Come funziona un organo a canne?

Per rispondere in modo rapido a questa domanda non c'è niente di meglio che sfruttare la meravigliosa tavola grafica n. 52 del trattato enciclopedico L'Art du Facteur d'Orgues redatto dal monaco benedettino Dom Bedos de Celles verso la fine del 18° secolo, una vera e propria summa monumentale composta da due tomi e ricca di indicazioni teoriche e pratiche sulla fabbricazione degli organi a canne.

La copia di cui dispongo è la versione tradotta in italiano edita dalla Turris Editrice di Cremona che si intitola appunto L'arte del costruttore di organi.

La tavola in questione rappresenta un organo a canne sezionato dall'alto in basso e visto di lato: cliccando sull'immagine è possibile ingrandirla così da vedere bene i numeri che identificano le varie parti dell'esploso.

A sinistra sono visibili i mantici (13, 14, 15) che all'epoca venivano azionati a mano mentre oggi vengono gonfiati grazie ad un elettroventilatore.

La funzione dei mantici è quella di rifornire lo strumento di una riserva di aria a pressione costante il cui valore deve essere precisamente determinato e fissato in sede di collaudo dello strumento.

Generalmente la pressione dei mantici di un organo (misurata come sovrapressione ΔP rispetto a quella atmosferica esterna) va dai 45 ai 90 millimetri in colonna d'acqua (mmH₂O), cioè da 0,004 a 0,009 atm circa: si tratta di una sovra-pressione piuttosto bassa che però, se viene mantenuta costante durante il funzionamento dell'organo, riesce a garantire potenze sonore anche piuttosto elevate.

L'aria in pressione proveniente dai mantici raggiunge il somiere (19) che rappresenta il vero e proprio cuore dello strumento e la cui secreta viene costantemente tenuta in pressione: sopra al somiere sono appoggiate le file di canne (3) che compongono i vari registri.

Le canne rimangono silenziose fino a che l'organista non decida di premere uno o più tasti della tastiera (6) e/o della pedaliera (7).

In alto a sinistra nella tavola grafica è rappresentato nel dettaglio il funzionamento del somiere: quando l'organista preme un tasto (C) una leva (o un sistema di più leve) trasmette il movimento al corrispondente ventilabro presente all'interno della secreta (B), trascinandolo di qualche millimetro verso il basso: i ventilabri non sono altro che delle valvole che a seconda della posizione possono consentire o impedire il flusso dell'aria.

Nello stato di riposo ogni ventilabro chiude perfettamente il foro rettangolare del corrispondente canale grazie ad una molla in ottone crudo o in acciaio armonico.

Quando però il ventilabro viene trascinato verso il basso a seguito della pressione di un tasto della tastiera, l'aria in pressione presente all'interno della secreta riesce ad entrare nel corrispondente canale e da lì fino alla canna (o alle canne) e quindi avverrà la produzione di un suono.

Gli organi a canne possono essere monoregistro (soprattutto i più piccoli) oppure avere più registri (questa è solitamente la norma).

Azionando più registri contemporaneamente è possibile far suonare più canne su uno stesso tasto ottenendo variazioni del timbro emesso dallo strumento.

Quale tipo di legno per le canne?

Una volta verificata la possibilità di costruire una canna d'organo prototipale funzionante decisi che ero pronto per passare alla successiva fase di progettazione e costruzione dell'organo a canne completo.

Per la costruzione delle canne di legno a sezione quadrata (o rettangolare) è necessario disporre listelli di legno piallati sui quattro lati e aventi spessore adeguato ma all'epoca avevo a disposizione esclusivamente una sega circolare da banco e una piccola sega a nastro.

La mancanza di una pialla filo-spessore e delle competenze tecniche necessarie a manovrarla mi spinse pertanto ad acquistare solo listelli piallati in legno di abete già pronti, facilmente reperibili presso il negozio di fai da te della città ad un prezzo tutto sommato contenuto.

Non saprei dire se si trattasse di abete rosso (picea abies) o bianco (abies alba), ma una cosa della quale sono sicuro è che non c'era la possibilità di scegliere tra spessori diversi: l'unico spessore disponibile era quello di 10 millimetri nominali (lo spessore effettivo era un po' più basso, tra 8 e 9 mm a seconda del lotto), un numero che può andar bene per un certo numero di canne dei bassi e dei soprani, non per tutte.

In particolar modo per le canne più piccole (cioè quelle che emettono le note più acute) lo spessore deve essere assolutamente ridotto: in un registro d'organo ideale lo spessore della lastra nel caso delle tradizionali canne in metallo (o, equivalentemente, lo spessore dei listelli nel caso di canne in legno) dovrebbe scalare in modo preciso con la dimensione della canna: al diminuire del diametro della canna deve diminuire anche lo spessore del materiale costruttivo, in modo proporzionale (logaritmica più che proporzionale).

Per questo motivo per la costruzione delle canne più piccole decisi di acquistare gli unici listelli di spessore ridotto che fossero commercialmente disponibili (4 - 5 millimetri) che però non erano di abete bensì di una diversa essenza legnosa: il koto (pterygota macrocarpa).

Uno dei vantaggi del koto è che è molto più duro e compatto del legno di abete e quindi si presta molto bene alla costruzione delle canne più piccole: il prezzo è comunque più elevato e inoltre pare che stia diventando una specie a rischio quindi, per il futuro, sarà meglio orientarsi su altre essenze.

La foto qui sopra immortala alcune canne del registro di Ottava 4': le quattro più a destra sono di koto, le altre di abete.

Il prototipo di canna d'organo in balsa

Quando decisi di iniziare la costruzione dell'organo a canne non avevo alcun tipo di esperienza nella lavorazione del legno e non avevo gli strumenti da falegname necessari ma, cosa ancora più grave, non ero nemmeno in possesso di alcun tipo di indicazione sulla costruzione di canne d'organo in legno.

Di libri in lingua italiana dedicati all'argomento tecnico della costruzione... nemmeno l'ombra. Non mi risulta che, a tutt'oggi, esista una monografia al riguardo.

Per fortuna c'era Internet: dopo ricerche matte e disperatissime (cit.) finalmente mi imbattetti nel sito web fonema.se del professor Johan Liljencrants, dell'Istituto Reale di Tecnologia di Stoccolma (Kungliga Tekniska Högskolan, KTH) in Svezia.

Il prof. Liljencrants si era cimentato nella costruzione di un organo da fiera e aveva deciso di mettere a disposizione della collettività i dettagli tecnici del suo JoLi, addirittura dedicando una intera pagina al metodo di costruzione delle canne in legno dal titolo: recipe for wooden organ flue pipes.

Grazie a tali informazioni sono riuscito a costruire la mia prima canna d'organo in legno utilizzando listelli in legno di balsa, un taglierino e colla vinilica (Giovanni Muciaccia docet 😆).

L'anima e il labbro inferiore sono invece stati ricavati da un listello in multistrato di pioppo.

Ecco qui di seguito le foto del prototipo in balsa che ancora oggi conservo gelosamente, assieme ad un file audio per ascoltarne il suono.

canna in legno di balsa

fondo della canna con il foro per l'ingresso dell'aria

estremità superiore della canna

bocca della canna

suono della canna in balsa

Come funziona una canna d'organo?

Ogni canna d'organo può appartenere ad una tra le seguenti categorie: le canne ad anima e le canne ad ancia.

1) Canne ad anima

Il meccanismo di generazione del suono nel primo dei due casi sopra elencati è identico a quello di uno strumento musicale di grande diffusione e facile reperibilità: il flauto dolce.

La produzione del suono nel flauto dolce (e quindi anche nelle canne ad anima) non prevede la presenza di parti meccaniche solide in movimento.

Il flusso d'aria che il musicista immette nello strumento soffiando nel becco viene incanalato e quindi accelerato nella strettoia (B), all'uscita della quale impatta contro il bordo tagliente del labium (C).

sezione della testata di un flauto dolce

La differenza di pressione che si genera tra la cavità interna e l'esterno dello strumento genera turbolenze nel flusso d'aria che a loro volta producono una vibrazione continua e regolare e cioè un'onda sonora con frequenza e timbro determinate in modo rigoroso dalle dimensioni e dai rapporti geometrici propri dello strumento.

E allora perché si chiamano canne ad anima? L'anima è quella "zeppa" (A) che consente di formare una strettoia (B) dalla quale può fuoriuscire una sottile lamina di aria ad alta velocità: nel caso specifico delle canne d'organo la strettoia prende il nome di luce ed è quella fessura di forma rettangolare collocata tra l'anima e il labbro inferiore.

Senza anima il flauto dolce e/o la canna non potrebbero funzionare perché al posto di una sottile lamina d'aria che investe soltanto il labium avremmo un largo flusso d'aria che investe tutto il risuonatore e quindi nessuna turbolenza, nessuna vibrazione, nessun suono degno di nota.

Nel caso del flauto dolce è possibile ottenere frequenze (cioè note musicali) diverse tappando con le dita alcuni dei fori presenti sul risuonatore; nel caso dell'organo invece ad ogni nota deve corrispondere una canna di diverse dimensioni.

Nelle immagini che seguono è possibile vedere la canna Sol#2 del registro di Ottava 4' del mio organo a canne e l'ingrandimento della bocca della stessa.

2) Canne ad ancia

Nel secondo caso la generazione del suono avviene grazie ad una lamina detta appunto ancia che viene fatta vibrare (cioè oscillare) grazie ad un flusso d'aria il quale fornisce l'energia necessaria a metterla in moto. Questo è né più né meno il funzionamento di un altro "strumento musicale" che a molti sarà capitato di suonare o di osservare perlomeno una volta in quanto piuttosto economico e di facile reperibilità: la trombetta di carta spesso utilizzata per i festeggiamenti.

trombetta per feste

Nella trombetta di carta l'ancia è una lamina in plastica presente nel becco plastico dello strumento, nelle canne d'organo ad ancia invece la lamina è di metallo. Anche in questo caso è presente il risuonatore ma, a differenza del sistema ad anima, svolge un ruolo leggermente diverso.

Frequenza e timbro nelle canne ad anima sono strettamente legate alla lunghezza e alla forma del risuonatore mentre per le canne ad ancia è la dimensione e la geometria della lamina metallica che definisce la frequenza di vibrazione: in questo caso il risuonatore dovrà potenziare il suono generato dalla lamina metallica e rinforzare determinati armonici.

In questo senso si può affermare che nelle canne ad ancia il risuonatore determina più il timbro che l'altezza della nota musicale emessa, mentre nelle canne ad anima la forma e le dimensioni del risuonatore determinano in modo preciso sia il timbro che l'altezza della nota.

Nella determinazione della frequenza di vibrazione di un sistema infatti una porzione solida di materia, se ha la possibilità di oscillare, "vince" su quella gassosa.

Un organo a canne di... legno?

 Si, un organo a canne di... legno 🌳 .

Cioè: non soltanto il "mobile" dello strumento costruito con il legno, ma anche le canne, quelle che emettono il suono: gli "elementi acusticamente attivi".

Di legno pure quelle!

il mio organo a canne, fotografato nel 2017

La quasi totalità delle canne di un organo viene solitamente fabbricata arrotolando e saldando sapientemente fogli in lega metallica stagno/piombo o, in qualche raro caso, fogli di rame o di zinco, ma una piccola parte delle canne (soprattutto le più grandi che solitamente non sono visibili dall'esterno) di tutti gli organi sono costruite in legno.

Eppure esistono degli organi a canne, alcuni anche piuttosto antichi, il cui corpo fonico è interamente costituito da canne in legno.

In provincia di Siena, nella chiesa di Santa Maria delle Grazie a Montepulciano, si trova uno di questi "piccoli" capolavori, che tanto tempo fa ho avuto il privilegio di "strimpellare".

Questo bellissimo strumento è l'unico organo al mondo interamente costruito con canne di legno di cipresso ed è stato costruito dall'organaro Agostino Buratti agli inizi del 18° secolo.

Un altro strumento degno di nota e ancora più antico è l'organo che si trova nella Silberne Kapelle dell'Hofkirche di Innsbruck in Austria, costruito negli ultimi anni del 16° secolo.

In questo caso le canne sono in legno di cedro, ma alcuni registri sono stati realizzati utilizzando tradizionali canne metalliche.

Se ci spostiamo in Germania, a metà strada tra Francoforte e Lipsia troviamo un antico organo a canne di legno nella chiesa del castello Wilhelmsburg a Schmalkalden, in Turingia.

È quindi evidente che è possibile costruire organi a canne perfettamente funzionanti utilizzando esclusivamente legno anziché metallo per la costruzione di tutte le canne.

Mi presento

Ciao a tutti,

mi chiamo Patrick Marcantelli e sono nato a Prato, in Toscana, nel 1985.

📖 Curriculum vitæ

La mia formazione scolastica e universitaria è quella di un chimico: dopo aver ottenuto nel 2004 il diploma di Perito Chimico Industriale presso l'ITIS Tullio Buzzi di Prato ho conseguito nel 2009 la Laurea Triennale in Chimica e successivamente, nel 2012, la Laurea Magistrale in Scienze Chimiche presso l'Università di Firenze.

Mi sono abilitato all'insegnamento della Chimica nella scuola secondaria di secondo grado e all'insegnamento di Matematica e Scienze nella scuola secondaria di primo grado grazie ai percorsi di Tirocinio Formativo Attivo (TFA 1° e 2° ciclo): ho ottenuto le relative abilitazioni nel 2013 e nel 2015.

Nel 2021, sempre presso presso l'Università di Firenze, ho conseguito il titolo di Dottore di Ricerca in Scienze Chimiche svolgendo ricerche nell'ambito dell'elettrochimica applicata alla sensoristica industriale.

♫ Preferenze musicali

Il mio genere musicale preferito è il barocco e il mio musicista preferito è Johann Sebastian Bach, il più grande compositore dell'intera Storia della Musica.

I miei strumenti musicali preferiti sono l'organo a canne, il clavicembalo e la fisarmonica. Che cos'hanno in comune? Ci torneremo su in un secondo momento... 😃

Rimanendo in tema musicale, quella che riporto qui di seguito è la mia citazione preferita, al lettore l'arduo compito di scoprire chi l'ha formulata:

« E' facile suonare qualsiasi strumento musicale: tutto ciò che devi fare è toccare il tasto giusto al momento giusto e lo strumento suonerà da sé »

🔨 Opere

Veniamo al dunque: nei primi anni del 2000 ho iniziato la progettazione e costruzione di un organo a canne di legno, impresa che si è rivelata ben più lunga e complessa di quanto potevo inizialmente immaginare, e che infatti non è stata tuttora terminata: ho quindi deciso di aprire questo blog per illustrare tutte le varie fasi del lavoro svolto, con tanto di dettagli tecnici e fotografie.

La musica vince su tutto: Omnia Vincit Musica

La musica è una legge morale. Essa dà un'anima all'universo, le ali al pensiero, uno slancio all'immaginazione, un fascino alla tristezza, un impulso alla gaiezza, e la vita a tutte le cose. Essa è l’essenza dell’ordine, ed eleva ciò che è buono, giusto e bello, di cui è la forma invisibile ma tuttavia splendente, appassionata ed eterna.

Platone

MUSICA LAETITIÆ COMES

MEDICINA ANIMI

NUTRIMENTUM SPIRITUS

O M N I A

V I N C I T

M U S I C A