Comment fonctionne un piano : de la touche au son

Le piano est un instrument à cordes frappées. Quand vous appuyez sur une touche, une chaîne de leviers appelée la mécanique projette un marteau de feutre contre les cordes. Le marteau rebondit aussitôt, et les cordes se mettent à vibrer.

À elles seules, les cordes déplacent très peu d'air : on les entendrait à peine. Leur vibration passe par un chevalet en bois jusqu'à la table d'harmonie, un grand panneau mince en épicéa placé sous les cordes, qui met l'air en mouvement et donne au son toute sa puissance. Quand vous relâchez la touche, un étouffoir en feutre retombe sur les cordes et la note s'arrête.

Tout le reste du piano sert à rendre ces quelques étapes rapides, régulières et contrôlables, et à maintenir les cordes à la bonne hauteur. Voici chaque pièce, l'une après l'autre.

La touche est un long levier en bois. Elle repose vers son milieu sur un pivot, le balancier : quand on enfonce l'avant, l'arrière se soulève.

L'arrière de la touche soulève la bascule, un petit ensemble de leviers. Sur la bascule se trouve l'échappement, qui pousse le marteau vers le haut. Juste avant que le marteau n'atteigne les cordes, la pointe de l'échappement bute contre la poupée d'échappement et se dérobe sous le marteau. C'est tout le principe de l'échappement : sur les derniers millimètres, le marteau n'est plus poussé mais lancé ; il frappe donc les cordes et retombe aussitôt, au lieu de rester appuyé contre elles et d'étouffer le son.

Bartolomeo Cristofori a intégré cette idée aux premiers pianos, à Florence, vers 1700. Dans les années 1820, le piano à queue a gagné un levier de plus : le levier de répétition du double échappement de Sébastien Érard. Il rattrape le marteau qui retombe et le maintient à mi-hauteur, pour que l'échappement puisse se replacer dessous avant que la touche ne soit entièrement remontée. C'est ce qui permet au pianiste de répéter rapidement une note et de jouer des trilles rapides.

En retombant, le marteau est retenu par l'attrape-marteau : il ne peut donc pas rebondir et frapper les cordes une seconde fois.

Un marteau est un noyau de bois, la tête, recouvert d'épaisses couches de feutre de laine pressées avec une très grande force. Il est monté sur un manche en bois mince qui pivote dans une petite charnière, la fourche.

Les marteaux sont dégressifs : gros et lourds dans les basses, où les cordes sont épaisses, petits et légers dans les aigus. Chacun doit être adapté aux cordes qu'il frappe.

Le feutre détermine pour une bonne part le timbre d'un piano. Un feutre dur sonne brillant, un feutre souple sonne chaud. Les techniciens le travaillent par l'harmonisation : ils piquent le feutre à l'aiguille pour adoucir une note agressive, ou le durcissent pour éclaircir une note terne. Au fil des années de jeu, les cordes creusent des sillons dans le feutre et le son devient dur ; les marteaux usés sont alors retaillés ou remplacés.

Sans étouffoirs, chaque note jouée continuerait de résonner et se mêlerait à la suivante. Chaque étouffoir est un petit bloc de bois garni de feutre en dessous, posé sur ses cordes. Il est suspendu à une tige qui descend à travers une barre de guidage jusqu'à un levier d'étouffoir.

Quand vous appuyez sur une touche, l'arrière de la touche soulève l'étouffoir de cette note juste avant que le marteau ne frappe. Quand vous la relâchez, l'étouffoir retombe et le son s'arrête. Voilà pourquoi une note dure exactement aussi longtemps que vous tenez la touche.

Les notes les plus aiguës n'ont pas d'étouffoir du tout, en général sur environ une octave et demie. Leurs cordes sont si courtes que le son s'éteint de lui-même presque aussitôt.

Un piano à queue compte plus de 200 cordes, en fil d'acier à haute résistance. La plupart des notes ont trois cordes accordées à la même hauteur, un chœur ; les notes graves du médium en ont deux, et les notes les plus graves des basses une seule. Les cordes de basse sont filées de cuivre, ce qui les alourdit : elles peuvent ainsi sonner grave sans devoir être d'une longueur impossible.

Chaque corde part d'une pointe d'accroche à l'extrémité du cadre en fonte, passe sur le chevalet, où de petites pointes de chevalet la maintiennent, puis dans une agrafe ou sous la barre de capodastre, et finit enroulée autour d'une cheville. Seule la partie comprise entre le chevalet et l'agrafe ou la barre de capodastre vibre : c'est sa longueur vibrante.

Les chevilles sont enfoncées dans le sommier, un bloc de bois dur fait de couches collées à fil croisé. Seul le frottement les retient. Tourner une cheville d'une infime fraction de tour modifie la tension, et donc la hauteur du son : c'est ce que fait un accordeur, note après note.

Les cordes d'acier sont raides, si bien que leurs harmoniques sonnent un peu plus haut que les multiples exacts de la note. Les accordeurs en tiennent compte en élargissant légèrement les octaves, davantage sur les pianos à cordes courtes que sur les pianos de concert.

La table d'harmonie est le haut-parleur du piano. C'est un large panneau mince en épicéa, fait d'étroites planches collées : celle d'un Steinway mesure 8 mm d'épaisseur au centre et s'amincit jusqu'à 5 mm sur les bords. Les chevalets sont collés dessus, si bien que les cordes appuient directement sur elle.

En dessous, des barres de bois croisent le fil. Elles rigidifient le panneau et le maintiennent légèrement arqué vers le haut : c'est le bombé. Le bombé s'oppose à la pression des cordes vers le bas, ce qui garde la table vivante et le son puissant.

Le bois absorbe et rejette l'humidité. Par temps humide, la table d'harmonie gonfle, le bombé augmente et soulève le chevalet, les cordes se tendent et le piano monte. Par temps sec, elle se rétracte et le piano baisse. C'est la principale raison pour laquelle un piano se désaccorde au fil des saisons.

Chaque corde tire avec une force de nombreux kilos, et il y en a plus de 200. Ensemble, elles tirent jusqu'à 20 tonnes. Un cadre en bois ne peut pas résister longtemps à une telle force : les pianos modernes ont donc un cadre en fonte, celui que l'on voit sous les cordes quand on ouvre le couvercle.

L'extrémité des cordes est ancrée sur ses pointes d'accroche, et ses traverses transmettent la charge des pointes d'accroche jusqu'au côté des chevilles. Le cadre est la pièce la plus lourde du piano, ce qui explique pourquoi un piano est si difficile à déplacer.

C'est le cadre en fonte qui a rendu possible le piano moderne : des cordes plus lourdes, plus tendues, et un son plus puissant et plus plein que celui des pianos à cadre en bois de l'époque de Mozart.

Les pédales sont fixées sous le clavier dans un support, la lyre, et agissent par des tringles et des leviers qui remontent dans le piano.

La pédale de droite est la pédale forte. Elle soulève tous les étouffoirs à la fois : les notes continuent de résonner après que vous avez relâché les touches, et les autres cordes vibrent par sympathie.

La pédale de gauche est la pédale douce, ou una corda. Sur un piano à queue, elle décale légèrement tout le clavier et la mécanique sur le côté, si bien que chaque marteau frappe une corde de moins là où une note en a trois : le son devient plus faible et plus doux.

La pédale du milieu d'un piano à queue est la pédale tonale. Elle ne maintient levés que les étouffoirs déjà soulevés au moment où on l'enfonce : on peut ainsi prolonger une note de basse tout en jouant le reste bien net. Albert Steinway l'a brevetée en 1874 ; Boisselot, à Marseille, en avait présenté une première version en 1844.

Un piano droit place ses cordes et sa table d'harmonie à la verticale, ce qui lui permet de tenir contre un mur. Tout pivote de quatre-vingt-dix degrés : les marteaux avancent vers les cordes au lieu de monter, et ils reviennent grâce à un ressort et non par leur propre poids.

Les étouffoirs se trouvent devant les cordes, plaqués contre elles par des ressorts. Quand vous appuyez sur une touche, la cuillère d'étouffoir fixée sur la bascule repousse le levier d'étouffoir et écarte l'étouffoir des cordes.

Une mécanique de piano droit n'a pas de levier de répétition : la touche doit remonter presque entièrement avant que la note puisse être rejouée. C'est pourquoi les pianistes de concert préfèrent les pianos à queue pour les notes répétées rapides. Les pédales diffèrent aussi : la pédale douce d'un piano droit rapproche les marteaux des cordes, et sa pédale du milieu est souvent une sourdine d'étude, qui abaisse une bande de feutre entre les marteaux et les cordes.

Vous voyez maintenant pourquoi l'accord ne tient jamais. Les cordes tirent avec des tonnes de force sur des chevilles retenues par le seul frottement. La table d'harmonie monte et descend avec l'humidité, entraînant le chevalet et toutes les cordes qu'il porte. Les cordes neuves s'allongent lentement. Chaque note est un équilibre entre le bois, l'acier et la fonte, et cet équilibre bouge.

Les pianos se désaccordent lentement et de façon inégale, si bien que la plupart des propriétaires ne l'entendent pas. La plupart des pianos devraient être accordés au moins deux fois par an, plus souvent quand ils sont neufs ou soumis à un climat changeant.

Tous les pianos sont faits des mêmes pièces, mais chacun a son facteur, son année et son histoire. Le numéro de série, le plus souvent sur le cadre en fonte, vous indique quand le vôtre a été fabriqué. Donnez-lui un passeport et ajoutez-le à la galerie, aux côtés de pianos du monde entier.