mini|hochkant|Grammophon Victor III der Victor Talking Machine Co.
Ein Grammophon oder -fon (von und phōnḗ ‚Stimme, Laut, Ton‘) ist ein Gerät zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Tönen, das 1887 von Emil Berliner erfunden wurde. Als reines Abspielgerät war es der mechanische Vorläufer des Plattenspielers. Berliner ließ den Namen Grammophon (im englischen Original Gramophone) gesetzlich schützen; er entwickelte sich indes nicht nur im Deutschen zum Gattungsbegriff für alle Apparate ähnlicher Bauart, wobei im amerikanischen Englisch – anders als im britischen – der Vorläuferbegriff des Phonographen stärker bevorzugt wird. Darüber hinaus prägte Berliner auch den Begriff Schallplatte.
Die scheibenförmigen Tonträger für ein Grammophon waren platzsparender als die Phonographenwalzen und ihre Produktionskosten waren viel geringer. Berliners Erfindung prägte bis in die 1980er Jahre die gesamte Welt der analogen Tonträger. Dies betrifft das Zeitalter der Schellackplatten und auch die daran anschließende Vinyl-Ära (Schallplatten aus Polyvinylchlorid (PVC)).
Funktionsprinzip Schallaufnahme mini|Emil Berliner mit der Urform seines Grammophons und einer Zink-Schallplatte
Zehn Jahre vor Berliners Grammophon hatte bereits der Amerikaner Thomas Alva Edison den Phonographen erfunden – bzw. gleichzeitig zu ihm auch der Franzose Charles Cros ein Gerät, das er Paléophon nannte und das nach demselben Prinzip mit einer Walze als Tonträger funktionierte. Beide verwendeten die Tiefenschrift, während Berliner sich die Seitenschrift patentieren ließ.
Berliners Schallplatte bestand ursprünglich aus einer flachen, wachsbeschichteten Zinkscheibe, welche wie die Walzen für Phonographen einzeln hergestellt werden musste. Zur Aufnahme wurde eine Schalldose über eine Spindel spiralförmig über die Schallplatte geführt. Der durch den Trichter gebündelte Schall bewegte selbst eine Membran, an der wiederum über ein Hebelsystem die Nadel befestigt war. Dadurch wurde im Wachs ein Abbild des Schalls in Form einer seitlich ausgelenkten Rille erzeugt. In einem Säurebad wurde diese in das Zink geätzt. Das Wachs konnte entfernt werden, die Rille blieb dauerhaft erhalten.
Später wurde die Zinkscheibe durch eine Wachsscheibe ersetzt, die abschließend eine feine, elektrisch leitende Schicht aus Graphitpulver oder später Silber erhielt. Von dieser Schallplatte konnte mittels Galvanoplastik eine Negativ-Kopie (erhabene „Rillen“) gefertigt werden – der „Vater“. Vom Vater wurde wiederum galvanoplastisch die „Mutter“ gefertigt, die erstmals angehört werden konnte. Diese diente wiederum zur Herstellung der „Söhne“, die als Matrizen zum Pressen der Schellackplatten dienten.
mini|hochkant|links|Originalverpackungen für Grammophon-Nadeln
Normale Grammophone waren, im Gegensatz zum Phonographen, nur für die Wiedergabe der Schallaufzeichnung vorgesehen. Dadurch entfiel die Spindel zur Führung der die Membran enthaltenden Schalldose. Die Nadel samt Membran und Rohransatz wird durch die Rille selbst geführt – die Konstruktion war entsprechend einfacher und kostengünstiger.
Schallwiedergabe Zur Wiedergabe des Schalls gleitet die Nadel durch die Rille der sich drehenden Schallplatte, wird durch die Wellenlinie der Rille seitlich hin und her bewegt und überträgt diese Bewegungen auf eine Membran. Diese kann nur dann effektiv Schall abstrahlen, wenn sie wie ein Druckkammerlautsprecher einen Impedanzwandler in Form eines Trichters (Exponentialhorn) nachgeschaltet hat. Dadurch kann sie mehr Druck erzeugen, der sich in Lautstärke umwandelt. Die Größe und Form des Trichters hat neben der Güte der Schalldose und der Nadel entscheidenden Einfluss auf die Wiedergabe-Qualität. So können nicht besonders tiefe Frequenzen wiedergegeben werden, da die Membranauslenkung und der Enddurchmesser des Schalltrichters begrenzt sind. Auch besonders hohe Frequenzen können nicht wiedergegeben werden, weil die Nadel mit der Membran den schnellen Bewegungen nicht folgen kann. Es treten weiterhin lineare verzerrende Resonanzen auf: die Nadel mit ihrer Halterung, die Membran und auch der Trichter haben Eigenresonanzen, die auf die Klangfarbe Einfluss nehmen. Ist die Nadel wegen zu hoher Frequenzen oder Amplituden oder wegen zu geringem Auflagedruck nicht in der Lage, der Rille zu folgen, kommt es zu nichtlinearen Verzerrungen (Krächz-Geräusche). Beide Arten der Verzerrung sowie das eingeschränkte Wiedergabe-Frequenzband führen zu der bekannten Klang-Charakteristik von Grammophon-Wiedergaben.
Die Schallplatten mini|hochkant|Eine einseitig bespielte, 1908 in Hannover hergestellte Aufnahme mit Enrico Caruso
Den Beginn der Schallplatten-Vervielfältigung kann man im Jahr 1892 ansetzen, als erstmals von Nickel überzogenen Kupfer-Negativplatten Kopien aus vulkanisiertem Gummi (Hartgummi) gepresst wurden. Schellack wurde ab 1895 als Grundstoff in der Plattenindustrie eingesetzt. Schellackplatten bestehen allerdings nicht hauptsächlich aus der namensgebenden Substanz, sondern vor allem aus einer Mischung von Gesteinsmehl, Kohlenstaub und Tierhaaren. Der Schellack wurde lediglich als Bindemittel eingesetzt. Das Material war ursprünglich für die Herstellung von Isolatoren entwickelt worden.
Die frühesten, noch als Spielzeug konzipierten Schallplatten hatten einen Durchmesser von rund 12 cm. Die ersten regulären Schallplatten (wegen der Markenangabe „Berliner’s Gramophone“ als „Berliner-Platten“ bezeichnet) hatten dagegen einen Durchmesser von 17,5 cm und im Übrigen am Anfang noch eine eingravierte Beschriftung anstelle eines Etiketts. Ab 1902 setzte sich die Standardgröße von 25 cm durch (anfangs als „Gramophone Concert Record“ bezeichnet) und wurde kurz darauf durch die 30-cm-Platten ergänzt. Die frühen Platten waren lediglich einseitig bespielt und trugen auf der Rückseite das jeweilige Marken-Symbol, z. B. bei den Platten der Grammophon-Gesellschaft den „schreibenden Engel“. Dies änderte sich erst 1904, als das Unternehmen „International Talking Machine Co.“ mit seiner Marke Odeon erstmals doppelseitige Schallplatten auf der Leipziger Messe vorstellte. Andere Hersteller folgten bis etwa 1908. Allerdings wurden auch danach noch – zum Teil bis in die 1920er Jahre hinein – besonders wertvolle Aufnahmen gelegentlich auf einseitig bespielten Schellackplatten veröffentlicht; vor allem bei längeren Stücken klassischer Musik, die auf mehrere Platten verteilt wurden, ergab es sich mitunter, dass von der letzten Platte nur eine Seite bespielt werden musste und man dann darauf verzichtete, die übriggebliebene Seite mit einem anderen Stück zu füllen.
Antrieb mini|Darstellung eines Grammophons mit Kurbelantrieb auf einem Wertpapier des französischen Schallplatten- und Grammaphonherstellers Compagnie Internationale Phonique aus dem Jahr 1907 mini|Werbung für Musikautomaten im Pharus-Plan für Bozen-Gries von ca. 1910 Der Antrieb erfolgte anfangs von Hand, später durch Federwerke oder Elektromotoren. Letztere kamen aber erst in den 1920er Jahren verstärkt in Gebrauch, weil es vorher noch zu wenige Haushalte mit Anschluss an das Stromnetz gab.
Die Federwerke waren so ausgelegt, dass sie mindestens eine Plattenseite vollständig mit konstanter Geschwindigkeit abspielen konnten. Teurere Geräte spielten auch zwei oder drei Platten, ohne dass sie zwischendurch wieder aufgezogen werden mussten.
Auch Grammophone mit Heißluftantrieb (Stirlingmotor) wurden gebaut. Von diesen Geräten sind heute nur noch wenige erhalten, da sie einerseits aufgrund von Konstruktionsmängeln leicht Feuer fingen, andererseits auch damals schon recht teuer waren und daher nur wenig Verbreitung fanden. Der große Vorteil war, dass viele Platten hintereinander gehört werden konnten, ohne ein Federwerk zwischendurch erneut aufziehen zu müssen. Aus demselben Grund wurden gelegentlich auch Gewichtsantriebe verwendet, vor allem bei den Aufnahmegeräten im Studio. mini|links|Grammophonantrieb mit Federwerk und Fliehkraftregler. Der Drehzahl-Einstellhebel (nach oben ragend) verstellt den Bremsfilz am Fliehkraftregler Für den Gleichlauf sorgten Schwungmassen (im Wesentlichen der Plattenteller). Ein Fliehkraftregler bot die Möglichkeit, die Geschwindigkeit fein einzustellen. Diese war je nach Größe der Schallplatten und von Fabrikat zu Fabrikat, nicht selten auch unter den Platten desselben Fabrikats, anfangs sehr unterschiedlich. Die ersten „Berliner-Platten“ mussten mit einer Drehzahl von 70 bis 75/min gespielt werden (was entgegen manchen Angaben in der Literatur durchaus für ca. drei Minuten Spielzeit reichte!), die späteren 25- und 30-cm-Platten mit 75 bis 80/min. Die „Standardgeschwindigkeit“ von 78 Umdrehungen pro Minute wurde erst in den frühen 1920er Jahren als Norm vereinbart. Mehrere Hersteller (z. B. „Columbia“ in Großbritannien) blieben jedoch noch bis ca. 1930 bei 80/min. Diese unterschiedlichen Abspielgeschwindigkeiten müssen bei einer sorgfältigen Überspielung beachtet werden, es sind zahlreiche modernere Tonträger im Umlauf, bei deren Produktion dies nicht beachtet wurde, so dass die Aufnahmen unnatürlich klingen. Dies betrifft z. B. Enrico Caruso als berühmtesten Star der frühen SchallplattePietro Gargano, Gianni Cesarini: Caruso. Eine Biographie. Zürich 1991, S. 149..
Bauformen mini|Bausatz-Grammophon der Marke Monochord um 1930
Bei frühen Modellen war die Schalldose unmittelbar am Trichter befestigt und beide auf einer starren Trägerleiste montiert, wodurch das System ein extrem hohes Auflagegewicht hatte. Man nennt diese Grammophone auch Schwenkstab-Grammophone.
Die Kurbel für den ersten serienmäßigen Federmotor befand sich oben, was den Geräten auch den Spitznamen „Kaffeemühle“ einbrachte. Dieser Typ ist auf dem Markenzeichen „Stimme seines Herrn“ bzw. „His Master’s Voice“ abgebildet und daher auch als „Trademark Gramophone“ bekannt. Die senkrecht stehende Kurbel drehte sich beim Abspielen einer Platte mit.
Schnell kam man von dieser Bauform ab, die Kurbel wurde an die Seite verlegt und die Schalldose an einem leichteren Tonarm (eigentlich nur ein Blechrohr) befestigt; dieser war über ein Kugellager mit dem Trichter verbunden. Als nächste Verbesserung wurde in dem Tonarm ein Bügel eingebaut, der ein leichtes Hochklappen der Schalldose und eine deutliche Verringerung des Auflagegewichts bewirkte. Dies war auch für den Wechsel der Nadel hilfreich. Sie war aus Stahl, verschliss durch das nach wie vor relativ hohe Gewicht der Schalldose bereits nach dem Abspielen einer Plattenseite und musste anschließend ausgewechselt werden. Die Nadeln wurden deshalb meistens in Dosen zu 100 oder 200 Stück verkauft. Auch konnte beim Grammophon die Lautstärke lediglich über die Dicke bzw. Länge der gewählten Nadel eingestellt werden. Hierbei kam die unterschiedliche Hebelwirkung zur Membran zum Einsatz.
mini|links|Marga von Etzdorf an einem Koffergrammophon 1932
Da das Prinzip der mechanischen Schall-Reproduktion nur eine begrenzte Lautstärke zuließ, die zwar für normale Räume, nicht aber für größere Säle ausreichte, wurden verschiedene sogenannte Starkton-Geräte entwickelt. Sie waren anstelle einer normalen Schalldose mit einem von der Plattennadel gesteuerten Ventilsystem ausgerüstet, durch das Pressluft oder Kohlendioxid geleitet wurde. Diese Apparate entwickelten eine enorme Lautstärke und konnten somit Konzertorgeln oder kleine Orchester ersetzen, waren aber auch sehr störanfällig.