第一台数码相机诞生于哪一年

2024-02-21 17:07:52 / 浏览105次

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现代相机是一项复杂的技术,但在相机最早的形式中,导致其发明的概念是以最基本的方式形成的,简单地说就是光、反射和阴影的相互作用。由于人类最早的历史没有记录,我们永远不会知道其中一些技术首次被发现的确切日期,也不会知道在遥远的过去,谁应该为那些对这一领域的研究做出贡献的无文件记录的观察得到赞扬。

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要回答“照相机是什么时候发明的?”就是相机已经从最原始的光实验进化为今天的科技数字奇迹。在这篇文章中,我们将探索相机的历史,从几千年前早期的暗箱到现代的高科技设备。


第一个照相机是什么?

最早的照相机是几千年前人类发现的暗箱。它只是这样一种现象:在黑暗的空间中,一边有一个小洞,外部世界就会投射到洞对面的空间中。


有文件显示,早在公元前500年,2500多年前,就有一些早期的光和光学实验。中国哲学家墨子的一篇文章描述了一种暗箱。正如早期科学中常见的那样,同样的技术被其他人重新发现,或者这项奇妙发明的消息传播得很远。


最早出版的描绘相机暗箱的插图,由Gemma Frisius在1545年出版的《射电天文与几何》一书中发现。


希腊哲学家亚里士多德在《问题》第15册中描述了类似的方法,这种技术在一百多年后被用来安全地观察日食。暗箱的原理既简单又了不起。针孔可以让室外物体反射的阳光照射到非常黑暗的房间里,在墙上或其他表面上投射出倒置的图像。


詹姆斯·艾斯高(James Ayscough)于1755年绘制的相机暗箱原理图。


这种效应可能是偶然发生的,早在人类观察和利用这种技术的时候就已经被发现了。只要皮肤、膜或布上有一个小孔,光线就能穿透到黑暗的空间,就足以产生这种效果。同样的原则今天仍然在使用,在艺术家手中是有价值的。


从针孔到合适的相机

现代相机有几个组成部分,其中最重要的是镜头。隐形眼镜的使用可以追溯到2500多年前。镜头的最初用途可能不是用来增强早期相机的效果,因为它们也可以用来放大小细节或点火。针孔投影和透镜这两个概念最终被结合起来,创造了一个改进的图像投影。


这幅13世纪的插图由中世纪的英国哲学家罗杰·培根绘制,画的是装满水的球形玻璃容器折射出的光。


针孔的大小和圆度会影响投影的清晰度和亮度,而使用透镜则可以对光线进行塑形和控制。


第一次有文献记载在暗箱中包含镜头可以追溯到1550年。意大利数学家杰罗拉莫·卡达诺描述了使用玻璃圆盘将街道图像投射到一张非常白的纸上,保真度更高。


埃杜阿尔·马内在塞纳河上的一艘船上的克劳德·莫奈的肖像画。


早期相机是如何捕捉图像的?

现代相机发展的另一个关键组成部分是捕捉图像以便日后观看。暗箱展示了暗室外发生的事件的实时图像。艺术家可以在参考投影图像的同时素描或绘制图像,但这种技术并不需要,因为大多数艺术家可以直接从场景工作,而不需要将其投影到表面上。


一名男子借助暗箱将现实世界的场景投射到他的纸上作画的插图。


到了18世纪早期,光敏材料开始被用于可以记录黑白图像的实验中。约翰·海因里希·舒尔茨发现硝酸银化合物在阳光下变暗,这是导致胶片摄影的关键一步。


托马斯·韦奇伍德(Thomas Wedgwood)在18世纪90年代描述了在纸上涂上硝酸银来记录“银画”(silver Pictures),这些照片必须保存在黑暗中,以防止它们完全变黑。每看一次,图像就会进一步暴露,因为图像不是固定的。


又过了几十年,才出现了一种保护图像不被进一步曝光的方法。


第一台摄影相机

人们普遍认为,第一台真正意义上的照相机是在1816年由法国发明家约瑟夫·Nicéphore Niépce发明的,他写信给他的嫂子,描述了他如何成功地用一台简陋的照相机拍摄小照片。


1826年,Niépce的第一个日晷机能够在石头上记录平版版画。1827年在锡盘上的日晷图仍然保存下来,被认为是现存最古老的真实世界照片。据估计,这一过程需要8小时或更长时间的曝光,因此其结果不如后来的技术清晰。


第一张照片。约瑟夫于1827年制作的锡盘上的日光照相术Nicéphore Niépce。


第一个公开使用的照相机

路易斯·达盖尔在早期发现的基础上,发明了第一种公开的、商业上可行的照相方法——达盖尔银版照相法。这种照相机在1835年就被印刷出来了,但直到1839年才被正式宣布。达盖尔用碘化银片捕捉图像,然后用水银烟雾显影。


1839年由La Maison Susse Frères制造的银版相机。


银版照相法的制作早于官方公布,其中一个例子是1837年的一幅石膏模型静物画。最早的这种类型的照片需要长达15分钟的曝光,但在接下来的几年里,改进将这一时间缩短至20秒,与早期的方法相比,节省了大量时间,质量也更高。


1844年,法国画家和摄影师让·巴蒂斯特·萨巴蒂尔·布洛特拍摄了一幅路易·达盖尔的银版肖像。


银版照相法需要金属板,而威廉·亨利·福克斯·塔尔博特的卡罗版照相法于1841年在纸上产生了半透明底片。这种工艺可以用一张底片印出多张正片。


1839年拍摄的题为“朱庇特·托南的静物”的银版照片。


第一批彩色照片是如何拍摄的?

暗箱将彩色图像投射到黑暗的房间中,但保存这些场景以供日后观看的技术直到第一批黑白银版照相技术被创造出来后才开始探索。19世纪40年代,人们努力寻找一种能捕捉光的颜色和强度的光敏材料。


1855年,詹姆斯·克拉克·麦克斯韦发明了一种三色法来捕捉一种颜色,而不是一步就能收集到图片。通过使用红、绿、蓝滤镜,提出了三种单色分离可以组合成单色图像。1861年,托马斯·萨顿用麦克斯韦的方法拍摄了第一张格子蝴蝶结的彩色照片。


第一张永久彩色照片,由萨顿于1861年拍摄


虽然已经成功地捕捉到了一些颜色,但最终的图像非常偏向于蓝色,并不能很好地代表实际物体。1868年,Louis Ducos du Hauron改进了印刷工艺,在1877年圣卡普雷斯大教堂的彩色印刷中,提供了更好的红色和绿色。


法国阿根的日光色画,显示圣卡普雷斯大教堂,1877年


虽然三色摄影技术有了改进,但与当时的黑白摄影相比,用滤镜连续拍摄三张照片仍然缓慢而笨拙。由阿道夫·米特(Adolf Miethe)设计、伯姆波尔(Bermpohl)于1903年制造的多背相机简化并加快了所需的步骤。这张1911年阿利姆·汗的彩色照片是一个很好的例子,说明了彩色人像摄影是如何实现的。


普罗库丁·戈尔斯基1911年拍摄的阿利姆·汗的照片及其三个彩色底片


另一项突破出现在1907年,由奥古斯特和路易斯·Lumière发明的自动着色工艺开始商业化。现在单次曝光就能拍摄彩色照片。自动镀铬板上涂有红橙色、绿色和蓝紫色淀粉粒的马赛克,这些淀粉粒充当滤色器。一张1914年埃菲尔铁塔的照片是用自动着色工艺拍摄的。


1914年,巴黎埃菲尔铁塔使用自动着色技术拍摄


到1930年,tripack系统的工作已经开始,该系统可以堆叠三个底片以拍摄全彩。柯达最受欢迎的柯达罗马工艺是tripack的精巧版。创建于1935年的柯达彩色胶卷是由三层乳剂层在一个基底上组成的,产生了出色的色彩再现。富兰克林·德拉诺·罗斯福总统1944年的肖像是用柯达罗马拍摄的。


第一台数码相机

胶片相机仍在制造中,但数码相机现在是摄影的主要形式。第一个电子图像传感器基于电荷耦合器件(CCD)技术,由威拉德·S·博伊尔和乔治·E·史密斯于1969年在贝尔实验室发明。早期CCD传感器的分辨率非常低,只有科学家和爱好者感兴趣。当然,捕获高分辨率图像在当时也是有问题的,因为磁记录介质也处于初期阶段。


1974年,威拉德·s·博伊尔和乔治·e·史密斯在贝尔实验室拍摄了第一台CCD相机。图片来自朗讯科技贝尔实验室。


第一台真正意义上的数码相机是1975年在纽约罗切斯特的伊士曼柯达公司由工程师史蒂文·萨森发明的。他的发明是第一个独立的数码相机,8磅(3.6公斤)重的设备,分辨率为0.01万像素(10000像素),使用CCD传感器到紧密型盒式磁带,只需23秒就能捕捉到黑白照片。


数码相机发明家史蒂夫·萨森1975年发明了第一台数码相机


这项技术的科学和军事应用导致了图像传感器的进一步改进。1981年,索尼推出了Mavica,这是一款模拟视频摄像机,可以在软盘上记录静止帧。尼康和佳能还发明了模拟电子相机,用于需要快速远距离传输图像的快节奏新闻摄影。尼康在1988年发布的QV1000C就是一个很好的例子,它使用了我们熟悉的单反机身。


尼康的QV1000于1988年推出,是该公司的第一款“电子相机”


同年,富士胶片推出了FUJIX DS-1P,这是第一款完全数码相机,它能捕捉数码图像,并将其保存到2兆字节的存储卡中,而不是保存到模拟介质中。数码摄影的分辨率以千像素为单位,对严肃的摄影师来说没有什么威胁,也没什么兴趣,但却抓住了消费者的想象力。


富士胶片的富士DS-1P是第一款“真正”的数码相机


从1988年起,这项技术不断改进,可以说,数码摄影拍摄出的照片比胶片相机更明亮、更清晰,色彩保真度也更高。数码照片还有一个额外的好处,即即时可用,可以在线分享或立即发送到打印机,大大加快了工作流程。通过交换记忆卡,无限的存储空间成为可能,照片可以自由拍摄,而无需额外的费用或担心胶卷用光。


相机技术的下一个发展方向是什么?

360度的照片和视频通常用于VR,但当戴上耳机或眼镜时,不能充分利用立体声功能。随着增强现实和虚拟现实的发展,毫无疑问,三维照片将再次流行起来。


早期版本的立体摄像机被认为是噱头,因为观看设备并不普及。真正的沉浸式虚拟现实体验应该包括3D拍摄的360度图像。深度数据可以从立体照片中提取,也可以通过激光雷达扫描进行增强。这会让你在照片中移动,就像你真的在那里一样。


人工智能和机器学习几年来一直在增强智能手机摄影,这项技术也开始应用于单反相机。在最高级的形式中,图像生成器可以在提供几个单词时创建整个场景。


也许在未来,智能相机可以被告知在拍摄照片之前替换照片的背景,为场景添加虚拟照明,或者放大并最大化细节,而不是在编辑之后进行这些更改。


结论

相机历史上有过几次突破性的时刻,每一步都让我们更接近于以极高的精度复制眼睛所看到的,甚至超越人类的敏锐度水平来捕捉看不见的东西。与其问相机是什么时候发明的,不如承认它的再发明永远不会停止。


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