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Federhall: Geschichte und Entwicklung der Hallspirale

29. Juli 2017

Federhall - Vintagesound pur

Federhall – History

Bevor das Special FEDERHALL beginnt, möchte ich ein paar Worte zur Entstehung loswerden. Zunächst dachte ich, na das kann ja nicht so schwer sein. Die paar Reverb-Amps und Studio-Reverbs. Nach einiger Zeit wurde mir aber klar, dass um die ganze Geschichte des Federhalls aufzuschreiben mit all seinen Aspekten, ein ganzes Buch nötig wäre. Deswegen kommen hier manche Aspekte nur teilweise oder reduziert vor, da einige Abschnitte (z.B. über den Federhall im Reggae Dub) ein eigenes Special füllen würden. Deswegen werden einige Sachverhalte auch nur verkürzt dargestellt. Ein großes Problem war auch die Zusammenstellung und Überprüfung der Informationen. Es gibt keine zentrale Quelle, die widerspruchsfrei sämtliche Aspekten der Geschichte zusammenfasst. Und soweit mir bekannt, ist dieses Special die bis jetzt ausführlichste Zusammenstellung der Geschichte des Federhalls, zumindest im Zwischennetz. Allerdings kann ich mir, auch nach Prüfung mehrerer Kreuzverweise, nicht ganz sicher sein, ob der ein oder andere Fakt vielleicht falsch eingeordnet ist – in diesem Sinne.

Laurens Hammond - der Erfinder des Federhalls (und der Hammond-Orgel)

Laurens Hammond – der Erfinder des Federhalls (und der Hammond Orgel)

Die Geschichte der Erfindung des Federhalls könnte man als gutes Beispiel dafür nehmen, wie Grundlagenforschung auf einem Gebiet eine Erfindung auf einem anderen Gebiet ermöglicht, ohne eine ursprüngliche, zielgerichtete Verbindung.

Doch zunächst – warum ein Special über Federhall? Ist das nicht längst out? Mitnichten – auf der Website soundgas.com heißt es über das Spring Reverb:

„… it can be heard all over today’s music. Whether it’s cutting-edge dubstep from Rusko, or a top pop mix engineer like Tom Elmhirst (who used vintage spring reverb all over the last Adele album), the sound of springs is everywhere right now (check Alabama Shakes‘ album, Boys & Girls).“

soundgas.com

Zurück in die Vergangenheit. Wir schreiben das Jahr 1939. Laurens Hammond, Erfinder der gleichnamigen elektronischen Orgeln, reicht ein Patent ein. Dieses trägt die schnöde Bezeichnung „Electrical Musical Instrument“ und läuft unter US-Patent-No.: 2,230,836. Die Zuteilung dieses Patents im Februar 1941 markiert den Start der Ära des Federhalls, die bis heute in Geräten wie den Vermona ReTubeVerb nachhallt (ja, ich weiß …).

Die Legende des Federhall

Nun, wie kam es zu dieser Erfindung? Bei der Recherche zu diesem Thema kommt man unweigerlich auf die Geschichte der Telefonie (Fest- und Kabellos-), die ihren Ursprung in den USA Mitte des 19. Jahrhunderts hat. Die Tragweite dieser Geschichte war mir bis dato noch gar nicht so bewusst. Vor allem die gesellschaftlichen und auch staatlichen Umwälzungen auch in anderen Ländern, die mit der Verbreitung dieses Kommunikationsmediums einhergehen, sind nun aber nicht Teil dieses Specials. Denn obwohl hier das Potential für eine ganz große Geschichte verborgen liegt, ist das Thema dieses Specials „die Entstehung und die Geschichte des Federhalls“.

ReTube-Federhall von Vermona

Die eigentliche Vorarbeit zum ersten zum Patent angemeldeten Federhalls kam aber aus dem Bereich der kabelgebundenen Langstreckentelefonie. Denn obwohl es seit 1927 bereits eine kommerziell nutzbare Überseekommunikation zwischen Deal, NJ, USA und Rugby, EN, GB gab, nutze diese den noch frischen Langwellenfunk für die eigentliche Überseeübertragung. Das erste transatlantische Tiefseekabel (TAT) wurde tatsächlich erst 1956 verlegt.

Ein Problem, das die Wissenschaftler und Tüftler in den damaligen Bell Labs um 1939 also immer noch beschäftigte, war die Übertragung eines Telefonsignals über lange Kabelstrecken hinweg. Denn es gab (und gibt) ein Problem mit elektrischer Übertragung über große Entfernungen hinweg und die Älteren unter uns können sich vielleicht auch noch daran erinnern: Bei solchen Telefonaten hatte man es öfter mit seltsamen Echos zu tun. Grund dafür ist die Reflexion der elektromagnetischen Wellen beim anderen Teilnehmer. Technisch gesprochen liegt das, vereinfacht gesagt, an unterschiedlichen Abschlussimpedanzen. Sind diese nicht einheitlich, so wird ein Teil der Wellen reflektiert und wieder zum Ursprung zurückgeschickt. Bei Entfernungen von 6000 km (Luftlinie) dauert das dann, auch bei 300.000 km/s, zwei mal 0,02 Sekunden also 40 ms. Geht man dann noch von mehrfach Reflexionen aus (die Kabelstrecke ist ja nie eine eins-zu-eins Direktverbindung, sondern lief teilweise über unzählige Telefonmaste) eröffnet das weitere Probleme. Abhilfe dabei schaffte ab 1937 das koaxiale Erdkabel, das mit einer definierten Abschlussimpedanz dieses Problem anging.

History Fact: Eine weitere Erfindung dieser Zeit, die 1937 von dem Briten Alec Reeves gemacht wurde, war die digitale Kodierung analoger Signale über PCM (Pulse Code Modulation).

In Zusammenhang mit Experimenten über das Echophänomen bei Ferngesprächen wurde ein Apparat in den Bell Labs ersonnen, mit dem sich dieses Phänomen im Labor erforschen ließ. Dieser Apparat nutzte Spiralfedern, um möglichst lange Leitungslängen nachstellen zu können. Auf die Funktionsweise dieses Experimentierapparates wurde schließlich Laurens Hammond aufmerksam, der sich zu dieser Zeit bereits einen Namen mit seinen elektromechanischen Orgeln auf Tone-Wheel-Basis gemacht hatte.

Dann wurde es zum Instrument

Doch fehlte dem Klang der Orgeln etwas ganz Entscheidendes, das die meisten Menschen der damaligen Zeit akustisch fest mit einer Orgel assoziierten: den Wi(e)derklang eines großen Raumes, in dem die mit Luft betriebenen Pfeifenorgeln traditionell genutzt wurden: einer Kirche. Da gerade kleine, freie Kirchengemeinden zu den ersten Kunden gehörten, verwundert die Suche nach einer geeigneten Methode (oder Musikinstrument, wie es im Patent steht) nicht, um diesen Raumklang günstig, kompakt und transportabel nachzustellen.

„In a lot of ways, creativity is just messing with people’s expectations,“ he says. „Reverb can be that jolt.“
Bill Putnam

Natürlich gab es bereits das Bestreben, die Akustik eines Raumes auch bei der Studioaufnahme von Musikdarbietungen einzusetzen. Üblich waren bereits in den 1930er Jahren die Nutzung eines echten Raumes oder Hallkammer. Über einen Lautsprecher wurde das zu verhallende Signal in den Raum gegeben, um daraufhin von einem Mikrofon im Diffusfeld wieder abgenommen zu werden. Daher stammen auch noch die „Room Verbs“ und „Echo Chambers“ bei heutigen digitalen Hallgeräten.

Aber der Berg (Hallraum) sollte ja zum Propheten (Publikum) kommen und nicht umgekehrt. Die Hallplatten, die übrigens später erfunden wurden und nicht vor 1957 von EMT-Franz (Elektro-Mess-Technik) kommerziell vertrieben wurden, hätten mit ihren, anfänglich schlappen 270 kg sicherlich auch keine gangbare Alternative dargestellt.

Hammond Federhall von 1939

Und so tüftelte der Unternehmer und Erfinder Laurens Hammond um 1939 (die Hammond Type A war seit 1934 erhältlich) ein „Musikinstrument“ zur künstlichen Erzeugung von Nachhall, wobei er die erwähnten Erkenntnisse und Bauweise des bei Bell Labs entwickelten Gerätes nutzte, um aus der Not eine Tugend zu machen.

Der Apparat untersuchte Echo und Halleffekte – Laurens Hammond suchte Ebendiese. Also entstand das erste künstliche Hallgerät auf der Basis von elektromechanischer Umwandlung, das schließlich 1941 unter der US-Patent-Nummer 2,230,836 anerkannt wurde. Diese Reverb-Einheit, die ca. 1,20 m hoch war, wurde dann zusammen mit den schon vorhandenen Leslie-Speakern in ein Kabinett installiert.

Um die Frequenzverlauf des Nachhalls manipulieren zu können, wurden drei der fünf Federn in einen Zylinder mit niedrig-viskosem Öl umgeben. Das hatte gleich zwei Wirkungen: Die Nachhallzeit der unteren und mittleren Frequenzen, jenen 2 kHz zwischen 500 und 2,5 kHz, für die unser Ohr besonders empfindlich ist, wurden gedämpft.

„…the intermediate frequencies, to which the ear is most sensitive, will be damped most rapidly.“

Laurens Hammond

Und außerdem konnte durch den Anteil, zu dem die Feder im Öl steckte, die Hallcharakteristik verändert werden.

„By adjustment of the level of the oil in the tube … and by changing the size of the pin C, the relative rates at which very low, intermediate, and very high frequencies are damped, may readily be controlled.“

Laurens Hammond

Da sich diese Bauweise aufgrund der in Öl gelagerten Federkomponenten eben nicht ohne weiteres transportieren lassen konnte, legten H.E. Meinema et al 1959 ein neues Patent vor (zugelassen im Mai 1962). Dabei handelt es sich um das sogenannten Necklace Reverb, das seinen Namen von der offensichtlichen Ähnlichkeit der Aufhängung der Hallfedern in Form einer Halskette hat. Das Gerät wurde nun durch den Verzicht auf in Öl gelagerte Federn wesentlich kleiner und auch wesentlich leichter zu warten. Das größte Problem, das sich direkt aus der Necklace-Aufhängung ergab, war jedoch die Empfindlichkeit gegenüber Stößen. Wurde das Kabinett oder die Orgel, denn dieser Federhall wurde auch direkt in eine Orgel gebaut, auf der Bühne nicht gut entkoppelt, so schepperte es mächtig im Karton. Denn die Federn konnten sich so entweder gegenseitig berühren, gegen den T-Rahmen scheppern oder die einzelnen Windungen einer Feder prallten aufeinander.

Heißt Necklace weil... seht selbst.

Heißt Necklace weil … seht selbst

Und obwohl dieser Klang Ende der 50er definitiv nicht erwünscht war, wurde der Federhall im Reggae Dub gerade auch wegen dieser Eigenschaft gerne eingesetzt. So wurde durch die jamaikanischen Dub-Artists wie Osbourne, King Tubby, Ruddock, Lee Scratch Perry, Errol Thompson und anderen das Donnern eines geschüttelten Federhalls zu einem der Signatur-Klänge des Dubs. Allerdings wurde diese kreative Art und Weise den Federhall zu miss-nutzen erst Ende der 60er erdacht.

Forum
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    falconi  RED

    Sehr umfassende und vielseitige Betrachtung des Themas, trotzdem kurz, knackig, kurzweilig. Danke, auch für die tolle Linkliste.

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    iggy_pop  AHU

    Sehr schön recherchiert und gut geschrieben — das findet man nicht jeden Tag im Internetz.
    Nicht zu vergessen, der EMS VCS-3 bzw. der Synthi-A hatten ebenfalls einen eingebauten Federhall mit an Bord, der gerade dem VCS-3 eine zusätzliche Dimension gab: Egal, wo man bei aufgedrehtem Hall den Putney berührt, es scheppert immer irgendwie. Bei Buchla heißt das wahrscheinlich Touch-Sensitive Audio Dimensional Interface oder so und kostet 5.000 Euro ohne Zoll…
    Der AKG BX-15 fehlt noch in der Auflistung der Geräte des Wiener Herstellers — sehr schön zu hören ist er nicht nur auf diversen Alben von Klaus Schulze ab Mitte der 1970er Jahre (neben dem BX-20), sondern auch auf dem Soloalbum „Epsilon in Malaysian Pale“ von Edgar Froese.
    Mark Shreeve / Redshift verwendet noch heute den EMT 240 Folienhall und bekommt immer große Augen, weil die Mellotron-Flöten plötzlich so eine authentische Patina bekommen…

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      swissdoc  RED

      Den Halltank vom BX-15 gibt es auch in der Verpackung von Uniton als Swissecho 2000. Da ist noch ein BBD Delay für das Predelay und andere lustige Sachen mit dabei. Details, Bilder und Sounds gibt es hier:

      http://www.....swissecho/

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        iggy_pop  AHU

        Mit dem Extra-Delay kommt das Swissecho schon eher in Reichweite des BX-25E, obwohl der 25 einen anderen Halltank als der 15 verwendet (und auch einen anderen als der 20)

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    Son of MooG  AHU

    Am Anfang hatte ich einen Federhall in der Familien-Heimorgel (zusammen mit einem Akai Tonbandgerät meine ersten FX), heute habe ich die Miniatur-Ausgabe A-199 im Eurorack, allerdings etwas subtiler eingesetzt.

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    Filterpad  AHU

    Mein Federhall ist leider defekt! Kann jemand vielleicht eine Ferndiagnose durchführen der etwas Erfahrung damit hat, bzw. einen Tipp geben wie man das am besten testen kann? Modell könnte eine „Accutronics Type 4“ sein. Optisch jedenfalls absolut identisch und ebenfalls von Hammond.

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      iggy_pop  AHU

      Ferndiagnose geht leider nicht. Das kann die Treiberschaltung sein, die Erregerspulen oder die Abnehmer, vielleicht ist ein haarfeines Drähtchen irgendwo gerissen, vielleicht ein Kabel in Eingang oder Ausgang defekt…. wer weiß?
      Ein A4 sollte relativ leicht und preiswert zu ersetzen sein.

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    t.goldschmitz  RED

    Ich wollte mich ausdrücklich für den ganzen Blumenstrauß hier bedanken.
    Selten musste ich mit so vielen widersprüchlichen Quellen arbeiten, um mir dann ein plausibles Gesamtbild machen zu können.
    Aber die Anerkennung hier entschädigt für alles!
    Danke!

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    efsieben

    Super Story und ich wurde mal wieder an alte Zeiten erinnert. Bei uns wurde der Federhall, welcher es war keine Ahnung, oft für echt schräge Sounds benutzt,es durfte gerne scheppern und rattern. Das ganze in den Endsechzigern und Anfang der Siebziger.

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