摄影知识普及:摄影成像从何而来

2018-11-08 16:55发布

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一、针孔成像的起源

我们对针孔成像的认识可追溯到我国春秋战国时期,墨翟所著《墨经》就已记载了针孔成像的现象,并作了精辟的解释,这是世界上对针孔成像的最早论述。北宋时期,沈括在前人研究针孔成像的基础上,做了许多实验,所著《梦溪笔谈》对针孔成像有详尽的记载。他在纸窗上开一个小孔,使窗外飞鸢和塔楼影子成像于室内的纸屏上面。他指出: “若鸢飞空中,其影随鸢而移,或中间为窗所束,则鸢与影相连, 鸢东则影西,鸢西则影东。又如窗隙是楼塔之影,中间为窗所束,亦皆倒垂.....”


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图1.1 装有透视镜的镜箱成像示意图


二、透镜与镜箱的诞生


1620年,奥地利人开普勒(J. Kepler)制作了便携式暗箱。18世纪,暗箱装上了透镜,成了镜箱(图1.1),这即是照相机的雏形。1812年,英国威廉。海德。渥拉斯顿(William Hyde Wallaston) 的新月形透镜,使镜箱提高了光通量。1816年,由尼埃普斯发明了世界上第一个可控光圈的照相机镜头“人工魔眼”,从此进入了光学镜头成像的时代。1839年,达盖尔发明了银版摄影术,所用的照相机为双重木结构,长10. 5英寸,高12. 5英寸,重11磅。镜头由两片渥拉斯顿新月形透镜组成,镜箱可前后聚焦。


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三、摄影史上的三个时代


(一)湿板感光时代


摄影的初期,拍照都要现拍现做感光板,并必须在它还湿的状态下拍摄才能感光。1824年,

法国人N.尼埃普斯拍摄了世界上第一张正像照片《餐桌》。 1826年,他又拍摄了现今世界上爆粗暗下来的最早的照片《阳光顶层》,他用白色沥青制作的感光材料,在阳光下曝光了8个小时。1839年,由法国人达盖尔发布了“银版摄影术”(把景物直接排程正像,曝光时间需要15分钟),此时又由英国人H.塔尔博特发明了“卡罗式摄影法”(先把景物拍摄成负像,再印成正像)。1851年,由F.S.阿切尔发明了火棉胶硝酸银湿板,把曝光时间缩短为1-2分钟。


(二)干板感光时代


进入这一时期之后,在拍照时使用的感光光材料都是事先做好的干燥的感光材料。1871年,英国医生R.马克多斯发明了明胶溴化银干板,取代了火棉胶湿板,并把曝光时间缩短到了1/25秒。1880年,美国人伊斯曼在纽约开设了“伊斯曼干板公司”(柯达公司的前身),于1891年生产出了世界上最早的以赛璐珞为片基的胶卷。20世纪初叶起,随着感光材料的改进,促进了摄影科技水平的快速提高和照相器材向现代化方向的迅猛发展。到20世纪80年代之后,感光胶卷成像的照相机已经具备了自动曝光、自动调焦和自动卷片等先进功能,黑白、彩色的高感光度和细颗粒感光胶片都发展到了一个极高的水平。


(三)光电数字时代


20世纪末期进入了数字影像时代,数字照相机开始正式流行。用今天的眼光来看,数字照相机在其诞生初期因像素偏低等问题几乎很少有实际使用价值。1995年, 佳能公司推出的第一款主要面向专业摄影者的单镜头反光数字照相机DCS3就很有代表性,该相机采用一块像素仅为130万的CCD光电芯片,所摄照片的尺寸也非常之小,但在当时已经是一个非常了不起的重大突破了。今天,1200多万像素~1800多万像素的单镜头反光数字照相机已比比皆是,这些数字照相机不光是像素有了大幅度的提高,综合性能指标也达到了一个空前的水准,而售价持续走低。尼康D3X、D7000、佳能EOS5D MARKII和索尼α 900等就是目前最新型、最具专业水准和高性价比的1000万级~2000万级像素的单镜头反光数字照相机。采用高科技数字技术为核心的数字照相机彻底抛弃了传统的感光胶卷,取而代之的是一种叫做“CCD”或“CMOS”的光电芯片作少光电耦合器件,运用光电信号转接算理,将电子数据存储在存储卡上,通过相机或电脑等设备打开后就成为数字图像。 数字图像不需胶卷及冲洗工艺,但它可直接通过数字彩扩机或打印机来输出照片。摄影由此进入了一个新的时代——光电数字时代。


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