1.2.1　摄影成像原理

摄影成像的原理来自“小孔成像”（示意图见图1-11），它源于公元前4世纪，我国的墨子留下了他当时针对光线观察的记录。他注意到：物体的反射光线透过一个小孔投射到一个黑暗表面时，这个黑暗表面上会形成物体的一个倒立影像。这个发现比欧洲人早一千多年。北宋沈括所著的《梦溪笔谈》一书有详细叙述。

小孔成像的发现把光和影像联系了起来。但要把影像保存下来，还需要研制对光线敏感的材料，并研究这些材料感光后的处理方法。

1. 暗箱的使用

16世纪60年代，意大利人巴布罗发现使用一个镜头代替小孔，影像的清晰度和亮度都能得到加强，他也曾经对相机做过描述：如果在一个暗箱的一端装上一个镜头，在另一端装一片未经打光的毛面玻璃，那么光线经过镜头后能在毛面玻璃上形成景物的影像，如图1-12所示，就像人眼观看事物时，光线在视网膜上形成事物的影像一样。

2. 感光材料的发明

1800年前后，英国人韦奇伍德将不透明的树叶放在涂有硝酸银的皮革上，试图制作“阳光图片”。他将皮革放在太阳下暴晒，皮革上未被覆盖部分逐渐变黑，而取下树叶后，便留下了白色的影子。不幸的是，韦奇伍德未能阻止这些仍有感光能力的白色部分变黑，也没能用暗箱来记录影像。

20年后，法国人涅普斯试图把暗箱中的影像直接记录在涂有化学药剂的石块或金属上，并希望将这个影像用新发明的平版印刷术印刷出来。1825年，涅普斯用金属板代替玻璃作为承载感光材料和影像的片基，得到了可以直接用反光方式观看的固定影像。同年，他成功地用感光材料将一幅17世纪的荷兰版画《牵马的孩子》记录成像，但这只是对绘画的一种复制。真正捕捉现实世界并成功固定影像的是涅普斯于1826年拍摄的《窗外的风景》（见图1-13）。

3. 摄影术诞生——达盖尔摄影法

达盖尔是巴黎的艺术家，早期酷爱风景画创作，后来主要从事舞台美术。1829年受涅普斯邀请，达盖尔开始与涅普斯合作研究摄影术。

鉴于“日光摄影法”曝光时间过于漫长，影像模糊不清，达盖尔长期致力于更加快捷、更加精美、更易于观看和保存的摄影方法的研究工作。1833年涅普斯逝世，达盖尔仍独自继续探索。经过长达8年的艰苦努力，达盖尔在1837年创立了“达盖尔摄影法”（也称为“银版摄影法”）。用达盖尔摄影法拍摄的达盖尔本人如图1-14所示。

达盖尔摄影法是利用镀有碘化银的钢板在暗箱里曝光，然后以水银蒸汽显影，再以普通食盐定影，得到金属正像，曝光需要半小时。拍摄人像时，被拍摄者被固定在专用椅子上，保持稳定。达盖尔摄影法的拍摄场景如图1-15所示。

1839年8月19日，法兰西学院举行科学院和艺术院联席会议，正式认定达盖尔摄影法创立了摄影术，并将这一发明公之于世。以达盖尔摄影法为标志的摄影术的诞生，使人类第一次掌握了即时捕捉、永久固定并长期保存外界影像的能力，它开创了人类直接利用视觉传达交流信息的一种新方式，为以后视觉信息时代的到来奠定了第一块基石。技术公开之后，达盖尔摄影法在世界各地广为流传，一度成为主流的摄影方法。

4. 塔尔博特与卡罗式摄影

与达盖尔同时代的英国科学家塔尔博特也在用暗箱进行他自己的记录影像试验。1835年，他制作出面积有2.5平方厘米的相纸负像，还可以印制正像。刚开始影像不是那么清晰，经过不断改进和完善，最终变得清晰并于1841年申请到了专利权。

塔尔博特把他的这一摄影方法命名为“卡罗式摄影”，该名来源于希腊语，意思是美丽印象。其方法是在纸上先涂硝酸银溶液，干后再涂碘化钾溶液，在纸基上生成光敏的碘化银，待干后再以硝酸银和醅酸溶液增感，再干后即成感光负片。使用时曝光约5分钟，以硝酸银、醅酸溶液显影，硫代硫酸钠溶液定影，并涂蜡使其变得半透明，得到纸基负像。将浸过食盐溶液的白纸涂以氯化银溶液，干后将纸基负像面对次纸，阳光暴晒20分钟，再经硫代硫酸钠溶液定影、水洗、晾干，得到纸基正像，即最终的照片（示例见图1-16）。

由于卡罗式摄影使用纸纤维成像，颗粒粗，清晰度低，反差大，画面效果难以与达盖尔摄影法媲美。但是，它最突出之处是使用纸基纸，成本低，采用负片系统，可以从一次曝光取得的负片上反复印制正片，为影像的传播提供了便利。虽然这种技术在19世纪50年代后基本没有人使用，但他所开创的负片原理却成为之后摄影发展的主流。卡罗式摄影作品示例如图1-17所示。