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ムービートーンサウンドシステムは、映画の音声をフィルムに光学的に 記録する方式で、音声と映像の同期を保証します。これは、映像を記録するのと同じフィルムストリップ上に、可変密度光学トラックとして音声を記録することによって実現されます。このシステムの初期バージョンは、最大 8500 Hz の音を再生することができました。[ 1 ]現代のサウンド映画は代わりに可変面積トラックを使用していますが、現代の映画館 (デジタルシネマに移行した映画館を除く) は、プロジェクターを変更することなくムービートーン映画を再生できます (ただし、プロジェクターのサウンドユニットに赤色 LED またはレーザー光源が取り付けられている場合、可変密度トラックからの再生品質は著しく低下します)。ムービートーンは、1920 年代に米国で開発されていた 4 つの映画サウンドシステムの 1 つです。他の 1 つは、デフォレストのフォノフィルム、ワーナー ブラザースのヴィタフォン、およびRCA フォトフォンでした。ただし、フォノフィルムは基本的にムービートーンの初期バージョンでした。
1916年、セオドア・ケースは物質の光電特性を研究するための研究所を設立した。学生時代、彼は変調光を用いて音を記録することに興味を持ち、高感度光電池であるタロファイド電池を開発した。この光電池は、第一次世界大戦中および戦後数年間、アメリカ海軍によって赤外線通信システムの一部として利用された。
1922年、ケースと彼の助手であるアール・I・スポナブルは、「トーキー映画」に焦点を移した。同年、ケースはリー・デ・フォレストから接触を受けた。デ・フォレストは1919年からフォノフィルムと呼ばれるシステムで映画フィルム用の光学サウンドトラックの開発に取り組んでいたが、あまり成功していなかったため、ケースに助けを求めた。1922年から1925年にかけて、ケースとデ・フォレストはフォノフィルムシステムの開発で協力した。ケースの他の発明の中には、タロファイド光電池と、音声信号で容易に変調できる光源であるAeo-lightがあり、これは最終的にサウンドカメラのフィルムにサウンドトラックを露光するために利用された。
1925年、ケースは、フォノフィルムシステムの功績をデ・フォレストが独占的に主張する癖があったため、デ・フォレストとの提携を解消した。重要な発明のほとんどはケースによるものであった。これを裏付ける文書、例えばフォノフィルムはケース研究所の発明によってのみ可能になったと述べるデ・フォレストの署名入り書簡などは、ニューヨーク州オーバーンのケース研究所博物館に所蔵されている。[ 2 ]そのため、1925年、ケースとスポナブルは、彼らが「ムービートーン」と呼ぶようになったシステムの開発を続けた。
1924年以来、スポナブルは音声と映像を同一ネガに記録できる単一システムカメラの設計に注力していた。彼はベル＆ハウエル社に自社製カメラの改造を依頼したが、結果は満足のいくものではなかった。そこで、ニューヨーク州シラキュースにあるウォール社の機械工場がこのカメラの再構築を任され、その結果は大幅に改善された。
その後、ウォール・カメラ・コーポレーションは数多くのシングルシステム35mmカメラを製造し、それが1950年代の3フィルム式シネラマ「ワイドスクリーン」カメラの開発につながった。当初、ウォールはベル＆ハウエル社のデザイン2709カメラの一部をシングルシステムに改造したが、ほとんどはウォール自身が設計・製造した。第二次世界大戦中には、ミッチェル・カメラ・コーポレーションもアメリカ陸軍通信隊向けにシングルシステムカメラを製造したが、これらのカメラは比較的希少であった。
約1.19:1のアスペクト比は、シングルシステムカメラ技術の開発時に導入されました。この技術では、35mmフィルムの開口部に光学式サウンドトラックが記録され、これは俗に「ムービートーン比」と呼ばれていました。この比率は、1920年代後半から1932年5月まで、ハリウッドやヨーロッパのスタジオ（サウンド・オン・ディスクを採用したスタジオを除く）で広く使用されました。1932年5月には、アカデミー比である1.37:1が導入され、サイレント映画時代の本来のフレーム形状が効果的に復元されました。
1950年代、フォトソニックス社は、音声をフィルムに記録する初の35mmキネスコープカメラを発表しました。このカメラは、カメラ本体にデイビス・ループドライブ機構を内蔵しており、ビデオテープが普及する以前のテレビネットワークにおけるタイムシフト放送に不可欠なものでした。RCA社製のサウンドガルバノメーターは、キネスコープフィルムのネガを投影した際に良好から非常に良好な結果が得られるように設計されており、遅延再生前にプリントを作成する必要をなくしました。デイビス機構はウェスタン・エレクトリック社が開発しました。
デ・フォレストと袂を分かった後、ケースはムービートーン映写機のサウンドヘッドをピクチャーヘッドの下に配置し、サウンドとピクチャーのオフセットを約14 + 1/2インチ（370 mm）（現在の標準に近い）に変更した。これは、サウンドヘッドをピクチャーヘッドの上に配置していたフォノフィルムの以前の慣習からの逸脱であった。ケースはまた、ムービートーンに24フレーム/秒の速度を採用し、ウェスタン・エレクトリックのヴィタフォン・サウンド・オン・ディスク・システムですでに選択されていた速度に合わせた。これにより、サウンド・オン・ディスクかサウンド・オン・フィルムかを問わず、すべてのサウンド映画の標準速度として24フレーム/秒が確立され、いくつかの例外を除いて、プロ用サウンド映画の標準速度として維持されている。[ 3 ] [ 4 ]
この時点で、ケース＆スポナブルのムービートーンシステムがアカデミーの標準システムとして採用されました。これは、後に登場したRCAフォトフォンシステムとほとんどの点で互換性がありました。技術的な詳細および業界での採用企業一覧については、RCAフォトフォンを参照してください。
ムービートーンの商業利用は、フォックス・フィルム・コーポレーションのウィリアム・フォックスが1926年7月23日に特許を含むシステム全体を購入したことから始まった。[ 5 ]フォックスはケース社の特許、フリーマン・ハリソン・オーウェンズの研究、ドイツのトライエルゴン社の特許の米国における権利を所有していたにもかかわらず、ムービートーンのサウンドフィルムシステムはケース研究所の発明のみを利用した。
同じく1926年、ウィリアム・フォックスはケース研究所からアール・I・スポナブル（1895年～1977年）を雇い、ケースからフィルム録音の特許を取得した。フォックス・ムービートーン・システムを使用して公開された最初の長編映画は、 F・W・ムルナウ監督の『サンライズ：二人の人間の歌』（1927年）だった。この映画は、光学式サウンドトラックを使用した最初のプロ製作の長編映画だった。映画のサウンドには音楽と効果音が含まれていたが、同期していない話し言葉はごくわずかだった。このシステムは、『母は一番よく知っている』（1928年）の音声演技シーンにも使用された。
ケース社からシステムを購入してから2年以内に、フォックス社はフォックス・ケース社におけるケース社の全株式を買い取った。フォックス社のトーキー長編映画はすべて、1931年にエドワード・C・ウェンテが1923年に発明した真空管を利用したウェスタン・エレクトリック社の録音システムに取って代わられるまで、ムービートーン・システムを使用して製作された。この変更にもかかわらず、フォックス社は単一システムのトーキー映画機材の運搬の利便性から、1939年までムービートーン・ニュースにムービートーン・システムを使い続けた。
ケース研究所のサウンドシステムは、業界標準に大きな影響を与えました。たとえば、光学サウンドを映像より20フレーム前に配置しました。[ 3 ] [ 4 ] [ 6 ] 35mmサウンドフィルムの SMPTE規格では光学サウンドは+21フレームですが、46フィートシアターでは+20フレームに減らされます。[ 7 ] [ 8 ]この調整は、フィルムがサウンドヘッドをスムーズに通過するようにするため、またフォノフィルムシステムがケース研究所の仕様と互換性がなかったため、フォノフィルムが劇場で上映されないようにするため、さらに広く使用されているプロジェクターの改造を容易にするために行われました。
スポナブルは、1960年代に引退するまで、ニューヨーク市の54丁目と10番街にあるフォックス・フィルム・コーポレーション（後に20世紀フォックス・フィルムとなる）のムービートーン・スタジオで働いていた。彼は最終的に、シネマスコープの開発における技術的な功績によりアカデミー賞を受賞した。スポナブルは、穴あき映画スクリーンの発明など、映画技術に数多くの貢献をした。この革新により、スクリーンの後ろにスピーカーを配置して、映画のアクションから直接音が発せられているような錯覚を高めることができた。フォックス在籍中、スポナブルは映画テレビ技術者協会の役員も務めた。彼は、1947年4月号のSMPEジャーナル（ 1950年以降はSMPTEジャーナル）に、音声映画の簡潔な歴史を発表した。[ 3 ]
ケース研究所の歴史は長らく知られていなかった。1944年にセオドア・ケースが亡くなった後、彼は自宅と研究所を寄贈し、ケース研究所の発明品を展示する博物館として保存するよう求めた。しかし、50年間博物館を運営した初代館長は、研究所の収蔵品を倉庫に保管し、建物をアートスタジオに改装することを決定した。ケース研究所のサウンドスタジオは、敷地内の馬車小屋の2階にあり、1990年代初頭までは地元の鉄道模型クラブに貸し出されていた。
1929年7月に自動車事故で重傷を負ったフォックスは、1930年に融資の返済を求められ、会社を失った。1936年には、映画業界が自身のトライエルゴン特許を侵害したとして、米国最高裁判所で訴訟を起こしたが敗訴した。スポナブルは、1947年4月にSMPEジャーナルに掲載した記事を除けば、ケース研究所の発明の歴史的記録を確立するためにほとんど何もしていなかった。
1947年には、デイビス・ループ・ドライブがウェスタン・エレクトリックのライセンス供与先（20世紀フォックス社を含む）に導入された（WECo RA-1231、現在も後継会社によって製造されている）。
ケース研究所、隣接する馬車小屋、そしてケースの自宅は修復された。研究所の領収書、ノート、書簡、そして研究所の多くのオリジナル機器を用いた研究が現在も続けられている。これには、AEOライトのテスト用に作られた最初の録音装置も含まれる。所蔵品には、トーマス・エジソンの手紙、トライ・エルゴン社の特許のコピー、そして1930年代にフォックス・フィルムズ社が作成した社内文書などがある。この文書には、スポナブルがフォックス・スタジオで可変面積サウンド・オン・フィルム・システムを完成させたことが公になると、そのシステムが標準となり、ケース研究所の発明に取って代わったと記されている。
ケース・リサーチ・ラボ・アンド・ミュージアムが所有する数本のフィルムは、ニューヨーク州ロチェスターのジョージ・イーストマン・ハウスによって修復され、同館のコレクションに収蔵されている。ケース・リサーチ・ラボ・アンド・ミュージアムには、セオドア・ケースの音声付きフィルム映像がさらにある。イーストマン・ハウスで最近発見された同じフィルムのコピーは、はるかに良好な状態で保存されている。ムービートーン・ニュースのフィルムは、20世紀フォックスとサウスカロライナ大学コロンビア校のコレクションにある。これには、アール・I・スポナブルが話している唯一知られている映像も含まれる。スポナブルは、映画『聖衣』のプレミア上映の映像にも登場する。
ケース研究所の発明を用いて制作されたフォノフィルムは、米国議会図書館と英国映画協会のコレクションに収蔵されている。
1940年代以降、ムービートーンの可変濃度（VD）記録システムは、フォトフォン社が開発した可変面積（VA）システムに取って代わられ始めました。これは、VA関連の特許が失効したためです。どちらの方式も、記録、複製、再生において同等の水準を達成できます。しかし、ラボでの品質管理は、VAトラックよりもVDトラックの複製において、はるかに重要になりました。プリンターのライト設定、感度測定、濃度測定制御におけるわずかな不正確さが、 VAトラックと比較してVDトラックの信号対雑音比に大きな影響を与えたためです。このため、アーカイブでは、保存と新規プリント作成のために、オリジナルのVDトラックをVAネガにリマスターすることを選択しています。