Một số lượng các bước tiến công nghệ đã góp phần làm cho điện ảnh âm thanh trở nên khả thi về mặt thương mại vào cuối những năm 1920. Nhìn chung, có hai hướng tiếp cận tương phản liên hệ đến việc tái tạo âm thanh đồng bộ hoặc playback:

Công nghệ thu âm bằng phim Sound-on-film cấp tiến

Năm 1919, nhà phát minh người Mỹ Lee De Forest đã được trao một số bằng sáng chế là tiền thân của công nghệ ghi âm bằng phim âm thanh quang học đầu tiên được ứng dụng trong thương mại. Trong hệ thống của De Forest, đoạn âm thanh được ghi lại bằng hình ảnh lên cạnh lề của dải phim điện ảnh để tạo ra một ấn bản composite tổng hợp, phương ngữ Mỹ bản địa gọi là "married". Nếu đạt được sự đồng bộ hóa thích hợp giữa âm thanh và hình ảnh trong quá trình thâu hình, thì mức độ chuẩn xác hoàn toàn có thể được tin cậy khi phát lại. Trong bốn năm tiếp theo, ông bổ túc thêm hệ thống của mình cùng với sự trợ giúp của các thiết bị và bằng sáng chế được cấp phép từ một nhà phát minh người Mỹ khác cũng thuộc lĩnh vực này, ông Theodore Case.[21]

Tại trường đại học Illinois, kỹ sư nghiên cứu gốc Ba Lan Joseph Tykociński-Tykociner đang làm việc một cách độc lập về một quy trình tương tự. Vào ngày 9 tháng 6 năm 1922, ông đã cho ra mắt buổi trình diễn đầu tiên của Hoa Kỳ về hình ảnh chuyển động có âm thanh được thâu trên phim cho các thành viên của Viện Kỹ sư Điện Hoa Kỳ.[22] Cũng giống như Lauste và Tigerstedt, hệ thống của Tykociner sẽ không bao giờ được sử dụng trong thương mại; tuy nhiên, không lâu sau hệ thống De Forest lại sớm đạt được thành tựu ấy.

Quảng cáo báo chỉ cho buổi trình diễn các thước phim ngắn Phonofilm năm 1925, chào mời sự khác biệt về công nghệ của họ: không hề có máy quay đĩa phonograph.

Vào ngày 15 tháng 4 năm 1923, tại nhà hát Rivoli của thành phố New York, buổi chiếu bóng thương mại đầu tiên có âm thanh được thâu bằng phim đã được diễn ra. Từ sự kiện đó, điều này sẽ trở thành một tiêu chuẩn cho ngành điện ảnh trong tương lai. Nó bao gồm một tập hợp các bộ phim ngắn có độ dài khác nhau, với sự góp mặt của một số ngôi sao danh tiếng nhất những năm 1920 (bao gồm Eddie Cantor, Harry Richman, Sophie Tucker và George Jessel cùng những cái tên khác) biểu diễn trên sân khấu, thí dụ như các màn vaudeville, biểu diễn âm nhạc và bài phát biểu đi kèm với buổi chiếu bộ phim câm Bella Donna.[23] Tất cả chúng đều được thể hiện dưới biểu ngữ Phonofilm của De Forest.[24] Bộ phim bao gồm tập phim ngắn 11 phút From far Seville (Seville viễn thắng) với sự tham gia của Concha Piquer. Năm 2010, một bản sao chép của cuốn băng được tìm thấy tại Thư viện Quốc hội Hoa Kỳ, nơi mà nó hiện đang được bảo quản.[25][26][27] Các nhà phê bình tham dự sự kiện đã dành những lời ngợi khen cho sự mới lạ chứ không phải chất lượng âm thanh; mà nó nhìn chung là đã nhận về những đánh giá tiêu cực.[28] Tháng 6 cùng năm, De Forest gia nhập vào cuộc tranh giành pháp lý kéo dài với một nhân viên, Freeman Harrison Owens, nhằm đạt được quyền sở hữu của một trong những bằng sáng chế quan trọng về Phonofilm. Mặc dù De Forest cuối cùng đã thắng kiện trước tòa nhưng Owens ngày nay lại được công nhận là nhà cách tân trọng tâm trong lĩnh vực này.[29] Năm kế tiếp, hãng phim của De Forest phát hành ra bộ phim kịch tính thương mại đầu tiên, được quay dưới hình thức phim biết nói — bộ phim hai cuộn Love's Old Sweet Song, do J. Searle Dawley đạo diễn với sự tham gia của Una Merkel.[30] Tuy nhiên, mặt hàng kinh doanh của phonofilm không phải là phim kịch tính drama nguyên gốc mà là phim tài liệu về người nổi tiếng, các vở nhạc kịch nổi tiếng và các buổi biểu diễn hài kịch. Tổng thống Calvin Coolidge, ca kỹ opera Abbie Mitchell và các ngôi sao vaudeville như Phil Baker, Ben Bernie, Eddie Cantor và Oscar Levant đã xuất hiện trong các bức ảnh của hãng. Trong khi đó, Hollywood vẫn còn hoài nghi, thậm chí là sợ hãi hoang mang về công nghệ mới. Như biên tập viên James Quirk của trang báo Photoplay đã bày tỏ vào tháng 3 năm 1924, "Những bức ảnh biết nói là hoàn hảo, Tiến sĩ Lee De Forest nói. Dầu thầu dầu cũng vậy.".[31] Quy trình của De Forest tiếp tục được sử dụng cho đến tận năm 1927 tại Hoa Kỳ cho hàng chục các đoạn phim Phonofilm ngắn; tại Anh Quốc, nó đã được sử dụng lâu hơn một vài năm cho cả phim ngắn lẫn phim truyện bởi British Sound Film Productions, một công ty con của British Talking Pictures, công ty đã mua những asset chính của Phonofilm. Vào cuối năm 1930, hoạt động kinh doanh Phonofilm bị giải thể.[32]

Tại châu Âu, công cuộc nghiên cứu phát triển công nghệ ghi âm trên phim cũng được tiến hành. Năm 1919, đồng niên với thời điểm De Forest được cấp bằng sáng chế đầu tiên trong lĩnh vực này, ba nhà phát minh người Đức, Josef Engl (1893–1942), Hans Vogt (1890–1979) với Joseph Massolle (1889–1957), đã đăng ký bằng sáng chế cho hệ thống âm thanh Tri-Ergon. Ngày 17 tháng 9 năm 1922, tập đoàn Tri-Ergon đã tổ chức một buổi công chiếu các tác phẩm điện ảnh ghi âm trên phim — trong đó có cả một bộ phim đàm thoại drama kịch tính, Der Brandstifter (The Arsonist) — trước một khán giả được thỉnh mời tại rạp chiếu bóng Alhambra Kino ở Berlin.[33] Dần dà cho tới cuối thập kỷ này, Tri-Ergon từng bước trở thành giàn hệ thống âm thanh chính yếu, thống trị châu Âu. Năm 1923, hai kỹ sư người Đan Mạch, Axel Petersen và Arnold Poulsen, đã đăng ký cấp bằng sáng chế cho một hệ thống thâu âm lên một dải phim tách biệt, chạy song song với cuộn phim chiếu ảnh. Gaumont đã cấp phép cho loại công nghệ này và tạm đưa nó vào hoạt động thương mại dưới thương hiệu Cinéphone.[34]

Trong một diễn biến khác, Phonofilm đã không thể bắt kịp sự cạnh tranh nội địa, theo đó dần trở nên lu mờ. Cho đến tháng 9 năm 1925, quá trình sắp xếp công việc của De Forest và Case đã tàn bại. Tháng 7 năm sau, Case gia nhập vào Fox Film, studio phim lớn thứ ba Hollywood, thành lập nên Fox-Case Corporation. Case đã cùng với trợ lý Earl Sponable của mình phát triển nên một hệ thống âm thanh hoàn toàn mới, đặt tên là Movietone. Nó trở thành công nghệ ghi âm trên phim khả dụng đầu tiên do một hãng phim Hollywood kiểm soát. Năm tiếp theo, Fox mua lại quyền hạn ở Bắc Mỹ đối với hệ thống Tri-Ergon, mặc dù công ty nhận thức được rằng nó hạ đẳng hơn hẳn Movietone và gần như là không thể tích hợp hai hệ thống khác biệt này lại với nhau để tạo ra lợi thế.[35] Cũng vào năm 1927, Fox đã thuê Freeman Owens làm chuyên viên vận hành, một người đặc biệt điệu nghệ trong việc chế tạo máy quay cho điện ảnh âm thanh đồng bộ.[36]

Công nghệ ghi âm trên đĩa tối tân

Song song với những tiến bộ trong công nghệ ghi âm trên phim, một số công ty cũng đang dần đạt được những sự phát triển cùng với hệ thống thâu âm điện ảnh trên máy quay đĩa. Đối với công nghệ âm thanh sử dụng đĩa ghi âm từ thời đó, một chiếc bàn xoay của máy quay đĩa phonograph được kết nối bằng khóa cơ học liên động interlock với máy chiếu bóng được chỉnh sửa một cách đặc biệt, cho phép quá trình đồng bộ hóa. Năm 1921, hệ thống âm thanh đĩa Photokinema do Orlando Kellum phát triển đã được thiết đặt để bổ túc thêm các chuỗi âm thanh đồng bộ cho bộ phim câm thất bại Dream Street của DW Griffith. Một bài hát tình yêu do ngôi sao Ralph Graves trình diễn đã được thu âm, cũng như một chuỗi những hiệu ứng ca hát trực tiếp. Một điều khá rõ ràng là các phân cảnh đối thoại cũng đã được thâu âm lại, nhưng thành quả không đạt yêu cầu và do đó bộ phim chưa bao giờ được chiếu công khai mà có tích hợp những bản ghi âm này. Vào ngày 1 tháng 5 năm 1921, Dream Street được phát hành trở lại kèm theo bản ghi âm bài tình ca tại nhà hát Tòa Thị Chính Town Hall của thành phố New York. Vô cớ tuỳ tiện thay, bộ phim mang đầy đủ yếu tố và điều kiện để trở thành tác phẩm điện ảnh dài tập đầu tiên có phân đoạn giọng hát được thâu âm trực tiếp.[37] Dẫu vậy, chất lượng âm thanh vẫn còn rất kém và chẳng có rạp chiếu bóng nào khác có thể trình chiếu phiên bản âm thanh của phim vì không ai từng lắp đặt hệ thống âm thanh Photokinema cả.[38] Ngày chủ nhật, 29 tháng 5, Dream Street được khai mạc tại nhà hát Shubert Crescent ở Brooklyn cùng với chương trình tuyển tập các bộ phim ngắn được thực hiện bằng Phonokinema. Tuy nhiên, công việc kinh doanh thất bát dẫn đến chương trình sớm bị từ bỏ.

Don JuanBích chương áp phích của Warner Bros. cho tác phẩm Don Juan (1926), bộ phim điện ảnh lớn đầu tiên được ra mắt với nhạc nền soundtrack đồng bộ toàn âm. Kỹ sư thâu âm, ngài George Groves, là người đầu tiên tại Hollywood được giữ vị trí công việc này. 44 năm sau đó, ông lại được giám sát âm thanh cho tác phẩm Woodstock sau này.

Năm 1925, Sam Warner của Warner Bros., khi đó chỉ là một hãng làm phim tiểu tốt tại Hollywood nhưng mang nhiều tham vọng lớn, đã chứng kiến màn thể hiện của hệ thống âm thanh trên đĩa ghi âm bởi Western Electric và hoàn toàn bị thuyết phục, ấn tượng đủ mạnh để chính ông lại đi thuyết phục lại anh em của mình đồng ý thử nghiệm với hệ thống mới mẻ này tại các studio làm phim Vitagraph của thành phố New York City mà họ vừa mới mua lại gần đây. Các cuộc thử nghiệm đã làm cho Warner Brothers tín phục, nếu không muốn nói là đối với các giám đốc điều hành từ một số công ty điện ảnh khác cũng từng chứng kiến chúng. Kết quả là vào tháng 4 năm 1926, Western Electric Company đã ký kết hợp đồng với Warner Brothers và W. J. Rich, một nhà tài chính, cung cấp cho họ giấy phép độc quyền ghi âm ghi hình, cũng như tái tạo hình ảnh âm thanh sử dụng hệ thống Western Electric. Để khai thác giấy phép này, công ty Vitaphone Corporation đã được thành lập với Samuel L. Warner làm chủ tịch.[39][40] Vitaphone, tên gọi hiện nay của hệ thống này, được giới thiệu rộng rãi ngày 6 tháng 8 năm 1926, với sự ra mắt của Don Juan; bộ phim dài tập đầu tiên sử dụng hệ thống âm thanh đồng bộ với mọi thông loại throughout. Nhạc nền của bộ phim bao gồm một bản nhạc với các hiệu ứng âm thanh bổ trợ. Về lời thì không có đoạn hội thoại nào được thâu lại cả—nói cách khác, bộ phim đã được dàn dựng và quay y hệt như một bộ phim câm. Tuy nhiên, đi kèm với Don Juan là tám đoạn trình diễn âm nhạc ngắn, hầu như là nhạc cổ điển, cũng như đoạn phim giới thiệu dài bốn phút của Will H. Hays, chủ tịch Hiệp hội Điện ảnh Hoa Kỳ (Motion Picture Association of America), hoàn toàn với âm thanh thâu âm trực tiếp. Đây là những bộ phim điện ảnh âm thanh chân thực đầu tiên được triển lãm bởi một hãng phim studio của Hollywood.[41] The Better 'Ole của Warner Bros., về mặt công nghệ cũng tương đồng như tác phẩm Don Juan, kế tiếp phát hành vào tháng mười.[42]

Ghi âm trên phim rốt cuộc chiếm ưu thế thượng phong một cách tất yếu, vượt trội hơn công nghệ ghi âm trên đĩa nhờ một số những tân tiến kỹ thuật cơ bản:

• Sự đồng bộ hoá: Không có hệ thống khóa liên động interlock nào là hoàn toàn đáng tin cậy, và chỉ cần có một sai phạm từ phía người chiếu, phim bị hỏng và không được sửa chữa một cách chính xác, hoặc là có lỗi trong đĩa nhạc nền soundtrack có thể khiến cho âm thanh trở nên mất đồng bộ nghiêm trọng và không thể khôi phục tương đồng được với hình ảnh
• Chỉnh sửa hậu kỳ: Đĩa ghi âm không thể chỉnh sửa trực tiếp lên đó được, gây ra những hạn chế to lớn lên việc chỉnh sửa hậu kỳ cũng như hiệu ứng âm thanh trong các bộ phim mà nó đi kèm sau khi quay bản phát hành chính thức
• Phân phối bản sao: Những chiếc đĩa quay phonograph làm tăng chi phí sản xuất cũng như gây khó khăn phức tạp cho việc phân phối phim ảnh
• Độ bền bỉ và khả năng hư tổn: quá trình va chạm vật lý khi sử dụng đĩa để phát thanh khiến cho chúng bị xuống cấp. Người ta cần phải thay thế chúng qua khoảng 20 lần chiếu phim[43]

Tuy nhiên, trong kỷ nguyên sơ khai, đĩa thu âm có nhiều mặt tốt hơn đáng kể so với ghi âm trên phim:

• Chi phí sản xuất và tư bản: Nói chung, việc ghi âm thanh lên đĩa ít tốn kém và tiết kiệm hơn so với ghi lên phim. Các hệ thống trình chiếu—bàn xoay turntable/khóa liên động interlock/máy chiếu—được sản xuất với giá thành rẻ mạt hơn so với các máy chiếu đọc được cả pattern hình ảnh lẫn âm thanh có thiết kế vô cùng phức tạp mà công nghệ thâu âm trên phim yêu cầu
• Chất lượng âm thanh: Những chiếc đĩa phonograph, đặc biệt là của Vitaphone, có dải dynamic range vượt trội so với hầu hết các quy trình ghi âm trên phim đương thời, ít nhất là trong một vài đoạn chiếu phim đầu tiên; trong khi công nghệ thâu âm lên đĩa thường có xu hướng đáp ứng tần số tốt hơn, điều này mặt khác lại bị ảnh hưởng bởi độ méo và tiếng ồn lớn hơn[44][45]

Một khi công nghệ ghi âm trên phim được cải thiện, cả hai nhược điểm này đều không còn là vấn đề nan giải.

Tập hợp cốt lõi thứ ba các phát kiến đã đánh dấu một bước tiến lớn trong việc thâu âm trực tiếp tại địa điểm cũng như playback phát lại âm thanh:

Kỹ sư của Western Electric, ngài E. B. Craft, phía bên tay trái, đang thực hiện một bài thuyết trình về hệ thống chiếu bóng Vitaphone. Một chiếc đĩa Vitaphone có thời lượng chạy là khoảng 11 phút, đủ để trùng khớp với một thước phim dài 1.000 foot (300 m) theo chuẩn 35 mm.

Ghi âm điện tử với độ trung thực cao và khuếch đại âm thanh

Năm 1913, Western Electric, phân nhánh sản xuất của AT&T, đã mua lại các quyền sở hữu audion của de Forest, tiền thân của ống chân không triode. Trong vài năm tiếp theo, họ đã phát triển nó thành một thiết bị đáng tin cậy và khả năng tiên liệu cao. Kể từ đó, việc khuếch đại điện tử lần đầu tiên trở nên khả dĩ. Western Electric sau đó đã chuyển hướng sang phát triển các ứng dụng cho ống chân không, bao gồm các hệ thống phát thanh công cộng và một hệ thống ghi nhận điện tử cho ngành công nghiệp ký lục. Bắt đầu từ năm 1922, nhánh nghiên cứu của Western Electric bắt đầu nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ ghi âm cho cả hệ thống âm thanh đồng bộ trên đĩa lẫn trên phim dành cho điện ảnh.

Các kỹ sư làm việc trên hệ thống ghi âm trên đĩa có thể dựa trên kinh nghiệm chuyên môn mà Western Electric đã có trong việc ghi âm điện tử bằng đĩa và nhờ đó, họ đã có thể đạt được những tiến bộ ban đầu nhanh chóng hơn. Các cải biến chính cần có đó là gia tăng thời gian phát của đĩa để có thể sánh ngang với thời gian phát 1.000 ft (300 m) tiêu chuẩn của cuộn phim 35 mm. cuộn 35 phim mm. Thiết kế được lựa chọn sử dụng một chiếc đĩa có đường kính gần 16 inch (khoảng 40 cm), quay ở vận tốc 33 1/3 vòng mỗi phút. Cuộn phim có thể chơi trong 11 phút, thời gian chạy của 1.000 ft (300 m) phim là 90 ft (27 m) mỗi phút (24 khung hình/giây).[46] Do đường kính lớn hơn cho nên vận tốc rãnh tối thiểu là 70 ft (21 m) mỗi phút (14 inch hoặc 356 mm/giây), chỉ kém hơn một chút so với đĩa thương mại 10 inch tiêu chuẩn với vận tốc 78 vòng mỗi phút. Vào năm 1925, công ty đã công khai giới thiệu một hệ thống âm thanh điện tử với những cải tiến đáng kể, bao gồm microphone tụ điện nhạy cảm cùng với máy ghi âm dây cao su (được đặt danh qua việc sử dụng dây giảm chấn cao su để ghi âm với tần số đáp ứng tốt hơn lên một chiếc đĩa sáp master[47]). Tháng 5 năm ấy, công ty đã cấp phép cho doanh nhân Walter J. Rich được quyền khai thác hệ thống để sử dụng cho phim ảnh thương mại; ông thành lập nên Vitagraph, trong đó Warner Bros. sẽ nhận được một nửa số tiền lợi nhuận, chỉ một tháng sau đó.[48] Vào tháng 4 năm 1926, Warners ký hợp đồng với AT&T để sử dụng độc quyền công nghệ âm thanh điện ảnh của AT&T cho hoạt động tác nghiệp của Vitaphone (đã được cải lại tên), dẫn đến việc sản xuất phim phẩm Don Juan và các bộ phim ngắn kèm theo trong những tháng tiếp theo.[39] Trong thời kỳ này, khi Vitaphone có quyền tiếp cận một cách độc quyền vào các bằng sáng chế, mức độ trung thực của các bản ghi âm cho các bộ phim điện ảnh của Warners vượt trội rõ rệt so với các bản ghi âm dành cho các đối thủ cạnh tranh về âm thanh thâu trên phim của công ty. Trong khi đó, Bell Labs—một danh xưng mới cho bộ phận nghiên cứu của AT&T—đang làm việc trong tâm thế khẩn trương chóng mặt để làm sao hoàn thiện công nghệ khuếch đại âm thanh tinh vi, cho phép phát lại các bản ghi âm bằng loa với âm lượng đủ to để mãn lấp cả một nhà hát. Hệ thống loa cuộn dịch chuyển (moving-coil speaker system) đã được lắp đặt tại nhà hát Warners Theatre ở New York vào cuối tháng 7. Việc nộp bằng sáng chế của nó, thứ mà Western Electric gọi là Bộ thu số 555 (No. 555 Receiver), được chiểu nộp vào ngày 4 tháng 8, chỉ hai ngày trước buổi ra mắt bộ phim Don Juan.[45][49]

Cuối năm đó, AT&T/Western Electric tạo lập nên bộ phận cấp phép, Electrical Research Products Inc. (ERPI), nhằm xử lý các quyền hạn về công nghệ âm thanh liên quan đến điện ảnh của công ty. Vitaphone vẫn tiếp nhận độc quyền về mặt pháp lý, nhưng do đã hết hạn thanh toán tiền bản quyền nên quyền kiểm soát hiệu quả các quyền này thực tế lại nằm trong tay ERPI. Vào ngày 31 tháng 12 năm 1926, Warners cấp cho Fox-Case giấy phép phụ bản để sử dụng hệ thống của Western Electric; đổi lại cho việc tiếp nhận này, cả Warners lẫn ERPI đều nhận được một phần doanh thu liên quan của Fox. Bằng sáng chế của cả ba bên quan tâm đều được cấp phép chéo.[50] Công nghệ ghi âm và khuếch đại vượt trội từ đó trở nên khả dụng cho hai studio làm phim của Hollywood, theo đuổi hai phương cách tái tạo âm thanh rất chi là khác nhau. Cuối cùng, giao thừa tân niên lại được chứng kiến sự khai sinh của nền điện ảnh âm thanh trong hình thức một phương tiện thương mại quan trọng.

Di động tiện lợi

Năm 1929, "hệ thống tái tạo âm thanh và hình ảnh di động tiện lợi RCA Photophone tối tân" đã được mô tả trên tập san công nghiệp Projection Engineering.[51] Tại Úc, Hoyts và Gilby Talkies Pty., Ltd đi lưu diễn các bộ phim điện ảnh hội thoại tại những thị trấn nông thôn.[52][53] Cùng năm này, White Star Line đã lắp đặt thiết bị hình ảnh hội thoại trên tàu s.s. Majestic. Những thước phim dài tập được trình chiếu trong chuyến đi đầu tiên đó là Show Boat và Broadway.[54]