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„Jahr100Wissen“: Die Erfindung des Lichttonverfahrens

In der Reihe „Jahr100Wissen“ beschäftigen sich Wissenschaftler*innen der Bergischen Universität mit 100 Jahre zurückliegenden Ereignissen, die die Gesellschaft verändert und geprägt haben. Durch die Erfindung des Lichttonverfahrens bekam der Stummfilm Anfang der 1920er Jahre eine Stimme. Ein „Jahr100Wissen“-Interview mit Prof. em. Dr.-Ing. Uwe E. Kraus, langjähriger Leiter des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik an der Bergischen Universität.

Tonrolle einer Farbfilm-Übertragungsanlage
Foto Stephan Uchrin
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Der deutsche Ingenieur Hans Vogt war Anfang der 20er Jahre einer der Erfinder des neuen Lichttonverfahrens. Zusammen mit Joseph Massolle und Joseph Benedict Engl gründete er die Gesellschaft „Tri-Ergon“, was soviel bedeutet wie „Das Werk der Drei“. Was war das Revolutionäre an dieser Erfindung?

Kraus: Nach jahrzehntelangem Einsatz des Stummfilms konnten jetzt erstmals die Stimmen der Schauspieler, Umgebungsgeräusche und Begleitmusik hörbar gemacht werden. Für die Massenverbreitung besteht der Vorteil des Lichttonverfahrens im Wesentlichen darin, dass die Filmbilder und die Tonspur bei der Herstellung der Filmkopien gemeinsam kopiert werden. Zudem ist die Lichttonspur bezüglich der Filmbilder örtlich und damit auch zeitlich fixiert, mithin stets lippensynchron und sie kann auch nicht wie beim Magnetton versehentlich gelöscht werden. Nachteil ist (wie beim eigentlichen Filmbild auch) die Anfälligkeit für Kratzer, was zu Tonstörungen führen kann, aber auch bei einem unbeschädigten Film ist der Tonfrequenzbereich eingeschränkt, was aber damals nicht als störend empfunden wurde.

Was passiert eigentlich technisch bei diesem Verfahren im Projektor?

Kraus: Eine kleine Lampe mit konstanter Helligkeit im Lichttongerät beleuchtet die Tonspur durch einen dazu quer-orientierten, schmalen Spalt hindurch. Entsprechend den veränderlichen Schwärzungen auf der Tonspur schwankt die Helligkeit des auf der gegenüberliegenden Seite des Films austretenden Lichts. Dieses wird von einer Fotozelle in ein elektrisches Signal, also in das reproduzierte Tonsignal umgewandelt und über Verstärker den Lautsprechern im Kinosaals zugeführt. Zur Projektion wird der Film zwischen frei schwingenden Schleifen, jeweils eine oberhalb und eine unterhalb des Bildfensters, schrittweise/bildweise nach unten bewegt. Während der Projektion steht das Filmbild im Bildfenster still; während des Filmtransports zum nächsten Filmbild unterbricht eine rotierende Flügelblende das Licht in Richtung Leinwand.

Die Tonspur muss dagegen von einem konstant laufenden Filmstück abgelesen werden. Im Lichttongerät sorgt die so genannte Tonwelle, die mit einem Schwungrad verbunden ist, für einen ruhigen gleichförmigen Filmlauf. Das geschieht – in Filmlaufrichtung gesehen – hinter dem Projektionsobjektiv des Projektors. Wegen dieser technisch unterschiedlichen Wiedergabe-Bedingungen sind Bild und Tonspur auf dem Film zueinander versetzt. Ein Tonereignis liegt deshalb nicht direkt neben dem zugehörigen Bild sondern in Laufrichtung um jeweils 20 Bilder voraus.

Die drei deutschen Ingenieure entwickelten dazu neue Fotozellen auf der Basis von Elektronenröhren und meldeten ca. 150 Patente an. Trotzdem war die Erfindung in Deutschland, selbst nach der ersten Lichtton-Aufführung am 17. September 1922 im Berliner Filmtheater Alhambra, nicht erfolgreich. Warum nicht?

Kraus: Es waren im Wesentlichen die technischen Mängel. 1925 war einer der drei, Joseph Benedict Engl, für den Ton des von der „Universum-Film AG“ (UFA) in Berlin produzierten Kurzfilms „Das Mädchen mit den Schwefelhölzern“ nach dem Märchen von Hans Christian Andersen zuständig. Die Premiere musste allerdings aufgrund erheblicher technischer Mängel abgebrochen werden; der Film wurde ein kommerzieller Misserfolg.

Die Tonfilm-Patente wurden an den Amerikaner William Fox verkauft, der den Tonfilm ab 1928 weltberühmt machte und der selbst nach dem Börsencrash noch bis zu seinem Lebensende gut von dem Tri-Ergon-Patent leben konnte. Im Laufe der Jahre arbeitete man auch mit anderen Verfahren wie zum Beispiel dem Magnettonverfahren. Welchen Vorteil bot dieses Verfahren in der Filmindustrie? 

Kraus: Magnettonverfahren erlauben eine bessere Tonqualität als Lichttonverfahren. Professionelle Verfahren mit SEPMAG (separated magnetic) funktionierten mit Magnetfilm, also einem perforierten Tonband von 16, 17,5 (jeweils zwei Tonspuren) oder 35 Millimeter Breite (bis zu sechs Tonspuren), das parallel und synchron zum Bildfilm auf einer mechanisch oder elektrisch gekoppelten Cordmaschine mit mehrspurigen Tonköpfen abgespielt wurde.

Beim Drehen des Films wurde der Original-Ton zunächst auf tragbaren Tonbandgeräten (Nagra) mit einer zusätzlichen Synchrontonspur (50 Hz) aufgenommen und später mit einer elektrisch synchronisierten Cordmaschine auf Magnetfilm aufgezeichnet. Auf Schneidetischen mit drei Tonbahnen konnten die klassischen Elemente Dialog, Geräusch (Effekte) und Musik auf Magnetfilm geschnitten werden, fertig zur Mischung im Synchronstudio mit Filmprojektor und mehreren damit gekoppelten Cordmaschinen.

Das Magnettonverfahren COMMAG (combined magnetic) war von den 1950er Jahren bis in die 1980er verbreitet; dabei wurde das schmale Magnettonband direkt auf den Film aufgeklebt und in einem Projektor mit Tonabnehmersystem abgespielt. Der Vorteil dabei war, dass man nur noch ein statt zwei Geräte brauchte und die Synchronisierung von Bild und Ton kein Problem mehr war.

Mit welchen Tonsystemen arbeiten Profis denn heute?

Kraus: Dolby SR ist ein seit 1987 gebräuchliches Rauschunterdrückungsverfahren für die Tonaufzeichnung auf analogen Lichtton auf 35-Millimeter-Film. SR steht für „spectral recording“ und heißt so, weil es eine an das Gehör angepasste spektrale Kompressorfunktion besitzt. Das Verfahren ist das am höchsten entwickelte Audio-Rauschverminderungsverfahren und markiert den Abschluss der Entwicklung dieser analogen Verfahren, da für digitale Systeme keine Rauschverminderung mehr benötigt wird.

Dolby Digital wurde zunächst als Mehrkanal-Tonformat für Kinofilme eingesetzt (z. B. Apocalypse Now) und 1995 als Mehrkanal-Standardton für die damals neu entwickelte DVD sowie für Fernsehsender gewählt.

Dolby Atmos ist ein aufwendiges Surround-Format für den Heim- und Kinobereich, das 2012 vorgestellt wurde. Das Format erweitert die rein kanalbasierten Raumklangsysteme durch mehrere Deckenlautsprecher und erlaubt theoretisch eine unbegrenzte Anzahl von Tonspuren, es ist abwärtskompatibel zu älteren Mehrkanal-Tonsystemen.

Uwe Blass

Das komplette „Jahr100Wissen“-Interview lesen Sie hier.


Prof. em. Dr.-Ing. Uwe E. Kraus war bis zu seiner Emeritierung 2010 Inhaber des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik in der Fakultät Elektrotechnik, Informationstechnik und Medientechnik der Bergischen Universität.

Sein Vorgänger im Amt, Prof. Dr. Franz Josef In der Smitten, richtete beim Westdeutschen Rundfunk Köln in den 1960er Jahren ein Farbfernsehversuchslabor ein. Nach seinem Ruf an die Bergische Universität brachte er wesentliche Apparaturen dieses Labors mit nach Wuppertal, die für Forschung und Lehre eingesetzt wurden. Dieses jetzt „Historische Farbfernsehlabor an der Bergischen Universität“ bietet Einblicke in den Wandel der Fernseh-Studiotechnik vom Nachkriegs-Neubeginn des Schwarz-Weiß Fernsehens über den Start des Farbfernsehens 1967 bis zu den Anfängen des Digital-Fernsehens Mitte der 90er Jahre. Das Historische Farbfernsehlabor kann auch besucht werden. Anmeldung zu Führungen sind per E-Mail möglich: hffl{at}lists.uni-wuppertal.de