Analoge Schallaufzeichnung

Zur Kategorie der analogen Schallaufzeichnung zählen

- das Nadeltonverfahren
- das Lichttonverfahren
- das Magnettonverfahren

1877 von Thomas Alva Edison entwickelt, hinterließ ein Schneidstichel in einem Wachszylinder seine Tiefenschrift und war mit einem Membrantrichter, der als Verstärkter fungierte, gekoppelt.

Etwas später erfand Emil Berliner die Schallplatte. Er verbesserte die Art der Aufzeichnung des Tones indem er die sogenannte „Seitenschrift“ entwickelte, ein System, bei dem eine immer gleich bleibende Schneidetiefe gewährleistet war, wodurch sich der Schneidewiderstand nur wenig änderte und somit die Qualität der Aufzeichnung verbessert wurde.

Berliner änderte den Winkel zwischen Nadel und Trägerfolie um 90 Grad und damit stellte sich die Schrift nicht mehr als Punkt-, sondern als Zick-Zack-Furche dar.

Abb.: Der erste Plattenspieler v. Emil Berliner

Da eine Vervielfältigung der Walzen nicht möglich war, entwickelte Berliner eine Scheibe, die er später abzupressen gedachte. Diese Scheibe bestand aus mit Wachs überzogenem Zink, hatte einen Durchmesser von 12 Zentimeter und lief mit 150 Umdrehungen in der Minute. Zur Aufnahme wurde auf die Zinkscheibe eine dünne Wachsschicht aufgetragen, die bei der Aufnahme durch die Töne bis auf das blanke Metall durchschnitten wurde. Anschließend wurde die Platte in ein Chrom-Säure-Bad getaucht, damit die Schalllinien in das Zink geätzt wurden. Dadurch wurde die Platte dauerhaft konserviert.

Das Prinzip von Emil Berliner entwickelte sich in den folgenden Jahren weiter und 1931 wurde die erste Schallplatte mit 33 1/3 Umdrehungen in der Minute veröffentlicht und es dauerte bis 1952, um Schellack als Grundstoff der Schallplatte durch Vinyl zu ersetzen.

Die ersten Versuche einer optischen Tonaufzeichnung wurden 1900 von Ernst Ruhmer unternommen. Er entwickelte ein Verfahren, welches die fotografierten Töne wieder in Schallwellen umwandelte. Die beim Besprechen des Mikrofons erzeugte Wechselspannung wurde mit Hilfe eines Transformators verstärkt und in eine Gleichspannung übersetzt, die eine Kohlebogenlampe betrieb. Dadurch wurde die Helligkeit des Lichtbogens im Takt der Sprachschwingungen moduliert. Diese Schwankungen zeichnete eine Kamera fotografisch auf.

Heute unterscheidet man zwischen dem Intensitätsverfahren und dem Amplitudenverfahren. Der Unterschied liegt dabei in der Steuerung des Lichtstrahles.

Intensitätsverfahren
Hier entsteht nach der Filmentwicklung ein Band von senkrecht zur Laufrichtung liegenden, parallelen Streifen von unterschiedlicher Durchlässigkeit und Schwärzung. Die Filmbänder sind in einer sg. „Sprossenschrift“ beschrieben. Zum Beleuchten werden Lichtsteuergeräte, wie z.B. Glimmlampen, Leuchtdioden oder Bogenlampen, verwendet, deren Intensität den Steuerströmen auch noch bei hohen Frequenzen rasch folgen kann.

Amplitudenverfahren
Beim Amplitudenverfahren wird nur ein Teil der Tonspur geschwärzt und sie sind in einer Zackenschrift beschrieben. Die Amplituden auf der Tonspur bestimmen die Lautstärke. Die Frequenz wird durch die Anzahl der Wellenberge und -täler je Längeneinheit beschrieben.

Erfunden wurde diese Aufnahmeverfahren 1898 von dem Dänen Valdemar Poulsen. Es ermöglichte gegenüber den anderen Verfahren eine Tonaufzeichnung mit geringem Qualitätsverlust. Die Möglichkeit des Löschens und Wiederverwendens der Tonträger sowie der sofortigen Wiederbespielbarkeit und v.a. die Schneidemöglichkeit der Tonbänder machte das Magnettonverfahren zum wichtigsten Aufnahmeverfahren im Tonstudiobetrieb.

Grundlagen des Magnettonverfahrens
Die magnetische Tonaufzeichnung beruht auf dem Prinzip, dass Schallschwingungen über einen Wandler (Mikrofon) in elektrische Energie umgewandelt werden. Diese wird dann in magnetische Energie umgewandelt, sodass man sie zur Speicherung auf einem magnetisierbaren Träger verwenden kann. Wichtig ist dabei, dass die Bandlaufgeschwindigkeit groß genug ist, um die gewünschte Wellenlänge so exakt wie möglich abzubilden.

Theorie der magnetischen Schallaufzeichnung
Magnetismus kann in drei unterschiedlichen Formen auftreten -

1. Diamagnetismus
2. Paramagnetismus
3. Ferromagnetismus

Die beiden ersten Formen sind für die Speicherung von Energie nicht geeignet, da die magnetische Kraft schwach ist und sie sich schnell wieder neutralisieren. Ferromagnetismus eignet sich am besten zur Speicherung von magnetischer Energie, da die Elementarbereiche leicht ausgerichtet werden können. Diese Elementarbereiche sind Atomgruppen eines Mediums, die sich selbständig durch quantenmechanische Austauschkräfte bis zur Sättigung ausrichten (sg. Weiß'sche Bezirke).

Zur magnetischen Schallspeicherung gehören die Vorgänge der Aufzeichnung, der Abtastung und der Löschung.
Der Informationsgehalt kann auf verschiedene Arten auf dem Tonträger gespeichert werden. Ähnlich bei den anderen Aufzeichnungsverfahren spricht man von der sg. „Schrift“.

Man unterscheidet beim Magnettonverfahren 3 Typen:

1. die Längsmagnetisierung
2. die Quermagnetisierung in die Tiefe
3. die Quermagnetisierung in die Breite

Längsmagnetisierung	Quermagnetisierung in die Tiefe	Quermagnetisierung in die Breite

Der Informationsgehalt wird nun auf den Tonträger übertragen, in dem ihm entweder eine in der Stärke signalabhängige Längsmagnetisierung (=Intensitätsschrift) oder aber Zonen konstanter Magnetisierung mit verschieden großer räumlicher Ausdehnung (=Zackenschrift) zugeordnet werden.

Der Aufzeichnungsvorgang der Längsmagnetisierung
Hier wird der Strom, der im Rhythmus des Schalls fließt, durch eine Spule in einen sich ebenso ändernden magnetischen Fluss im Kern des Aufnahmekopfes (Sprechkopfes) umgewandelt. Beim Abspielen wird der Tonträger am Spalt des Hörkopfes vorbeibewegt. Dabei wird auf den Hörkopf eine Spannung induziert, die proportional mit der Flussänderung ist, also sich im gleichen Rhythmus bewegt.

Die Aufzeichnung auf magnetisierten Trägern läuft aber nicht ohne Störungen und Einflüsse ab, z.B. durch Fremdspannungen. Diese werden u.a. von Sprechverstärkern oder Wiedergabeentzerrer hervorgerufen.

Andere Beeinträchtigungen werden z.B. durch Berühren des Trägers mit magnetisierten Werkzeugen, oder dem Kontakt mit anderen magnetischen Feldern hervorgerufen.

Beschaffenheit des Tonträgers
Das Trägermaterial (Tonband) besteht in der Regel aus Kunststoff (z.B. Polymer, Polyester, Zellulose) und ist mit einem magnetisierbaren Stoff beschichtet. Die Dicke der Beschichtung ist von der Bandgeschwindigkeit abhängig.

Da es unterschiedliche Empfindlichkeiten in den Frequenzbereichen gibt, werden bei den Tonbändern Mehrfachbeschichtungen verwendet. In der unteren Schicht Eisenoxyd, welches eine hohe Aussteuerung von tiefen Frequenzen erlaubt, in der oberen Schicht Chromdioxid, was eine hohe Aussteuerung von hohen Frequenzen erlaubt.

Wichtig ist außerdem, dass die Bandlaufgeschwindigkeit stets konstant ist. Qualitativ hochwertige Bandlaufwerke verfügen über 3 Köpfe - Aufzeichnungskopf, Abspielkopf, Löschkopf. Die Qualität der Aufzeichnung kann weiters durch eine Vormagnetisierung (mittels eines hochfrequenten Wechselstroms) erhöht werden.