Computer brengt klok in stemming

Eeuwen geleden bepaalden meester-gieters wat er moest gebeuren om een klok mooi te laten klinken. Tegenwoordig doet de computer dat....

DAT CAMPANOLOGIE iets met klokken te maken heeft, wordt vooral duidelijk om twaalf uur. Dan, tijdens het gesprek met campanoloog dr. André Lehr, beginnen overal klokken te slaan en carillons te spelen. Niet alleen in zijn werkkamer, ook op andere plaatsen in het gebouw. Het hoge parmantige geklingel van een klein klokkenspel, klinkt uit boven het sonore geluid van een luidklok.

Dit is óf het domein van de oprichter van het Nationaal Beiaardmuseum in Asten óf van een directeur in ruste van een klokkengieterij. Lehr, Nederlands bekendste campanoloog, is beide. Aanstaande maandag ontvangt hij de Johan de la Courtprijs van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen voor zijn pionierswerk op het gebied van het onderzoek naar klokken en klokkenspellen: de campanologie. Research die Lehr als niet-universitair onderzoeker heeft verricht.

Er bestaat slechts een handjevol campanologen en de meesten van hen zijn te vinden in Nederland en België: de bakermat van het klokkenspel. De 67-jarige Lehr, die wis- en natuurkunde studeerde, kwam voor het eerst in aanraking met het vak van klokkengieter toen hij in 1949 solliciteerde bij de klokkengieterij de Koninklijke Eijsbouts in Asten. Juist in die tijd was de behoefte aan wetenschappelijke kennis over het gieten en stemmen van klokken groot.

'Met de dood van de laatste der klokkengietende gebroeders Hemony in Nederland in 1680 en een eeuw later van de Vlaamse Andreas Jozef van den Gheyn in 1793, stierf ook de Nederlandse carillon-traditie. De laatste gieters namen het klokkenmakersgeheim mee in hun graf en ruim anderhalve eeuw lang zijn er geen mooie klokken meer gegoten', zegt Lehr.

De Tweede Wereldoorlog heeft het wetenschappelijke onderzoek naar de klokken enorm gestimuleerd. De Duitsers roofden ruim de helft van de Nederlandse klokken. Gedupeerden die voor schadevergoeding in aanmerking wilden komen, moesten van de Nederlandse regering ter vervanging klokken van hoogwaardige kwaliteit plaatsen. Lehr was destijds een van de eersten die zich niet alleen verdiepten in het ambachtelijke karakter van het klokkengieten, maar ook in de wetenschappelijke aspecten ervan.

Het stemmen van klokken, vooral belangrijk voor een carillon, is altijd een heikele onderneming geweest. Klokken hebben geen harmonische boventonen, zoals snaren en orgelpijpen. Hun boventonen zijn in hoge mate afhankelijk van de vorm en de dikte van de bronzen wanden. Maak je de wand bijvoorbeeld 6 procent dunner, dan wordt de klank een halve toon lager. Kiest de gieter voor een sterker gekromd klokprofiel, dan stijgt de grondtoon ten opzichte van de boventonen. Behalve door de keuze van de klokvorm bepaalt de gieter de klank van de klok door op bepaalde plaatsen wat van de bronzen wand weg te frezen.

Dit stemmen was vooral een kwestie van trial and error. De Hemony's kenden in de zeventiende eeuw het geheim ervan. Ze gebruikten daarvoor een metallofoon: een xylofoon met ijzeren staafjes. De staafjes die in toonhoogte overeenkomen met de grond- en boventonen van de klok, gaan resoneren als ze in de buurt van de aangeslagen klok worden gehouden. De Hemony's strooiden zand op de staafjes, zodat ze aan de opspringende zandkorrels konden zien welke tonen in de klok vertegenwoordigd waren.

WAAR EN HOEVEEL brons moest worden weggefreesd om de klank van grond- en boventonen in de gewenste richting te beïnvloeden, was het geheim dat in de achttiende eeuw verloren ging met de dood van de laatste meester-klokkengieter. Pas na de Tweede Wereldoorlog zou het worden herontdekt. Toen introduceerde de aan TNO-Delft verbonden onderzoeker dr. ir. E. van Heuven een elektrisch aanslagmechanisme om de grond- en boventonen van een klok te meten. Zo kon hij langs experimentele weg stemgrafieken van klokken maken.

Daarmee was de campanologie als wetenschap geboren. In elk van de vier gieterijen voor beiaard-klokken die de wereld nog rijk is - twee in Nederland, één in België en één in Engeland - is deze manier van stemmen standaard geworden. 'Maar men durft toch niet in één keer de benodigde hoeveelheid brons weg te frezen', constateert Lehr.

Hij ontwikkelde een computerprogramma dat berekent welke aanpassingen aan een net gegoten klok noodzakelijk zijn om hem de juiste stemming te geven. 'De introductie van de computer en de numerieke wiskunde maakt het mogelijk elk klokprofiel door te rekenen en tot de gewenste stemming aan te passen', zegt Lehr. Op het beeldscherm demonstreert hij hoe de eigenschappen van diverse klokken kunnen worden aangepast: de eerste en derde boventonen bijvoorbeeld een beetje omhoog, de vijfde en zevende een fractie naar beneden.

'Nu meldt de computer hoeveel millimeter brons van de verschillende segmenten van de klok moet worden weggefreesd, maar je kunt het programma ook direct de beitel van een draaibank laten sturen. Ook kan de computer het ideale profiel berekenen als je een klok met bepaalde eigenschappen nodig hebt. Als je vroeger een bijzondere klok nodig had, moest je experimenteren.'

LEHRS BEVINDINGEN leidden in de jaren tachtig tot het ontwerp van een geheel nieuwe serie klokken, die niet, zoals gebruikelijk, in mineur zijn gestemd, maar in majeur. Bij de mineur-klokken beslaat het verschil tussen de eerste en de tweede boventoon anderhalve toon: een kleine terts. Een grote terts (een halve toon hoger dan een kleine terts) ligt bij het publiek echter aangenamer in het gehoor, zo heeft onderzoek uitgewezen. Door de computer aan het rekenen te zetten, kon Lehr samen met de Technische Universiteit Eindhoven een klokvorm ontwikkelen waarbij de verhouding tussen de boventonen een majeur-stemming krijgt.

Het is alsof Lehr de eigenschappen van een fles wijn beschrijft als hij het heeft over een carillon met de nieuwe klokken, zoals die bijvoorbeeld in de Groningse academietoren hangen: 'De oude mineur-klok is wat ingehouden, de nieuwe wat opener. Ook wringen de boventonen wat minder.'

Net als bij de wijnproductie, komen in de wereld van de luidklok wetenschap en ambacht samen. Proberen campanologen inzicht te krijgen in de manier waarop het geluid uit de klokken wegstraalt, dan toont de beiaardwereld vaak een enorme aversie tegen zulke nieuwlichterij. Lehr: 'Beiaardiers leren het vak immers op oude klokkenspelen.'

En berekenen Lehr en zijn universitaire collega's met de modernste computerprogramma's de ideale vorm van een klok, dan zweren tegelijkertijd, vooral Duitse, klokkengieters bij het gebruik van leem en zuivere paardenmest als mal voor hun gietsels, zoals ook in de Middeleeuwen gebeurde. Zij vinden dat de klokken daardoor mooier klinken.

Veel beiaardiers hunkeren dan ook naar de klank van de klokken van Hemony en Van den Gheyn. Die is milder en minder scherp dan die van de huidige klokken, menen zij. De gieters van nu zouden zulke klokken niet meer kunnen maken, want ze zouden niet zo goed zijn als de gebroeders Hemony.

Lehr twijfelt daaraan: 'Die oude klokken worden al ruim driehonderd jaar bespeeld. Door dat voortdurende trillen veranderen de bronskristallen van structuur en daarmee de klank. Hetzelfde effect zou je ook kunnen bereiken door nieuwe klokken een tijdje te verwarmen tot 600 graden Celsius. Niemand zal ooit weten hoe een nieuw Hemony-carillon heeft geklonken.'

Maarten Evenblij

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.