Những bước tiến sơ khai

Hình ảnh từ Cuộc Thí nghiệm Điện ảnh Âm thanh Dickson (1894 hoặc 1895), do W.K.L. Dickson triển khai như một cuộc thử nghiệm cho phiên bản sơ khai cỗ máy Kinetophone của Edison, kết hợp cùng Kinetoscope và máy hát phonograph.Eric M. C. Tigerstedt (1887–1925) là một trong những nhà tiên phong về công nghệ âm-thanh-trên-phim. Tigerstedt năm 1915.

Ý tưởng kết hợp hình ảnh chuyển động với âm thanh ghi âm cũng gần như lâu đời như khái niệm điện ảnh chính nó. Ngày 27 tháng 2 năm 1888, chỉ vài hôm sau khi nhà tiên phong về nhiếp ảnh, Eadweard Muybridge, có một bài thuyết giảng cách không xa phòng thí nghiệm của Thomas Edison, hai nhà phát minh đã gặp riêng với nhau. Muybridge về sau đã khai nhận rằng, trong cuộc hội ngộ này, sáu năm trước cuộc triển lãm phim thương mại đầu tiên, ông đã đề xuất một kế hoạch cho rạp chiếu phim âm thanh, kết hợp với kính zoopraxiscope mang khuôn đúc hình ảnh, một công nghệ của Muybridge, với công nghệ ghi âm của Edison.[3] Giữa đôi bên không diễn ra thỏa thuận nào cả, nhưng chỉ trong vòng một năm, Edison đã ủy nhiệm việc phát triển Kinetoscope. Về cơ bản, nó là một hệ thống "chiếu ảnh qua lỗ nhòm", một bộ phận bổ sung trực quan cho máy quay đĩa dạng trụ của ông. Hai thiết bị này được tích hợp với nhau lại thành máy Kinetophone vào năm 1895. Tuy nhiên, việc xem phim riêng lẻ trong hộp chiếu đã sớm bị lỗi thời bởi những thành công trong chiếu bóng.[4]

Năm 1899, một hệ thống phim chiếu bóng âm thanh được gọi là Cinemacrophonograph hay là Phonorama, chủ yếu dựa trên công trình của nhà phát minh gốc Thụy Sĩ François Dussaud, đã được trưng bày tại Paris; tương tự như Kinetophone, hệ thống yêu cầu sử dụng tai nghe cá nhân riêng tư.[5] Một hệ thống khác, dựa trên thiết kế xi-lanh cải tiến, Phono-Cinéma-Théâtre, được phát triển bởi Clément-Maurice Gratioulet và Henri Lioret của Pháp, có khả năng trình chiếu các đoạn phim ngắn về sân khấu, opera cũng như múa ba-lê, được trình diễn tại Triển lãm Paris năm 1900. Đây dường như là những bộ phim được trưng bày một cách công khai đầu tiên có phát cả hình ảnh lẫn bản ghi âm. Phonorama cùng với một hệ thống điện ảnh âm thanh khác—Théâtroscope—cũng được trưng bày tại Triển lãm.[6]

Có ba khúc mắc lớn còn tồn dư dẫn đến sự chia rẽ trong suốt một thế hệ giữa hình ảnh chuyển động và âm thanh ghi âm. Vấn đề then chốt đó là sự đồng bộ hóa: hình ảnh và âm thanh được thâu lại và phát ra bằng các thiết bị riêng biệt, cho nên rất khó khởi động và duy trì song song.[7] Âm lượng phát ra cũng không dễ dàng đạt được một cách chính xác. Trong khi đó, máy chiếu bóng sơ khai đã cho phép chiếu phim cho lượng lớn khán giả tại rạp hát. Công nghệ âm thanh trước giai đoạn phát triển nên bộ khuếch đại điện tử đã không thể tăng âm lượng một cách thỏa đáng để lấp đầy toàn bộ không gian rộng lớn. Cuối cùng là thách thức trong việc thu âm cũng như ghi hình một cách trung thực. Các hệ thống nguyên thủy của thời đại này chỉ tạo ra được âm thanh có chất lượng rất thấp, trừ phi người biểu diễn đứng trực tiếp trước các thiết bị ghi âm cồng kềnh (phần lớn là kèn âm thanh), từ đó đặt ra những hạn chế bó buộc lớn lao đối với thể loại phim có thể được tạo ra với âm thanh thâu âm trực tiếp.[8]

Bức bích chương có sự tham gia của Sarah Bernhardt cũng như nêu danh của mười tám vị "nghệ sĩ nức tiếng" khác, được thể hiện với "living visions" (tầm nhìn sống động) tại Cuộc đại triển lãm Paris năm 1900, sử dụng hệ thống Gratioulet-Lioret.

Các nhà cách tân điện ảnh đã cố gắng giải quyết vấn đề đồng bộ hóa cơ bản bằng nhiều cách khác nhau. Ngày càng có nhiều hệ thống hình ảnh chuyển động dựa vào các bản ghi máy hát - được gọi là công nghệ sound-on-disc (âm thanh ghi âm trên đĩa). Bản thân các bản ghi này thường được gọi là "đĩa Berliner", thể theo tên của một trong những nhà phát minh chính yếu trong lĩnh vực này, Emile Berliner, người Mỹ gốc Đức. Năm 1902, Léon Gaumont trình diễn máy Chronophone có tích hợp sound-on-disc của mình, sử dụng một loại kết nối điện mà ông mới được cấp bằng sáng chế, cho Hiệp hội Nhiếp ảnh Pháp.[9] Bốn năm sau đó, Gaumont lại giới thiệu ra Elgéphone, một hệ thống khuếch đại khí nén dựa trên máy Auxetophone, được kiến tạo bởi các nhà phát minh người Anh Horace Short và Charles Parsons.[10] Bất chấp những kỳ vọng cao xa, các cải tiến về âm thanh của Gaumont chỉ đem lại thành công thương mại hạn chế. Mặc dù cũng có một số cải tiến nhưng chúng vẫn không thể nào giải quyết triệt để ba vấn đề cơ bản của phim âm thanh cũng như giá thành đắt đỏ. Trong vài năm liền, Cameraphone của nhà phát minh người Mỹ E. E. Norton từng là đối thủ cạnh tranh chủ yếu của hệ thống Gaumont (các nguồn tư liệu cũng bất phân về việc không rõ liệu Cameraphone là dựa trên đĩa than hay trụ xi-lanh); cuối cùng nó cũng chịu thất bại bởi nhiều lý do tương tự như những điều từng cản trở Chronophone.[11]

Năm 1913, Edison cho ra mắt một thiết bị đồng bộ âm thanh mới, dựa trên trụ xi-lanh, được gọi là Kinetophone, giống như hệ thống năm 1895 của ông. Thay vì chiếu phim cho từng người một xem trong tủ Kinetoscope, giờ đây chúng đã được chiếu lên màn ảnh. Máy quay đĩa được kết nối bởi các ròng rọc được sắp xếp một cách tinh vi phức tạp với máy chiếu bóng, cho phép đồng bộ trong những điều kiện lý tưởng. Tuy nhiên, các điều kiện lại hiếm khi lý tưởng, kéo theo đó là máy Kinetophone tân tiến bị cho ngừng hoạt động chỉ sau hơn một năm đi vào hoạt động.[12] Vào giữa những năm 1910, làn sóng triển lãm phim ảnh thương mại có âm thanh trở nên lắng dịu đi.[11] Bắt đầu từ năm 1914, bộ phim The Photo-Drama of Creation (Kịch ảnh về đấng sáng tạo), quảng bá quan niệm của Nhân Chứng Giê-hô-va về nguồn gốc khai sinh loài người, đã được trình chiếu trên khắp Hoa Kỳ: bộ phim thời lượng tám giờ với nhiều phân cảnh trình chiếu, cả slide lẫn cảnh hành động, được đồng bộ hoá với các bài giảng giáo lý cũng như trình tấu nhạc công được thu âm một cách riêng biệt và phát lại trên phonograph.[13]

Trong khi đó, các cải tiến vẫn tiếp tục được thúc đẩy trên một phương diện quan trọng khác. Vào năm 1900, trong khuôn khổ nghiên cứu về Photophone, nhà vật lý người Đức Ernst Ruhmer đã ghi lại sự biến động của ánh sáng hồ quang viễn thông dưới dạng các dải sáng tối với nhiều sắc thái khác nhau trên một cuộn phim ảnh được quay liên tục. Ông nhận định sau đó rằng, quá trình này cũng có thể được đảo ngược lại để tái tạo âm thanh từ dải băng ghi hình bằng cách chiếu một nguồn sáng mạnh qua dải băng đang chạy. Các sắc thái ánh sáng khác nhau phản chiếu ra từ cuộn phim lên bào tử selen sẽ làm thay đổi điện trở của chính bào tử đó, làm thay đổi dòng điện chạy qua bào tử. Nhờ vậy có thể điều chỉnh âm thanh tạo ra từ ống nói của điện thoại. Ông gọi phát minh này là photographophone.[14] Ông tóm tắt lại như sau: "Nó thực là một quá trình trác tuyệt: thanh âm trở thành điện năng, trở thành quang năng, gây ra các phản ứng hoá học, lại trở thành quang năng và điện năng, và cuối cùng thành âm thanh.".[15]

Ruhmer bắt đầu trao đổi thư tín với Eugene Lauste[16], một người Pháp sống tại London, người đã làm việc tại phòng thí nghiệm của Edison giữa năm 1886 và 1892. Năm 1907, Lauste được trao bằng sáng chế đầu tiên cho công nghệ sound-on-film (âm thanh trên phim), liên quan đến việc chuyển đổi âm thanh thành sóng ánh sáng, được ghi lại dưới dạng hình ảnh trên celluloid. Theo mô tả của nhà sử học Scott Eyman,

Nó là một hệ thống kép, có nghĩa là, âm thanh nằm trên một đoạn phim khác với hình ảnh.... Về mặt bản chất, âm thanh được ống thu âm ghi lại và chuyển đổi thành sóng ánh sáng bởi một van ánh sáng, một dải ruy băng mỏng làm từ kim loại nhạy sáng thông qua một khe hở nhỏ. Âm thanh truyền tới dải băng này sẽ được chuyển thành ánh sáng do sự rung động của màng ngăn, tập trung các sóng ánh sáng thu được qua khe, tại đó nó sẽ được ghi hình lại ở một mặt bên của phim, trên một dải phim rộng khoảng 1/10 inch.[17]

Năm 1908, Lauste có mua về một chiếc máy photographophone từ Ruhmer, với ý định hoàn thiện thiết bị này thành một sản phẩm thương mại.[16] Mặc dù công nghệ thâu âm trên phim sound-on-film cuối cùng sẽ trở thành tiêu chuẩn chung toàn cầu cho điện ảnh âm thanh đồng bộ, Lauste chưa bao giờ khai thác được một cách thành công những đổi mới của mình, khiến cho ông bị nó đưa vào ngõ cụt. Năm 1914, nhà phát minh người Phần Lan Eric Tigerstedt đã được cấp bằng sáng chế số 309.536 của Đức cho tác phẩm ghi âm bằng phim của mình; cùng năm này, ông đã trình diễn một bộ phim được sản xuất với sáng chế này cho một nhóm khán giả gồm các nhà khoa học tại Berlin.[18]

Kỹ sư người Hungary, Denes Mihaly, đã đệ trình ý tưởng về máy thu âm bằng phim Projectofon của mình lên Tòa án Bằng sáng chế Hoàng gia Hungary vào năm 1918; giải thưởng bằng sáng chế được công bố bốn năm sau đó.[19] Cho dù là âm thanh được ghi lại trên ống trụ xi-lanh, trên đĩa hay cả là trên phim thì vẫn chẳng có công nghệ sẵn có nào thích hợp cho các mục đích thương mại lớn, và trong nhiều năm liền, những người đứng đầu các hãng phim lớn của Hollywood thu về rất ít lợi nhuận trong việc sản xuất phim âm thanh.[20]