Montreux-Festival: Musik wird mit Röntgenlicht gerettet

Magnetbänder sind heutzutage kaum noch Teil unseres Alltags und haben lediglich eine nostalgische Nische eingenommen. Dennoch werden in den Archiven von Tonstudios, Radio- und Fernsehsendern, Museen und privaten Sammlungen weltweit immer noch grosse Mengen solcher analogen Datenträger aufbewahrt. Die Digitalisierung dieser Bestände stellt eine fortwährende Herausforderung dar und gleicht einem Wettlauf gegen die Zeit, da die Magnetbänder zerfallen und irgendwann unbrauchbar sein werden.

Sebastian Gliga, Physiker am PSI und Experte für Nanomagnetismus, entwickelt gemeinsam mit seinem Team eine innovative Methode, um historische und beschädigte Tonbänder mithilfe von Röntgenlicht zerstörungsfrei und in höchster Qualität zu digitalisieren. Dabei kooperieren sie eng mit der Schweizer Nationalphonothek, die speziell angefertigte Referenzaufnahmen produziert und ihr Fachwissen im Bereich der Tontechnik zur Verfügung stellt. Durch die Partnerschaft mit dem Montreux Jazz Digital Project wird die Methode nun kontinuierlich weiterentwickelt und getestet.

Rettung von Tonaufnahmen vor dem Verfall

Kürzlich standen die verbliebenen Mitglieder der legendären Rockband Queen vor einer grossen Herausforderung. In ihrem Studio entdeckten die Musiker ein Tonband aus dem Jahr 1988 mit einem Song, gesungen von ihrem 1991 verstorbenen Sänger Freddie Mercury. Obwohl das Band stark beschädigt war, gelang es den Toningenieuren mit grossem Aufwand, dieses besondere Stück zu retten. «Es ist, als würde man Teile zusammennähen», sagte der Gitarrist Brian May gegenüber der BBC. Am 13. Oktober 2022 wurde der Song «Face It Alone» schliesslich veröffentlicht und eroberte über dreissig Jahre nach seiner Entstehung die weltweiten Charts.

«Das Beispiel zeigt: Tonbänder sind nicht für die Ewigkeit gegeschaffen», erklärte Gliga. «Das Material zerfällt im Laufe der Zeit und kann nicht mehr abgespielt werden.» Während es möglich ist, Bänder aufwendig zu restaurieren, verfolgt Gliga mit seinem Team einen innovativen Ansatz. Sie nutzen Synchrotronstrahlung: «Mit Röntgenlicht aus einem Synchrotron können wir auch stark beschädigte Tonbandfragmente rekonstruieren, ohne sie zu berühren.»
Auf Gligas Labortisch liegt derzeit ein einzigartiger Konzertmitschnitt des legendären Bluesgitarristen B.B. King. Bei seinem zweiten Auftritt beim Montreux Jazzfestival im Jahr 1980 spielte der «King of the Blues» ein 48-minütiges Konzert, das vom Schweizer Toningenieur Philippe Zumbrunn auf Band festgehalten wurde. Heute können jedoch nur noch zehn Sekunden dieser einmaligen Aufnahme abgespielt werden, da die chemische Zusammensetzung des Tonbandes bereits so weit zerfallen ist, dass jede Wiedergabe das Band weiter beschädigen würde.

«Wir interessierten uns nicht nur für die musikalische Aufnahme von B.B. King, sondern auch für die Herausforderung, die sein Zustand des Verfalls mit sich bringt», sagte Gliga schmunzelnd. «Dank der Synchrotronstrahlung können wir die Grenzen herkömmlicher Restaurierungsmethoden überwinden.»

Die Fokussierung auf die magnetischen Zustände

Tonbänder dienen der Speicherung von Informationen mithilfe winziger magnetischer Teilchen, die wie kleine Kompassnadeln wirken und entweder nach Norden oder Süden zeigen.

Magnettonband mit der Aufnahme von B.B. Kings Konzert am Jazzfestival Montreux von 1980 aus dem Archiv der Claude Nobs Foundation. Das Band befindet sich in einem fortgeschrittenen Stadium des Verfalls, sodass es mit herkömmlichen Methoden nicht mehr direkt abgespielt werden kann. /

Sebastian Gliga entwickelt eine Methode, um mithilfe von Röntgenstrahlen, wie sie von der SLS erzeugt werden, historische Musikaufnahmen auf zerfallenden Magnetbändern zerstörungsfrei und hochauflösend zu digitalisieren. /

Sebastian Gliga beim Aufspulen eines Tonbands an einer Studer A80: Die Bandmaschine ist eine Leihgabe des Studios Idee und Klang des Basler Toningenieurs und Komponisten Daniel Dettwiler. Das analoge Gerät, das in den 1970er-Jahren in Regensdorf fabriziert wurde, dient zum Erstellen von Referenzaufnahmen, welche sich direkt mit den Ergebnissen der Synchrotronmessungen vergleichen lassen. /

Wenn das Band bespielt wird, ändert sich die Ausrichtung dieser Teilchen und das Band wird magnetisiert, wodurch die Audio-Information physisch im Ausrichtungsmuster gespeichert wird. Um dieses Muster abzuspielen, wird das Band an einem Lesekopf vorbeigeführt. Durch die ständige Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Kompassnadel-Ausrichtung, wird eine Spannung im Lesekopf induziert und es entsteht ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird dann verstärkt und in ein akustisches Signal umgewandelt.

Mit seiner Röntgenmethode konzentriert sich Gliga nicht auf das Magnetfeld, sondern auf die individuellen Kompassnadeln, die dieses Feld erzeugen. «Die Magnetisierungszustände dieser winzigen Teilchen, deren Grösse weniger als ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares beträgt, können mithilfe von Röntgenlicht der SLS fast einzeln ausgelesen und in ein hochwertiges Audiosignal umgewandelt werden.»

Die bestmögliche Reproduktion

«Digitalisierung ist ein fortlaufender Prozess», erklärt der Physiker. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die Abtastrate, welche die Frequenz beschreibt, mit der ein analoges Signal in ein digitales Signal umgewandelt wird. Die kontinuierliche Schallwelle wird in Segmente mit einem festgelegten Zeitintervall unterteilt und digital gespeichert. Eine höhere Abtastrate führt zu einer höheren Auflösung bei der Digitalisierung des originalen Signals.
Durch die Verwendung von Synchrotronlicht ist es möglich, fast jedes einzelne magnetische Feld auf dem Tonband zu messen, was eine bisher unerreichte Auflösung ermöglicht. «Damit erreichen wir so etwas wie die bestmögliche Reproduktion», sagt Gliga.

Nostalgie trifft auf Hightech

Vieles in der Welt der Audiotechnik basiert auf Physik und kann in Formeln und Zahlen ausgedrückt werden. Wenn es jedoch um Begriffe wie Klang und Klangqualität geht, steht das subjektive Hörerlebnis im Vordergrund. Daher arbeitet Gliga mit Experten wie dem Basler Toningenieur und Komponisten Daniel Dettwiler zusammen, der für seine analoge Musikbearbeitung bekannt ist. Aus seinem Studio stammt auch eine Studer A80 (siehe Bild), eine Bandmaschine, die Magnettonbänder aufnehmen und abspielen kann.

«Gleichzeitig mit Röntgenstrahlen rekonstruieren wir das reine Audiosignal, wie es auf dem Band gespeichert ist», erklärt Gliga. Wenn dasselbe Band jedoch auf der Studer abgespielt wird, erhält man ein leicht verändertes Signal. «Das liegt an der Elektronik im Gerät, die den Klang zusätzlich verarbeitet und manipuliert.» Daher nutzen Gliga und sein Team das analoge Gerät aus den Siebzigern, um die am Synchrotron extrahierten Töne mit den konventionell digitalisierten Stücken zu vergleichen.

Aktuell bleibt das Synchrotronlicht jedoch aus - es herrscht «Dark Time» an der SLS. Bis Anfang 2025 wird die Grossforschungsanlage einer umfassenden Modernisierung unterzogen. Dadurch soll die Brillanz des Synchrotronstrahls um das 40-fache verbessert werden. «Unsere Methode wird erheblich von diesem Upgrade profitieren und noch effizientere Messungen ermöglichen», erklärt der Physiker.

Gligas Projekt wird durch das Förderprogramm BRIDGE des Schweizerischen Nationalfonds SNF und der Schweizerischen Agentur für Innovationsförderung Innosuisse sowie durch die UBS-Kulturstiftung unterstützt, die die Digitalisierung der B.B.-King-Aufnahme fördert. Darüber hinaus erhält Gliga Unterstützung durch das PSI Founder Fellowship, ein Programm zur Förderung wissenschaftsbasierter Innovationen.