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  100 Jahre Schallaufnahme
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HiFi Stereophonie 1977:  
100 Jahre Schallaufnahme  
Das Jahr 1977 steht im Zeichen der Jahrhundertfeier für den Phonographen, der 1877 von seinem Erfinder Thomas Alva Edison in die Welt gesetzt worden war. Für die Menschheit brach damit ein neues Zeitalter an, denn was der Lügenbaron von Münchhausen mit eingefrorenen Klängen in seinem Posthorn bis dato als brillante Flunkerei aufgetischt hatte, war nun Wirklichkeit geworden. Edisons Sprechmaschine war geeignet, Schallschwingungen jeglicher Art aufzubewahren. Es begann die Geschichte der Schallaufnahmetechnik, die zu einem der schillerndsten Industriezweige führen sollte. Über den Phonographen und zur Erfindung der Schallplatte ist in diesem Jubeljahr viel geschrieben worden. Die nachfolgenden Entwicklungen, die schließlich zur Elektroakustik, zur Rundfunktechnik und anderen Fachgebieten geführt haben, blieben weitgehend unberücksichtigt. In der hier beginnenden Serie soll die Geschichte einiger elektroakustischer Geräte, wie die des Magnetophons und des Studiomikrophons, behandelt werden, wobei allerdings kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben werden kann.  

1. Entwicklung desTonbandgerätes


Am 12. August jährte sich zum hundertsten Male der Tag, an dem es erstmals gelang, Schallschwingungen auf einem walzenförmigen Tonträger zu konservieren. Dieses Kunststück brachte der geniale Erfinder Thomas Alva Edison (1847-1931) fertig, der sich damals ausgiebigen Studien der Akustik gewidmet hatte. Die Sprechmaschine, von ihm "Phonograph" genannt, brachte ihrem Erfinder in der alten und neuen Welt einen Achtungserfolg ein, mehr aber auch nicht. Ähnlich erging es dem Deutsch-Amerikaner Emil Berliner (1851-1929), der ein Jahrzehnt später das "Grammophon" kreierte, einen Apparat, bei dem die Schallschwingungen in runde Scheiben eingraviert wurden. Berliner konnte jedoch in den folgenden Jahren sein Verfahren - wozu auch eine rationelle Vervielfältigungstechnik seiner Grammophonplatten zu rechnen ist - so weit verbessern, daß es sehr bald in kommerzieller Hinsicht interessant wurde.
Es ist weithin unbekannt geblieben, daß das heute so populäre magnetische Schallspeicherverfahren fast ebenso alt ist wie Schallplatte und Phonographenwalze. Erste Hinweise findet man bereits in der amerikanischen Zeitschrift "The Electrical World" aus dem Jahre 1888, in der ein gewisser Oberlin Smith theoretische Überlegungen anstellte [1], Der experimentelle Nachweis mit einem "tönenden Draht" stammte von Valdemar Poulsen (1869-1942), einem jungen Techniker der Kopenhagener Telegraphen-Gesellschaft, der heute allgemein als Vater der magnetischen Aufzeichnung gilt (Bild 1).
 
Valdemar Poulsen 1 Valdemar Poulsen (1869-1942), der Erfinder der magnetischen Schallaufzeichnung
Er wies zunächst an einer 1,50 Meter langen gespannten Klaviersaite nach, daß man diese mit einem daran entlanggeführten Elektromagneten magnetisch "beschriften" kann, wenn der Magnet mit einem betönten Mikrophon verbunden wird. Diese Schallschrift konnte mit einem Telefonhörer anstelle des Mikrophons wieder hörbar gemacht werden. Eine praktikable Ausführung entstand im Jahre 1898. Hierbei führte Poulsen einen Elektromagneten parallel zur Achse einer mit einem langen Draht gewindeartig bespulten Walze mit, wobei die Pole des Magneten die einzelnen Drahtwindungen umfaßten (Bild 2). Der Erfinder beschrieb sein Verfahren in den Annalen der Physik im Jahre 1900 [2]; er ging auch auf die Klangqualität ein und vermerkte: "... hat die wiedergegebene Rede eine besondere Reinheit und Klarheit ohne lästigen Beilaut. Die... Apparate geben nicht nur, was gesprochen und gesungen wird, außerordentlich korrekt wieder, sondern was auch in das Mikrophon geflüstert wird; selbst der schwache Laut des Atemzuges kann wiedergegeben werden. "
Valdemar Poulsen nannte seine Erfindung "Telegraphon". Die eigentümliche Bezeichnung rührt wohl daher, weil er Anwendungen im Fernsprechbereich für möglich hielt. Das Telegraphon wurde 1900 auf der Pariser Weltausstellung gezeigt, wo es große Bewunderung erregte und den Grand Prix erhielt. Dort wurde es auch dem greisen Kaiser Franz-Joseph von Österreich vorgeführt, der sich auf einer erhalten gebliebenen Aufnahme sehr lobend über den Apparat ausgesprochen hat [3].
 
Telegraphon 2 Das erste magnetische Schallaufzeichnungsgerät, das Telegraphon aus dem Jahre 1898 von Valdemar Poulsen. Rechts im Vordergrund das Mikrophon zum Besprechen, links zwei der damals üblichen Telefonhörer zum Abhören der Aufnahme
In den folgenden Jahren wurden noch andere Ausführungen gebaut und erprobt (auch in Deutschland von Mix und Genest), wobei man den Draht - wie beim heutigen Prinzip - von einer Spule auf eine zweite wickelte. Außerdem experimentierte Poulsen mit 3 mm breiten und 0,05 mm dicken Stahlbändern und wies auf den dabei möglichen Kopiereffekt hin. Die Bandgeschwindigkeit betrug etwa 2 Meter pro Sekunde. Zum Teil waren diese Entwicklungen als Diktiergeräte konzipiert, die bereits mit einer Fernbedienung ausgerüstet waren (Patent 1906 [4]). Ein solcher Apparat wurde während des Zweiten Weltkrieges von den damals recht ahnungslosen Amerikanern für militärische Zwecke nachgebaut, zu einer Zeit also, als in Deutschland das AEG-Magnetophon mit seiner heute gültigen Technik bereits vorhanden war. Jedoch, wir wollen dem Gang der Entwicklung nicht vorgreifen.
Das Telegraphon verschwand nämlich für fast zwanzig Jahre in der Versenkung, denn obwohl Poulsen von Anfang an sehr richtig erkannt hatte [2], daß man mit Hilfe eines Gleichstromanteils einen günstigen Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie benötigte, fehlten der damaligen Technik noch jegliche elektronische Hilfsmittel und ausreichende Fertigungstechnologien für die Herstellung der Köpfe und des Antriebs. Sprache und Musik klangen keineswegs in "besonderer Reinheit und Klarheit", wie Poulsen es im ersten Überschwang und wohl auch im Vergleich zur damals noch recht primitiven Nadeltontechnik Emil Berliners und Edisons gerühmt hatte. Deutlich waren Verzerrungen hörbar und außerdem ein Rauschen, das, wie wir heute wissen, von der Gleichfeldmagnetisierung verursacht wurde. Der Däne widmete sich neuen, aktuelleren Problemen; er beschäftigte sich mit der Erzeugung ungedämpfter elektrischer Schwingungen und überließ es anderen, die Magnettontechnik voranzutreiben.
Nach dem Ersten Weltkrieg griff man an mehreren Orten das Telegraphon-Prinzip wieder auf. Man sah darin eine Möglichkeit, den stummen Kinofilm zu tönendem Leben zu erwecken, was sich allerdings als nicht zukunftsträchtig erwies. In diesem Zusammenhang müssen die Namen von Curt Stille, Joseph O'Neill und nicht zuletzt von Carlson und Carpenter erwähnt werden, die bereits 1927 in Amerika die Hochfrequenz-Vormagnetisierung erprobten. Der deutsche Physiker Stille, der 1923 das elektromagnetische Plattenschneideverfahren in Europa eingeführt hatte, beschäftigte sich besonders intensiv mit der Magnettontechnik. Seine Entwicklungsergebnisse gingen 1930 an Blattner und später an die englische Marconi-Wireless Telegraph Co. Ltd. über. Diese Firma fertigte für die BBC einige Stahlbandmaschinen, die einen Frequenzbereich von 100 bis 5000 Hz bei einer Laufgeschwindigkeit von 1,50 Meter pro Sekunde aufwiesen. In Deutschland wurde die Stahltonmaschine von C. Lorenz bekannt, die ebenfalls im Rundfunk eingesetzt wurde. Die Bänder waren 3 mm breit, die Aufnahmedauer betrug immerhin 30 Minuten. Leider waren die Stahlbänder recht unhandlich. Bandrisse mußten mit dem Schweißbrenner behoben werden, was an der Verbindungsstelle unliebsame Nebengeräusche hinterließ.
Der Dresdener Ingenieur Fritz Pfleumer arbeitete fast gleichzeitig mit Papierbändern, die er mit feinen Stahlspänen beschichtet hatte. Diese Methode erwies sich als so aussichtsreich, daß sich die Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft (AEG) dafür zu interessieren begann. Mittlerweile war auch die Elektronik so weit gediehen, daß für die notwendige Spannungsverstärkung keine Probleme mehr bestanden. Zudem verfügte man jetzt über halbwegs brauchbare Mikrophone und Lautsprecher, denn inzwischen war der Rundfunk und der Tonfilm geboren worden. Sie beide haben eine zielstrebige Verbesserung der bestehenden Schallwandler ausgelöst. Die Badischen Anilin- und Soda-Fabriken wurden beauftragt, eine Kunststoff-Folie zu entwickeln und herzustellen, die anstelle des empfindlichen Pfleumerschen Papierträgers verwendet werden konnte. Die Ludwigshafener Firma im damaligen IG-Farben-Konzern fand eine solche Folie auf der Basis der Azetylzellulose und sorgte im übrigen für die gleichmäßige Beschichtung, wobei man zu dem besonders vorteilhaften braunen Gammaeisenoxid übergegangen war. 1934 konnten die ersten 50000 Meter Tonband ausgeliefert werden.
Bei der AEG war inzwischen der Prototyp eines Magnetbandgerätes herangereift, das unter der Bezeichnung "Ferroton" auf der Funkausstellung gezeigt werden sollte. Wegen technischer Schwierigkeiten vertagte man die Demonstration um ein Jahr. 1935 schließlich präsentierte die AEG unter dem neuen, noch heute firmengeschützten Namen "Magnetophon" ihr erstes Magnetbandgerät mit der Typenbezeichnung K 1, das mit einer Bandgeschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde betrieben wurde (Bild 3 und 4).
 
AEG K1 3 AEG-Magnetophon K 1 mit drei Tonköpfen, drei Motoren und Drucktastensteuerung, das 1935 erstmals auf der Berliner Funkausstellung vorgestellt wurde
Prinzipschatbild 4 Zeitgenössisches Prinzipschaltbild des Magnetophons
Die Spieldauer eines Tausend-Meter-Bandwickels betrug fast 17 Minuten, der Frequenzgang verlief von 50 bis 6000 Hz linear dank neuartiger Ringköpfe von Schüller. - Bereits damals wurde nicht nur die Breite des Tonbandes mit 6,35 mm festgelegt (nach dem Krieg geringfügig auf 6,25 mm reduziert), sondern auch der Kopfträger in der Weise angeordnet, daß die Magnetschicht nach außen zeigen muß. Die "deutsche Schichtlage" hat sich heute nur noch bei den einheimischen Laufwerken der Rundfunk-und Studiotechnik gehalten. Alle ausländischen Maschinen sowie die Heimgeräte (auch die deutschen) arbeiten mit der "internationalen Schichtlage", d. h. also Schicht nach innen. Ein drittes Merkmal, das noch heute im Studiobereich vorherrschend ist, geht ebenfalls auf das alte K-1-Konzept zurück: Schon damals wurden freitragende Bandwickel verwendet. Das Band wird hierbei nicht auf Flanschspulen, sondern auf scheibenförmige Wickelkerne gespult. Das ermöglicht ein schnelles Handhaben der Bänder, z. B. beim Einfädeln, Schneiden und Kleben (Bild 5).
 
Cut-Arbeiten am AEG B2 5 Cut-Arbeiten am AEG-Studio-Tonbandkoffer B 2 im Südwestfunk 1948. Man beachte die dazu notwendigen Utensilien im Vordergrund: Taschenmesser und Fläschchen mit dem flüssigen Klebstoff
Im folgenden Jahr, am 19. November 1936, wurde im Ludwigshafener Feierabendhaus zum erstenmal ein öffentliches Konzert auf Band genommen, in dem die Londoner Philharmoniker unter Sir Thomas Beecham spielten. Wenn man die erhalten gebliebenen Aufnahmen heute anhört, wird einem bewußt, mit welchen Mängeln die damalige Magnettontechnik noch behaftet war, wobei allerdings auch die jahrzehntelange Alterung der noch keineswegs optimalen Tonbänder zu berücksichtigen ist [6]. Der Arbeitspunkt wurde noch wie bei Poulsens Telegraphon mit einem magnetischen Gleichfeld fixiert. Auch der Löschvorgang geschah auf diese Weise, wodurch ein hoher Rauschpegel hervorgerufen wurde.
Trotz aller Schwierigkeiten interessierte sich aus naheliegenden Gründen der Rundfunk für das Magnetophon. Die Reichs-Rundfunk-Gesellschaft (RRG) verwendete für ihre Schallaufnahme Wachs- und Decelithplatten, die wegen der starken Abnutzung nur wenige Male abgespielt werden durften [7]. Für Hörspielaufnahmen hatte sich das vom Tonfilm bekannte Lichttonverfahren eingebürgert [8], das wegen der Klangqualität ebenfalls unbefriedigend war. In den Jahren 1937/38 wurde das Magnetband für Reportagen etc. eingeführt; hierbei bewährte sich die Möglichkeit, uninteressante Passagen aus dem Band herausschneiden zu können. Zudem konnte die Aufnahme sofort nach der Aufzeichnung wiedergegeben werden; bereits bespielte Bäner ließen sich für Neuaufnahmen wieder verwenden. Für Musikeinspielungen reichte die Qualität allerdings noch nicht aus; hier blieb man bei Live-Übertragungen oder beim Plattenschnitt, der jedoch wegen der begrenzten Spieldauer von 4,5 Sekunden auch problematisch war. Die Schallplattenindustrie zeigte sich bis Ende des letzten Krieges gänzlich uninteressiert am magnetischen Aufzeichnungsverfahren. Auch hier hielt man an der bisherigen Technik mit dem direkten Schnitt der Matrize fest. Das Magnetophon ließ sich also nur begrenzt einsetzen. Um so mehr experimentierte man in den Labors der Industrie und des Rundfunks damit. Schon damals versuchte man sich z. B. mit stereophonen Aufzeichnungen. Mehr aus Zufall wurde im Jahre 1940 bei all diesen Experimenten durch J. von Braunmühl und W. Weber bei der RRG eine neue Art der Vormagnetisierung entdeckt, als ein Aufnahmeverstärker ungewollt auf einer hohen Frequenz zu schwingen begann. Das Ergebnis offenbarte sich in einer nahezu rausch- und verzerrungsfreien Aufnahme. Nach Erforschung und Optimierung dieses Effektes wurde die sogenannte Hochfrequenz-Vormagnetisierung eingeführt, die sich bis zum heutigen Tag bestens bewährt hat [9]. Auch das Löschen der Bänder geschieht seitdem mit einem hochfrequenten Magnetfeld, bei dem die magnetisch aktive Schicht des Tonbandes in einen quasi- jungfräulichen Zustand zurückgeführt wird. Die Bandgeschwindigkeit konnte auf 76 cm pro Sekunde gesenkt werden.
Diese bahnbrechende Entwicklung, die das Magnettongerät erfahren hatte, ging in dem damals von aller Welt isolierten Deutschen Reich nahezu unbemerkt vor sich. Die Alliierten entdeckten bei der Besetzung von Radio Luxemburg drei der damaligen Magnetophone und wunderten sich von Stund an nicht mehr über die liveartige Tonqualität der Hitler-Reden, die fast den ganzen Tag in den Äther geschickt worden waren.
Im weiteren Verlauf, vor allem in der Zeit nach dem Zweiten Weltkrieg, eroberte sich das Tonband rasch die neuerstandenen Funkhäuser und Schallplattenstudios (Bild 5). Natürlich zeigte auch das Ausland reges Interesse. Es dauerte nicht lange, da wurden in der Schweiz, in Dänemark, dem Ursprungsland der Magnettontechnik, und nicht zuletzt in den Vereinigten Staaten ähnliche Magnetbandgeräte hergestellt. Auch die Tonbandfertigung blieb nicht allein auf die Ludwigshafener BASF beschränkt. Der Siegeszug dieses bequemen Speicherverfahrens war unaufhaltsam. Mitte der fünfziger Jahre konnte die Bandgeschwindigkeit unter Beibehaltung der Tonqualität halbiert werden; seitdem gilt 38 cm pro Sekunde als Studiostandard.
Nach der Währungsreform war man fertigungstechnisch so weit vorangeschritten, daß die Industrie auch für den Hausgebrauch leichte Tonbandgeräte anbieten konnte. Sie wurden in Halbspurtechnik mit einer Bandgeschwindigkeit von 19 cm pro Sekunde betrieben. Die BASF entwickelte dazu ein speziell es Tonband, das 1950 auf der Düsseldorfer Funkausstellung gezeigt wurde. Die weitere Entwicklung der Heimgerätetechnik ist bekannt, sie sei hier in einigen Stichworten markiert:

1952 Bandgeschwindigkeit 9,5 cm/s
1953 erstes Langspielband (35 µm)
1954 Bandgeschwindigkeit 4,75 cm/s
1957 Bandgeschwindigkeit 2,38 cm/s
1958 erstes Doppelspielband (26 µm)
1959 Viertelspurtechnik, Stereo-Betrieb 1961 Dreifachspielband (18 µm)
1963 Kompaktkassette
1965 Low-Noise-Bänder
1971 Chromdioxidbänder
1975 Ferrochrombänder

In gerätetechnischer Hinsicht konnten in den vergangenen vier Jahrzehnten seit Bestehen des K-1-Magnetophons mancherlei Fortschritte verzeichnet werden. Viele Probleme, vor allem die des konstanten Bandtransports, sind gelöst worden. Seit Beginn der sechziger Jahre hat sich die Transistorisierung auch in diesem Bereich durchgesetzt, und in jüngster Zeit gewinnt die elektronische Laufwerksteuerung immer mehr an Boden. In Japan wurden in den letzten Jahren Wege gezeigt, wie man mit Hilfe einer Analog-Digitalwandlung die Dynamik und das Impulsverhalten bei der Bandaufzeichnung hoch wesentlich steigern kann [11]. Schließlich hat sich das Magnetband auch in anderen Anwendungsgebieten verdient gemacht, wenn wir an die Aufzeichnung von Video-Signalen (MAZ) und die Datenspeicherung in der Computertechnik denken.
Die Magnetbandaufzeichnung hat - verglichen mit anderen technischen Errungenschaften - eine recht lange Entwicklungszeit hinter sich gebracht. Nichtsdestoweniger hat sie mit dazu beigetragen, unsere Umwelteinflüsse zu verändern und unser Leben in akustischer und visueller Hinsicht zu bereichern, von der revolutionierenden Umwälzung, die durch die EDV über uns hereingebrochen ist, ganz zu schweigen. Valdemar Poulsen selbst, der ja erst 1942 starb, hat dies nicht absehen können, als er seine Experimente an einer harmlosen Klaviersaite vor fast achtzig Jahren vornahm.
Claus Römer
 
Tonbandfabrik 1938 6 Tonbandfabrik 1938. Eine kombinierte Folienzieh- und Tonband-Gießmaschine, gebaut von der Firma Koebig in Radebeul bei Dresden
Quellenhinweise
[1] Oberlin Smith: Some Possible Forms of Phonograph, in: The Electrical World (1888)
[2] V. Poulsen: Das Telegraphon. Annalen Phys. Band 3, S. 754 (1900)
[3] Tonaufnahme von Kaiser Franz-Joseph (1900). Technisches Museum für Industrie und Gewerbe, Wien
[4] AES-Print zur Ausstellung der 47. Convention in Kopenhagen (1974)
[5] v. Braunmühl und Weber: Einführung in die angewandte Akustik. Verlag S. Hirzel (1936)
[6] Tonaufnahme des Symphoniekonzertes in Ludwigshafen (1936). BASF, Ludwigshafen
[7] Schadwinkel: 50 Jahre Hörrundfunk. Rundfunktechnische Mitteilungen 1, S. 31 (1974)
[8] Goebel: Der Deutsche Rundfunk. Archiv für das Post- und Fernmeldewesen (dort weitere Literaturhinweise) Nr. 6, S. 353 (1950)
[9] v. Braunmühl und Weber: DRP 743 411 vom 28. 7. 1940
[10] Snel:Magnetische Tonaufzeichnung. Philips Technische Bibliothek (1959)
[11] Römer: PCM-Platten, ein Fortschritt? HiFi-Stereophonie Nr. 7, S. 804 (1977)
 
aus: HiFi Stereophonie 11/1977 Seite 1544 ff.  
 
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