Tonband

Ein Tonband (Magnettonband) ist ein Stahl-, Papier- oder Kunststoffband, das mit magnetischen Stoffen, speziellen Metalloxiden (z. B. Eisen(III)-oxid) oder Reineisenpulver beschichtet ist. Es dient in entsprechenden Audiorekordern als magnetisches Speichermedium für analoge oder digitale Audiosignale (Sprache, Musik, Geräusche).

Ähnliche Medien und Formate werden auch zur Videoaufzeichnung, als Massenspeicher für digitale Informationen und als Magnetstreifen in Geld- und Kundenkarten verwendet. Siehe dazu auch Magnetband.

Zur magnetischen Tonaufzeichnung auf Filmen siehe Magnettonverfahren.

Der Begriff wird in der Umgangssprache auch als Kurzform für Aufnahmegeräte (insbesondere Spulentonbandgeräte) verwendet.

Tonbandspulen auf einem Telefunken Magnetophon 3000hifi Tonbandgerät (1973)

Geschichte

Tragbares Tonbandgerät aus den frühen 60er Jahren von Grundig

Als Tonträger für die magnetische Tonaufzeichnung diente zunächst Stahldraht. Das erste entsprechende Gerät und damit gleichzeitig das Grundprinzip der magnetischen Tonaufzeichnung erfand der dänische Telegrafen-Ingenieur Valdemar Poulsen 1899 und nannte es Telegraphon. Es funktionierte in der ursprünglichen Bauweise mit einer auf eine Walze gewickelten Klaviersaite, diente zur Speicherung von Telefonaten und erregte großes Aufsehen auf der Weltausstellung 1900 in Paris. Auch frühe Flugschreiber funktionierten mit Draht, siehe dazu auch Drahttongerät.

Das Ur-Tonband war ein Stahlband auf Spulen, das bereits vor dem Ersten Weltkrieg von Poulsen als Verbesserung seines Telegraphon entwickelt wurde. Ein ähnlicher Tonträger konnte auf der Marconi-Stahlbandmaschine bereits über einen speziellen Wiedergabekopf (Hörkopf HK) wiedergegeben werden.

Um das Jahr 1928 erfand der Österreicher Fritz Pfleumer in Dresden das Papier-Tonband. 1935/36 entwickelte die Badische Anilin- und Soda-Fabrik (BASF) in Ludwigshafen das erste Kunststoff-Tonband, das L-Typ-Band.

Die Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) stellte 1935 in Berlin auf der 12. Großen Deutschen Funk-Ausstellung das weltweit erste Tonbandgerät Magnetophon K 1 der Öffentlichkeit vor.

Bei späteren Tonbandgeräten für Rundfunk- und Studioanwendung wurde das Band auf offenen Tellern oder auf Spulen (Spulentonbandgeräte) aufgewickelt. Für Heimanwender wurden später Kassettentonbandgeräte entwickelt. Die größte Verbreitung hatte dabei das Compact-Cassette-System von Philips.

Für Diktiergeräte und Anrufbeantworter wurden überwiegend kleinere Kassetten benutzt.

Der Begriff „Tonband“ wird oft synonym zu „Spulentonband“ – im Gegensatz zur „Compact Cassette“ - verwendet. Durch die immer stärkere Verbreitung der Compact Cassette auch als bespielte Musikkassette verlor das Spulentonband ab Ende der 1970er Jahre im Heimbereich immer mehr an Bedeutung, da die Handhabung der Compact Cassette wesentlich einfacher war: Man musste nicht mehr umständlich das Band einfädeln, sondern nur noch die Kassette in das Abspielgerät einlegen.

Später wurde die magnetische Aufzeichnung zunächst in Anrufbeantwortern und Diktiergeräten durch digitale Speicherung auf Microchips abgelöst. Ab Ende der 1990er-Jahre wurde mit der Verbreitung der CD-R die Compact Cassette wiederum von der Compact Disc (CD) als digitalem Tonträger abgelöst. Ein anderer digitaler Tonträger war die Minidisc. Mittlerweile können MP3-Player mittels interner Datenkomprimierung auch längere Aufzeichnungen in hoher Qualität ohne besonderen Tonträger speichern.

Aber auch heute finden sich noch Tonbandmaschinen im professionellen Einsatz, so beispielsweise in Musikstudios und auf Filmsets. Tonbandmaschinen sind außerdem noch bei der Komposition und Interpretation von Werken der elektronischen Musik im Einsatz.

Bandbreite und Spulengröße

Bandlauf eines Tonbandgerätes

Freitragender Tonbandwickel auf einem Bobby (AEG-Wickelkern)

Die Breite des Bandes betrug bei den Pfleumerschen Versuchen anfänglich 16 mm (es wurden 16-mm-Filmspulen verwendet), später im Experiment ca. 10 mm, dann bei der AEG vor dem 2. Weltkrieg 6,5 mm. Nach Abtransport der deutschen AEG-Geräte nach den USA wurde der 6,5-mm-Standard auf 1/4 Zoll (6,35 mm) geändert. Weiterhin wurde die magnetisierbare Seite (Schichtseite) des Bandes von außen nach innen verlegt, man spricht von „Internationaler Schichtlage“. Beim deutschen Rundfunk wurde öfter mit der Schichtlage außen („Deutsche Schichtlage“) und nur mit freitragenden Spulenwickeln auf einem „Bobby“ (AEG-Wickelkern) gearbeitet. Bei der Compact Cassette ist die Magnetschicht aus technischen Gründen außen. Seit Kriegsende beträgt die Breite also 1/4" = 6,35 mm oder ein Vielfaches davon – bis hoch zu 2-Zoll-Bändern bzw. nur 0,15" (3,81 mm) bei der Compact Cassette. Das Magnetband wird auf Spulen mit einer Länge von bis zu weit über 1000 Metern aufgewickelt.

Der Durchmesser der Spulen für die Tonbänder reicht von 6 cm über 8, 10, 13, 15, 18 und 22 bis 26,5 cm, in alten Rundfunkstudios und in den USA sogar bis 16" (etwa 41 cm). Der Ton wird auf einer oder auf mehreren Spuren gleichzeitig aufgezeichnet. Es gibt digitale 48-Spur-Geräte und analoge mit sogar bis zu 64 Spuren.

Bandgeschwindigkeit

Die Vorschub-Geschwindigkeit (Bandgeschwindigkeit) beim Betrieb beeinflusst die Aufnahmequalität. Bei geringerer Geschwindigkeit verändert sich unter anderem der Frequenzgang, deshalb besitzen Tonbandgeräte für jede Bandgeschwindigkeit eine individuelle Vorverzerrung bzw. Entzerrung. Die ursprüngliche Bandlaufgeschwindigkeit betrug 77 cm/s. Bei einer Bandlänge von 1.000 Metern ergaben sich damit knapp 22 Minuten Aufzeichnungszeit. Der von der AEG gewählte Wert von 77 cm/s blieb für viele Jahre die Standardgeschwindigkeit im Rundfunkbereich. Als nach Kriegsende AEG-Magnetophone in die USA gelangten, orientierte man sich dort bei den ersten eigenen Modellen weitgehend an den AEG-Geräten. Die Umstellung von 50-Hz- auf 60-Hz-Wechselstromnetz (andere Motordrehzahl) und von den metrischen Maßen der AEG auf die in den USA üblichen Zoll-Maße ergab jedoch eine geringfügig niedrigere Bandgeschwindigkeit von 76,2 cm/s (gleich 30 Zoll pro Sekunde). Durch Verbesserung von Bandmaterial und Elektronik konnten die Geschwindigkeiten reduziert werden, immer in halben Schritten. 76 cm/s werden nur noch für professionelle, sehr hochwertige Aufnahmen (Masterbänder in Tonstudios) verwendet. Beim Rundfunk legte man sich auf 38 cm/s und 19 cm/s fest. Bei Heimspulengeräten sind 9,5 cm/s sehr gebräuchlich. Diese Geschwindigkeit ist für die Aufzeichnung von Radiosendungen und Interviews ausreichend. Dabei haben die Bänder eine Spielzeit von ein bis zwei Stunden. Für reine Sprachaufnahmen bieten solche Geräte meistens auch 4,75 cm/s an. Für höherwertige Aufnahmen nimmt man 19 cm/s. Bei Compact Cassetten werden allgemein 4,75 cm/s verwendet. Weitere Geschwindigkeiten sind 2,38 cm/s (für Flugfunk- und Sitzungsaufzeichnungen sowie Dokumentationszwecke, Diktiergeräte), 1,2 cm/s bei Mikrokassetten für Sprachaufnahmen.

Im englischsprachigen Raum wird die Bandgeschwindigkeit oft in inch per second (ips, „Zoll pro Sekunde“) angegeben. 1 ips entspricht 2,54 cm pro Sekunde, also läuft beispielsweise ein typisches Heimspulengerät mit 3,75 ips.

Beim reinen Umspulen ohne Betrieb des Tonkopfes wird die Andruckrolle nicht an die Capstanwelle angedrückt, so dass das Band frei von einer Spule zur anderen laufen kann. Dabei werden wesentlich höhere Geschwindigkeiten erreicht.

Sowohl für den Betrieb mit Tonkopf als auch beim Umspulen muss sich das Band problemlos von der Abwickelspule ablösen und vor allem sauber auf der Aufwickelspule ansammeln, ohne dass beispielsweise Wellungen auftreten (bei zu hohem Zug durch die Aufwickelspule). Dabei hilft bei professionellem Bandmaterial eine spezielle Rückseitenbeschichtung der Bänder („Rückseitenmattierung“). Bei den Rundfunkbändern ist diese in einer Farbe gehalten (z. B. weiß), auf der man Schneidemarkierungen gut erkennen kann. So eine Beschichtung ist auch vorteilhaft bei den seltener eingesetzten Endloskassetten, wo es nur eine einzige Spule gibt, von der gleichzeitig abgewickelt wird – und zwar aus dem Wickelzentrum – und außen wieder aufgewickelt wird.

Farbgebung bei Vorspannbändern

Für den professionellen Einsatz werden die Geschwindigkeiten und Aufnahmemodi durch eine international genormte Farbgebung der Vorspannbänder gekennzeichnet. In Tonstudios werden beispielsweise 7,5 Zoll bzw. 19 cm/s für Stereoaufnahmen ohne Timecode mit blau-weißem Vorspannband gekennzeichnet. Nur blau wird für Monoaufnahmen verwendet, im Rundfunk aber nur für Sprachaufnahmen. Stereoaufnahmen mit 15 Zoll bzw. 38 cm/s werden mit rot-weißem und bei Timecode-Verwendung mit rot-weiß-schwarzem Vorspannband gekennzeichnet (Rundfunk-Standard). Daneben gibt es noch spezielle Farbgebungen, falls eine Rauschunterdrückung wie z. B. TelCom C4 oder Dolby A bei der Aufnahme eingesetzt wurde, Transparentbänder für die Lichtschrankenabschaltung und gelbe Bänder als optische Trenner (etwa zwischen den Interviewsequenzen beim Rundfunk). Zoll ist hier die internationale Maßeinheit. Bänder für den Heimgebrauch tragen an einem Ende ein grünes („Anfang“) und am anderen ein rotes Vorspannband. Zwischen Vorspannband und eigentlichem Tonband kann ein Schaltband aus leitender Metallfolie eingefügt sein, um dafür vorgesehene Geräte am Bandende automatisch zu stoppen.

Vormagnetisierung

Die Magnetisierbarkeit ferromagnetischer Substanzen ist von ihrem Vorzustand abhängig (Hysterese). Daher wird das Band vor der Aufnahme zunächst gelöscht (d. h. entmagnetisiert). Zur Magnetisierung der Partikel in der Schicht muss die Feldstärke eine gewisse Schwelle (Koerzitivfeldstärke) überschreiten. Dazu wird durch den Aufnahmekopf (Sprechkopf SK) neben dem Audiosignal (Sprechstrom) ein hochfrequenter Wechselstrom – die sogenannte Vormagnetisierung (engl. Bias) – geschickt. Die Wellenlänge der Vormagnetisierungsfrequenz (ca. 70 kHz) ist klein gegenüber der Größe der magnetischen Partikel des Bandes bzw. der Breite des Luftspaltes des Aufnahmekopfes. Die Vormagnetisierung sorgt dafür, dass die Hysteresekurve der vor dem Spalt befindlichen Schichtpartikeln durchlaufen wird. Wenn die Partikel über die Spaltkante gelangen, nimmt die Feldstärke schnell ab, sodass der (aus Sicht einer Schichtpartikel quasistationäre) Sprechstrom die endgültige Magnetisierung eines jeden Partikels in der Schicht bestimmt.

Der Löschkopf als Induktivität ist Teil des Hochfrequenzoszillators, der auch für die Vormagnetisierung benutzt wird.

Bei Radiorekordern kann bei Aufnahme einer Rundfunksendung im Mittelwellenbereich ein störendes Pfeifen auftreten, falls Harmonische der Frequenz des Löschgenerators nahe an der Frequenz des empfangenen Senders oder des Empfängeroszillators liegen. Um dieses zu vermeiden, verfügen solche Geräte über eine oft mit FU (Frequenzumschaltung) oder Beat Cut bezeichnete Taste, welche die Löschfrequenz geringfügig ändert. Das gleiche Problem tritt auch mit dem 19 kHz-Hilfsträger (Pilotton) des UKW-Stereorundfunks auf. Dieser wird sowohl im UKW-Teil des Radios, wie auch eingangsseitig im Tonbandgerät so weit abgesenkt, dass eventuelle Störungen unterhalb der Hörschwelle bleiben. Gleiches gilt für den 19 kHz-Pilotton, aus dem der Hilfsträger im Empfänger regeneriert wird.

Alternativ kann die Löschung und Vormagnetisierung auch mit Gleichfeldern vorgenommen werden. Bis auf den Preis ist das jedoch nur mit Nachteilen verbunden. Insbesondere können derartig mit einem Gleichfeld magnetisierte Bänder beim Abspielen leichter die Bauteile anderer (auch höherwertiger) Kassetten- bzw. Tonbandgeräte magnetisieren, die anschließend dann abgespielte Aufnahmen anlöschen. (Anlöschen bedeutet, dass die Qualität der Aufnahmen nachlässt. Insbesondere treten ein Höhenverlust und ein verminderter Rauschabstand auf.) Früher war diese Technik praktisch nur in Anwendungen wie etwa Anrufbeantwortern oder Diktiergeräten anzutreffen. Obwohl die Kosten einer Hochfrequenz-Vormagnetisierungs- und -Lösch-Einrichtung in der Serienfertigung heute sehr gering sind, ist die Gleichfeldtechnik zum Beispiel bei tragbaren Kassettengeräten und Gerätekombinationen (Radiorekorder) wieder auf dem Vormarsch – leicht erkennbar an einem Dauermagnet-Löschkopf, der bei Wiedergabe wegklappt bzw. in einer Ruheposition verharrt.

Frischband und Löschband

Als Frischband bezeichnet man im Hörfunk und in der Tonstudiotechnik ein fabrikneues, im Jargon auch "jungfräuliches" Tonband.
Ein bereits bespieltes Band, das gelöscht wieder neu bespielt werden kann, bezeichnet man als Löschband.

Archivierung

Zum Archivieren werden Tonbänder in speziellen klimatisierten Räumen aufbewahrt, sie waren anfänglich (und sind immer noch) empfindlich für Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit. Mit der Weiterentwicklung von Acetyl-Cellulose, über PVC hin zum Polyester-Trägermaterial wurde dieses Problem fast gelöst. Eine Qualitätsminderung der Aufnahmen kann durch unbeabsichtigte Magnetisierung etwa magnetisierte Wiedergabeköpfe oder Aufbewahrung in der Nähe von nicht ausreichend abgeschirmten Lautsprechern etc. entstehen.

Bedeutende Hersteller von Bandmaterial

• Agfa-Gevaert
• Agfa, Wolfen
• Ampex
• BASF/Emtec (heute: RMGI)
• Hitachi / Maxell
• Fujifilm
• ORWO
• Philips
• Imation (ehemals 3M = Minnesota Mining & Manufacturing) / Produktname Scotch
• Sony
• TDK

Siehe auch

• Magnetband
• Tonbandgerät

Weblinks

• Kleine Historie zur Geschichte der Magnetband-Technik
• Kleine Historie und Chronik zur Geschichte des Tonbands
• Magnetbanddicken und Bandtechnik
• Laufzeiten der Magnettonbänder
• International gültige Farbgebung bei der Verwendung von Vorspannbändern