Aus der Funkschau 1983 Heft Nr. 10/11/12/13/14
"100 Jahre Ton- und Bildspeicherung" - Artikel 61/62/63/64/65
1950 Die erste deutsche Kassette von Loewe Opta
Als man dann unter anderem schon die Bänder für die Amateurgeräte wie Telefunken KL15 liefern konnte, da hatte ein deutscher Hersteller den Mut, ein Kassettengerät zu konzipieren.
Loewe Opta brachte 1950 die erste deutsche Kassette auf den Markt - noch ehe die Amerikaner in die Autokassettenentwicklung einstiegen.
Das 6,25mm Band war zweispurig, lief aber mit 19cm/s. Man hatte eine Doppelkassette gewählt mit zwei nebeneinanderliegenden 18cm-Spulen. Autoreversebetrieb erlaubte in einem Hin- und einem Rücklauf eine Spielzeit von 2 x 30 Minuten.
Aber das Optaphon 51 WAP (Bild 108) wurde schnell aus der Fabrikation gezogen. Immerhin, es war ein Wiederanfang!
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Das Band wurde nun immer dünner . . .
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Als professionelle Rundfunkbänder waren die drei links in Bild 109 auf der Rückseite bei Bedarf noch mit einer nichtmagnetischen Schutzschicht von 0,002 ... 0,005mm Dicke versehen, um den schnellen Rücklauf zu verbessern und um ein sehr schnelles Abbremsen zu ermöglichen.
Ab 1951 Magnetköpfe aus Ferrit
Einen enormen Schritt vorwärts hatten die Magnetköpfe gemacht, als sie aus dem von Philips in Holland entwickelten Ferrit hergestellt werden konnten. Vorgeschlagen wurde Ferrit dafür zuerst 1951 [75].
Haarfeine Spalte (Bild 110) - gegen Verschmutzung hartverglast, der Kopfspiegel geschliffen und geläppt - sowie die immer feinere Pigmentierung der Eisenschicht erlaubten es, die Band- geschwindigkeit enorm herabzusetzen, wie es uns die Entwicklung in Amerika vorgemacht hatte.
Nach und nach ließ sich auch bei kleinster Geschwindigkeit HiFi-Qualität erreichen.
Die Bandgeschwindigkeit - anfangs (1934) 1m/s, dann für Studiogeräte 77cm/s - war in Amerika auf 30Zoll/s, das sind 76,2 cm/s, umgestellt worden (1 Zoll = 1 inch = 2,54 cm).
Durch Halbierung entstand daraus die in Rundfunkstudios noch heute übliche Geschwindigkeit von 38,1cm/s (= 15 inch/s), weiter für semiprofessionelle Geräte 19,05cm/s (= 7 1/2 inch/s), für Amateurgeräte 1952 die von 9,53cm/s (= VA inch/s) - meist herabschaltbar auf 4,75 cm/s (= 1 7/8 inch/s) - und für Diktiergeräte dann noch einmal halbiert 2,38 cm/s (= 15/16 inch/s).
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Es gab da noch zwei Versuche mit Kassetten
Dünnes Band und langsamer Bandlauf waren die Voraussetzungen für die Konzeption einer europäischen Musikkassette. Ehe wir auf diese Entwicklung eingehen, seien noch zwei Kassettenbeispiele für einen anderen Verwendungszweck vorgestellt, die der Musikkassette vorausgingen: Bild 111 zeigt die von Draht auf Band umgestellte Ausführung des Minifons (die Firma war inzwischen nach (finanziellen) Schwierigkeiten auf Telefunken übergegangen bzw. an AEG/Telefunken verkauft worden) und Bild 112 einen Telefonanrufbeantworter mit Endlosband.
Eine Musikkassette, in Europa erfunden, erobert die Welt. Drei Musikkasettensysteme bewarben sich am Anfang der 60er Jahre um den deutschen Markt, eines siegte und ging um die Welt.
1963 brachte die Firma Saba das „Sabamobil" auf den Markt. Zwei Jahre hatte man experimentiert, doch allzuviel hatte man sich nicht einfallen lassen. Wie Loewe Opta hatte man zwei Normalspulen, die aber jetzt 170m Dreifachspielband der Normalbreite von 6,25 mm faßten (in Vierspurtechnik bespielt). Neu war, daß das Gerät - auch mit einem Mittelwellenempfänger kombiniert - für Batteriebetrieb im Auto bestimmt war.
Gegen die Erschütterungen im Auto war der Bandtransport durch zwei gegenläufige Schwungräder stabilisiert - eine Konstruktion, die sich auch bei späteren Autoabspielgeräten bewähren sollte (Bild 113). Das Gerät verschwand vom Markt, als sich zwei andere, geschickter konzipierte Geräte mit handlicher Kassette um die Gunst der Käufer bewarben.
Auch Max Grundig hatte es versucht mit einer eigenen Kassette
Schon vor dem Fertigungsbeginn stellte Grundig eine andere Entwicklung ein. Max Grundig, der schon sehr früh die Marktchance eines Musikkassettenspielers erkannt hatte - wir erwähnten seinen Vorvertrag mit 3M - ließ ab 1960 in seinem Unternehmen in Zusammenarbeit mit Philips die Achtspur-Cartridge für deutsche Ansprüche weiterentwickeln. Doch das Gerät wurde nach Grundigs Ansicht zu teuer und befriedigte auch sonst nicht seine Wünsche. Kurz entschlossen wurde auf ein anderes Konzept umgestellt und die Arbeit an der deutschen 8er-Kassette eingestellt. Grundig dazu gegenüber der Presse: "Das kostete Millionen!"
Philips und die Funkausstellung 1963
Die neue Richtung offenbarte sich auf der Funkausstellung 1963 in Berlin. Still und heimlich hatte man bei Philips (ohne Zusammenarbeit mit Grundig - Anmerkung: also ebenso heimlich .....) ein Gerät mit einer kleinen „Wendekassette" entwickelt, das man als „elektronisches Notizbuch" präsentierte.
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Wahrscheinlich war es auch ursprünglich dafür entwickelt worden. Aber hinter vorgehaltener Hand sprach man auf der Ausstellung schon davon, daß es auch für Musik geeignet sei.
Wem die Urheberschaft für diese, immerhin ungeheuer avantgardistisch sich zeigende Entwicklung zu verdanken war, das erfuhr man nicht. (Anmerkung aus 2012 : Doch, jetzt wissen wir es.) Bleiben doch die Erfinder bei Großkonzernen oft im Hintergrund verborgen, es sei denn, sie tauchen später in deutschen Patentschriften auf. Unser Patentrecht schreibt die Nennung des Erfindernamens vor. Die Ursprungskonstruktion stammt sehr wahrscheinlich von Theo Staar in der Firma Gebr. Staar in Brüssel, Belgien. Die ersten Geräte wurden dann auch in Belgien, in der Philips-Fabrik in Hasselt, gefertigt.
Kam die Grundidee wirklich aus den USA ?
Bei der Grundkonzeption stand die RCA Pate, denn sie hatte vorgeschlagen, nur auf einen Wickelkern gewickelte freitragende Spulen ohne Flanschen zwischen den glatten Innenwänden einer Kassette laufen zu lassen. Das bringt erst die entscheidende Verkleinerung der Zweispulenkassette in Höhe und Breite.
Geht man davon aus, daß nur immer ein Wickelkern voll bewickelt ist, so daß dann vom anderen nur sein eigener Durchmesser übrigbleibt, so kann man (wenn sie nebeneinander liegen) ihren Achsabstand gegenüber zwei Flanschspulen verkleinern, deren Durchmesser sonst jeweils für den vollen Wickel ausgelegt werden müssen.
Bei 20mm Wickelkerndurchmesser und ca. 52mm Durchmesser des vollen Wickels konnte man bei reichlicher Zentrierreserve den Mittenabstand der Wickel auf 42,5mm und den Innenraum der Kassette auf eine Breite von nur 90mm beschränken.
Mit einem Tonband von nur noch 3,81 mm Breite war dann die Kassette nur noch 12mm hoch. Die Spielzeit jeder Spur betrug 30 Minuten, also für die Zweispur-Wendekassette 60 Minuten. Und da es sich um eine kompakte Kassette handelte, erhielt sie den Namen „Compact Cassette" - wobei diese Schreibweise, abgekürzt „CC", so etwas wie ein Markenzeichen für Philips wurde.
(Anmerkung aus 2012: Bei Philips in Eindhoven glaubte anfänglich wirklich niemand an einen Erfolg der bei Philips Belgien entwickelten Kassettentechnik. 1963 gab es im eigenen Konzern wie auch weltweit nur hämische Lästermäuler. Der Erfolg kam wirklich sehr überraschend etwa 1965.)
Die Bedienung war nicht primitiv, sie war genial !
Die richtungsweisende Konstruktion des ersten Aufnahme- und Abspielgerätes (Entwicklung Staar) sollte man sich doch noch einmal an Hand eines erhaltenen Fotos von 1963 [Bild 114) und einer Zeichnung (Bild 115) vor Augen führen.
Der trapezförmige „Steuerknüppel" (Bild 114, oben, und Bild 115, unten) zeigt, daß das Gerät zuerst als Diktiergerät für Einhandbedienung bestimmt war. Die Steuerknüppel-Funktion: Grundstellung Mitte: „stop", zum Gerät hin gedrückt und eingerastet: „Normallauf", nach links gedrückt: „schneller Rücklauf", nach rechts: „schneller Vorlauf".
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Hinzu kam noch die Aufnahmetaste. Auch im Auto sollte man diktieren (Bild 116) oder Musik in „Autoqualität" abspielen können.
Als echtes Musikgerät wurde das CC-Gerät dann auf der Funkausstellung 1965 mit bespielten Musikkassetten angepriesen (Bild 117). Aber da waren dann auch Konkurrenten mit einer eigenen Lösung da!
Bild 117: Musikgerät: Philips stellte ein im Frequenzgang verbessertes Gerät mit bespielten Musikkassetten des Systems CC im Jahre 1965 in Berlin vor.
Noch einmal zurück zu Max Grundig
Max Grundig hatte die Chance, die ein Tonbandgerät mit Kassetten bot, nicht schlafen lassen. Er hatte, von Anfang an auf UKW-Musikqualität abzielend, eine eigene Kassette und Geräte entwickelt, für die er Telefunken, Blaupunkt und RCA gewonnen hatte.
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Auf eine internationale Verbreitung hoffend, nannte er die Kassette „DC-International", kurz „DC-I". Sie war bei gleicher Breite des Bandes (3,81 mm) etwas größer als die CC [Bild 118), das Band lief etwas schneller (mit 5,80cm/s gegenüber 4,76cm/s bei der CC), und die Spieldauer betrug bereits 90 Minuten (120 Minuten waren angekündigt). Die bespielten Kassetten lieferte die Teldec aus ihrem Schallplattenprogramm.
Die Geräte waren richtige Heimgeräte mit Drucktasten - ein Vorbild für Geräte, wie sie noch heute, allerdings mit der CC, in den Schaufenstern stehen. Ein Grundig-Modell (Bild 119, einer Anzeige in der Funk-Technik vom März 1966 entnommen) und das Foto eines Telefunken-Gerätes (Magnetophon 401, Bild 120) zeigen das.
Bild 119. Vorbild für spätere Geräte: Grundig-DC-l-Kassettengerät (aus einer Anzeige in der Funk-Technik 1966, Heft 5)
Bild 120. Magnetophon 401: Ein Telefunken-DC-l-Kassettengerät von 1966
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Max Grundig wollte seine Kassette "normen"
Nun setzte ein heftiger Kampf um die internationale Anerkennung ein. Grundig warb:
- Wir behaupten nicht: Dieses System ist das einzige
- Wir behaupten nicht: Unsere Kassette ist die kleinste
- Doch diese Kassette ist die Kleinste, die eine Gesamtspielzeit von vollen zwei Stunden möglich macht
- Das System ist bis ins kleinste Detail durchdacht und daher zukunftssicher."
Und aus einer Telefunken-Werbung an den Fachhandel:
- "Diese Tonbandkassette entscheidet, wie zukunftssicher Ihr Geschäft mit Kassettengeräten sein wird."
Aus der Philips-Werbung vielleicht noch der Slogan:
- "Schwupp - die Kassette rein, schnapp den Knopf gedrückt, und schon erklingt die Musik."
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Philips hat gegen alle Anderen gewonnen
Nur einer konnte gewinnen (wäre das in unserer Zeit bei den Videokassetten doch auch so geworden), es war Philips. Durch die neuen Bänder, die durch Polyester als Trägermaterial (PE-Band, in den USA Mylar) mit seiner größeren Festigkeit dünner gemacht werden konnten (Vierfach- und Sechsfachband in Bild 109), erreichte auch die CC 90 Minuten Spieldauer, und wenn es sein mußte auch 120. Die DC-I-Partner gingen trotz schon etwa 500.000 verkauften bespielten oder Leerkassetten auf CC über.
Alle Anderen mussten mitziehen, ob sie wollten oder nicht.
Auch die Teldec lieferte nun bespielte Compact-cassetten und die Philips-Partner für die Besitzer von DC-I-Geräten bespielte DC-I-Kassetten für eine Übergangszeit.
Um den DCI-Partnern den Einstieg in CC zu erleichtern, wurden sie für eine Obergangszeit mit Geräten aus der Fabrik in Belgien und Konstruktionsunterlagen beliefert. So ist z. B. das Telefunken-Gerät Magnetophon M 4001 von 1967 (Bild 121) ein Zwilling zum Philips-Gerät.
Das CC-System ging um die Welt, Milliarden CC-Kassetten gibt es inzwischen.
Fragt man die HiFi-Fans heute: „Woher kommt die Kassette?", dann bekommt man oft die Antwort: „Aus Japan". Diese Darstellung hilft vielleicht etwas bei der Aufklärung über den Ursprung der Compactcassette, und der ist eindeutig Europa.
Bis sich das Kassettengerät aber für HiFi eignete, waren noch erhebliche Entwicklungen und Erfindungen zu machen, und zwar sowohl auf der Geräte- als auch auf der Bandseite. Obwohl diese Entwicklung immer noch läuft und nur in ihren ersten Etappen bereits Geschichte ist, soll versucht werden, auch darüber einen kurzen Überblick zu geben.
Mit der Compactcassette zu Stereo in HiFi
Es war schon ein gewaltiger Fortschritt, als man beim Spulengerät mit seinem 6,25 mm breiten Band bei nur noch 4,75 cm/s Bandgeschwindigkeit Stereo in HiFi-Qualität machen konnte: zuerst in Zweispurtechnik für Bespielung nur in einer Richtung, dann in Vierspurtechnik für Hin- und Rücklauf mit je einem vollen Stereoprogramm [Bild 122, oben).
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Daß man aber bei der Compactcassette mit je einer 1,45mm breiten Spur für Mono im Hin- und im Rücklauf jede dieser Spuren in zwei für Stereo aufteilen und damit sogar die HiFi-Norm erfüllen könne, das haben seinerzeit beim Start der CC auch die größten Optimisten nicht vorauszusagen gewagt.
Auf drei Gebieten mußte dazu entwickelt und erfunden werden: Da sind die anonym gebliebenen Konstrukteure der Antriebssysteme, dann die, denen wir die HiFi-Tonköpfe zu verdanken haben, und dann aber ganz entscheidend die, die sich um die Verbesserung der Kassetten mit den fortschrittlichen Tonbändern bemühten.
Der Knackpunkt der CC Kassette war der präzise Antrieb
Über die Konstruktionen für den Antriebsmechanismus können wir uns hier in geschichtlicher Reihenfolge nicht auslassen; man könnte ein Buch darüber schreiben! Hier nur einige Beispiele:
Einen Antriebsmechanismus, der nur einen Motor aufweist - und das ist bei fast allen einfacheren Recordern der Fall -, der die drei Funktionen Aufnahme / Abspielen, schnellen Vor-und Rücklauf ausübt, zeigt Bild 123 (eine Lösung sogar für HiFi).
Ein Zwei-Tonwellen-Antrieb ist in den Bildern 124 und 125, ein Drei-Motoren- Antrieb mit Schwungmassen wie bei einem professionellen Spulengerät in Bild 126 darstellt.
Von Anfang an wurden die CC-Geräte mit geregelten Gleichstrommotoren betrieben (Spitzengeräte arbeiten sogar mit quarzgesteuerter Drehzahl). Spulengeräte hatten dagegen in der Konsumausführung vornehmlich netzsynchrone Motoren in der von Pabst angegebenen Ausführung mit Außenläufer als wirksamer Schwungmasse. Ein für 50 Hz dimensioniertes Gerät lief daher in einem 60-Hz-Land zu schnell. Zur Herstellung der kompatiblen Geschwindigkeit mußte die Tonwelle gegen eine auf 5/6 im Durchmesser verkleinerte Ausführung ausgetauscht werden.
Völlig neue Magnetköpfe mußten entwickelt werden
Köpfe für Stereo - das ist eine Wissenschaft für sich. Seit dem ersten Einsatz von Ferrit (noch 1951, vor der CC [76]) hat man eine Reihe von interessanten Spezialmaterialien dafür entwickelt (Sendust ist z. B. eines davon). Als man die Vierspurtechnik beim Spulengerät einführte, da hatte man noch nicht den Mut, die beiden Köpfe eines Paares unmittelbar nebeneinanderzulegen. Unter Verzicht auf die Kompatibilität zum Mono-Halbspurgerät hatte man die beiden Spuren auseinandergelegt (Bild 122, oben rechts).
Als man 1967 eine Vierspurtechnik für Stereo mit der CC konzipierte, stand jedoch Kompatibilität zu Mono an erster Stelle. Denn die in Massen vorhandenen bespielten Monokassetten sollten auf den Stereogeräten monofon abgespielt werden können, aber auch neue Stereokassetten auf den vorhandenen Monogeräten, natürlich mono. Das bedeutete aber, daß die beiden Stereokanäle durch Aufteilung der nur 1,45 mm breiten Monospur nebeneinanderliegend gewonnen werden mußten (Bild 122, unten rechts).
Es war eine enorme Herausforderung an die Kopfkonstrukteure, bei nur 0,3mm Spurabstand (man nennt das den "Rasen") die HiFi-Übersprechbedingung zu erfüllen. Sie haben es geschafft! Z. B. indem die beiden Spulen auf in Schmetterlingsbauweise auseinandergespreizten Kopfkernen untergebracht wurden. Bild 128 zeigt eine Zusammenstellung der Kopfkonstellationen, wobei die Vollspur für die CC nur symbolische Bedeutung hat.
Neue extrem schmale Spaltbreiten
Der Löschkopf für die Hf-Löschung soll ein breites, langsam abklingendes Streufeld haben, d. h. das Hochfrequenzfeld soll langsam anwachsen, das Band bis über die Sättigung magne-tisieren und dann langsam abklingen, wobei immer kleinere Hysteresisschleifen bis Null durchlaufen werden, dafür setzt man einen eigenen Spezialkopf ein.
Für den Aufnahmekopf sollte man 4 ... 6 um Spaltbreite haben (die verbleibende Bandmagnetisierung wird von seiner ablaufenden Kante bestimmt), für den Wiedergabekopf 0,5 ... 1um. Beide Forderungen sind jedoch nur bei der recht seltenen Dreikopfanordnung erfüllbar oder mit einem Doppelspaltkopf nach Bild 129. Gewöhnlich wählt man für Aufnahme und Wiedergabe einen mehr auf die Wiedergabe dimensionierten Universalkopf mit 1 ... 1,5 um Spaltbreite.
Das I-Tüpfelchen zum Welterfolg: die Kompatibilität
Die Kassette ist heute in allen die Austauschbarkeit bestimmenden Abmessungen weltweit genormt (IEC-Publikation 94A und DIN 45516). Man folgte dabei weitgehend der ersten Veröffentlichung von L. F. Ottens von Philips aus dem Jahr 1967 [77]. In ihren Abmessungen passen Kassetten, die 20 Jahre alt sind, in die modernsten Geräte.
Bild 130 veranschaulicht die Einzelteile einer Kassette der mittleren Generation. Denn bis zur HiFi-Ausführung haben die Kassetten der einzelnen Fabrikanten so manche Verbesserung erfahren. Es blieben die den exakten Lauf und die Austauschbarkeit sichernden Führungskanten (Bild 131, genormt nach DIN 45 516) im Plastikgehäuse, die bei den meisten Fabrikaten verwendet werden, bei anderen aber auch als geschliffene Stifte ausgeführt sind.
Die Kassette hat nicht nur den Schutz für das Band vor Staub und Schmutz zu übernehmen, ihre Hauptaufgabe ist die Bandführung. Im Leerlauf läuft das Band nur über die beiden Umlenkröllchen und berührt die Tonköpfe nicht. Erst wenn letztere herangedrückt sind, läuft es in einer Art Schlangenlinie über die Gehäuserippen und die beiden Stifte rechts und links vom Tonkopf. Die präzise Lage der Stifte wirkt sich auf die Tonqualität aus; stehen sie schräg, so entsteht ein Azimuthfehler, und die hohen Frequenzen werden abgesenkt. Das alles geschieht im Tausendstelmillimeter-Bereich, denn bei einer 10.000Hz Aufzeichnung nimmt eine Schwingung nur 4,76 Tausendstelmillimeter auf der Bandlänge ein.
Es wurde verbessert und verbesert und verbessert
Die Lagerung der beiden Wickel ist vielfach verbessert worden. Liefen die freitragenden Wickel am Anfang zwischen Ölpapier, dann zwischen Metallfolien oder zwischen antistatischen Kunststoffolien mit oder ohne Gleitschutz, so verwendet z. B. die Agfa heute eine Noppenfolie (Bild 132); Philips fügt zwischen die Gleitfolie und die Kassette eine Federfolie ein („Floating Foil Security").
Weltbekannt wurde die SM-Kassette der BASF (Security Mechanism), die auch von Lizenznehmern übernommen wurde. Sie enthält zwei Hebel, an der Spitze flach U-förmig, die das Band nach dem Auf- und nach dem Ablaufen so führen, daß es keine Gelegenheit hat, nach oben oder unten auszuweichen; der Bandwickel bleibt daher glatt und stufenfrei. Und endlich hat eine Firma sogar wieder Spulenkörper für die Wickel eingeführt (Bild 134).
Noch hat diese Entwicklung des Innenlebens der kleinen Kassette kein Ende gefunden. Immer noch bemüht man sich, bessere Lösungen oder aus Patentlizenzgründen auch andere Lösungen für einen verbesserten Bandlauf zu finden. Doch die entscheidende Verbesserung des CC-Systems kam vom Tonband und seiner elektronischen Entzerrung und dann auch noch von den „Rauschkillern".
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