光学摄影

摄影（英语：photography）是指使用某种专门设备进行影像记录的过程。一般我们使用机械照相机或者数码照相机进行静态图片摄影，静态摄影也会被称为照相。而摄影机（摄像放像机）则可以动态摄影，例如电视、电影。目前部分数码相机、数位摄影机，同时具有静态摄影与动态摄影的功能。在摄影中，通常使用照相机或者照相暗盒（Camera obscura）作为照相设备，利用光学胶卷或者数码存储卡作为记录介质。但也有例外，比如曼·雷的实物投影法（rayographs）就是利用影子在相纸上成像，而不需要用到照相机。多数照相是用一系列的透镜组成的镜头，将光线折射聚焦后在胶片或者CCD光学感应介质，胶片本身也是储存介质，以化学变化储存讯号。而CCD则会将光转换为电子讯号后，以数码存储卡储存。储存的讯号可透过某些方式，还原成光学讯号后，用相片或显示器观赏。除了透镜构成的镜头，少数镜头是用反射镜或反射镜搭配透镜所构成。相机的前身为暗箱（Camera obscura），又称暗盒。原始的暗箱，只是利用一个黑暗的房子的一堵墙上的孔，将外面的景物投射到平面上。实际上，camera obscura的字面意思就是“黑暗的房子”。据说古代中东的游牧民族就留意到这样的现象：白天的时候，他们躲在帐蓬内休息，偶尔会看到投在帐篷上的倒立影像，而这些影像是来自帐篷的后方。古代学者如墨子也注意到光线通过小孔可形成倒立影像。亚里士多德在他的著作《论问题》（Problemata）中，提及暗箱的概念。海什木利用针孔装置，对日食进行观察。这些针孔装置，其工作原理，和现在被我们称为针孔相机的工具，是完全一样的。值得一提的是，尽管“暗箱”的概念早在公元前已经出现，但要到1604年，camera obscura这个词才出现。数学家开普勒是第一个使用这个词的人。在15世纪，艺术家们开始利用暗箱作绘画的辅助工具。布鲁内莱斯基利用小孔成像原理进行临摹，开创透视绘画法。随科技的进步，在16世纪陆续有人想出为暗箱装上凸透镜，令影像更加清晰明亮。值得一提的是，这些暗箱大多是无法随意搬动的工具。达芬奇在《大西洋手稿》中留下了暗箱的草图。其后又出现可以随身携带，且装上镜头的暗箱，这类暗箱具有对焦机构，有一块反光镜，镜上又有一块磨砂玻璃可作对焦屏，对焦后把半透明的纸张放在玻璃上绘图。为了令影像更加清晰，有人想出在暗箱内安装一片隔膜状的光圈。暗箱发展至18世纪，已经十分完备，方便携带的暗箱纷纷涌现，成为业余画家和画坛巨匠在旅途上的良伴。至19世纪初，英法等国的摄影先驱开始以暗箱进行实验，拍摄一系列的照片。不过，由于无法把影像固定下来（定影），照片一经光线照射，影像便消失，相信并没有实物存世。最早期的相机，其外观和画家用的暗箱十分相似。事实上，有不少摄影先驱都是画家出身。现存最早的照片由法国人尼埃普斯在1826年拍摄。尼埃普斯将犹太沥青（英语：Bitumen of Judea）涂在铅锡合金（英语：Pewter）版上，曝光8小时获得此影像。他称这种技术为日光蚀刻法（英语：Heliography），但他未及完善这一技术便去世。他的合伙人法国画家达盖尔继续研究，发明了达盖尔摄影法，又称银版摄影法，在1839年由法国政府买下专利权，并于同年8月19日宣告摄影术的诞生。银版摄影法的优点是照片逼真，而且是正像。缺点是从不同的角度观看，照片会由正像变成负像。此外，由于影像是在一层很薄的银上形成，因此容易受损，用手指轻擦也可能会令照片受损。后来法国物理学家斐索想出为照片镀金，并在1840年发明“镀金法”这种保护措施，方法是把氯化金加进硫代硫酸钠的水溶液，再洒在照片上，然后用酒精灯加热，形成黄金保护层。一众摄影师则想出更直接的方法，把照片密封在玻璃镜框中。还有，由于使用水银蒸汽显影，有可能导致摄影师水银中毒。其他缺点包括拍出来的影像是左右颠倒、复制照片困难，还有拍摄成本高昂。不过，由于技术已被公开，银版摄影法在世界各地广为流传，更一度成为主流的摄影方法，至1850年代始被湿版火棉胶摄影法（英语：Collodion process）等新方法取代。作为另一个重要的创始人，英国人塔尔博特（英语：William Henry Fox Talbot） 于1841年发表了卡罗法。据悉，塔尔博在1835年，用涂上感光物料的高级书写纸张，拍摄世上第一张负像照片，即后来所谓的负片。通过接触式印相（英语：Contact print），可获得正像照片，由此开创出由负转正的摄影工艺。卡罗法的拍摄成本较低，又可重复印制相同的照片。但由于使用纸作为负片，影像也较为模糊。相对于达盖尔的大成功，塔尔博特的发明并没有引起太大的注意。不过，作为第一种由负转正的摄影工艺，塔尔博特仍被视为摄影的始创者之一。塔尔博特的《自然的画笔》（The Pencil of Nature），于1844年至1866年之间出版，被视为史上首本以照片作为插图的书籍。但有反对者指，英国植物学家安娜·阿特金斯的《不列颠的海藻照片：蓝晒法印象》（Photographs of British Algae: Cyanotype Impressions）才是。其他对摄影作出重要贡献的人士，包括英国的约翰·赫歇尔爵士，他创造了photography这个词，又发现硫代硫酸钠可以把卤化银溶在水中，解决了定影这个问题。其他重要贡献包括蓝晒法（英语：Cyanotype）这种古典摄影工艺，它成了工业蓝图的前身。出身显赫的汤玛斯·威治伍德（英语：Thomas Wedgwood (photographer)），在1790年代开始研究硝酸银对光线的反应，并尝试以暗箱拍摄照片，不过以失败告终。威治伍德又把树叶放在涂了硝酸银的白色皮革上，结果皮革未被盖住的部分变成黑色。威治伍德把一些物件放在经处理的纸上，“复制”出这些物件的模样，但无法固定影像，时间一长，影像就消失了。一般认为，威治伍德的照片没有保存下来。但近年有学者指，其中一张被认为是塔尔博特作品的树叶照片，可能是威治伍德的作品。假如属实，有关照片将会是世上最古老的照片，有超过200年的历史。早期的银版摄影法，照片的曝光时间很长，需要十多分钟，很难拍摄肖像和移动中的物体。在这个阶段，最常见的摄影题材是风景和静物，而最具商业潜力的却是肖像。在1841年，法国摄影师克劳德（英语：Antoine Claudet）用氯化碘蒸汽，对金属感光版加工，成功将曝光时间缩短至以秒计。移居英国的克劳德，买下银版摄影法在英国的专利权，在英国伦敦开设影楼，是个十分成功的摄影师，获得不少荣誉，不过一场大火令他的肖像作品化为乌有，只有小量留传后世。他留给世人的，是他的一项专利发明，就是暗房的红色安全灯。镜头的演进也起了关键的作用。最早期的达盖尔相机，装配的是小口径的镜头，光圈只有f/16。大口径镜头的出现，缩短了照片的曝光时间，令拍摄照片更加便利。其中，来自维也纳大学的佩兹法尔（英语：Joseph Petzval）在1840年设计的一款镜头，即所谓的佩兹法尔镜头（英语：Petzval lens），光圈竟达f/3.6，大受欢迎。其中，由福伦达生产的同类镜头尤其著名，英国和美国也有公司生产这类镜头，由于生产商众多，因此规格不一，大小不等，但光圈普遍都在f/3至f/6之间。虽然曝光时间大幅缩短，但曝光时间仍以秒计。假如被摄对象稍有晃动，拍出来的照片也不会清楚。为了获得清晰影像，摄影师会让客人坐在椅子上，用几乎隐藏的支架固定头部，整襟危坐，尽量保持不动。光源方面，多以自然光为主，当时的影楼都尽可能在建筑物的顶层开业。早期的影楼普遍设有向北的玻璃幕墙，或向北的窗口（位于南半球的影楼相反），以漫射光而非直射光拍摄。当年的相机相当笨重，要固定在特制的木架上，木架的高度可调节。根据当时的天气状况，摄影师决定曝光时。拍摄时，摄影师取下镜头盖，曝光开始，摄影师以怀表计时。盖上镜头盖，曝光完成，然后把感光版取出，拿到暗房处理。早期的摄影师，有不少都是画家出身，由他们拍摄的肖像照片，不难看到有绘画的影子，特别是半身肖像画。例如，摄影师会模仿荷兰画家林布兰作品的照明手法，又会使用油画布作背景。火棉胶摄影法（英语：Collodion processes），又称胶棉印相过程，往下可分湿版(湿胶棉印相过程、湿版摄影、湿版火棉胶摄影法），与干版(干胶棉印相过程、干版摄影、干版火棉胶摄影法)两种，火棉胶摄影法是1850年代出现的一种摄影方法，它的出现几乎取代了银版摄影法。火棉胶是一种具黏性的液体，可黏在光滑的玻璃版上，又可作为硝酸银的载体，令这种感光物料固定在玻璃版上，制成感光版。在1851年，英国雕刻家阿切尔（英语：Frederick Scott Archer）发表湿版摄影法，却没有申请专利，因此没有得到多少财富。阿切尔在1857年离世，死前穷困潦倒，他的发明却惠及世人。湿版摄影法以玻璃版为负片，可用感光纸复制多张照片，不只降低了摄影成本，还可以把照片寄给亲朋好友。与后来甚至出现了所谓的“名片摄影”，顾客到影楼拍摄小型照片，然后把照片贴在个人名片上，在社交场合上大派用场，人们争相仿效，成为一种时尚。由于利钱甚丰，大大小小的影楼纷纷冒起，竞争非常激烈。器材商也趁机推出具有多个镜头的特制相机，可以在同一块玻璃版上拍摄多张小型照片。利用这类特制相机，摄影师以相同的成本和工作量，印制出更多的照片，收取更高的费用。后来人们开始把目光转向户外，到户外照相，成为新的拍摄业务。于是出现了可折叠的相机。到室外拍摄，需要可折叠的相机，可伸缩的木制三脚架，还要有便携的帐篷和用来盛载药水的箱子，简直是把整个暗房都搬到室外。因为用湿版摄影法照相，需预先准备好感光版，并在感光版干透前拍照。感光版并不能长期存放，一旦干透就不能拍照。尽管如此，早期的摄影师还是用这种技术到室外拍照。早在克里米亚战争爆发前，已经有摄影师拍摄战争。有佚名摄影师运用银版摄影法拍摄，在1847年拍摄美墨战争。后来，克里米亚战争爆发。1914年，德国“徕兹”显微镜工厂设计师奥斯卡·巴尔纳克尝试制作使用电影胶片双倍规格的（24×36毫米；135型）相机（电影片规格为18×24毫米），并于1924年开始销售徕卡相机。135规格日后成为最为普及的胶片规格，它大大缩小相机体积，使得摄影主流转向纪实摄影，并迅速被大众接受。数码相机技术在20世纪中后期开始在特种领域进行研究，在上世纪末进入民用市场。1995年，柯达发布了消费型数码相机DC40，标志着数码相机民用市场的启动。随着数位技术和互联网应用的进步，摄影更深入的融入社会生活，数位音乐播放器，移动电话等数字化产品开始配备摄影功能，拍摄的图片可以用彩信等方式无线传播，摄影开始多元化发展。摄影的本质是捕捉光的艺术，所以曝光准确与否就成为了技术层面最核心的问题。曝光是相机把光（通常是外界影像通过镜头内部的透镜组聚焦后）记录进感光媒体里的过程。光有强有弱，所以通过准确的光圈，快门和感光度的组合而成像。而准确曝光存在不同的光圈、快门和感光度的组合，那正是摄影的艺术所在。大光圈减低景深突出主题，而小光圈增加景深。快的快门凝固精彩的一刻，慢的快门反之，通常慢快门增加一张相的动感，如流水，晚上的车流等等。当用慢快门时，常用三角架固定摄影设备以保图像的清楚。照相进行完成后，介质所存留的影像信息必须通过转换而再度为人眼所读取。具体方法依赖于感光手段和介质特性。对于胶片照相机，会有定影，显影，放大等化学过程。对于数码照相机，则需要处理器对数据进行计算，再通过电子设备输出。数码后期 随着数码相机的广泛使用，使用电脑图片处理软件处理拍摄好的数码文件，并进行二次创作，得到作者想要的图像，数码技术的发展，给摄影带来了质的飞跃。景深 Depth of Field ，即是一张照片中清晰的程度、范围，以对焦主角为中心，向前、后相对清楚的空间，我们可以简单的说，景深是一张照片中“清楚”的范围，而不是模糊的地方。景深起点（前缘），即是景深计算的开始，从这里开始清晰，直到景深终点 (后缘) 超束，所以景深大小计算方法，则是 “景深终点 – 景深起点”。一般来讲，人们使用可见光照相，最常用到的是照相机。因场景和用途的不同，照相机有着非常多的分类。综合来讲，照相机都要有几个基本的部分以保证曝光过程，这包括：有时，人们还会采用小孔成像的实验设备进行照相，这只需要一个有小孔的暗盒、感光介质和控制光照时间方法。由于有些介质可以感受可见光之外电磁波的照射，因而相应的照相技术得以开发。最为普及的是红外线照相，甚至很多民用照相机不需改装就可进行红外线照相。在普通相机内装入红外感光胶卷，即可进行照相。但是，相应的辐射强度计算还不能足够精确的给出暴光所需时间。类似情况也出现在恒星摄影中。不同波长的电磁波辐射都可以由介质保存，再显现为人眼可读的图片。普通照相是为了记录人们所见的场景，而非可见光照相则显示了人眼所不可能识别的镜像。中国娃娃 - 王小亭一个照片在进行最后的化学浴。胡安·姆罗Cavalry camp near Balaklava - Crimean WarThe Valley of the Shadow of Death - Roger Fenton（英语：Roger Fenton）X射线 - 威廉·伦琴View from the Window at Le GrasThe Horse in Motion（英语：Sallie Gardner at a Gallop） - 迈布里奇Migrant Mother（英语：Florence Owens Thompson） - 多萝西·兰格Earthrise - 威廉·安德斯现代静物摄影作品建筑摄影静物写生人物摄影圣诞节蛋糕摄影-食物摄影大自然摄影一名女子肖像摄影作品摄影作品