Was ist ein Grammophon?

Ein Grammophon ist ein Gerät, mit dem man Töne aufnehmen und wiedergeben kann. Es wurde 1887 von Emil Berliner erfunden. Es war der mechanische Vorläufer des Plattenspielers. Berliner ließ den Namen Grammophon schützen. Er wurde zum Gattungsbegriff für ähnliche Geräte. Im amerikanischen Englisch wird der Vorläuferbegriff des Phonographen stärker bevorzugt. Außerdem prägte Berliner den Begriff Schallplatte.

Die Scheiben für ein Grammophon waren platzsparender als die Walzen für den Phonographen. Außerdem waren sie viel günstiger. Bis in die 1980er Jahre prägte Berliners Erfindung die Welt der analogen Tonträger. Dazu gehören die Schellackplatten und die Vinyl-Schallplatten.

Die Revolution der Tonaufzeichnung

Vor dem Berliner Grammophon hatte der amerikanische Erfinder Thomas Alva Edison bereits den Phonographen entwickelt. Zur gleichen Zeit experimentierte der Franzose Charles Cros mit einem ähnlichen Gerät, dem Paléophon, das auf demselben Prinzip beruhte, jedoch eine Walze als Tonträger verwendete. Während Edison und Cros die Tiefenschrift verwendeten, entschied sich Berliner für die patentierte Seitenschrift zur Herstellung seiner Schallplatten.

Berlins erste Schallplatte bestand aus einer flachen Zinkscheibe, die mit Wachs überzogen war. Ähnlich wie die Walzen für Phonographen mussten diese Scheiben einzeln hergestellt werden. Um den Ton aufzunehmen, wurde ein Schalltrichter über eine Spindel spiralförmig über die Platte geführt. Der durch den Trichter gebündelte Schall bewegte eine Membran, an der eine Nadel befestigt war. Diese Nadel erzeugte eine seitlich ausgelenkte Rille im Wachs, die durch Ätzen auf das Zink übertragen wurde. Nach dem Entfernen des Wachses blieb die Rille dauerhaft erhalten.

Später ersetzte man die Zinkscheibe durch eine Wachsscheibe, die mit einer dünnen, elektrisch leitenden Schicht aus Graphitpulver oder später Silber überzogen wurde. Mit Hilfe der Galvanoplastik konnte von dieser Platte eine Negativkopie (erhabene „Rillen“) hergestellt werden, die so genannte „Mutterplatte“. Von diesem „Vater“ wurde wiederum durch Galvanoplastik die „Mutter“ hergestellt, die zum ersten Mal abgespielt werden konnte. Aus der „Mutter“ wurden dann die „Söhne“ hergestellt, die als Matrizen zum Pressen der Schellackplatten dienten.

Die Mechanik der Schallplattenwiedergabe

Zur Tonwiedergabe gleitet die Nadel durch die Rille der sich drehenden Schallplatte, wird durch die Wellenlinie der Rille seitlich hin- und herbewegt und überträgt diese Bewegungen auf eine Membran. Diese kann den Schall nur dann effektiv abstrahlen, wenn ihr wie bei einem Druckkammerlautsprecher ein Impedanzwandler in Form eines Trichters (Exponentialhorn) nachgeschaltet ist. Dadurch kann er mehr Druck erzeugen, der in Lautstärke umgesetzt wird. Die Größe und Form des Trichters hat neben der Qualität des Schalltrichters und der Nadel einen entscheidenden Einfluss auf die Wiedergabequalität.

So können besonders tiefe Frequenzen nicht wiedergegeben werden, da die Membranauslenkung und der Enddurchmesser des Schalltrichters begrenzt sind. Auch besonders hohe Frequenzen können nicht wiedergegeben werden, da die Nadel mit der Membran den schnellen Bewegungen nicht folgen kann. Es treten weiterhin linear verzerrende Resonanzen auf: Die Nadel mit ihrer Halterung, die Membran und auch der Schalltrichter haben Eigenresonanzen, die die Klangfarbe beeinflussen. Wenn die Nadel wegen zu hoher Frequenzen oder Amplituden oder zu geringem Anpressdruck der Rille nicht folgen kann, entstehen nichtlineare Verzerrungen (Krächzgeräusche). Beide Verzerrungsarten führen zusammen mit dem eingeschränkten Wiedergabefrequenzbereich zu den bekannten Klangeigenschaften der Grammophonwiedergabe.

Die Anfänge der Schallplattenherstellung

Der Beginn der Vervielfältigung von Schallplatten kann auf das Jahr 1892 datiert werden, als erstmals Kopien von mit Nickel überzogenen Kupfernegativplatten aus vulkanisiertem Gummi (Hartgummi) gepresst wurden. Ab 1895 wurde Schellack als Rohstoff in der Schallplattenindustrie verwendet. Schellackplatten bestehen jedoch nicht hauptsächlich aus der namensgebenden Substanz, sondern vor allem aus einer Mischung aus Gesteinsmehl, Kohlenstaub und Tierhaaren. Schellack diente lediglich als Bindemittel. Das Material war ursprünglich zur Herstellung von Isolatoren entwickelt worden.

Die ersten Schallplatten, die noch als Spielzeug gedacht waren, hatten einen Durchmesser von etwa 12 cm. Die ersten regulären Schallplatten (wegen des Markennamens „Berliner’s Gramophone“ auch „Berliner-Platten“ genannt) hatten dagegen einen Durchmesser von 17,5 cm und trugen anfangs noch eine eingravierte Beschriftung statt eines Etiketts. Ab 1902 setzte sich die Standardgröße von 25 cm durch (zunächst als „Gramophone Concert Record“ bezeichnet), der bald darauf die 30-cm-Platte folgte. Die frühen Platten waren nur einseitig bespielt und trugen auf der Rückseite das jeweilige Markenzeichen, z.B. bei den Platten der Grammophon-Gesellschaft den „schreibenden Engel“.

Dies änderte sich erst 1904, als die Firma „International Talking Machine Co.“ mit ihrer Marke „Odeon“ auf der Leipziger Messe erstmals doppelseitige Schallplatten vorstellte. Andere Hersteller folgten bis etwa 1908, doch auch danach – und zum Teil noch bis in die 1920er Jahre hinein – wurden gelegentlich besonders wertvolle Aufnahmen auf einseitig bespielten Schellackplatten veröffentlicht; vor allem bei längeren Stücken klassischer Musik, die auf mehrere Platten verteilt waren, ergab es sich mitunter, dass von der letzten Platte nur eine Seite bespielt werden musste und man dann darauf verzichtete, die verbleibende Seite mit einem anderen Stück zu bespielen.

Grammophonantrieb: Von der Handkurbel zum Elektromotor

Der Antrieb erfolgte zunächst von Hand, später durch Federkraft oder Elektromotoren. Elektromotoren waren jedoch erst in den 1920er Jahren weit verbreitet, da zuvor nur wenige Haushalte über einen Stromanschluss verfügten. Die Federwerke waren so konstruiert, dass sie mindestens eine Plattenseite mit konstanter Geschwindigkeit abspielen konnten. Bessere Modelle konnten sogar zwei oder drei Platten hintereinander abspielen, ohne sie neu aufziehen zu müssen.

Es gab auch Grammophone mit Heißluftantrieb (Stirlingmotor), von denen heute nur noch wenige erhalten sind. Diese Geräte neigten aufgrund konstruktiver Mängel zu Bränden und waren wegen ihres hohen Preises damals wenig verbreitet. Ein großer Vorteil war jedoch, dass sie mehrere Schallplatten hintereinander abspielen konnten, ohne dass sie aufgezogen werden mussten. Gelegentlich wurden auch Gewichtsantriebe verwendet, vor allem bei Aufnahmegeräten im Studio.

Für einen gleichmäßigen Lauf sorgte ein Fliehkraftregler, mit dem sich auch die Geschwindigkeit einstellen ließ. Die Abspielgeschwindigkeit war je nach Größe und Hersteller der Schallplatten sehr unterschiedlich. Die „Standardgeschwindigkeit“ von 78 Umdrehungen pro Minute wurde erst Anfang der 1920er Jahre als Norm festgelegt, während einige Hersteller wie „Columbia“ in Großbritannien noch bis etwa 1930 bei 80 Umdrehungen pro Minute blieben. Diese Unterschiede müssen bei der Überspielung berücksichtigt werden, da viele moderne Tonträger sie nicht berücksichtigen und die Aufnahmen dadurch verzerrt klingen können.

Verschiedene Bauformen des Grammophons

Frühe Grammophonmodelle, bekannt als Schwingstabgrammophone, wiesen eine Konstruktion auf, bei der der Tonabnehmer direkt am Trichter befestigt war und beide auf einem starren Träger montiert waren. Dies führte zu einem extrem hohen Trägergewicht des Systems.

Die ersten serienmäßig hergestellten Federmotoren hatten eine Handkurbel an der Oberseite, was ihnen den Spitznamen „Kaffeemühle“ einbrachte. Diese Typen wurden auf dem Warenzeichen „Stimme seines Herrn“ abgebildet und waren auch als „Trademark Gramophone“ bekannt. Die vertikale Kurbel drehte sich während des Abspielens einer Schallplatte.

Später wurde die Kurbel zur Seite verlegt und der Tonabnehmer an einem leichteren Tonarm befestigt. Eine weitere Verbesserung war ein Bügel im Tonarm, der ein leichtes Anheben der Schalldose ermöglichte und das Auflagegewicht deutlich reduzierte. Dies erleichterte auch den Nadelwechsel, da die Nadeln oft aus Stahl waren und nach dem Abspielen einer Plattenseite verschlissen waren.

Um die begrenzte Lautstärke der mechanischen Tonwiedergabe zu überwinden, wurden Starktongeräte entwickelt. Diese Geräte waren mit einem Ventilsystem ausgestattet, das von der Plattennadel gesteuert wurde und Druckluft oder Kohlendioxid durchließ. Obwohl sie eine enorme Lautstärke entwickelten und Konzertorgeln oder kleine Orchester ersetzen konnten, waren sie auch sehr störanfällig.