Schalldose

Generell lässt sich feststellen, dass die Funktionsweise einer mechanischen Schalldose auf der Erkenntnis Edisons beruht, dass gesprochene Worte Arbeit verrichten können. Ein Gedanke, der Edison ergriff, als dieser mit den dünnen Membranen experimentierte, welche in den Hörern der von Alexander Graham Bell entwickelten Telefone verbaut waren und dort der Schallumsetzung dienten. Seine Idee baulich in die Tat umsetzend, konstruierte Edison eine erste Schalldose mit einem senkrecht auf der Membranoberfläche sitzenden und in der Mitte zentrierten Stift. Mit dieser Konstruktionsweise gelang es nunmehr die sinusförmigen Schallwellen, die auf die Membran trafen, mechanisch in einen Tonträger zu gravieren, zu konservieren und je nach Bedarf wieder abzuspielen.

Im Laufe ihrer Entwicklungsgeschichte bestanden die verwendeten Schalldosen in der Regel aus flachen Gehäusen, gefertigt in den Materialien Messing oder Aluminium, manchmal auch in Holz, die auf der einen Seite eine Öffnung für den Anschluss eines Schallleitsystems (Trichter, Schlauch oder Tonarm) aufwiesen und auf der gegenüberliegenden Seite mit einer meist in Gummi gefassten Membran verschlossen waren. Hierbei war von Bedeutung, dass die aus Glimmer, Glas, Kupfer oder Aluminium bestehende Membran frei schwingend gelagert sein musste. Sie durfte ausschließlich auf das Hebelsystem wirken, das sie mit dem Bauteil (Saphir oder Nadel) verband, das die Rille des Tonträgers entweder erzeugte oder durch sie glitt. Jeglicher Kontakt zu anderen festen Gehäuseteilen hätte die Funktion des Aufnehmens oder Wiedergebens von Schall massiv beeinträchtigt.

Die von Edison entwickelten Schalldosen für Wachswalzen waren in Aufnahme- und Wiedergabe-Schalldosen getrennt, die je nach Verwendung ausgetauscht wurden, teilweise jedoch auch auf einem gemeinsamen Träger montiert waren und dann einfach durch seitliche Drehung gewechselt wurden. Sie wurden immer durch eine Führungsspindel über die Walze bewegt. Das war bei der Aufnahme notwendig, um überhaupt eine Rille erzeugen zu können, und schonte diese bei der Wiedergabe in gewissem Umfang. Die Aufnahme-Schalldose (Recorder) war mit einem Trichter, die Wiedergabe-Schalldose (Reproducer) mit Hörschlauch oder Trichter ausgestattet. Bei späteren Modellen diverser Hersteller wurde teilweise auch auf die Führungsspindel verzichtet, da jene Geräte wie die Grammophone einzig zur Wiedergabe von Schall gedacht waren.

Für alle diese Modelle galt, wie bereits erwähnt, dass bei der Aufnahme der nahezu senkrecht zum Tonträger stehende scharfkantige Stichel – sinusförmig im Rhythmus der auf die Membran treffenden Schallwellen auf und ab schwingend – die Toninformation in die Tiefe des Aufzeichnungsmediums grub und bei der Wiedergabe ein abgerundeter Saphir die Membran der dafür spezialisierten Schalldose in Vibration versetzte und somit die aufgezeichneten Tonsignale wieder in hörbaren Schall umwandelte. Das beschriebe Aufzeichnungsverfahren nennt man wegen der Aufzeichnungsrichtung in die Tiefe des Tonträgers Tiefen- oder auch Edison-Schrift.

Das Graphophon, eine Weiterentwicklung des ersten Phonographen von Edison durch Chichester Bell und Charles Sumner Tainter, verwendete bauähnliche Schalldosen wie jener und infolgedessen auch die Tiefenschrift zur Aufzeichnung der Schallwellen in das Aufzeichnungsmedium. Es sei angemerkt, dass jenes zu Beginn der technischen Entwicklung aus einem Blatt Zinnfolie, aufgespannt auf einen um die eigene Achse rotierenden Metallzylinder (Zinnfolien-Phonograph oder Tin Foil Phonograph), später aus einer mit einer Wachsschicht bedeckten runden Walze aus Pappe (Graphophone) und wiederum nach deren Weiterentwicklung durch Edison vollständig aus Wachs bestand. (Improved Phonograph oder Verbesserter Phonograph).

Mit der Wiederentdeckung des horizontalen Aufzeichnungsmediums – bereits Thomas Alva Edison, Chichester Bell und Charles Sumner Tainter experimentierten mit einer flachen Scheibe, auf der die Tonsignale allerdings in Tiefenschrift eingraviert waren – durch Emil Berliner und des von ihm parallel entwickelten Grammophons änderte sich das Konstruktionsprinzip der Schalldose dahingehend, dass die Nadel, je nach Bauart des Grammophons, in einem nach vorne geneigten Winkel von bis zu 60° (bezogen auf die Senkrechte) zum Tonträger stand, während sich ihre Membran im Verhältnis hierzu in seitlicher, dabei ebenfalls senkrechter Position zum Wiedergabemedium befand, sodass deren Oberfläche parallel zur Laufrichtung der Rille unter der Nadel stand. Die mechanische Umsetzung der in einer Wellenlinie aufgezeichneten Tonsignale erfolgte nunmehr über einen nötig gewordenen zusätzlichen Winkelhebel.

Die Schallrille war nicht mehr in der bis dahin gebräuchlichen Tiefenschrift ausgeführt, sondern in der von Berliner als wesentliche Neuerung eingeführten V-förmigen Seitenschrift. Diese ermöglichte in Verbindung mit einer exakten Nadelführung die bessere Umsetzung der mechanischen Rotationskraft des Motors in akustische Energie und infolgedessen höhere Lautstärken als der Phonograph und das Graphophon.

Anders als die Phonographen waren die im Handel angebotenen Grammophone nur für die Wiedergabe der nun massenhaft gepressten Tonträger, der Schallplatten, gedacht und wurden deshalb nur mit Wiedergabe-Schalldosen geliefert. Außerdem konnte dadurch auf Führungsspindeln verzichtet werden, wodurch die Konstruktion der Geräte deutlich einfacher und dadurch preisgünstiger gehalten werden konnte.

Von besonderer Bedeutung bei der von Berliner favorisierten Seitenschrift und der damit einhergehenden Positionierung der Schalldose ist deren Gewicht. Eine zu leichte Schalldose tastete die Tonrille unsauber ab, neigte zum Springen und geriet bei tiefen Frequenzen hörbar in Resonanz. Dem entgegen konnten zu schwere Schalldosen die Schellackplatten aufgrund von erhöhtem Verschleiß nachhaltig schädigen. Gleiches galt für die verwendeten Stahlnadeln, die in der Regel nur zum einmaligen Abspielen des Tonträgers geeignet waren, da sie schnell ihre ursprüngliche, in der Spitze abgerundete Form verloren und sich der V-Form der Schallplattenrille anpassten. Dieser Effekt begründet sich in der bewusst gewählten harten Materialmischung der Schellackplatten, um diese besser gegen die herkömmliche Abnutzung zu schützen.