从“黑盒子”到“像素世界”
从“黑盒子”到“像素世界”
一、银版与暗箱的诞生
早在公元前5世纪，中国春秋战国时期的哲学家墨翟（墨子）在其著作《墨经》中就记载了他所观察到的小孔成像的光学原理，即物体反射的光线通过一个小孔投射到黑色的密闭设备后，能够产生与原物体相同的倒置影像。“1038年，阿拉伯学者阿哈桑（Alhazen）描述了一种被称为暗箱（camera obscura）的工作器材(1)。”
在14—16世纪文艺复兴时期，人们致力于掌控和运用这种小孔成像的光学现象，“达·芬奇于1490年为我们留下了有关暗箱的文字记载(2)”。“暗箱”可以被理解为现今照相机的雏形，在摄影术发明之前就已出现，但当时这种技术主要是作为画家绘画的辅助工具来使用。英国化学家罗伯特·玻意耳（Robert Boyle）在1663年发现了氯化银见光后变黑的现象，法国物理学家雅克·亚历山大·塞萨尔·夏尔（Jacques Alexandre César Charles）在1780年通过涂布了感光银盐的纸张得到了影像(3)。
对于摄影术的发明者而言，其最重要也是实际要解决的方案是将获得的影像定格下来。经过漫长的探索和实践，法国的约瑟夫·尼塞福尔·尼埃普斯（Joseph Nicéphore Nièpce）、路易·雅克·芒代·达盖尔（Louis Jacques Mande Daguerre）和英国的威廉·亨利·福克斯·塔尔博特（William Henry Fox Talbot）等作为先驱者，为摄影术的发明迈出了重要一步。
法国科学家约瑟夫·尼塞福尔·尼埃普斯在1825年发现了日光蚀刻法（又称阳光摄影术）。1826年，他使用沥青、薰衣草精油、清漆等曝光约8小时，拍摄成功了世界上第一张固定影像的照片——《窗外的风景》（View from His Windows at Le Gras）。此后，由于身体和经济等原因难以继续研究，尼埃普斯于1829年选择与达盖尔合作推进摄影术的发明。
路易·雅克·芒代·达盖尔出生于法国巴黎北部郊区，是巴黎的全景画画家、布景设计师和全景画剧院商人。“1822年，他创制了透景画（diorama）。这种46英尺×72英尺（1英尺≈0.304 8米）的巨大透景画绘制在半透明薄纱的两面，多为根据暗箱得到的透视进行描绘的自然风光(4)。”这种透景画以逼真为卖点，令观众仿佛置身于风景中，因此深受欢迎。与此同时，达盖尔发现其与摄影追求的真实影像不谋而合，由此进一步开始了对摄影术的研究。
1839年8月19日，“在达盖尔的陪同下，阿拉戈在法国科学院和艺术院的联席会议上展示了这一发明(5)”，摄影术正式宣布诞生,并向全世界免费公开成果。法兰西科学院以支付达盖尔养老金的方式买断其成果。随即，“达盖尔式摄影法”风靡法国、英国、欧洲和美国，其发明翻译成各国语言并发行。
相较于早期的摄影发明探索，“达盖尔式摄影法”将拍摄一张照片的曝光时间从8小时大幅缩短至30分钟左右。此外，应用这种方法制作的照片具有影像清晰度高、影纹细腻的优点。但因为当时达盖尔使用的是金属板，它不能实现镜像的倒置，只能形成一个镜像效果，且一次只能获得一张铜板照片，无法复制。虽然这种唯一性使得影像更加珍贵，但不利于传播。
视线转向英国，出身贵族的物理学家、数学家威廉·亨利·福克斯·塔尔博特也在从事着摄影术的研究。早在1835年8月，塔尔博特已经成功完成了影像保留工艺的实验。
1837年，在其朋友约翰·赫舍尔（John Herschel）的提示下，塔尔博特已经完成了碘化银与显影银盐的实验，成功试制了历史上第一批纸基照片。当达盖尔摄影术公布到英国时，塔尔博特立即启动了封存的摄影发明。1841年2月8日，塔尔博特正式在英国申请了“卡罗式（Calotype）摄影法”的专利，亦称为塔尔博特法摄影术（Talbotype）。
作为英国著名科学家的约翰·赫舍尔“说服塔尔博特采用更广义的词语——‘摄影’（photography，光写）来替代‘光绘’（photogenic drawing）一词。赫歇尔还创造了‘负像’（negative）和‘正像’（positive）这两个词语来指代反转的和还原的影像，这是这套影像系统的整个基础”(6)。
“卡罗式”在希腊语中意为“美丽”，因此“卡罗式摄影法”意为“美丽的照片”，这体现出塔尔博特本人对其作品和所应用的技术以及对传统绘画和整个艺术史条理规范的尊敬，他想说明的是，自己制作出来的照片是纯艺术的，同时与他自身贵族身份与社会阶级相匹配。
1844年，塔尔博特在英国雷丁成立小型工厂，用于制作纸基照片，并出版著作《自然的画笔》（The Pencil of Nature）。这本书作为摄影史上第一本摄影画册，共分为6章，包含24张“卡罗式摄影法”印制的照片和图片说明，题材涵盖了风景、建筑、静物等。从书名中不难发现，塔尔博特从一开始就以绘画作为蓝本和模仿对象。画笔，即绘画；自然，即写实主义。因此，我们可以将其理解为“如画笔素描一样真实复刻自然和世界”。
纵观“卡罗式摄影法”与“达盖尔式摄影法”，前者是与后者截然不同的“负像—正像”成像系统。“利用硝酸银和碘化钾将半透明的纸‘光敏化’，曝光后在硝酸银和酸溶液中‘显影’，再用硫代硫酸钠（俗称大苏打）溶液‘定影’，得到一个‘负像’——‘纸底片’；制作一张‘相纸’（先将纸浸在盐水中，再涂上氯化银溶液，干燥后使用），将‘纸底片’与相纸紧密接触并晒制，洗印成‘正像’——‘照片’(7)。”
由于法国、英国等欧洲国家长期以来的绘画传统，“达盖尔式摄影法”拍摄一次仅能获得一张正像的唯一属性契合了大多数由画家转型为摄影师的创作理念。而“卡罗式摄影法”获得的图像并没有“达盖尔式摄影法”那样清晰、精致，再加上纸基照片氧化不易保存的特点以及当时“卡罗式摄影法”的专利保护，因此只在英国和欧洲少部分地区短暂流行。但塔尔博特对“负像—正像”成像系统的发明使影像能够大规模复制，有利于影像的传播，因此更接近我们对现代摄影的认知，也奠定了此后摄影的发展方向。
二、技术革新阶段概述
（一）摄影术初期
“1850年，英国雕刻家弗雷德里克·斯科特·阿彻（Frederick Scott Archer，1813—1857年）发布了一种新方法，即采用新发现的无色光滑材料——火棉胶（collodion），对其敏化后覆于玻璃片基上，从而有效地替代了原来的方法。由于在潮湿环境中使用这种玻璃底版可以显著减少曝光时间，人们将这种方法称为湿版法（wet plate method）或火棉胶法（wet collodion method）(8)。”
此后，安布罗版（ambrotype）照片以及更为流行的锡版（tintype）照片相继出现，这些方法进一步提高了影像质量，可以视作对“达盖尔式摄影法”的推进。但因其制作要求较高且一次只能制作一张照片，仍不利于摄影的传播与发展。
“在火棉胶底片投入使用的同时，蛋白照片（albumen print）工艺也迅速成为一项新的摄影技术。在其存在的30多年时间里，这项技术促成了一种以清晰度高、表面平滑和反差强烈为特点的摄影类型(9) 。”路易·德西雷·布朗卡尔—埃夫拉尔（Louis Désiré Blanquart-Evrard）于1850年公布了首个可行的蛋白相纸工艺制作流程，他还在里尔设立了一家摄影印刷厂，为刊物提供印刷服务。
火棉胶法与蛋白照片工艺快速替代了“达盖尔式摄影法”和“卡罗式摄影法”，在摄影术诞生约10年之后，于19世纪50年代开始成为主流摄影术。受到早期摄影术限制，摄影通常运用于静态、长时间曝光。很自然地，肖像、静物成为主流题材。而肖像逐渐成为名片式照片。法国人阿道夫·欧仁·迪斯德里（Adolphe Eugène Disdéri，1819—1889年）发明的名片照片（carte de visite）曾广受欢迎。名片照片的出现让人们热衷于拍照并相互赠送，因此也成为一种社交礼仪与流行文化。
蛋白照片工艺直接影响了立体照片（stereograph）的出现。立体照片由英国人查尔斯·惠特斯通（Charles Wheatstone，1802—1875年）发明。通过惠特斯通发明的立体镜（stereoscope）来观看立体照片，可以获得三维纵深的独特视觉效果。立体照片是摄影的再次商业和工业化，同时形成了全新的大众视觉经验。立体镜的风靡可以类比之后出现的电影、电视与今天的智能手机。
（二）彩色摄影时期
英国人詹姆斯·克拉克·马克斯韦尔（James Clerk Maxwell，1831—1879年）被誉为彩色摄影史的先驱人物。“1861年，马克斯韦尔通过红、绿、蓝三片滤色镜拍摄了一条方格巾。他将这条方格巾分别拍摄在三张黑白干版上，并用这三张干版制作出三张透明正片。当用同样的滤光镜将这三张正片重叠、放映时，彩色重现得以实现。这个方法奠定了彩色摄影的基础(10)”。
“1869年，法国人路易·迪卡·杜豪隆（1837—1920年）出版了一本名为《摄影的彩色》的著作，从理论上阐述了加色法与减色法彩色摄影的原理。杜豪隆自己也尝试拍摄彩色照片，并且获得了色彩还原相当理想的彩色照片(11)。”
彩色摄影走向商业化发展与电影的发明人吕米埃兄弟［Auguste Lumière（1862—1954年）和Louis Lumière（1864—1948年）］有着密切联系。1904年，他们发明了奥托克罗姆（autochrome）胶片，为之后的彩色摄影探索铺平道路。
1936年，柯达公司推出了首批彩色反转片，名为柯达克罗姆（Kodachrome）胶片。在当时已经具备不俗的色彩还原效果，但其照片印制工艺还不够成熟。随着1942年柯达彩色负片诞生，彩色摄影才真正走向了大众。可以说，柯达公司胶卷、照相机等的问世与发展是推动摄影走向大众的关键。
（三）数字摄影
在摄影术经历了一个多世纪的发展后，人类从胶片相机时代步入了数码相机时代。1975年，美国人史蒂文·塞尚发明了世界上第一台数码相机。随着数字革命的浪潮不断地涌入人们日常生活的方方面面，20世纪90年代，数码相机（又称“数字相机”）得到迅速发展，风靡全球。
数码相机是数字技术与照相机原理相结合的产物，它采用电荷耦合器件（charge coupled device, CCD）或互补金属氧化物半导体器件（complementary metal oxide semiconductor, CMOS）作为感光元件。数码相机集成了影像信息的转换、存储、传输等部件，采用数字化存取模式，可在电脑上直接处理，是光、电、机一体化的高科技产品。相对于传统相机来说，使用数码相机是一种全新的摄影概念。数码相机在存储影像的介质、图像的呈现方式与传播方式等方面与传统相机相比具有广泛的先进性与便捷性。
进入21世纪后，随着科技的不断进步，具有全画幅、高像素、高速度的数码相机的出现，让数码相机的功能和成像质量日益完善，国内外很多摄影师也纷纷采用数码相机作为创作的首选相机。更重要的是，数码相机正向着平民化、普及化发展。如今，数码相机的品牌日益丰富，佳能、尼康、索尼、富士、奥林巴斯等厂家相继推出了性能卓越的数码相机产品，数码影像市场竞争也日趋激烈。
作为影像市场巨头的佳能公司旗下的“5D”系列全画幅单反相机可以说开启了高端相机平民化的时代，从2005年5D家族的第一代相机问世，到2016年8月5D mark IV发布，5D系列更新迭代的十年也展现了数字影像技术的发展。其中，佳能5Ds数码单反相机是其第一款具备5 060万像素的全画幅数码相机，具有极高的解析力和出色的画质，广泛应用于商业、人像摄影等领域。而另一大相机厂商尼康也不甘落后，2012年2月，尼康推出了具有3 630万有效像素的全画幅单反相机D800，随后在2014年6月又发布了其改进款D810，该相机最大的特点是具备原生64的感光度，拥有当时135数码相机的最高宽容度，达到14.8档，受到一大批商业、风光摄影师的青睐。而作为数码相机领域的后起之秀，索尼公司以惊人的发展速度成功占领了市场，并逐步提高自己数码产品的影响力。2010年6月，索尼公司注册了“微单”商标，开启了“微单”时代。微单相机在结构上取消了反光镜和棱镜，使相机在保持高画质的同时更加小巧、轻便。2013年10月，索尼发布了第一台全画幅微单相机A7，其搭载了约2 430万像素的Exmor CMOS图像传感器，这也成为索尼全画幅微单系列的开端。直到今天，“A7”系列相机已超过十款。其中，A7R5是索尼微单的最新旗舰产品，它所采用的全画幅Exmor R CMOS是目前类似规格产品中技术性能最为先进的，集高像素、高速度、高画质于一身。
随着各大厂商的研发重心从传统单反相机转变为无反相机，属于单反相机的时代即将落幕。相信在不久的将来，会有越来越多具有出众性能的数码相机问世，而数码相机的全民化发展也在一步步实现，互联网与手机摄影的发展更是将全民摄影带到了新的高度。如今，虚拟摄影、游戏摄影等新兴事物不断地拓宽着影像艺术的边界，亦更新着我们对于摄影的理解。未来摄影的发展会拥有更多技术与艺术交融的案例，成为摄影发展过程中的历史注脚。