que Martha Argerich, Anne Queffélec ou Georges Pludermacher.