Klankkleur zwart op wit

Evert Jan van den Bosch en Martijn den Haan

Van Lodenstein College

Evert Jan en Martijn hebben de klankkleur van twee verschillende orgels vergeleken. Ze hebben een orgel van de orgelbouwer Hendriksen & Reitsma en een orgel van de orgelbouwer Van den Heuvel gebruikt.
Een orgel bezit twee soorten pijpen:

De labiaalpijp

In figuur 1 is een labiaalpijp te zien.
Door aanblazen voert de luchtzuil in de pijp een staande longitudinale trilling uit. In een open orgelpijp kan de lucht aan de uiteinden vrij in en uit stromen. De open uiteinden vormen dan buiken. Bij de grondtoon bevindt zich één knoop in het midden. De golflengte is dan tweemaal de lengte van de pijp. De frequentie van de grondtoon is dus: , waarin v de geluidssnelheid is. Bij de eerste boventoon komen er twee knopen voor; de golflengte is dan gelijk aan de lengte van de pijp. De frequentie van de eerste boventoon is: . Zo kunnen ook de frequenties van de overige boventonen gevonden worden. Bij een gesloten orgelpijp ontstaat aan het open einde een buik en aan het gesloten einde een knoop. De golflengte van de grondtoon is nu viermaal de lengte van de pijp. De frequenties te berekenen zijn op dezelfde manier als bij de open pijpen.

De tongpijp

In figuur 2 is een tongpijp te zien.
Door lucht in de pijpvoet te blazen gaat de tong trillen, hierbij slaat de tong op de lepel. De schalbeker zorgt voor resonantie; versterking van het geluid. De toonhoogte (frequentie) is afhankelijk van de lengte van tong en niet zoals bij de labiaalpijp van de lengte van de hele pijp.
De klankkleur van een orgelpijp hangt af van de volgende factoren:
  1. De verhouding van het lood en tin van een metalen orgelpijp. Een hoog loodgehalte zorgt voor veel grondtoon, terwijl een hoog tingehalte voor veel boventonen zorgt. Dit komt doordat tin een harder oppervlak heeft dan lood (tin heeft een kleiner elasticiteitsmodulus). Een harder materiaal zorgt namelijk voor meer boventonen.
  2. De houtsoort van een houten orgelpijp. Ook hier gaat het om de hardheid van het materiaal. Zo zal een eiken of mahonie houten pijp meer boventonen geven dan een grenen pijp.
  3. De mensuur. Hieronder wordt de grootte van de diameter t.o.v. de lengte van de pijp verstaan. De pijpen zijn op te delen in grofweg drie groepen; pijpen met normale, wijde en enge mensuur. Bij een wijde mensuur is er veel grondtoon en bij een enge mensuur zijn er veel boventonen.
Omdat de pijpen van Van den Heuvel een relatief wijde mensuur hebben, wordt verwacht dat ze veel grondtoon hebben. Deze pijpen hebben echter een hoge tinpercentage; ze zullen dus ook veel boventonen hebben. De pijpen van Hendriksen & Reitsma hebben een relatief enge mensuur; ze zullen dus veel boventonen hebben.
Van acht verschillende soorten pijpen, ook wel stemmen genoemd, zijn de verhouding tussen grond- en boventonen en de geluidssterkte van de grondtoon en de boventonen gemeten. Dit is gedaan bij beide orgels voor overeenkomstige stemmen. De meting is steeds gedaan bij een frequentie van 220 Hz en 440 Hz. Er is gemeten m.b.v. een geluidssensor aangesloten op een computer met een speciale geluidskaart. Voor de verwerking van de gegevens is IP-Coach gebruikt. Er is gebruik gemaakt van een decibelmeter om de geluidssterkte van de verschillende stemmen te meten. De geluidssensor staat bij beide opstellingen op dezelfde afstand van het orgel.
Uit de resultaten blijkt dat een hoge tinpercentage inderdaad bijdraagt aan een klank met veel boventonen. Een enge mensuur levert ook veel boventonen, echter in minder evenwichtige mate. Over het algemeen zijn de resultaten in overeenstemming met de verwachtingen.