Phonograph: Von der Zinnfolie zu Kassette und CD

Was geschieht, wenn man in einen Phonographen spricht

Wer einige Sekunden vor der Bühne steht, sieht den ältesten Kunstgriff der Tonaufzeichnung. Eine Schaufensterfigur beugt sich über eine kleine eiserne Maschine und spricht in ein Mundstück. Hinter dem Mundstück schwingt eine dünne Membran mit der Stimme, und eine daran befestigte Stahlspitze drückt in eine Zinnfolie, die um eine Trommel gewickelt ist. Die Trommel dreht sich und verschiebt sich auf einer Schraube seitwärts, sodass die Spitze eine spiralförmige Spur in der Folie hinterlässt. Dann kehrt die Trommel zum Ausgangspunkt zurück, eine zweite, leichtere Spitze folgt derselben Spur, und die Stimme kommt aus einem kleinen Schalltrichter zurück.

Mehr ist ein Phonograph nicht: eine Möglichkeit, die Bewegung der Luft in die Form einer Rille und die Form einer Rille wieder in die Bewegung der Luft umzusetzen. Alles Weitere auf dieser Seite, die Wachswalzen, die Schallplatten mit 78 Umdrehungen pro Minute, die elektrischen Tonabnehmer, die Tonbänder und die Compact Disc, beantwortet dieselben zwei Fragen anders. Wo speichert man die Form der Welle, und wie liest man sie wieder aus, ohne sie zu zerstören?

Auf der Bühne stehen sieben Maschinen. Wählen Sie eine mit dem Regler Maschine. Zoom führt von der ganzen Maschine zur Nadel oder zum Tonkopf und dann unter ein Mikroskop, wo die Rille, die magnetisierten Teilchen eines Tonbands oder die Vertiefungen einer CD aus demselben Signal gezeichnet werden, das Sie hören können. Geschwindigkeit verändert, wie schnell das Medium an Nadel oder Tonkopf vorbeiläuft, und die Anzeige zeigt die Auswirkung auf die Tonhöhe. Der Ton bleibt ausgeschaltet, bis Sie ihn einschalten, und Ihre eigene Stimme gelangt nur dann in die Rille, wenn Sie Meine Stimme aufnehmen drücken und den Mikrofonzugriff erlauben. Keine Ihrer Aufnahmen verlässt die Seite.

Schall ist eine Druckwelle

Eine Stimme ist Luft, die gedrückt und gezogen wird. Ihre Stimmlippen öffnen und schließen sich mehr als hundertmal pro Sekunde, und jeder Luftstoß erhöht den Luftdruck vor Ihrem Mund um einen winzigen Betrag. Der erhöhte Druck breitet sich mit Schallgeschwindigkeit aus, in Luft bei Raumtemperatur etwa 343 m/s, gefolgt von einem Druckabfall und einem weiteren Anstieg. Ein Mikrofon, ein Trommelfell oder eine Phonographenmembran in dieser Luft wird durch dasselbe Muster nach innen und außen bewegt.

Zwei Zahlen beschreiben eine einfache Welle. Die Frequenz gibt an, wie oft pro Sekunde der Druck steigt und fällt, gemessen in Hertz (Hz). Die Wellenlänge bezeichnet die Strecke, die die Welle während eines solchen Zyklus zurücklegt. Über die Geschwindigkeit hängen beide zusammen:

Wellenlänge = Geschwindigkeit ÷ Frequenz

In Luft hat ein Ton von 1000 Hz (1 kHz) eine Wellenlänge von 343 ÷ 1000 = 0,343 m, etwa eine Schulterbreite. Dieselbe Formel erscheint auf dieser Seite immer wieder, denn jedes Aufzeichnungsmedium ist eine Art langsame, eingefrorene Luft. Läuft eine Rille mit 0,5 m/s an einer Nadel vorbei, beansprucht ein 1-kHz-Ton 0,5 ÷ 1000 m = 0,5 mm Rille. Läuft ein Kassettenband mit 4,76 cm/s am Tonkopf vorbei, beansprucht derselbe Ton 47,6 µm Band.

Eine wirkliche Stimme besteht nicht aus einem einzigen Ton. Die Stimmlippen erzeugen einen Grundton um 100 bis 250 Hz, und die Form von Mund und Rachen hebt einige darüberliegende Obertöne an. Diese angehobenen Bänder, Formanten genannt, unterscheiden ein „a“ von einem „i“. Der gesprochene Satz auf der Bühne entsteht in Ihrem Browser auf dieselbe Weise: ein Summton bei etwa 120 Hz, für jeden Vokal durch 3 Formanten geformt. Er ist keine Aufnahme einer Person, daher besteht daran kein Urheberrecht.

Der Zinnfolienphonograph von 1877

Nach den Thomas A. Edison Papers an der Rutgers University kam Edison im Juli 1877 auf die Idee der Tonaufzeichnung, als er an einem Telefonmikrofon arbeitete. In einer Labornotiz beschrieb er eine Telefonmembran mit einer Prägespitze, die gegen schnell bewegtes Paraffinpapier gehalten wurde, und schrieb, die Schwingungen seien „sauber eingeprägt“ worden. In den folgenden Monaten griff er die Idee wieder auf, und Ende November lag ein grundlegender Entwurf vor.

Der erste Phonograph bestand aus einer gerillten Walze auf einer langen Welle. Die Welle hatte eine Gewindesteigung von 10 Gängen pro Zoll und wurde mit einer Handkurbel gedreht. Statt Paraffinpapier wickelte Edison ein Stück Zinnfolie als Aufnahmefläche um die Walze. Der Mechaniker John Kruesi baute das Gerät in der ersten Dezemberwoche 1877. Als es fertig war, legte Edison die Folie auf und nahm das Kinderlied „Mary Had a Little Lamb“ auf. Die Edison Papers weisen darauf hin, dass der erste Phonograph getrennte Aufnahme- und Wiedergabemechanismen hatte und spätere Entwürfe beide vereinten.

Das Patent folgte rasch. Das US-Patent 200,521 für eine Verbesserung an Phonographen oder Sprechmaschinen wurde am 19. Februar 1878 erteilt. Die Maschine wurde in den Vereinigten Staaten und Europa vielfach vorgeführt und machte Edison als „Zauberer von Menlo Park“ berühmt. Sie war auch für Wissenschaftler von echtem Interesse, die damit die Akustik untersuchten.

Die Edison Papers benennen jedoch klar ihre Grenzen: Die Zinnfolienaufnahmen waren nie völlig zufriedenstellend, und erst zehn Jahre später brachte Edison eine kommerzielle Maschine heraus. Folie reißt, sie lässt sich nicht abnehmen und exakt an derselben Stelle wieder auf die Trommel legen, und die Vertiefungen werden bei jedem Nadeldurchlauf flacher. Probieren Sie es auf der Bühne aus. Stellen Sie Wiedergaben auf 10 und spielen Sie die Folie ab: Die Rille ist flacher, der Klang leiser und dumpfer, das Rauschen lauter.

Warum 10 Gänge pro Zoll? Jede Kurbelumdrehung verschiebt die Trommel seitwärts um einen Gewindegang, sodass die Rille eine Spirale mit einer Steigung von 25,4 ÷ 10 = 2,54 mm bildet. Das ist breit genug, damit eine Stahlspitze von selbst folgen kann, was bei einer Maschine ohne Tonarm wichtig ist, bei der allein die gerade geschnittene Rille die Nadel führt.

Zwanzig Jahre zuvor: Scotts Phonautograph

Edison war nicht der erste Mensch, der Schall aufzeichnete. Der Thomas Edison National Historical Park des National Park Service erklärt heute ausdrücklich, dass die Tonaufzeichnung zweimal erfunden wurde: zuerst 1857 von Édouard-Léon Scott de Martinville in Frankreich, dann 20 Jahre später von Edison.

Scotts Phonautograph zeichnete die Schwingungen einer Membran auf rußgeschwärztes Papier, das um eine handgekurbelte Walze gewickelt war. Er sollte Schall sichtbar machen, nicht wieder hörbar. Niemand konnte ein Phonautogramm abspielen, und so gab es anderthalb Jahrhunderte lang keinen Beweis, dass die Spuren etwas Erkennbares enthielten.

2008 fanden Forscher der Gruppe First Sounds Scotts erhaltene Aufzeichnungen in französischen Archiven und wandelten sie mit einem am Lawrence Berkeley National Laboratory entwickelten optischen Scanverfahren in Klang um. First Sounds erklärt, dass eine Stimmgabel dabei sehr half. 1860 ließ Scott neben seinen Aufzeichnungen die Spur einer 250-Hz-Stimmgabel mitlaufen, die eine Zeitreferenz liefert: Wo die Schwingungen der Gabel dicht zusammenrücken, drehte sich die Walze langsam, und der Klang lässt sich wieder auf seine wirkliche Geschwindigkeit dehnen. Den Aufzeichnungen von 1857 fehlt eine solche Spur, und die Handgeschwindigkeit an der Kurbel schwankte so stark, dass ihre Melodien nicht erkennbar sind.

Das bekannteste Ergebnis ist „Au clair de la lune“, aufgenommen am 9. April 1860. First Sounds bezeichnet es als die früheste bislang wiedergewonnene, klar erkennbare Aufzeichnung einer menschlichen Stimme. Eine Rezitation aus Ducis' Othello vom April 1860 ist die früheste Aufzeichnung gesprochener Sprache, die mit ihrer exakten ursprünglichen Geschwindigkeit abgespielt werden kann. Ein Phonautogramm einer 435-Hz-Stimmgabel von 1859 ist der älteste bislang reproduzierte erkennbare Klang.

Die erste Bühnenszene zeigt Edisons Maschine, weil sie als erste ihre eigene Aufnahme wiedergeben konnte. Der Scott-Fall in der Liste unter den Reglern öffnet stattdessen das Mikroskop, denn ein Phonautogramm ähnelt eher einem Bild einer Rille als einer Rille.

Wie eine Rille eine Welle speichert

Betrachten Sie die Zinnfolienrille unter dem Mikroskop. Drückt die Stimme die Membran hinein, dringt die Spitze tiefer ein; fällt der Druck, hebt sie sich. Die Rille hat daher einen gleichmäßigen Verlauf über die Trommel, doch ihre Tiefe steigt und fällt mit dem Schall. Sammler nennen dies Tiefenschrift oder Vertikalschnitt. Edisons Walzen behielten dieses Verfahren während ihrer gesamten Geschichte bei.

Die andere Möglichkeit, dieselbe Welle zu speichern, hält die Tiefe konstant und lässt die Rille seitwärts ausschlagen. Diese Seitenschrift nutzte Emile Berliner für seine Grammophonplatten, und um 1920 war sie laut dem Leitfaden der Yale University Library zu Schallplatten mit 78 Umdrehungen pro Minute zur Norm für Platten geworden. Auf der Bühne zeigen Grammophon und elektrischer Plattenspieler eine Seitenschriftrille: Die Wände bleiben gleich hoch, während die Spur hin und her schwingt und die Nadel nach links und rechts drückt.

In beiden Fällen ist die Aufnahme die Welle selbst, entlang einer Linie geschrieben. Die Beziehung zwischen Linie und Zeit bestimmt die Oberflächengeschwindigkeit: wie viele Meter Rille pro Sekunde an der Nadel vorbeiziehen. Bei einer Walze ist die Oberflächengeschwindigkeit der Umfang mal Umdrehungen pro Sekunde. Die Zinnfolientrommel des Modells hat 101,6 mm Durchmesser und dreht sich mit etwa 60 Umdrehungen pro Minute (beides Modellwerte, da das Original von Hand gedreht wurde), also

v = π × 0,1016 m × 60 ÷ 60 s = 0,319 m/s

Bei dieser Geschwindigkeit beansprucht ein Zyklus eines 1-kHz-Tons 0,319 ÷ 1000 m, also 319 µm Folie. Ein 10-kHz-Ton würde 31,9 µm beanspruchen, feiner, als ein Folienabdruck mit einer stumpfen Stahlspitze speichern könnte. Das ist ein Grund für den dumpfen Klang der Zinnfolie: Das Medium konnte die kurzen Wellen der hohen Töne nicht tragen.

Das Mikroskop zeigt genau so viel Rille, wie die Bildunterschrift angibt, und die Wellenform in der Anzeige ist das Signal, das sich in diesem Augenblick unter der Nadel befindet. Mit Zeitlupe auf 100- oder 1000-fach langsamer können Sie beobachten, wie die Rillenform unter der Spitze vorbeigleitet. Auf der Zinnfolientrommel enthalten 10 mm Folie 10 ÷ 319 s, also 31 ms Schall.

Wachs ersetzt Folie

Die Edison Papers berichten, dass Edisons frühe Verkaufsversuche für einen Zinnfolienphonographen scheiterten und Alexander Graham Bell und Charles Sumner Tainter ihn zur Tonaufzeichnung zurückbrachten, als sie Mitte der 1880er-Jahre eine Maschine mit Wachswalzen vorführten. Bell, sein Cousin Chichester Bell und Tainter arbeiteten in Washington als Volta Laboratory Associates zusammen. Ihre Maschine, das Graphophon, schnitt die Rille in Wachs, statt sie in Folie zu drücken. Das Schneiden entfernt einen dünnen Materialfaden und hinterlässt eine saubere, haltbare Rille, die sich oft abspielen lässt.

Zwischen 1887 und 1889 entwickelten Edison und seine Mitarbeiter verbesserte Phonographen und Wachswalzen, die dem Graphophon technisch überlegen waren. Wegen ihres Elektromotors waren sie jedoch teuer und schwer zu bedienen, weshalb sie als Diktiergeräte nur einen begrenzten Markt fanden. Edison versuchte auch, eine sprechende Puppe mit einem kleinen Phonographen im Inneren zu verkaufen, doch sie war zu empfindlich.

Sein erstes wirkliches Publikum fand der Phonograph auf andere Weise. In den 1890er-Jahren bauten Vertreter Münzschlitze an Diktierphonographen an und eröffneten Phonographensalons, in denen Kunden für einen Nickel eine Aufnahme hören konnten. Später im Jahrzehnt erschienen preiswerte Phonographen mit Federantrieb, und Edisons Firma verbesserte das Kopierverfahren für Aufnahmen. Von da an führte sie die Branche etwa ein Jahrzehnt lang an.

Das UCSB Cylinder Audio Archive beschreibt die braunen Wachswalzen von 1895 bis 1901 als die ersten in großem kommerziellem Maßstab verkauften Tonaufnahmen. Sie wurden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten von etwa 120 bis 160 Umdrehungen pro Minute geschnitten und mit einem Zettel mit dem Aufnahmetitel geliefert, da auf der Walze selbst nur eine Nummer stand. Die meisten Zettel sind verloren. Deshalb beginnt fast jede kommerzielle braune Wachswalze mit einer gesprochenen Ansage von Titel und Interpret. Braune Wachsrohlinge ließen sich auch wiederverwenden: Die alte Rille wurde abgehobelt, und Edison behauptete, ein Rohling sei bis zu 100-mal verwendbar. Das Archiv vergleicht ihn mit einer wiederbeschreibbaren Disc.

Das Kopieren war die Schwachstelle. Bis 1902 sang ein Künstler dasselbe Lied immer wieder vor einer Handvoll Aufnahmetrichtern, und jeder Vortrag ergab nur eine kleine Charge Walzen.

Zahlen einer Walze

1902 führte Edison das Gold-Moulded-Verfahren ein. Von einem Wachsoriginal wurde eine Metallform angefertigt, und ein Rohling wurde darin erhitzt, sodass er sich in die Rillen ausdehnte. Der Name stammt von der Goldspur, mit der das Original leitfähig gemacht wurde. Die Wiedergabegeschwindigkeit wurde auf 160 Umdrehungen pro Minute vereinheitlicht, die Rillensteigung blieb bei 100 Gängen pro Zoll. UCSB merkt an, dass eine Walze mit 100 Gängen pro Zoll bei 160 Umdrehungen pro Minute etwa 1,5 bis 2,5 Minuten spielt; deshalb wurden sie als Zweiminutenaufnahmen verkauft.

Die Wachswalze des Modells hat 55,6 mm Durchmesser (2 3/16 in), und die bespielte Länge entlang der Walze wird mit 4 in angesetzt. Dann gilt:

• Umdrehungen = 100 Gänge pro Zoll × 4 in = 400 Umdrehungen
• Spieldauer = 400 ÷ 160 U/min = 2,5 min
• Oberflächengeschwindigkeit = π × 0,0556 m × 160 ÷ 60 s = 0,466 m/s
• Rillenlänge = 400 × π × 0,0556 m = 69,9 m

Ein 1-kHz-Ton beansprucht 0,466 ÷ 1000 m = 466 µm Rille. Interessant ist die Zahl, die sich nicht ändert. Eine Walze hat am Anfang der Rille denselben Durchmesser wie am Ende, sodass die Rille während der gesamten Wiedergabe mit 0,466 m/s an der Nadel vorbeiläuft. Eine Schallplatte kann das nicht, wie die nächsten Abschnitte zeigen.

1908 verdoppelte Edison die Rillendichte. Die Amberol-Walze hatte 200 Gänge pro Zoll und spielte etwa 4 Minuten. Sie erforderte eine neue Nadel, ältere Maschinen mussten umgerüstet werden. 1912 endeten sowohl die Zwei- als auch die Vierminuten-Wachsserien, und Edison wechselte zur Blue Amberol, einer Zelluloidwalze mit derselben 4-Minuten-Rille. Zelluloid zerbrach nicht beim Herunterfallen. UCSB ergänzt eine Wendung: Schrumpfung und Verformung im folgenden Jahrhundert haben viele Blue Amberols schwer abspielbar gemacht, und heute klingen sie oft schlechter als die Wachswalzen, die sie ersetzten.

Andere Hersteller erprobten größere und andere Walzen. Concert-Walzen, ab Ende 1898 verkauft, hatten 5 Zoll Durchmesser, mehr als das Doppelte des Standardformats, und waren lauter. Zunächst wurden sie mit 120 Umdrehungen pro Minute aufgenommen, ab Ende 1899 mit 144 und ab Anfang 1902 mit 160; sie kosteten jeweils 4 bis 5 US-Dollar gegenüber 35 bis 50 Cent für eine Standardwalze. In Frankreich baute der Uhrmacher Henri Lioret 1893 eine sprechende Puppe mit einer kleinen Zelluloidwalze und stellte anschließend eigene haltbare Musikwalzen aus Zelluloid her, die mit 100 oder 120 Umdrehungen pro Minute liefen und 30 Sekunden bis 4 Minuten fassten.

Berliners flache Schallplatte

Emile Berliner, ein in Deutschland geborener Erfinder in Washington, untersuchte Phonograph und Graphophon, bevor er etwas anderes versuchte. Das Library of Congress Information Bulletin beschreibt seinen Wechsel von Walzen zu flachen, doppelseitigen Zinkplatten mit einer von einer Nadel gezogenen Spiralrille. Am 8. November 1887 erhielt er für das Grammophon, ein Gerät zur Aufnahme und Wiedergabe von Schall, das US-Patent 372,786.

Die flache Schallplatte hatte einen gewaltigen Vorteil. Eine Walze musste von einem Original kopiert werden, und vor dem Formguss bedeutete das eine neue Aufnahme oder Kopieren über Schalltrichter. Eine Schallplatte ließ sich pressen. Einmal ein Metallnegativ des Originals hergestellt, konnten daraus Tausende identischer Platten gepresst werden. Dem Artikel der Library of Congress zufolge ließen sich die flachen Platten zu wesentlich geringeren Kosten in Massen herstellen als Edisons Walzen. Berliner sah das Grammophon außerdem von Anfang an als Unterhaltungsgerät für zu Hause, während andere den Phonographen als Diktiergerät fürs Büro betrachteten.

Der Weg war nicht reibungslos. Auf einer Deutschlandreise 1889 vereinbarte Berliner mit einer Spielzeugfirma die Herstellung kleiner Spielzeugplatten und handgedrehter Abspielgeräte. Zurück in Amerika gründete er die American Gramophone Company und dann die United States Gramophone Company in Washington. Für eine gleichmäßige Geschwindigkeit arbeitete er mit Eldridge R. Johnsons Maschinenwerkstatt in Camden, New Jersey, an Geräten mit Federantrieb; derselbe Artikel schreibt Johnson die Idee der Plattenetiketten zu. Auf der Bühne ist das Papieretikett in der Mitte der Grammophonplatte eines der versteckten Fundstücke, ebenso der Federschlüssel am Gehäuse.

Am 29. September 1897 brach in Berliners Washingtoner Fabrik ein Brand aus. Patentstreitigkeiten und Nachahmungen folgten, und im Juni 1900 legte eine gerichtliche Verfügung die Berliner Gramophone Company in Philadelphia still. Berliner übertrug seine Patentrechte an Johnson, der die Victor Talking Machine Company gründete, während Berliner finanziell beteiligt blieb.

Warum Schallplatten sich durchsetzten

Eine Schallplatte lässt sich leicht ins Regal stellen, leicht verschicken und leicht zu Tausenden herstellen, und sie fasst etwas mehr Musik als eine Zweiminutenwalze. Die Geschichte der Blue Amberol bei UCSB vermerkt, dass Edisons schärfste Konkurrenten 1912 die Victor Talking Machine Company und die Columbia Phonograph Company waren, die bereits keine Walzen mehr herstellten. Yales Leitfaden fasst das Ergebnis zusammen: In den 1910er-Jahren waren flache Schallplatten das wichtigste Tonaufzeichnungsmedium. Edison führte die Blue Amberol noch bis 1929 fort.

Edison stellte auch eigene Schallplatten her. Das Museum der Iowa State University besitzt einen Edison-Diamond-Disc-Phonographen und beschreibt die Platten als 1/4 in dick, aus Ton und Schellack gefertigt und mit einem echten Diamanten abgespielt. Die Diamond-Disc-Serie lief von 1912 bis 1929. Wie bei Edisons Walzen war ihre Rille in Tiefenschrift geschnitten, nicht seitwärts.

Die Walze besaß etwas, das der Schallplatte fehlte: eine gleichbleibende Rillengeschwindigkeit von Anfang bis Ende. Auf einer Schallplatte sind die äußeren Windungen viel länger als die inneren, dauern beim Abspielen aber gleich lang. Die Rille wird langsamer, wenn die Nadel nach innen wandert, und hohe Töne nahe dem Etikett werden auf kürzerer Rillenstrecke zusammengedrängt. Schalten Sie das Mikroskop über dem Grammophon ein und beobachten Sie die Anzeige, während der Tonarm nach innen wandert. Die Oberflächengeschwindigkeit sinkt, und damit die Rillenlänge für eine Welle von 1 kHz.

Zahlen einer 78er-Schallplatte

Frühe Plattengeschwindigkeiten unterschieden sich stark. Laut Yales Leitfaden lagen Aufnahme- und Wiedergabegeschwindigkeiten zwischen 72 und 86 Umdrehungen pro Minute, bevor sie sich bei 78 einpendelten; bis 1910 wurden die meisten Aufnahmen mit etwa 78 bis 80 Umdrehungen pro Minute hergestellt. 1925 wurden 78,26 Umdrehungen pro Minute als Standard für motorisierte Abspielgeräte gewählt, weil ein üblicher Motor mit 3600 Umdrehungen pro Minute und einem Zahnrad mit 46 Zähnen ergibt:

3600 ÷ 46 = 78,26 U/min

Derselbe Leitfaden nennt die Spieldauer pro Seite: etwa 3 Minuten für eine 10-Zoll-Platte und etwa 4 bis 5 Minuten für eine 12-Zoll-Platte. Bei der 10-Zoll-Grammophonplatte des Modells reicht die Rille von einem Radius von 117 mm bis 50 mm bei 96 Rillen pro Zoll. Diese drei Zahlen sind als typisch gewählte Modellwerte und keine Messwerte einer bestimmten Platte, weshalb die folgenden Ergebnisse Schätzungen sind:

• Umdrehungen = (117 − 50) mm ÷ 25,4 mm × 96 = 253 Umdrehungen
• Spieldauer = 253 ÷ 78,26 U/min = 3,2 min
• Rillengeschwindigkeit am Rand = 2π × 0,117 m × 78,26 ÷ 60 s = 0,96 m/s
• Rillengeschwindigkeit am Ende = 2π × 0,050 m × 78,26 ÷ 60 s = 0,41 m/s
• Rillenlänge ≈ 253 × π × (0,117 + 0,050) m = 133 m

Die 3,2 Minuten stimmen mit Yales Angabe von etwa 3 Minuten überein. Am äußeren Rand beansprucht ein 1-kHz-Ton 959 µm Rille, nahe dem Etikett 410 µm. Für die 12-Zoll-Platte des elektrischen Plattenspielers verwendet das Modell 146 mm bis 60 mm, woraus sich 325 Umdrehungen, 4,2 Minuten und 1,20 m/s am Rand ergeben, die bis zum Ende auf 0,49 m/s fallen. Yales 4 bis 5 Minuten passen auch hier.

Warum so kurz? Die Rille einer 78er ist breit, denn eine Stahlnadel in einer Schellackrille braucht Platz, und die Platte dreht sich schnell. Die Langspielplatte von 1948 behielt die Scheibe bei, verwendete aber eine feine Rille und 33⅓ Umdrehungen pro Minute; die Ausstellung zur Vinylschallplatte setzt diesen Teil der Geschichte fort.

Schalltrichter und akustische Aufnahme

Vor 1925 steckte in einer Aufnahme keinerlei Elektrizität. Yales Leitfaden beschreibt es so: Der Künstler sang oder spielte in einen großen Schalltrichter, und die Schallenergie selbst ließ die Schneidnadel schwingen und das Wachsoriginal schneiden. Die Wiedergabe verlief umgekehrt. Die Rille bewegte die Nadel, die Nadel eine Glimmermembran in der Schalldose, und der Schalltrichter übertrug die Membranbewegung in den Raum.

Ein Schalltrichter ist eine Anpassungsvorrichtung. Eine Membran von wenigen Zentimetern Durchmesser kann eine große Luftmasse nur sehr schlecht bewegen; ohne Trichter klingt sie dünn und leise. Im engen Trichterhals kann die Membran eine kleine Luftsäule kräftig drücken, und die allmähliche Erweiterung überträgt diesen Druck auf eine immer breitere Säule, bis er den Raum erreicht. Je länger und breiter der Trichter, desto tiefere Töne kann er übertragen. Deshalb trägt das Grammophon auf der Bühne einen Blumentrichter mit einem halben Meter Durchmesser, und deshalb wurden Trichter so groß, dass sie eine Zimmerecke ausfüllten.

Die Schwäche der akustischen Aufnahme war ihr Umfang. Yales Leitfaden merkt an, dass akustische Aufnahmen nie hohe Klangtreue erreichten und ihr Dynamikumfang begrenzt war. Sehr leise und sehr laute Klänge ließen sich nicht zugleich erfassen, tiefer Bass bewegte die Nadel nicht genügend, und Sänger wurden näher am oder weiter vom Trichter aufgestellt, um eine Gruppe auszubalancieren.

Auf der Bühne ist der Klang des Grammophons auf etwa 200 Hz bis 5 kHz begrenzt und mit Oberflächenrauschen und Knistern ergänzt. Das sind Modellwerte, die den Unterschied zu späteren Maschinen hörbar machen sollen, keine Messwerte einer bestimmten Aufnahme.

Elektrische Aufnahme ab 1925

1925 kam das Mikrofon hinzu. Yales Leitfaden erklärt, dass Künstler von da an in ein Mikrofon sangen, ein Verstärker das schwache elektrische Signal verstärkte und dieses Signal die Schneidnadel antrieb. So hergestellte Aufnahmen heißen elektrische Aufnahmen, und die erste wurde 1925 veröffentlicht. Yale ergänzt, dass der Begriff nach dem Aufkommen des Magnetbands 1947 gewöhnlich nicht mehr verwendet wird, als Aufnahmesitzungen zunächst auf Band und dann auf Platte gelangten.

Elektrizität veränderte beide Enden. Bei der Aufnahme muss der Künstler nicht mehr in einen Trichter rufen, sodass ein ganzes Orchester aus normalem Abstand aufgenommen werden konnte; der Verstärker konnte zudem Bass anheben, der zuvor zum Schneiden zu schwach gewesen war. Zu Hause ersetzte ein elektrischer Plattenspieler den Schalltrichter durch 3 Teile: einen Tonabnehmer, der die Nadelbewegung in eine Spannung umsetzt, einen Verstärker mit Elektronenröhren, der die Spannung erhöht, und einen Lautsprecher, der die Luft bewegt. Der elektrische Plattenspieler auf der Bühne besitzt sie alle. Schalten Sie Innenansicht ein, um die glühenden Röhren und die Papiermembran hinter dem Gitter zu sehen.

Auch der Motor änderte sich. Eine Feder läuft ab, und ein Fliehkraftregler kann ihre Geschwindigkeit nur ungefähr halten. Ein an die Netzfrequenz gebundener Elektromotor hält eine exakte Drehzahl, und ein Zahnrad legt die Plattengeschwindigkeit fest. Daher kommt 3600 ÷ 46: ein Motor mit 3600 Umdrehungen pro Minute, also 60 Umdrehungen pro Sekunde an einem 60-Hz-Netz, und ein Zahnrad mit 46 Zähnen. Das Zahnrad ist eines der versteckten Fundstücke unter dem Plattenteller des elektrischen Plattenspielers.

Das Modell des elektrischen Plattenspielers ist auf der Bühne auf etwa 90 Hz bis 7 kHz begrenzt, ein Modellwert für einen volleren Klang als beim akustischen Grammophon und einen engeren als beim Tonband.

Geschwindigkeit und Tonhöhe

Für jede analoge Maschine auf der Bühne gilt dieselbe Regel. Spielt man eine Aufnahme schneller ab, als sie entstand, steigt jede enthaltene Frequenz um denselben Faktor. Bei doppelter Geschwindigkeit wird aus einem 440-Hz-Ton ein 880-Hz-Ton, eine Oktave höher. In der Sprache der Musik beträgt die Verschiebung in Halbtönen:

Halbtöne = 12 × log₂(Wiedergabegeschwindigkeit ÷ Aufnahmegeschwindigkeit)

Einige mit dieser Formel berechnete Beispiele:

• Eine Aufnahme mit 78,26 U/min bei 80 abgespielt: 12 × log₂(80 ÷ 78,26) = 0,38 Halbtöne zu hoch. Deshalb klingen frühe Aufnahmen mit Geschwindigkeiten von 72 bis 86 U/min bei einer festen Geschwindigkeit etwas falsch.
• Eine Aufnahme mit 78,26 U/min bei 33⅓ abgespielt: 12 × log₂(33,333 ÷ 78,26) = -14,78 Halbtöne, mehr als eine Oktave tiefer und langsam.
• Eine Kassette, die 6 % zu schnell läuft: 12 × log₂(1,06) = 1,01 Halbtöne zu hoch.
• Doppelte Geschwindigkeit: 12 × log₂(2) = 12 Halbtöne, genau eine Oktave.

Probieren Sie den Regler Geschwindigkeit. Bei 43 % zeigt die Anzeige etwa -14,6 Halbtöne, ähnlich einer 78er auf einem auf 33⅓ eingestellten Plattenspieler. Die Spieldauer folgt der Geschwindigkeit umgekehrt: Eine bei 100 % 3,2 Minuten lange Seite dauert bei 43 % nun 3,2 ÷ 0,43 = 7,4 Minuten.

Deshalb brauchte der handgekurbelte Zinnfolienphonograph ein Schwungrad, und deshalb benötigten die Federantriebe der Walzen- und Plattenmaschinen einen Fliehkraftregler. Eine Geschwindigkeitsschwankung von wenigen Prozent bedeutet einen Bruchteil eines Halbtons an Tonhöhenschwankung, und das Ohr bemerkt das, besonders bei einem gehaltenen Ton. Bandmaschinen hatten dasselbe Problem mit der Tonwelle; Hörer nannten die langsame Schwankung Jaulen (Wow) und die schnelle Flattern (Flutter).

Die Compact Disc bildet die Ausnahme. Ändern Sie auf der Bühne ihre Motorgeschwindigkeit, und die Tonhöhe bleibt unverändert. Den Grund erklärt der Abschnitt darüber, warum eine CD ihre Tonhöhe behält.

Magnetische Aufzeichnung: Draht, Papier und Band

Die Rille war nicht die einzige Idee. Der Aufsatz „A Tale of Tape“ der Library of Congress aus dem National Recording Preservation Plan führt die magnetische Aufzeichnung auf einen Artikel des amerikanischen Ingenieurs Oberlin Smith von 1878 zurück. Die erste funktionierende Maschine war Valdemar Poulsens Telegraphon von 1898 in Dänemark, das einen bewegten Stahldraht magnetisierte. Drahtaufzeichnung erreichte laut dem Aufsatz nie große Klangtreue, war aber ein bedeutender Durchbruch und blieb viele Jahre im Einsatz. Der Draht verhedderte sich, riss leicht und ließ sich schwer schneiden.

1927 übertrug der deutsche Erfinder Fritz Pfleumer, der am Einschmelzen von Goldpulver in Zigarettenpapier gearbeitet hatte, dieselbe Idee auf die Beschichtung von Papier mit Magnetpulver. Dieses Tonpapier ließ er 1928 patentieren und lizenzierte es 1932 an die Elektrofirma AEG. AEG baute ein Aufnahmegerät für lange Bandspulen, und laut dem Aufsatz der Library of Congress zeigte AEG 1935 auf der Berliner Funkausstellung das Magnetophon K1, das erste praktisch einsetzbare Tonbandgerät. Ende der 1930er-Jahre war das deutsche Band von Papier zu einem Kunststoffträger gewechselt.

Die Quellen unterscheiden sich in Einzelheiten, und die Bühne kennzeichnet dies. Ein Tagungsbeitrag von Manfred Krause für die Audio Engineering Society von 2002 bezeichnet das 1935 gezeigte Modell als K2, nicht als K1. Dasselbe Quellenpaar widerspricht sich auch beim nächsten Schritt, der Hochfrequenzvormagnetisierung: Krauses Beitrag verortet sie 1940 im Modell K4, der Aufsatz der Library of Congress schreibt sie Walter Weber 1941 in Deutschland zu. Der Aufsatz ergänzt, dass W. L. Carlson und G. W. Carpenter 1921 in den Vereinigten Staaten ein ähnliches Patent beantragt hatten, das 1927 erteilt wurde, und dass auch Marvin Camras 1941 Hochfrequenzvormagnetisierung patentierte. Die Fallliste unter den Reglern nennt etwa 1940 bis 1941.

Nach dem Zweiten Weltkrieg untersuchten Offiziere des US Army Signal Corps die deutschen Maschinen, und John T. Mullin brachte 2 Magnetophon-Bandlaufwerke zurück. Ein Band ließ sich löschen, neu bespielen, mit einer Klinge schneiden und zusammenkleben, sodass erstmals eine Aufnahme bearbeitet werden konnte. Yales Leitfaden datiert das Aufkommen von Magnetband bei Schallplattenaufnahmen auf 1947. Die Klebestelle am Spulentonbandgerät auf der Bühne ist ein verstecktes Fundstück.

Wie ein Tonkopf schreibt und liest

Ein Tonbandgerät speichert Schall als Magnetismus in winzigen Eisenoxidteilchen auf einem Kunststoffband. Der Aufnahmekopf ist ein Weicheisenring mit einer Spule darum und einem sehr schmalen Spalt vorn, wo das Band ihn berührt. Strom aus dem Mikrofonverstärker fließt durch die Spule und erzeugt ein Magnetfeld, das aus dem Spalt ins Band austritt. Wenn das Band vorbeiläuft, bleibt jeder Abschnitt in der Richtung und Stärke magnetisiert, die das Feld in diesem Augenblick hatte.

Der Wiedergabekopf hat dieselbe Form. Läuft das magnetisierte Band an seinem Spalt vorbei, durchsetzt das wechselnde Feld den Eisenring und induziert eine kleine Spannung in der Spule. Auf der Bühne zeigt das Mikroskop über dem Spulentonbandgerät die Teilchen, die sich mit dem Signal unter dem Kopf nach Norden oder Süden drehen, rot und blau eingefärbt.

Wieder setzt die Wellenlänge die Grenze. Auf Band ist die Wellenlänge die Bandgeschwindigkeit geteilt durch die Frequenz:

• Spulentonband bei 19,05 cm/s: 1 kHz beansprucht 0,1905 ÷ 1000 m = 190,5 µm, und 10 kHz beansprucht 19,05 µm
• Kompaktkassette bei 4,76 cm/s: 1 kHz beansprucht 47,6 µm, und 10 kHz beansprucht 4,76 µm

Um eine Welle wiederzugeben, muss der Kopfspalt schmaler als etwa die halbe Wellenlänge sein, daher verlangen die 4,76 µm einer Kassette bei 10 kHz einen Spalt von wenigen Mikrometern. Langsames Band erfordert sehr feine Köpfe und feine Teilchen, weshalb die Kassette jahrelang verbessert werden musste, bevor man sie für Musik nutzte, und Studios Band mit höheren Geschwindigkeiten wie 38,1 cm/s laufen ließen.

Magnetische Teilchen reagieren auf schwache Felder nicht proportional. Sie widerstehen kleinen Änderungen und schalten dann schlagartig um, ein Hysterese genannter Effekt. Direkt aufgezeichnete leise Klänge kommen verzerrt und im Rauschen verborgen zurück. Hochfrequenzvormagnetisierung löst das. Dem Signal im Aufnahmekopf wird ein Ton weit oberhalb der Hörgrenze hinzugefügt. Er schüttelt die Teilchen so schnell hin und her, dass sie sich proportional zum überlagerten Tonsignal einstellen. Die Vormagnetisierung selbst ist zu hoch zum Hören und wird vom Wiedergabekopf nicht wiedergegeben. Der Löschkopf verwendet eine stärkere Form desselben Hochfrequenzfelds, um den vorherigen Bandinhalt durcheinanderzubringen.

Die Tonwelle bestimmt die Geschwindigkeit, nicht die Spulen. Die Spulen drehen sich schneller oder langsamer, wenn ihre Bandwickel wachsen oder schrumpfen, deshalb wird das Band zwischen einer mit exakter Geschwindigkeit drehenden stählernen Tonwelle und einer Gummirolle eingeklemmt. Betrachten Sie auf der Bühne die Aufwickelspule des Spulentonbandgeräts: Anfangs dreht sie sich schnell, solange ihr Wickel klein ist, und langsamer, wenn sie sich füllt.

Die Kompaktkassette

Das Philips Museum erzählt die Geschichte anhand der Firmenarchive. 1961 erhielt die Entwicklungsgruppe für Aufnahmegeräte bei Philips in Hasselt, Belgien, den Auftrag, ein kleines batteriebetriebenes Aufnahmegerät und eine Kassette dafür zu entwickeln, als Ersatz für die damals zu Hause verbreiteten Spulentonbandgeräte. Leiter der Produktentwicklung war Lou Ottens. Er entschied, dass Bedienungsfreundlichkeit an erster Stelle stand: Junge und Alte und selbst die Ungeschicktesten mussten es bedienen können. Danach kam die Größe. Ottens ließ einen Holzklotz passend für seine Jackentasche zuschneiden, und dieses Maß bestimmte die Größe von Kassette und Aufnahmegerät. Der Klotz ist auf der Bühne neben dem tragbaren Aufnahmegerät versteckt.

Der Philips Pocket Recorder EL 3300 und seine Kassette wurden erstmals 1963 auf der Internationalen Funkausstellung in Berlin gezeigt. Philips erteilte anderen Herstellern danach eine kostenlose Lizenz für das Kompaktkassettensystem, sofern sie seine technischen Regeln einhielten. Bis September 1967 stellten laut Philips Courier weltweit 70 Firmen darauf beruhende Kassettenaufnahmegeräte her. Es blieb über 35 Jahre ein wichtiger Tonträger und wurde zum meistgenutzten Aufnahmesystem für zu Hause.

Im Gehäuse muss nichts eingefädelt werden. Zwei Kerne tragen das Band, das an der Vorderkante an Öffnungen vorbeiläuft, durch die Tonkopf, Tonwelle und Andruckrolle eingreifen. Ein Filzpolster auf einer Feder drückt das Band von hinten gegen den Kopf. Die Vorlesungsunterlagen zu Kassettendecks des IIT Kanpur nennen 1,875 Zoll pro Sekunde, 4,76 cm/s, als Geschwindigkeit, gehalten durch die Andruckrolle, die das Band an die Tonwelle drückt: Bei zu wenig Druck rutscht das Band, bei zu viel könnte es gequetscht werden.

Eine C60-Kassette fasst 30 Minuten pro Seite. Bei 4,76 cm/s erfordert das:

30 min × 60 s × 4,76 cm/s = 8568 cm = 85,7 m Band

Das Band des Modells ist 3,81 mm breit, das Gehäuse misst 100,4 × 63,8 × 12 mm, die Kerne liegen 42,5 mm auseinander. Diese Abmessungen sind im Modell hinterlegt.

Die Compact Disc

Philips arbeitete am nächsten Tonträger, als die Kassette noch auf dem Vormarsch war. Gemeinsam mit Sony führte das Unternehmen laut Philips Museum im November 1982 die Compact Disc ein, zunächst in Japan und 4 Monate später in Europa und den Vereinigten Staaten. Das System verband zwei Technologien: das optische Lesen einer Disc mit einem Laser sowie die digitale Codierung und Verarbeitung des Signals. Das Audioformat ist in IEC 60908 genormt, die Datenversion der Disc beschreibt ECMA-130, kostenlos von Ecma International veröffentlicht.

Eine CD speichert nicht die Form der Welle. Sie misst die Welle in jedem von 2 Kanälen 44.100-mal pro Sekunde, schreibt jede Messung als 16-Bit-Zahl auf und speichert die Zahlen. Das Abtasttheorem, erläutert in J. O. Smiths Unterlagen am Stanford CCRMA, besagt, dass ein mit einer bestimmten Rate abgetastetes Signal exakt rekonstruiert werden kann, wenn es keine Frequenz oberhalb der halben Rate enthält. Die Hälfte von 44.100 ist 22.050 Hz, höher, als die meisten Erwachsenen hören können. Die rohe Audiodatenrate beträgt:

44.100 × 16 bit × 2 = 1.411.200 bit/s

Die Zahlen werden in ein Muster aus Vertiefungen codiert, die in Kunststoff gepresst und von unten durch die Disc gelesen werden. ECMA-130 legt den Spurabstand der Spirale auf 1,6 µm ± 0,1 µm und die Abtastgeschwindigkeit auf 1,2 bis 1,4 m/s bei einer Kanalbitrate von 4,3218 Mbit/s fest. Außerdem besagt die Norm, dass ein Wechsel von Vertiefung zu Fläche oder Fläche zu Vertiefung eine 1 darstellt und kein Wechsel eine 0. Die Codierung hält Vertiefungen und Flächen zwischen 3 und 11 Kanalbits lang. Ein Kanalbit dauert 1 ÷ 4,3218 MHz = 231,4 ns, also bei 1,2 m/s:

• kürzeste Vertiefung = 3 × 231,4 ns × 1,2 m/s = 0,833 µm
• längste Vertiefung = 11 × 231,4 ns × 1,2 m/s = 3,054 µm

Bei 1,4 m/s sind es 0,972 µm und 3,563 µm. Das Mikroskop auf der Bühne zeigt 3 benachbarte Spuren aus Vertiefungen und den Laserfleck, nochmals 1000-mal langsamer verschoben als die Einstellung Zeitlupe, denn bei 1,3 m/s würden die sichtbaren 8 µm in etwa 6 µs vorbeiziehen.

ECMA-130 ergänzt, dass die Spur nach außen spiralt, wenn sich die Disc aus Sicht des Lasers gegen den Uhrzeigersinn dreht. Eine CD spielt von der Mitte zum Rand, umgekehrt wie eine Schallplatte. Das ist eine der Rückseitenkarten unter den Reglern.

Warum eine CD ihre Tonhöhe behält

Ein Plattenspieler spielt schneller und die Tonhöhe steigt, denn die Rille ist die Welle, und die Welle wird schneller an der Nadel vorbeigeschoben. Ein CD-Spieler funktioniert anders. Die Disc dreht sich jeweils so schnell, dass die Spur mit konstanten 1,2 bis 1,4 m/s am Laser vorbeizieht; deshalb läuft der Motor nahe der Mitte schneller und nahe dem Rand langsamer. Bei 1,3 m/s:

• bei einem Radius von 25 mm: 1,3 ÷ (2π × 0,025 m) × 60 = 497 U/min
• bei einem Radius von 58 mm: 1,3 ÷ (2π × 0,058 m) × 60 = 214 U/min

Die von der Disc gelesenen Zahlen gelangen in einen kleinen Speicher, und ein Quarztakt gibt sie mit genau 44.100 pro Sekunde und Kanal an den Wandler aus. Dreht sich die Disc etwas zu schnell, füllt sich der Speicher, und der Spieler bremst den Motor. Der Ausgang bekommt die Discgeschwindigkeit nie zu sehen, deshalb kann sich die Tonhöhe nicht mit ihr ändern.

Auf der Bühne lässt Geschwindigkeit auf 150 % beim CD-Spieler die Disc schneller drehen, doch die Anzeige meldet unveränderte Tonhöhe, und der Klang verschiebt sich nicht. Die Statuszeile erklärt den Grund.

Die Spur ist lang. Eine 74-Minuten-Disc, mit 1,2 bis 1,4 m/s gelesen, enthält 74 × 60 × 1,2 = 5328 m bis 74 × 60 × 1,4 = 6216 m Spirale, zwischen 5,3 und 6,2 km. Bei einem Spurabstand von 1,6 µm fasst der Bereich vom Radius 25 mm bis 58 mm (58 − 25) mm ÷ 0,0016 mm = 20.625 Windungen. 74 Minuten Stereo bei 1.411.200 bit/s entsprechen vor der Fehlerkorrektur 74 × 60 × 1.411.200 ÷ 8 = 783,2 Millionen Byte Audiodaten.

Wie viel auf eine Seite passt

Die Tabelle unter den Reglern berechnet jede Maschine aus ihren Eingabewerten. Kurz gesagt:

• Zinnfolie: 40 Umdrehungen bei etwa 60 U/min, etwa 0,7 Minuten (Schätzung)
• Wachswalze: 400 Umdrehungen bei 160 U/min, 2,5 Minuten
• 10-Zoll-78er: 253 Umdrehungen bei 78,26 U/min, etwa 3,2 Minuten (Schätzung)
• elektrische 12-Zoll-78er: 325 Umdrehungen, etwa 4,2 Minuten (Schätzung)
• Spulentonband: 548,6 m (1800 ft) Band bei 19,05 cm/s, 48 Minuten
• Kompaktkassette C60: 85,7 m bei 4,76 cm/s, 30 Minuten pro Seite
• Compact Disc: 74 Minuten

Zwei Dinge fallen auf. Erstens, wie wichtig die Wellenlänge ist. Eine 78er-Rille läuft mit etwa 1 m/s an der Nadel vorbei und fasst nur 3 Minuten; eine Kassette bewegt sich 20-mal langsamer und fasst 30 Minuten, weil Band 20-mal kürzere Wellen speichern kann. Zweitens ist die Oberflächengeschwindigkeit der CD von 1,3 m/s höher als bei allen Rillen, und dennoch fasst sie 74 Minuten, weil ihr Spurabstand 1,6 µm statt 265 µm beträgt und sie Zahlen statt der Welle speichert.

Die Zahl für das Spulentonband berechnet sich als 548,6 m ÷ 0,1905 m/s = 2880 s = 48 Minuten auf einer 7-Zoll-Spule mit 1800 ft. Die Kassettenzahl sind die 30 Minuten pro Seite der C60, die die oben berechneten 85,7 m erfordern. Für Zinnfolie ergibt sich 40 Umdrehungen ÷ 60 U/min = 0,67 Minuten.

Rillen hören, ohne sie zu berühren

Eine Nadel nutzt ab, was sie abspielt, und eine rissige Wachswalze oder eine Platte aus Wachs auf Karton übersteht womöglich keine weitere Wiedergabe. Seit den frühen 2000er-Jahren lesen Physiker am Lawrence Berkeley National Laboratory Rillen stattdessen mit Licht. Ihr IRENE genanntes Verfahren erstellt einen hochauflösenden optischen Scan der Rille, berechnet, wie sich eine Nadel darin bewegt hätte, und wandelt diese Bewegung in eine Tondatei um, wobei Kratzer und Sprünge entfernt werden.

Die Berkeley Lab Engineering Division beschreibt, wie das Projekt vor mehr als 20 Jahren gemeinsam mit der Library of Congress begann. Ein frühes Vorhaben digitalisierte mehr als 3000 Wachsaufnahmen indigener Amerikaner aus dem Phoebe Hearst Museum of Anthropology der UC Berkeley. Danach wandte sich das Team etwa 200 experimentellen Aufnahmen aus Alexander Graham Bells Volta Laboratory der 1880er-Jahre zu, die im National Museum of American History des Smithsonian aufbewahrt werden, darunter dünne Wachsschichten auf Buchbinderpappe. Eine dieser Platten enthält Bells eigene Stimme. 2025 nutzte das Team ein Spracherkennungsprogramm zur Unterstützung der Transkription einer stark gesprungenen Volta-Platte, deren Wörter zuvor niemand hatte verstehen können.

Die Erhaltung gewöhnlicher Aufnahmen ist die größere Aufgabe. Der Council on Library and Information Resources und die Library of Congress veröffentlichten 2010 eine nationale Studie, The State of Recorded Sound Preservation in the United States; der Bericht Capturing Analog Sound for Digital Preservation von 2006 erläutert die sichere Übertragung analogen Tons. Der eigene Leitfaden der Library of Congress zur Pflege von Audiomaterialien behandelt Lagerung und Handhabung von Schallplatten und Bändern.

Auch digitale Discs brauchen Pflege. NIST und die Library of Congress prüften beschreibbare CDs und DVDs durch Alterung bei erhöhter Wärme und Feuchtigkeit in einer Studie von 2005, veröffentlicht als NIST Special Publication 500-263; die Erhaltungswissenschaftler der Bibliothek untersuchen weiterhin die Lebensdauer von CDs.

Wie das Modell von wirklichen Maschinen abweicht

Die Bühne zeigt das Prinzip jeder einzelnen Maschine, wobei einige ihrer Teile im Modell vereinfacht sind.

• Die 101,6 mm Durchmesser der Zinnfolientrommel, ihre Geschwindigkeit von 60 U/min und ihre 4 in bespielbare Länge sind Modellwerte. Das Original wurde mit einer vom Bediener gewählten Geschwindigkeit von Hand gedreht.
• Die Plattenradien und die 96 Rillen pro Zoll der 78er sind typische Modellwerte. Wirkliche 78er unterschieden sich nach Hersteller und Jahr.
• Das Mikroskop zeichnet Rille, Teilchen und Vertiefungen aus demselben Signal, das Sie hören, mit übertriebener Amplitude, damit die Form sichtbar wird. Die gezeigte Länge entspricht der Bildunterschrift; Tiefe und Breite haben nicht denselben Maßstab.
• Bandteilchen sind viel größer und weniger zahlreich gezeichnet als wirkliche, die deutlich unter einem Mikrometer lang sind.
• Die CD zeigt Vertiefungen und Flächen mit Längen von 3 bis 11 Kanalbits, jedoch in einem Zufallsmuster statt als wirklich codiertes Audio. Fehlerkorrektur, Acht-zu-Vierzehn-Codierung und Fokussierregelung sind weggelassen.
• Der Klang entsteht in Ihrem Browser: ein Bandfilter, etwas Rauschen und Knistern sowie eine Geschwindigkeitsänderung. Bandgrenzen und Rauschpegel sind Modellwerte zur Verdeutlichung der Unterschiede, keine Messwerte.
• Die erste Szene durchläuft ein Viertel der Zinnfolienspirale in 6 Sekunden, damit ihre Drehung sichtbar wird.