传统到数码――摄影技术质的飞跃
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摘要：
摄影技术从传统向数码的过渡并实现质的飞跃，离不开传统摄影产生的基本条件，相机构造及功能的极大优化，记录与存储介质的改变，后期处理技术中传统唁房向电子暗房转化，促进了影像质量控制技术体系的完善与发展。数码技术与网络技术的高速发展使得数码摄影技术日新月异，社会将迎来摄影技术的新一轮变革。
关键词：
摄影 数码 影像质量 区域曝光法
中图分类号：TB85
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）04-0064-02
1826年，法国人尼埃普斯采用“日光蚀刻法”原理，将沥清作为感光材料涂在锡合金板上面，装在木质箱子的相机里面，经过长达8小时的曝光，得到一张工作室窗外的模糊影像，这一实践为摄影后来的成功指明了方向。1829年尼埃普斯与达盖尔签了10年的合作合同，共同研究永久性感光材料技术。尼埃普斯去世后，1837年达盖尔用镀银铜版作为感光版经曝光后，再用加热的食盐溶液定影的达盖尔摄影法获得成功。1839年达盖尔的银版摄影法被法国科学院向全世界公布，标志着摄影术的正式诞生。在之后170多年的漫长时间里，伴随着科技的发展，摄影技术走过了卡罗式摄影法、火棉胶湿版摄影法、干版法、传统胶片、数码摄影等阶段。摄影技术的出现大大延伸了人类观看世界的方式，并渗透到社会的方方面面。摄影术的出现也为其后电影、电视技术的发展奠定了基础，对人类社会的发展起到深远的影响。170多年的摄影史相对数千年的人类文明史而言显得微不足道，但是技术上的进步的确极其迅速，尤其是最近十多年来数码技术的进步更加助推了数码摄影技术的高速发展。
一 传统摄影产生的三个基本条件
一般而言，传统摄影是指以传统感光材料作为介质记录影像的摄影方法，传统摄影技术的完善必须具备三个条件：1、透镜暗箱技术的完善；2、感光化学进入研究领域；3、找到能够固定影像的方法。
（一）透镜暗箱技术的完善。透镜暗箱技术就是照相机技术，主要由光学成像技术、机械制造技术及电子应用技术构成。“针孔成像”原理是照相机暗箱的光学成像原理，据史料记载，最早出现于我国春秋末年的《墨经》之中，其后还有北宋时期沈括的《梦溪笔谈》及元朝赵友钦的实验报告《小罅观影编》均有相关记载。照相机技术是人类科技多个领域的集中体现，包含了光学、电子学和制造工艺的尖端技术。达盖尔起初的照相机非常简陋，只是一个仅有透镜的箱子，随后出现了金属机身，机械化光圈和快门装置以及电子液晶显示装置等。照相机类别上还出现一些特殊的照相机，如立体相机和多镜头相机等。1888年美国人伊斯曼的胶片相机“柯达一号”的出现，为照相机轻便化开创了先例。至此，照相机制造技术经历了如下几个方面的发展：大型向小型化发展；单层镀膜镜头到多层镀模和超低色散镜头的发展；纯机械机身向电子化机身的发展。
（二）感光化学进入研究领域。摄影家路易斯，达盖尔说：“达盖尔银版法不只是一件用来描绘自然的工具，他把力量赋予自然，让自然去再创造”，摄影就是光的艺术，用光线作画，起初尼埃普斯用沥青作为感光剂拍摄只是一种尝试，因效果不好而放弃。德国科学家阿尔策发现硝酸盐溶液在阳光下变黑的现象，为找到溴化银作为理想感光剂提供依据。在传统感光材料发展过程中，为了提高感光材料影像质量，科学家做了大量的研究，如：改进感光乳剂的颗粒，提高感光度、研究染色层色彩还原技术等等。对胶片片基材料的研究也经历了由金属板、纸、玻璃、明胶、硝化纤维、醋酸纤维素酯、涤纶等不同材料的演化。传统摄影的后期加工工艺相对不同的感光胶片也有所不同，最常用的有如下几种：相对于黑白胶片的D-76工艺、相对于彩色负片的C-41工艺、相对于彩色反转片的E-6工艺等等。
（三）找到能够固定影像的方法。拍摄的最终目的是为了获得图像并永久保存下来。但早期摄影家在实践中发现，经过曝光并显影后的感光版只要见到光线就会再次感光，致使影像无法保留，达盖尔经多年实践最终找到海波作为固定影像的主要材料，才使得研究最终获得成功。可见，影像的稳定和永久性保存在摄影技术中起到了举足轻重的作用。二数码摄影的出现与快速发展
数码摄影是数码技术发展到一定阶段的必然产物，是传统摄影技术与数码技术的完美结合。其最大的特点是电子感光芯片（CCD＼CMOS）和快速储存卡共同取代了传统胶片的感光和储存功能，实现了传统摄影无法达到的数字影像即拍即现功能；其次，感光芯片（CCD＼CMOS）的高动态记录范围使微光摄影成为可能。1975年柯达应用电子研究中心的赛尚先生成功研究出世界上第一台数码照相机，这台当时只有0.01百万像素的黑白反转数码相机使用飞利浦数码磁带作为存储介质。今天，数码相机厂家包含日系和欧美系为主的众多品牌、画幅从微型到单反再到数字后背。数码摄影技术在短短40年中突飞猛进，感光芯片从当初的0.01百万像素发展到八千万像素以上（数字后背）。由于数码摄影的数据包可以直接在各种计算机、打印机、显示器等设备和互联网平台上自由流通，加上数马相机即拍即现功能，使数码摄影使用起来更加方便，导致传统摄影几乎一夜之间退出历史舞台，就连赛尚本人也曾表示“对于数码摄影技术的发展速度感到吃惊”。
（一）相机构造及功能的极大优化
传统照相机与数码照相机的构造，两者最大的区别是数码相机使用感光芯片（CCD或CMOS）代替传统相机的胶片，图像处理引擎对影像传感器所捕捉到的信号进行实时处理，使用储存的高速储存卡，为了便于即时浏览还增设LCD显示屏及相关的操作按钮。数码相机的即拍即显功能，弥补了传统相机无法实现的缺陷，数码相机直接获取的数码数据可以在各种相关设备上方便流通，给使用者提供了前所未有的拍摄乐趣，人们在使用照相机的同时也享受着高科技所带来的快乐。但是，无论如何数码摄影技术只是传统摄影技术基础上的一次蜕变，它们之间的关系是继承与发展而非完全否定，第一、传统摄影的光学理论、曝光控制理论、银晶排列规律、胶片宽容度、互易律关系、胶片感色性原理恰恰为感光芯片的研究提供理论根据。第二、数码相机保留了传统摄影中胶卷以外的大部分功能，例如摄影镜头，尽管厂家专门针对数字感光芯片成像特点开发出数码镜头，但传统镜头仍然可以使用；第三、机身的整体外形设计基本未变，主要的键盘及操控模式等基本秉承了传统相机的特点，尤其在拍摄模式中将手动功能和B门等专业性较强的功能加以保留，这给从操控传统相机过来的摄影者留了深刻的印象。数码摄影解决了传统相机不能解决的一些难题，如色温、感光度、影像即时再现等问题。还摆脱了传统摄影需要从拍摄到冲印相片的流程，往往从拍摄到看到图像效果，需要一个漫长的等待过程，摄影师如果没有扎实的基本功，就难以盛载客户满腔的期待，摄影师可以把图像储存为电子信息，可以观看LCD即时了解拍摄的效果。如对拍摄效果不满意，还可以及时再拍一次，这些都是传统相机无法比拟的优越性能。
（二）记录与存储介质的发展
传统胶片的结构与成像过程大约是这样：胶片在摄影过程中起感光作用，彩色胶片由三个主要感光乳剂层组成，分别对三原色敏感，同时每个主要感光乳剂层大致上又由三层组成，它们分别具有高中低不同的感光度。这样，彩色胶片就由十层以上的感光乳剂层组成。一层一层相互覆盖形成一个三维的感光体系。换句话说，彩色胶片的设计目的就是要在较小的篇幅内捕捉较大动态范围的全色影像。在显影过程中，只有表面有潜影中心的卤化银颗粒会被显影剂还原而变成银粒子，同时生成显影剂的氧化产物再经定影和水洗去除。现在的常规做法是在每个图像传感器单元的前面加上滤色镜，这又可以分为原色RGB滤镜和补色CMYG滤镜两种，这种技术被称为马赛克技术。以RGB原色滤镜为例，红色滤色镜只能通过红色成分光线而拒绝其他颜色光线通过，同样蓝色滤色镜只能通过蓝色成分光线。这样红、绿、蓝滤镜有规律的严格排列，通过这种方式在所有感光单元前都加上滤色镜。再编制一个工作程序，使得照相机CPU中央处理器知道每个感光单元对应的位置，这样每个感光单元就有了一个加权排列序号，输出的信号中不但包括色彩信息和亮度信息，同时还包括位置信息。最后所有这些加权图像信息汇总后由图像处理引擎运算得出一个复原图像，这就是我们最后获得的数码图像。实现了传统影像向数字影像的过渡。
（三）后期处理技术的发展――传统暗房向电子暗房转化
传统彩色负片的放大无论是借助手工或者机器都必须解决两个问题，一个是准确的影调还原，当然这主要靠准确的曝光来达到，以手动放大为例，以调整放大机镜头光圈大小与定时器曝光时间进行调整，要做到准确曝光必须进行试条测试，这点有过手工放大经验的摄影师都知道。如果是用黑白底片并使用可变反差相纸制作黑白照片，还要通过调整放大机上的品色和黄色滤色镜的数据来改变照片的反差，黄色滤镜数据越高照片反差越小，反之越强；品色数据越高反差越大，相反即越小。第二个问题是色彩还原，对于彩色负片的色彩校正，主要通过拍摄前和放大时进行干预完成，传统胶片不像数码感光芯片那样具备较多的白平衡选择，一般只有日光型、灯光型两种型号，拍前干预可以借助滤色片完成，但是碰到复杂光源时就难于处理了。其次，放大时借助放大机上虑色片来校正色彩，利用R-C、G-M、B-Y相对应的补色关系原理，例如色彩偏红时可以通过加品加黄进行校正，偏绿时可以通过加品校正。一般不采用改变底片显影时间进行校正的做法，因为0-41系统中在特定温度下显影时间最佳是3分15秒，改变时间会导致色偏现象。
数码摄影的后期处理与输出色彩控制相对而言，可控性更为灵活，各种后期处理软件和专业冲图软件都可以校正，如果是图像原始文件（RAW格式）效果更好，如数码相机的白平衡选项中提供了较多常用光源色温供选择，此外还有更为强大的K色温和自定义模式，这是传统摄影无法相比的。最常用的后期处理软件是PhotoShop，该软件中一些工具秉承了传统胶片的曲线特性关系，如曲线图，与胶片的特性曲线有相通性，可以通过改变曲线位置来达到改变图像反差、色彩的密度分布，最终达到改变影调和色调的目的。PhotoShop中的直方图直接显示图片影调分布的实际状况，为摄影师控制曝光状况提供便利。数码摄影的后期处理与输出还可以用色彩管理软、硬件进行影像色彩校正，将拍摄、处理、输出整个过程全部纳入色彩管理之系统中。随着彩色喷墨打印技术的进步和打印介质的多样化，数码输出质量也达到令人满意的效果，高精度数码打印技术被广泛应用于艺术品复制市场。
三 影像质量控制技术体系的完善与发展
数码摄影出现之前，传统摄影经过一百多年的发展在影像质量方面已达到相当成熟的程度。例如以F64小组为核心的“纯影派”摄影团体，他们中的爱德华.韦斯顿、保罗，斯特兰德及安塞尔.亚当斯等人，他们作品以丰富的影调、精良的制作而著称。尤其是美国摄影家安塞尔.亚当斯在黑白影调控制上达到里程碑式的高度。他所推广的“区域曝光法”被许多摄影教育机构和摄影艺术家所推崇，成为摄影界影响至今的摄影应用科学理论，使传统摄影技术达到视觉上的高峰。美国摄影小百科这样描述：“当你站在一张安塞尔，亚当斯的照片前，就无法不被他那技术上的铺张与华丽所掩没，那实际上没有粒子的照片提供了外观无限丰富层次的色调，从纯白色到漆黑。”根据亚当斯的区域曝光法理论，景物影调可以分为十一个“区域”，由零区域至第十区域。第V区域在照片上的灰度接近18%灰；0区为理论上的纯黑区域，第X区为理论上纯白区域，没有任何影调，第Ⅲ区域是画面上曝光不足2档但仍有丰富影调细节的部分，而第V0区域则是曝光过度2档仍有细节的强光部分，摄影者便可以根据景物的亮度范围来判断照片的最后影调分布情况，并使底片能够根据摄影者预想的影调关系去曝光。这个系统的建立包括以下几个过程：1、感光测定；2、精确曝光；3、底片、中洗；4、照片制作。
数码摄影影调控制体系在继承传统摄影控制理论前提下，融入专业的色彩管理技术，对数码相机、电脑和打印机等相关联的设备进行色彩管理，并严格控制曝光参数，使用原始数据的图片格式最大程度提高图片的成像质量，实现影调质量的高品位。
传统摄影已非主流，且离普通人越来越远，但至少会在很长时间内继续存在，传统摄影的存在有利于后来者对摄影技术的全面认识，而不至于让摄影技术发展链条突然断裂，这就是目前许多高校摄影专业教学中还保留着黑白暗房课程的原因。数码摄影的发展目前在影像传感器分辨力的开发上已经达到很高的水平，近年推出的索尼微单全画幅系列相机，达到3600多万有效像素，如民用6X45规格的数字后背总像素已达到八千万以上有效像素，随着数字技术的快速发展和网络时代的延续，摄影也进一步从2D向3D摄影技术深化，各种超强3D功能软件的相继面试，人们越来越生活在真实与虚拟现实之中，虚拟世界的逼真程度已到了真假难辨的水平，未来社会将迎来数码摄影技术的新一轮变革。