Wat is een pijporgel en hoe werkt het?

Dat betekent dat het geluid in een pijporgel wordt voortgebracht doordat er geperste lucht (in vakkringen ‘wind’ genoemd) door een (aantal) pijp(en) wordt geblazen. Het lijkt qua principe dus erg op een blokfluit, enkel komt de windvoorziening mechanisch/elektrisch tot stand. Het soort geluid, de klankkleur, hangt af van de wijze van klankopwekking, de vorm van de pijp en het materiaal waar de pijp van gemaakt is. Wanneer een fluitist van toonhoogte wil veranderen sluit hij één of meerdere gaatjes. Eigenlijk ver-andert hij daarmee voortdurend de lengte van de trillende luchtkolom in de fluit (zodat je verschillende toonhoogtes hoort). Bij een orgelpijp is dit niet mogelijk. Voor iedere toonhoogte moeten we dus een pijp met een andere lengte aanblazen (vgl; de panfluit). Hebben we een toetsenbord (klavier) van 51 toetsen, dan moeten we dus voor elk register 51 pijpen hebben. De pijpen zelf worden van hout (eik/den) of metaal (lood/tin)gemaakt.

Globaal kun je de orgelpijpen in twee categorieën verdelen. De labiaalpijpen en de tongpijpen.

Labiaalpijp

De labiaalpijp is de belangrijkste pijpsoort. Hij dankt zijn naam aan de twee lippen (labia), waartussen de geperste lucht wordt geblazen om een luchttrilling te krijgen. De opening tussen deze twee labia heet het venster, de hoogte van het venster is de opsnede.

De lucht in de pijp wordt er van onderen ingeblazen en door de smalle spleet (kernspleet) vlak onder het labium geperst. Zo ontstaat er luchtstroom, bij de lippen (a) zich splits en dan binnen de orgelpijp een klank vormt. In deze manier van toonopwekking herkennen we gemakkelijk de blokfluit. Door de breking van de luchtstroom wordt de lucht in het in het corpus (de rest van de orgelpijp) in trilling gebracht. Hoe langer het corpus (b), hoe lager de toon. De lengte van de pijpen wordt uitgedrukt in ‘voet’. Een standaardlengte voor de langste pijp van een reeks is 8 voet. (ongeveer 2m60). Dek je de pijp van boven af, bereik je dezelfde toonhoogte met de halve lengte (4 voetslengte klinkt als - en heet - 8 voet).Op de afbeelding ziet u -links - een metalen, open orgelpijp en - rechts - een houten afgedekte pijp. Ze zijn even lang, dus klinkt de rechtse pijp een octaaf dieper dan de linkse. De metalen pijp kan een beetje langer of korter gemaakt worden (stemmen) door het lipje op- of af te rollen (c). Hierdoor wordt het corpus van de pijp resp. korter en langer en de toon dus resp. hoger en lagerBij de houten (gedekte) pijp kan de stop heen en weer bewogen worden, met hetzelfde effect (d). Ons orgel zal geheel bestaan uit labiaalpijpen. De andere categorie pijpen, die werken op basis van tongen komen in ons orgel niet voor.

Voor de compleetheid toch een korte beschrijving van zo’n linguaalpijp of tongwerk. Deze verschilt in alle opzichten van de labiaalpijp. In dit geval brengt de lucht in de pijp een messing tong in beweging, die dan - meestal-tegen een lepel slaat. De schalbeker die erboven wordt geplaatst versterkt het geluid dat door de tong wordt voortgebracht. De lengte en dikte van de tong bepaalt hier de toonhoogte van de pijp. Vanwege het tamelijk schelle geluid worden tongwerken vaak ingezet als soloregister en bootsen dan een schalmei of trompet na (een nasaal geluid) of ook - weker - de menselijke stem (vox humana).

Klankkarakter (registers)

Naast verschillende tonen moeten er ook nog verschillende klanken tevoorschijn komen. Natuurkundig bezien is geluid een wisselende druk in lucht, die zich als een golf voortplant. Ze kan als trilling in beeld worden gebracht. Als er in die luchtgolf geen structuur zit dan horen we alleen maar ruis. Als wij temidden van het algemene geruis toch bijzondere geluiden waarnemen (iemand spreekt, een sirene gaaf af, de bel gaat, een hond blaft, vogels fluiten) dan spreken we van klanken. Waar wij ons niet bewust van zijn, is dat natuurlijke klanken altijd uit meerdere toonniveau's tegelijk bestaan. Enkel een toongenerator kan een enkelvoudige toon opwekken - een perfecte sinus-golf - die ervaren we dan ook als onnatuurlijk, d.w.z; als steriel en kunstmatig. In natuurlijke klanken, die dus altijd een samenstel zijn van tonen, overheerst echter meestal wel één toon. Dat noemen we dan de grondtoon (bijv. een ‘do’ of een ‘la’), maar er klinken dus ook altijd tegelijk allerlei boventonen mee. Het is dankzij die boventonen dat een ‘la’ op een piano en dezelfde ‘la’ op een orgel zo verschillend klinken. Doordat de grondtoon versmelt met de boventonen horen we toch maar één klank en niet de grondtoon apart van de boventonen. Een unieke verhouding tussen de grondtoon en de boventonen geeft elk instrument z’n eigen klankkarakter.

Bij wijze van experiment kunt u voor uzelf eens één toon zingen op verschillende klinkers. Begin bij voorbeeld op ‘u’, houd die toon enige tijd aan en ga dan over op ‘oe’ en dan nog weer later op ‘i’. U voelt dat u om dit te doen de vorm van uw mond en de stand van uw lippen verandert en dat daardoor dezelfde toon een andere klank krijgt. (eigenlijk nogal logisch, want u hebt de klinker verandert). Natuurkundig bezien is de grondtoon gelijkgebleven, maar is de verhouding en intensiteit van de reeks boventonen veranderd.

De aan - of afwezigheid van boventonen wordt in een labiaalpijp m.n. bepaald door het gebruikte materiaal, de vorm van de pijp (cylindrisch, konisch of trechtervormig). Een reeks pijpen met hetzelfde klankkarakter noemt men een register. Een orgel met meerdere registers bevat dus een verzameling van verschillende reeksen pijpen, die elk een eigen klankkarakter hebben.

Mensuren

Labiaalpijpen kunnen we grofweg in drie categoriën verdelen, nl. registers met enge, normale en wijde mensuren. Onder de mensuur van een pijp verstaan we de verhouding van de breedte tot de lengte. De verhouding bij het standaardorgelregister (de Prestant of Principal) wordt beschouwd als een normale mensuur (zie afb. orgelpijp 1) De Fluit-achtige registers hebben een wijde mensuur (zijn dus breder) (zie afb. orgelpijp 3) en registers met een Strijkerige klank hebben een enge of nauwe mensuur: (lange smalle pijpen), ze dragen dan ook soms de naam van een strijkinstrument (bijv.viola da gamba) (zie afb. orgelpijp 2). Hoe meer hoorbare harmonische boventonen, hoe breder en dragender de grondtoon klinkt en omgekeerd. Sommige registers - zo zullen we hieronder zien - maken van dit verschijnsel dankbaar gebruik, of ontlenen zelfs hun bestaan aan dit verschijnsel, omdat ze andere registers op het terrein van de boventonen aanvullen, c.q. versterken. Over het algemeen kun je zeggen dat wijdere mensuren de klank ronder maken en engere mensuren een ruisender geluid voortbrtengen.

Ons orgel zal de volgende registers bevatten:

• Holpijp 8 of Bourdon = cylindrische gedekte pijp met een normale of wijde mensuur. Holle en zangerige klank. Dit register, dat zowel van hout als van metaal wordt gemaakt vormt vaak de basis van kleinere orgels. (zie afb. orgelpijp 4)

• Quintadeen 8 = enge, gedekte pijp waarbij de quint als boventoon duidelijk waarneembaar is (vandaar de naam). Enigszins ijle, strijkende klank. (zie afb. orgelpijp 5)

• Prestant 4 of Principal = cylindrische open pijp met normale mensuur. Dit register brengt het typische orgelgeluid voort: een vrij krachtige, enigszins ruisende maar toch belijnde klank. (zie afb. orgelpijp 1, maar dan even lang als de Holpijp)

• Roerfluit 4 = Halfgedekte fluit met ‘roeren’ in de hoeden (ein Rohr = een klein pijpje, een buisje). Het klankkarakter is dat van een heldere, krachtige fluit met uitgesproken quint- en terts-boventoon. (zie afb. orgelpijp 6, maar dan half zo lang als de Holpijp)

• Nasard 2 2/3 = enkelvoudige vulstem met fluitmensuur, d.w.z. dat dit register niet bedoeld is om zelfstandig te klinken, maar dat het hoort bij een ander register. Het vult de klank van dat register aan, maakt het breder of geeft het een andere kleur. Een Nasard is meestal conisch van vorm (vgl. afb. orgelpijp 9, maar dan veel kleiner) en heeft een duidelijk gearticuleerd geluid. Het mysterieuze getal 2 2/3 duidt aan dat dit de kwint is tussen 4 en 2 voet in. Soms wordt wordt dit ook wel eens afgerond als 3. Het hoort bij de holpijp en de roerfluit en versterkt daarvan dus de kwint-boventoon.

• Octaaf 2 = octaaf van de lagere prestant

• Terts 1 3/5 = Ook dit register hoort bij een andere register (i.c. de holpijp en de prestant). Dit wordt een belangrijk register in ons orgel want het zal - conform het Zuid-Duitse voorbeeld - zowel als soloregister (als onderdeel van de sesquialtera en van de cornet séparé, twee samengestelde registers, ingewikkeld verhaal: het heeft met het naar voren halen van enkele boventonen te maken; waardoor er een nieuwe klank ontstaat) als als vulstem dienen. (het laat een tertsboventoon horen).

• Quint 1 1/3 = enkelvoudige vulstem (horend bij de prestant). Het laat de boventoon kwint horen. Ook dit register kan als solostem dienen, bv. in de combinatie met holpijp (roerfluit) en sifflet.

• Sifflet 1 = cilindrische, open pijp in normale of wijde mensuur: een heldere krachtige fluit (zie afb. orgelpijp 3, maar dan heel klein).

• Mixtuur III = meerkorige, repeterende vulstem (III = 3-sterk = 3 koren/rijen), horende bij de prestant, bestaande uit boventonen daarvan, waardoor de grondtoon wordt versterkt.

Windlade

In een orgel staan de pijpen keurig in rijen achter elkaar (per register) bovenop een houten bak, de windlade. Een gemiddelde windlade is rond de 2 meter lang, zo breed als nodig voor het aantal registers dat er op moet staan en ongeveer 25 cm hoog. Aan de bovenzijde bevinden zich een groot aantal gaten. In deze gaten komen de pijpen te staan: voor elke pijp een gat. Wanneer er op de windlade geen plaats meer is of als de pijp niet direct op de windlade kan staan, bijvoorbeeld de frontpijpen (prae-stantes ,prestant), dan zitten er ook aan de zijkant gaten die gebruikt worden om via buisjes (conducten) de lucht naar de pijpvoet te leiden.

Onderaan de windlade begint de trekmechaniek (toetstractuur), die ervoor zorgt dat de luchttoevoer naar de pijpen geregeld wordt door het indrukken van een toets op het orgelklavier. Alles gebeurt mechanisch. Voor elke toets is er dus een systeem van latjes of abstracten, armen of wellen, die via een aantal scharnierpunten het ventiel onder de orgelpijp en de toets verbinden. Als het orgel wordt ingeschakeld, dan wordt de lucht samengeperst en begint vanuit de blaasbalg via de windtunnel naar de windlade te stromen. Daar wordt de lucht tegengehouden door een ventiel. Drukt de organist een toets in dan wordt - via de bovenbeschreven trekmechaniek - het ventiel geopend en kan de lucht verder stromen. De lucht bevindt zich nu in een smal rechthoekig kamertje dat tooncancel wordt genoemd. Iedere windlade heeft dus evenveel tooncancellen als er toetsen zijn op het klavier; alle pijpen die corresponderen met één toets staan op dezelfde tooncancel en worden dus aangeblazen door dezelfde orgelwind.

 De lucht (wind) is nu ter plaatse, maar er is nog geen geluid te horen (behalve misschien het lichte mechanische geluid van de mechaniek). De pijp moet nog aangeblazen worden. Dit gebeurt doorheen gaatjes die zich in de bovenkant van de tooncancel bevinden, waarboven de orgelpijp zich bevindt. Het is namelijk de bedoeling dat enkel die pijpen gan spreken die behoren bij het register dat de organist heeft uitgetrokken. Daarom worden alle gaatjes bovenop de cancel in normale toestand afgedekt door lange verschuifbare latten, slepen, genaamd.

De sleep bevat een aantal gaten die zodanig geboord zijn dat, wanneer de sleep in een bepaalde positie wordt geschoven, het gat in de sleep precies boven het gat in de tooncancel komt te liggen. Op deze manier kan er lucht in de pijp stromen.

Op de afbeelding zien we een opengewerkte windlade (onderste gedeelte, met de veer en het ventiel) met daarbovenop een tooncancel.

Het pijltje verwijst naar de trekmechaniek, die het ventiel met de klaviertoets verbindt. Op deze afbeelding is de toets ingedrukt en kan de lucht dus in de toon cancel (ruimte onder de pijpen) stromen. Boven de tooncancel en onder de pijpen bevinden zich de slepen.

Dwarsgeplaatst ziet u een sleep in bovenaanzicht. De middelste pijp is ingeschakeld (a), evenals de linkse pijp. De rechtse pijp (de kleinste) is uitgeschakeld (b). Het heen en weer schuiven van de sleep gebeurt met behulp van de registertrekkers (in het engels omgekeerd stops genoemd, in het frans soms mouvements ) bij het klavier, die via een mechanisch systeem met de slepen verbonden zijn (registertractuur).

 Het is niet zo dat de pijpen vast op de sleep staan anders zouden ze mee bewegen. Ze hangen als het ware boven de sleep in de zgn. pijpstok en worden meestal ondersteund door een pijprooster. De ruimte tussen de pijpstok en de sleep moet natuurlijk luchtdicht zijn afgesloten om de te voorkomen dat er lucht weg lekt. Hoe dit wordt bereikt, zou te ver voeren.

Zaak is dat we nu weten dat de geperste lucht (wind) eindelijk de pijp heeft bereikt en de gewenste klank (nl: enkel die van de opengetrokken registers via de sleep, op de juiste toonhoogte via de ingedrukte toetsen) kan voortbrengen.

De tractuur van het orgel is dus volkomen mechanisch. Er bestaan ook modernere systsemen om toetsen en pijpen te verbinden (pneumatisch en electrisch). Beide systemen hebben voordelen (de zwaarte van de mechaniek kan een negatieve rol spelen bij grotere orgels). Echter al die voordelen wegen niet op tegen het feit dat middels een mechanische tractuur het effectief de vinger van de organist is die de orgelpijp tot klinken brengt. Dit directe contact heeft een belangrijke muzikale meerwaarde.

mechaniek van een eenvoudig pijporgel

(afbeelding uit Flor Peeters, de orgelkunst in de Nederlanden)

modelorgel = Oosthuizen

a. toetsstractuur (waarmee de ventielen onder de pijpen worden bediend. Enkele trekmechanieken zijn wat dikker aangezet om de scharnierpunten en de schijn-symmetrische verdeling van de pijpen te laten zien)

b. registertractuur (waarmee de sleep wordt bediend)

c. wellenbord (waar de tractuur vanaf de toetsen wordt omgeleid om het cancel onder de juiste pijpen te kunnen openen)

d. windlade