谈数字时代影像介质之困惑

代钰洪

英国著名科技史学家李约瑟博士曾经说过，“如果想要充分了解一个事物，就必须知道这个事物的过去。”对影像的认识无疑也是同样的道理。毫无疑问，摄影术是人类文明史上最重要的发明之一，它真正改变了人们认知世界的方式。现在，我们可以生动直观地看到无数在时间及空间上距离我们非常遥远的事物，这些都归功于摄影术的功劳。已经拥有一百多年历史的电影，它构成了一个完整而庞大的体系，而这个体系的基础，就是光影成像。在传统电影制作流程中，拍摄、剪辑、制作和发行都是以胶片为物质载体完成的，正是因为这一点，化学感光胶片在过去的一百年里经历了翻天覆地的变化。随着计算机科学技术的发展，现代影像所能达到的技术标准，在二十年前是无法想象的，正是有了这种技术上的飞跃，现代影像制作才会发生众多意义深远的变革，而我们才能欣赏到无与伦比的摄影照片、观看到银幕上各种非凡的影像奇观。

一、胶片成像的基本原理

人类对光的认识经历了漫长而又曲折的过程。在整个十八世纪中，人们普遍认为光是微小的粒子组成的，从光源点发出并以直线向四面八方辐射。如今对光的本性认识是：光和实物一样，是物质的一种，它同时具有波的性质。光影成像的原理可以追溯到公元十世纪，一个阿拉伯人经过重复实验，通过减小小孔直径得到暗淡但更加精确的影像。但是这个影像是可见不可留的，光线没有了，影像也跟着消逝，什么也没有留下，只有在有了照相机、感光材料、显影和定影等一系列设备、器材和化学处理加工方法之后，才能够把足够清晰的景物影像永久性地留在载体上，人类这时才真正进入到影像的时代。

光影成像的基本技术是应用光学成像原理，通过照相镜头将被摄物体成像在感光材料上，常见的感光材料就是胶片。光线通过相机的镜头射到胶片的乳剂层上，当光线到达卤化银晶体时，晶体发生结构性变化，并与邻近也受到光线照射的卤化银晶体相互聚结起来。乳剂层接受到的光量愈多，就有更多的晶体聚结在一起，光量愈少，晶体的变化和聚结也愈少，没有光落到的乳剂上也就没有晶体的变化和聚结。不同强度的光照射到胶片上，胶片乳剂层的微观领域就有不同数量的晶体发生结构变化和相互聚结。胶片一经曝光，立即产生潜影（一种看不见的影像）。必须将胶片进行显影操作才能使潜影转化为可见的牢固影像。当胶片显影，结构已发生变化的卤化银晶体便转化为黑色金属银颗粒的聚结体，从而产生负影像。这是黑白胶片记录影像的基本过程。

彩色胶片有三层感光乳剂层，在这些乳剂层里分别含有不同的能够生成染料的有机化合物，叫做彩色耦合剂（成色剂）。它们本身是无色的，但在彩色显影时能与彩色显影剂的氧化物偶合成为有色的染料。通过扩印或放大再把影像投射到照相纸上或者是反转片的反转冲洗，胶片上层的黄色转变为它的补色蓝色，中间一层转为绿色，下层则转为红色，我们就得到了与自然状态一样的彩色影像作品。

二、数字影像的诞生

随着计算机科技的进步与发展，数字影像应运而生。传统胶片的成像过程是基于光化学理论，数字影像的成像过程则是基于光电子学理论。数码相机跟传统相机在影像摄取部分大致相同，主要有拍摄镜头、取景镜头、闪光灯、感光器和自拍指示灯等。所以只看相机的前面外形，两者可以说是没多大分别的，但在成像及记录方面，两者的存在着本质的区别。传统相机是利用胶片成像，而数码相机主要靠感光芯片及记忆卡。

当按下快门时，镜头将光线聚集到感光器件CCD或CMOS上，感光器件代替了普通相机中胶片的位置，其功能是把光信号转变为电信号。光线透过镜头射入半导体，光子被半导体吸收，这样光学图像在感光单元上转换成为与光学图像中各相应像素上光照成正比的电荷包，每个电荷包就是图像的亮度信息，最后通过暂存区和信号读出寄存器把信号通过中央处理器进行信号处理后传输到存储器。这样，我们就得到了对应于拍摄景物的电子图像，但是它还不能马上被送去计算机处理，还需要按照计算机的要求进行从模拟信号到数字信号的转换，ADC（模数转换器）器件用来执行这项工作。接下来MPU（微处理器）对数字信号进行压缩并转化为特定的图像格式，例如JPEG格式，最后，图像文件被存储在内置存储器中。至此，数码相机的主要工作已经完成，剩下要做的是通过LCD（液晶显示器）查看拍摄到的照片。

影视领域的数字高清制作工艺流程，跟拍摄照片没有太大的区别，关键在于后期。最大的不同就在于将来要不要做成胶片来放映。从拍摄的程序上来说，要根据每一个制作组自己的要求来决定。追求电影感、胶片感效果的，在灯光方面就不能像拍电视的方法一样简单，而是跟传统的胶片拍摄基本差不多。以灯光为例，如果一个电影摄影师在处理一个场景时要用20个灯，那么他在拍高清时也要18、19个灯。但是由于高清的敏感度、灵敏度，对暗部的反应比较好，用的灯在功率上可以小些，而不需要同样大小的灯光来做补光。另外，由于高清摄像机的成像器件对某种颜色的灯光，对某种角度照过来的灯的反应跟胶片不一样，所以型号上也可以用小一些的灯。不过如果要作出和胶片同样的效果，就要在同一个地方放灯。这样虽然灯光的总功率会少一些，但灯具的数量不会减少，不会因为用了高清可以少打一半的灯，否则这样出来的效果不一样。

三、CCD与CMOS之感光元件特征分析

在数字影像领域里，目前数码感光器件分为CCD和CMOS两大类。CCD 在影像品质等各方面均优于CMOS，但不可否认的CMOS具有低成本、低耗电以及高整合度的特性。由于数码影像的需求热烈，CMOS的低成本和稳定供货，成为厂商的最爱，也因此其制造技术不断地改良更新，使得 CCD 与 CMOS 两者的差异逐渐缩小。新一代的CCD朝向低耗电量作为改进目标，以期进入照相手机的行动通讯市场；CMOS系列，则开始朝向大尺寸面积与高速影像处理晶片统合，未来跨足高阶的影像市场产品，前景可期。

尽管数码影像已经在各领域普及多年，数码照相机、数字摄像机使用非常方便，即拍即可看，拍的不好可以立即删了重来；而且虽然目前数码器材的价格依然昂贵，和其本身的品质不符；但由于拍摄成本低廉，对喜欢大量随意拍摄的朋友来说仍然有巨大的吸引力。那么，是否传统的胶片就一无是处了？实际上胶片在色彩和图像层次的传达上仍然是要胜于数码的。而影像的色彩和层次，对印刷高档画册、拍摄高清晰度的影视作品来说是最重要的。所以，胶片依然处于不败之地。但是，胶片也有短处，胶片要做到出色的效果，在从胶片型号选择，摄影时的正确曝光，到最后的冲洗，扫描或电子分色，每一步都要求严格完成，如此算下来使用成本自然很高。不过，当你仔细的观看着一幅幅色彩饱和、丰富、影调层次分明的幻灯片或在电影院里观看幕布上清晰的影像时，那种影像呼之欲出的视觉感受却就让人觉得物有所值。在电影一百多年的历史里，绝大多数时间的影像都是建立在化学感光材料的基础之上，虽然这种方式有诸多麻烦和不便之处，但迄今为止仍然没有人可以发明出更好的替代方法来。相信随着技术的进步，作为影像基础的胶片摄影已经开始出现了革命曙光，我们期待着科学技术的发展，给明日的影像世界增添更多色彩。

［1］［法］巴赞著.崔君衍译.电影是什么［M］.文化艺术出版社，2008.

［2］薛立范.对光的本性的讨论［M］.科技创新导报，2010.

［3］王琦，乐进和.数码摄影事事通［M］.四川美术出版社，2007.