第1章　摄影概述

第一节　摄影简史

摄影发展至今已有近二百年的历史，其发明受到科学发展的历史带动，在周边科学的互为影响之下相伴而生。摄影术的发明是光学、化学等相关学科发展的必然产物。摄影术是人类发现并记录自然和社会发展的重要手段，因此，其产生过程是随着人们对记录手段的不断革新与发展而逐步深入。1839年8月19日，发明人路易·雅克·芒代·达盖尔的银版摄影术被法国科学院与美术院联席认定，从而开启了摄影这一独立学科的发展历程。但在这一时刻到来之前，在欧洲其他国家中也有很多科学家为影像的创造而不断努力过。

一、小孔成像

现代摄影所呈现出的千变万化和高超的记录手段，以及相关影像技术的发展，都离不开最核心的基础技术。而这种技术就是影像产生的关键因素——“小孔成像”这一光学物理现象。如图1-1所示。

1.我国的“小孔成像”研究

“小孔成像”的研究记录始于我国。在春秋战国时期，墨子对光线所产生的现象非常着迷，就带着自己的学子们展开了针对性的研究与实验，通过大量的观察得出结论，最终在《墨经》之中进行阐释，其中就有“景到，在午有端，与景长。说在端”和“景。光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。足蔽下光，故成景于上；首蔽上光，故成景于下。在远近有端，与于光，故景库内也”的形象说明。其内容表达的是影像的倒立现象, 是因为在光线交会处有一小孔，关于影像所投射的大小,在于小孔相对景物的位置；由于人的足下挡住了射入到下面的光线，故而产生折射的现象，所以影子落在了投射面的上部，因人的头部遮挡住了上面射来的光线，所以光线带着我们影子的形态就落在了投射面的下部。这段对“小孔成像”的形象描述也成为日后人们研究摄影术的重要依据。

在之后的不同时期中，“小孔成像”的研究发展从未在我国停止。宋代科学家沈括的《梦溪笔谈》，明代《永乐大典》副本，明末清初时期方以智所著的《物理小识》等书籍中都对“小孔成像”这一物理现象做了详尽的阐述说明。

近代，我国科学家邹伯奇在这一方面的研究成果几乎与西方的摄影术研究成果不分上下，并独立制造了名为“摄影之器”的影像装置，并用它成功拍摄了照片。邹伯奇在之后的《摄影之器记》中阐述了拍摄时所使用的湿板照相法和湿板照相的操作过程。邹伯奇还在一篇散稿中记述了有关化合物的药料配方。

此外，我国国粹之一的皮影戏也是利用了光影原理得以呈现。汉初齐少翁用剪纸艺术所创造出的人物在幕布上进行表演，光照射在人物上产生的影像就映在幕布上，幕布之后的观众就看到了影像的表演。在宋代时皮影戏得到了空前的发展，后来传到了西方，引起了轰动，也因此影响了西方社会对影像技术的应用。

“小孔成像”在我国的科学发展史上有着持续性的研究，并且在摄影学科中的理论认识也比较成熟。但是，由于发展和认定等诸多原因，真正被世界所认可的还是西方国家的发明应用，其后再传入我国。

2.西方国家的“小孔成像”研究

西方国家对于“小孔成像”的描述最早出现在公元前350年亚里士多德所著的《质疑篇》中，并在公元1100年由科学家阿布·阿里·阿尔哈森对“小孔成像”的应用和原理进行了记述。公元1544年，荷兰人赖奈尤斯·格马弗里斯所著的《宇宙之光和空间几何学》中提到，经由“小孔成像”技术，在暗室中可以对日蚀现象进行观察。16世纪欧洲文艺复兴时期的巨匠列奥纳多·达·芬奇也在其笔记中全面地记录了“小孔成像”的应用说明，并利用“小孔成像”来绘制景物。

1760年，一本名为《基凡提》的科幻小说描绘了人类向往已久的一个梦想：不经过画家之手，便把眼前的影像永久地留存下来。作者德拉罗修在书中写道：“窗户也好，远处的地平线也好，乌云也好，翻腾的大海也好……可以在人眼的视网膜、玻璃、水面映照出影像，这是众所周知的常识。为了把会消失的影像固定下来，人们制造出一种黏性的物质，把这种物质涂在画布上，对准要描绘的物体，画布会有类似镜子的作用。而这种画布和玻璃的不同之处，就是能把影像留在上面。影像被印在画布上乃一瞬间的事，一瞬间之后，把画布放到一个黑暗的地方。经过一小时，印在画布上的像就干了。其描绘的景物足以乱真，连近大远小的比例，也都出于造物主之手。这是用绘画技术无法临摹的，而且不论经过多久也不再消失。”

这是西方人对于光影制造最初的想象，也因此打开了西方世界研究摄影术的大门。而随着中西方国家在“小孔成像”技术和原理上的不断融合，西方国家的画家们首先利用光影技术创造出“牛眼”这一绘画工具（图1-2），其应用正是利用光影的投射与折射原理。进而，随着人们对光学的不断研究，最终创造出了当今最普遍应用的一种影像记录技术——摄影术。

二、摄影术的诞生

“小孔成像”使人们陶醉于精细的影像绘制和艺术表达之中，但人们想要的并不仅这些。再精细的画面都有消逝之时，因此，人们开始苦苦思索使影像永久保存的方法。随着科学技术的进步，光学和化学的不断发展，人们最终找到了这个神奇的方法。

1.尼埃普斯——“日光雕刻术”

约瑟夫·尼埃普斯（1765～1833年）（如图1-3所示）是一名集众多才华于一身的法国杰出人物，他除了是一位石版工人之外，还拥有发明家的头衔。尼埃普斯是一位非常好学上进的人，他毕生都在创造发明，而摄影术是他最杰出的发明之一。

身为石版工人，他并不像法国贵族一般养尊处优，通过在劳动中的观察使他对周边事物有了更深刻的理解，也因此发现了一种名为“犹地亚沥青”的特殊材料。这种材料会在受光后变硬，也正符合了他最初研究一种线条画转印到石版上的自动转引法的思路。这种材料可溶于一种特殊的“薰衣草油”之中。尼埃普斯把上述材料经过融合处理，涂抹在金属合金板上，在制版时，把处理后的线条画贴附在涂层上，并放于阳光下晒制。阳光通过未被线条画遮挡的部分照射在金属合金板的涂层上，使沥青慢慢变硬，之后经过一系列的处理手法得到了最终的蚀刻板。尼埃普斯把这种制版法称为“日光雕刻术”。随着这一技法的成熟完善，尼埃普斯对于影像记录技术的期望也愈加强烈。最终，他把涂有沥青的金属合金板装在暗箱里，使暗箱的镜头对准自家窗外。经过一个白天的长时间照射，取出金属合金板，浸入薰衣草油中，经过一系列的化学反应，出现了自家窗外的真实影像。这是尼埃普斯在1826年用暗箱拍摄完成的第一张称为“不消失”的影像照片，这张照片被命名为《窗外景色》（如图1-4所示）。在这之前，尼埃普斯还在1825年拍摄过一幅《牵马的孩子》（如图1-5所示）的照片，该照片虽然影像模糊，缺乏层次，但却为之后的发明研究奠定了基础。

这种摄影方法，比达盖尔早了十几年，实际上尼埃普斯应被称为摄影术的发明者，只是由于他为保密而一直拒绝公开这种摄影方法，也就未被予以公认。美国盖蒂研究保护所的科学家对这张照片进行全方位分析后认为，这张照片至今保护完好。科学家正在设计一个内含惰性气体的密封盒，以求使这张照片能够再保存数百年。这幅照片最后一次公开展览的时间为1898年，此后一度销声匿迹，直至1952年才重新面世。科学家杜森·斯图里克说：“如果你想一想照片的整个历史，还有胶片和电视的发展，就会发现，它们都是从这第一张照片开始的。这张照片是所有这些技术的老祖宗，是源头。也正因如此，它才那么令人激动。”

2.达盖尔——银版摄影术

法国人路易·雅克·芒代·达盖尔（1787～1851年）（如图1-6所示）是一位画家、舞台设计师。16岁时跟随著名舞台设计师戴古蒂在巴黎学习舞台美术，并创造了一种“透视画”，透视画成为一种高度发达和流行的艺术形式。达盖尔的透视画被放置在专门设计的建筑物中，十分有效地创造出虚幻的现实，在摄影中展示的这类透视画在博物馆中被广泛使用。同时，西洋画也是基本运用透视手法的。其制作方法之一就是用暗箱来绘制草图。尼埃普斯成功利用暗箱拍摄出照片一事给了他很大的启发，并开始与尼埃普斯一同研究摄影术。1833年尼埃普斯去世，达盖尔独自进行摄影术的研究。

在摄影术的研究中，他发现银元素受光变黑这一现象，因此，在1837年5月，他使用水银蒸气制造出不可见的潜影，并且找到了固定影像的方法。这种方法被达盖尔称为“银版摄影术”。

在不断的实验中，达盖尔用铜板代替锡板进行涂银，在稀释的碘溶液的冲洗下，发现使用铜板的感光材料性能有明显的提高。在拍摄前，他把铜板的银面放置在碘容器中，使其产生感光的碘化银。将已被光敏的金属板在暗室中放入照相机，曝光约15～30分钟。曝光后的板片放入盛有水银的暗箱中加热，生成汞银合金影像，这就是“显影”。此后将汞蒸气熏蒸过的板片放入热食盐溶液中漂洗，于是由汞银合金组成的影像便永久固定在铜板基面上。1838年，达盖尔拍摄了《巴黎寺院街》（如图1-7所示）。

达盖尔经法国议员、巴黎天文台台长阿马戈的推荐，由法国政府收购了他的“银版摄影术”。1839年8月19日，法兰西学术院举行科学院和美术院联席会议，正式认定达盖尔的银版摄影方法创立了摄影术，并将这一发明公诸于世。著名科学家阿马戈代表两院和法国政府宣告：“法国已接受了这项发明，并且，一开始就表示为能够慷慨地把它奉献给全世界而感到自豪。”这一宣告标志着摄影术的正式诞生。由于达盖尔对摄影术的这种开创性贡献，他被誉为“摄影之父”。

三、摄影术的发展

人类社会的发展，人们对于美的追求，对记录生活的渴望，促进了摄影术的诞生与发展。在发展过程之中，一方面要满足制作成本降低的要求，因此人们开始尝试利用更多的材料对摄影术进行改革，使之更加快捷方便；另一方面随着摄影在人们生活中的应用，在人类社会活动中起到了很大的作用，从而更加飞速地推动了摄影术的普及与信息传播。

1.材料变革

达盖尔的银版摄影法当之无愧地代表了现代摄影的诞生，但因其制作成本高、价格昂贵、并且不可复制，因而阻碍了摄影的传播。英国人威廉·亨利·福克斯·塔尔博特（如图1-8所示）很好地解决了这个问题。塔尔博特于1841年获得专利，命名为“卡罗式摄影”，在传统摄影领域中一直被人们沿用至今。

塔尔博特的方法是在纸上涂抹硝酸银溶液，晾干后再进行碘化钾溶液的涂抹，这使纸基上生成一种光敏的碘化银，之后用硝酸银和醅酸溶液进行增感，再次晾干后就成为感光负片。使用这种感光材料进行拍摄，用时约5分钟，大大缩短了拍摄时间。拍摄后，用硝酸银、醅酸溶液进行显影，以海波溶液（即硫代硫酸钠溶液）进行定影，用涂蜡的方式使其变为半透明状态，这时就得到了纸基负像。

这种摄影方式，由于承载体由金属合成板变成纸基，因此大大降低了拍摄成本，并且首次实现了影像的可复制性，通过一次曝光得到负片，在负片的基础上可以反复制作正片，从而促进了摄影的传播，图1-9展示的是塔尔博特在拉科克修道院拍摄的一张照片。

随着工业文明的发展，人们创造出了 “三醋酸纤维素”，胶卷也随之诞生，这使摄影术由单张拍摄，变成连续性拍摄，更加有效地促进了摄影图片的产生。

美国人乔治·伊斯曼（1854～1932年）于1880年创立了柯达公司，并在1884年发明胶卷（如图1-10所示），时隔四年后推出第一款柯达照相机。

2.克里米亚战争

1853年爆发的克里米亚战争是人类历史上公认的第一次现代化战争，摄影作为一种记录手段，首次被应用到战地摄影中。在这场围绕克里米亚地区争夺的战役中，英国政府派出摄影师罗杰·芬顿（如图1-11所示）前往克里米亚拍摄。罗杰·芬顿所拍摄的内容多为战地后方的静态画面，以及一些军人的合影（如图1-12所示）。而有趣的是，由于当时的拍摄工艺所限，罗杰·芬顿需要携带大量材料赶赴战场，因此他的马车也成为战场上别样的风景。战争题材实践拍摄推动了摄影术的进步，加快了照相机小型化的进程。

四、数字摄影

摄影的发展离不开科技的进步，随着光化学和电子科技的发展，人们开始研究更加方便快捷的拍摄方式，因此，数字摄影就走到了人们面前。数字摄影的出现极大地改变了人们的拍摄习惯，也加快了信息传播速度。2014年，摄影网站Mylio进行了一项有趣的调查，显示全球拍照数量多达8098亿张，并预计2015年将突破1兆张大关。如果将这8098亿张照片打印成4in×6in（1in＝25.4mm）并连接在一起的话，长度将超过2.3亿千米，这个距离已经足够往返地球和太阳1.1次。这与数字摄影的飞速发展密不可分。

１.数字摄影系统

传统摄影是由拍摄、冲洗、印制等一系列工艺手段所完成，其耗时较长，往往人们得到一张照片需要等待很长时间，而这个系统被日本索尼公司打破了。1981年，索尼公司推出了名为“MAVICA”的新型照相机（如图1-13所示），又称为磁盘照相机。

这种照相机不使用化学感光材料作为影像记录介质，而是使用被称为“CCD”的新型电子器件来记录影像。这种照相机利用传统摄影术中的光学技术汇聚影像，并投射在CCD上，使CCD产生微弱的电信号并存储在磁性介质中，使构成影像的光能转换为相应的电能。要想再次转换成正常影像，需经过一系列的光电转换得到记录的影像。在数字摄影出现的初期，所拍摄的影像质量由于生产材料的限制，其画面效果还远不能与传统摄影相比。在电视显示模式中，NISC制式下的显像，一帧画面只有525线；PAL制式下的显像，一帧画面只有625线。而传统胶片的解像力可以达到每毫米100线，135胶卷的画幅为24mm×36mm，一幅画面可以达到2400线，其解像精度是电视图像解像力的4～5倍。

索尼公司开创了数字摄影的先河，也带动了全球影像市场的蓬勃发展，很多大型影像制造公司开始纷纷投入研发。1990年，第一架柯达数字照相机隆重发布。数字照相机也被称为数码照相机，是在索尼公司的磁盘照相机的基础之上发展而来的。该类型照相机的问世，大大提高了数字影像的质量，与传统摄影相比有着明显不同的技术特征，开启了新的影像时代。数字摄影是现代科技发展的必然产物，代表着电子科技的飞速进步。传统摄影是由一系列光化学技术所支撑的，而数字摄影则演变为数字输入、软件处理与输出为主的现代技术手段。随着数字科技的不断进步，数字摄影体系正在不断发展完善。

2.数字摄影特征

由于数字摄影使用的便捷性，拍摄质量也不断提高，人们逐渐转向数字摄影，数字照相机的社会需求量不断加大，这促使了影像设备制造商纷纷转为对数字照相系统的研发。随着数字摄影的不断成熟，具备了以下特点。

（1）数字成像，无需暗环境

数字照相机是利用电荷耦合器——CCD或CMOS的芯片感光（如图1-14所示），光信号转变为电信号，并存储在SD卡、CF卡等各类存储设备中，存储文件可随时导入到计算机中进行加工制作。因此，数字摄影相较于传统摄影而言，无需暗环境，更加方便高效。

（2）减少环境污染

传统摄影所需胶片为化工合成材料，化学冲洗药品及生产制作过程中均产生有毒物质，稍有不慎就对自然环境造成破坏，并对工作人员的身体产生直接危害。数字摄影的影像载体对环境不具备直接危害作用，并且在后期制作过程中使用的化学成分剂量也比传统摄影少之又少，是一种更加环保的影像制作手段。

（3）处理图像高效快捷

相比传统摄影处理图像少则十几分钟，多则数小时的制作过程，数字摄影大多情态下是利用计算机进行图像处理，在图形软件飞速更新的时代，数字图像的处理更加快捷，智能化的程序使人们能够快速地“一键搞定”。并且图像处理呈现多样化趋势，数字影像在图像软件中所得到的处理方式多种多样，也可使用多个软件对数字影像进行多重处理。色彩的变幻，图文的结合，形态的再造都使数字摄影呈现了无穷的魅力。

计算机软件对数字图像的处理是精确到具体像素的操作，达到的各种变幻都是由定量化的处理来完成，处理精度很高。制作过程中，所应用的各种转化与改变无需损耗任何材料，并且在制作过程中如发现错误或其他可修整的内容还可以及时推出或重新处理。相比之下，传统摄影的制作需要耗损大量的感光材料与药剂，材料、时间及精力成本较高。

（4）便于传输及保存

随着网络时代的来临，越来越多的人开始利用网络进行信息交互，网络也成为数字摄影更好的传播途径。数字摄影的图像以电子文件的形式进行保存，从而更方便与网络传输，使远隔万里的人能够更加快速地获取图像资源。但由于网络传输在时间与介质上的转换也会对数字文件本身产生损坏，如数字文件丢失或残缺，因此，在传输过程中要保证网络设备的稳定与精度，才能做到准确、安全和高保真性。数字文件传输的便捷性最先在新闻行业中得到认可，它使新闻图片的采集、传输和发布更加便捷。

数字摄影以电子文件的形式保存，并且存储载体多样，如光碟、存储卡、硬盘、电子邮箱等。只要存储和传输设备不受到破坏，数字文件就可长久地完好保存。

（5）影音功能

随着数字照相机的发展，出现了越来越多的功能，数字摄影不但能拍摄单帧的图像，还能进行音视频的记录。如今的数字照相机已经具备了标清、高清等影视拍摄的画面精度，越来越多的影像从业者放下沉重的摄像器材转而使用精度高、操作方便的数字照相机进行影视创作。如今随处可见用手机进行动态影像记录的情景，这说明数字摄影这一强大的影音功能在人们的工作生活中得到了极大的认可。涌现出了很多的影音交互平台，促进了人们娱乐方式的改变。

（6）取景方式

传统照相机因光学结构问题，操作者只能通过固定的取景窗口进行观察与拍摄，而数字照相机的图像呈现是由LCD显示屏来完成（如图1-15所示），这也使摄影的拍摄情态得到了改变。尤其是折板式的显示屏，可以做到旋转屏幕，改变拍摄角度，极大地方便了人们的拍摄行为。并且数字摄影可以做到即拍即得，显示效果与最终的拍摄效果基本一致，使人们能够更合理地利用照相机功能获得满意的照片。