照相机演变路径探究

(1.山西广播电视大学，山西 太原 030027；2.山西经济管理干部学院，山西 太原 030024)

康熙54年(公元1715年)，年仅27岁的意大利传教士郎世宁来中国传教。郎世宁不仅是一名天主教传教士，也是一名优秀的青年画家。郎世宁的绘画才能得到康熙皇帝的赏识，于是，他就成为一名清廷的宫廷画师。他的主要任务就是以画笔描绘皇帝和王公贵族的肖像，用画笔记录皇帝的重大活动。西班牙画家戈雅比郎世宁年轻58岁，在戈雅40岁时，成为西班牙皇室的宫廷画师。在18世纪，还没有发明照相机。那时，无论在中国还是在欧洲，帝王将相长什么模样，皇室的宴会、祭祀、狩猎等活动的场面，都得依靠宫廷画师的画笔来记录。

一、照相机的兴起及根源

照相机的发明，是19世纪的事情。世界上，保存至今最早的照片是法国人尼埃普斯于1827年拍摄的一张名为《窗外风光》的照片，这张照片看起来模糊不清，构图毫无特色。尼埃普斯拍摄这张照片时，曝光时间长达8个小时。当时其实还没有照相机，尼埃普斯只是把涂有感光材料的感光板放在暗盒里，用小孔成像原理曝光而已。换句话说，世界上第一部所谓照相机只是一个镶着玻璃的针孔，内置一块感光板的暗盒。

世界上第一台真正意义上的照相机，是达盖尔照相机。达盖尔是一名法国画家，也是一名化学家，在尼埃普斯研究的基础上，他们二人合作研究了四年。[1]1833年尼埃普斯逝世之后，达盖尔继续深入研究。如何才能缩短曝光时间，是他面临的一个最重要的问题。他采用附着在铜板表面上的碘化银作为感光材料，把曝光时间降低到20多分钟。虽然这个曝光时间还是太长，无法进行人像摄影，但毕竟比八个小时缩短了不少。他采用氯化钠溶液作为定影液，使拍摄的照片恒定不变。1839年，他终于制造出第一台达盖尔照相机，拍出第一张清晰的照片。

达盖尔照相机包括镜头、光圈、快门、取景器和暗盒，基本上就是现代照相机的雏形。用镜头控制焦距，使成像更清晰。这台照相机的焦距是75毫米，与今天单反相机经常使用的焦距相差无几。光圈控制光通量，分为4、11、16三档，也与至今经常使用的光圈数值类似。用快门控制曝光时间，与现代照相机一样，但当时的曝光时间以分计，今天以千分之一秒计，相差悬殊。取景器虽然简陋，但与今天照相机的取景器作用一样。至于暗盒，始终都是放置感光材料的地方。

以今天的观点看，达盖尔照相机无疑十分简陋。但是，能够发明这样简陋的照相机，也是在光学、化学等基础科学发展到一定程度的条件下，才能够得以实现。试想，如果没有发现卤化银的感光特性，没有发现小孔成像光学原理，也无从发明照相机。1839年8月19日法国发布达盖尔照相机，几年后这种照相机就传入中国。19世纪中叶，在中国的大城市和通商口岸，已经有许多照相馆开始营业。由于照相馆的业务基本上都是人像摄影，而不是静物摄影，曝光时间必须缩短到秒或十分之一秒的数量级，才能拍摄清晰的人像。从曝光时间的变化可以看出，经过短短的十年左右，照相机的制造技术已经取得了长足的进步。但是直到100年后的20世纪中叶，城市的照相馆仍然使用着达盖尔照相机。三脚架上笨重的机箱罩着黑红两色遮光布，前面露出同样笨重的镜头。摄影师将一个扁盒插入机箱背部，盒子里面是用软片或玻璃为片基，涂有卤化银感光层的感光胶片。摄影师用隔光布罩头取景构图，露出头后，用手握气囊按动快门。

二、照相机制造技术的进步

当然，照相馆的照相机代表不了照相机制造技术的进步。实际上，19世纪中叶之后，照相机制造技术一直在不断进步，有一些可以说是革命性的进步。其中影响力最大的技术进步，是德国人和美国人做出的。

第一台达盖尔照相机问世之后仅仅6年，1845年德国人马腾斯就发明了可以摇摄150度的转机。今天我们拍摄集体照时，仍然经常使用转机。哪怕拍摄对象有几百人，站在弧形摄影台上，也可以全部收入镜头。广角镜头视场角也能达到150度，也能把上百人收入镜头，但由于球面像差，照片上的图像严重变形。视场角越大，焦距越短，变形就越严重。照相机制造技术水平的提高，镜头是一个至关重要的因素。制造高品质的镜头，对所使用的玻璃要求很高。一是要求原料纯度高，杂质要求低于万分之一，也就是低于100ppm，还不能含有氧化铅。二是要求物化性质均匀，折射率低，色散值小。19世纪60年代，德国的蔡司公司发明了纯度高、折射率低的光学钡冕玻璃，并使用这种玻璃设计制造了正光摄影镜头。1902年德国蔡司公司发明了四片四组的天塞镜头，最初其最大光圈只有f/6.3。1930年，蔡司公司采用含有稀土元素镧的光学玻璃，制作出最大光圈达到f/2.8的天塞镜头。

感光材料是照相机的根本，但从照相机发明一直到数码相机普及之前，感光材料始终是卤化银。但胶片在感光度、宽容度等方面，技术水平都在不断提高。不过，对照相机制造技术影响最大的是胶卷的发明。虽然从胶片到胶卷仅仅是一种物理性状的变化，但胶卷的发明使得照相机携带和使用都更方便，降低了照片的拍摄成本，对照相机的推广普及起了巨大作用。1888年，美国柯达公司发明了胶卷，并制造了使用胶卷的照相机。此后100多年，柯达始终是世界胶卷生产行业的翘楚。

摄影需要光，在光线不足的地方照相，有多种增加曝光量的办法。可以加大光圈，但照相机镜头的最大光圈加大一档，镜头价格会成倍增长，而且光圈越大，景深越小，要求全片清晰的照片不能使用大光圈。可以延长曝光时间，但除了静物摄影，都不能曝光时间太长，否则画面可能虚化。可以提高胶卷或数码相机的感光度，但感光度太高照片颗粒大，清晰度下降。一种常用的方法是使用闪光灯，当然这种方法也有局限性，但如果夜间在灯光照度不够的地方拍摄，就只能使用闪光灯。闪光灯过去俗称镁光灯，这个名称的来历是早期闪光灯的光源是镁粉燃烧发出的强光。1906年，美国人乔治希拉斯第一次使用自制的闪光装置拍摄了一张《夜间的鹿》，刊登在《国家地理》杂志上。

规则或者说标准的制定，在照相机演变的历史中具有不寻常的作用。德国照相机设计家奥斯卡巴纳克于1913年设计制造了世界上第一台135莱卡相机。每张照片底板尺寸为24×36毫米，这个规格一直沿用了100多年。巴纳克采用柯达已经发明的胶卷，制定了一个尺寸标准，设计了一个小型的照相机。表面看似乎没什么，但一个小小的设计，在照相机的发展历史中却起到了至关重要的作用。德国造的莱卡相机迅速在上流社会和知识阶层得到普及。

世界上第一张彩色照片发明于1861年，也就是达盖尔照相机正式公布以后仅22年。照片是彩色还是黑白，对照相机的发展变迁似乎没有至关重要的作用。不过彩色胶片比起黑白胶片技术含量要大得多，它至少需要对三原色设置不同的感光层，工艺复杂。有趣的是，彩色照片发明虽然很早，普及却用了100多年。直到20世纪70年代，我国大多数城市还不能冲印彩色照片。改革开放之后，彩色照片才迅速风靡全国，黑白照片随之销声匿迹。

1928年，德国福朗柯·海德柯公司研发了双镜头反光式照相机。[2]这种相机有两个镜头，下面是照相镜头，上面是取景镜头。相机内面对取景镜头是一个45度反光镜，将要拍摄的景物反射到玻璃片上，摄影师从上向下观察。由于两个镜头一上一下，仍然有上下视差。这种相机使用的胶卷为6厘米宽的120胶卷，每个胶卷可以拍摄12张6×6厘米或8张6×9厘米或16张6×4.5厘米的照片。直到20世纪80年代，这种相机才基本退出市场。

20世纪80年代，随着135彩色胶卷的普及，自动功能很强的袖珍相机迅速风靡全球。这类相机可以自动选择光圈、速度，可以自动聚焦，自动闪光，自动上胶卷，胶卷用完自动卷回，人们称其为傻瓜相机。虽然傻瓜相机的成像质量无法与专业相机相提并论，但由于其使用简单，便于携带，价格低廉，还是得到了市场十分广泛的青睐。在傻瓜相机没有诞生之前，拍照时，最低限度也得根据光照情况选择适当的光圈、速度，再根据拍摄目标估算调好距离，才能拍出基本清晰的照片；而用傻瓜相机，则只需镜头对着拍摄目标，按快门就行。傻瓜相机的流行，不仅使柯达、富士等胶卷行业大鳄获利匪浅，彩色照片冲印行业也一时繁荣异常。

三、单反相机变革

单镜头反光照相机简称单反，于1935年研发成功，采用135胶卷。135中的1指的是使用一次性胶卷暗盒，35指的是35毫米规格。单反的镜头既是取景镜头，也是摄影镜头。取景时，机身里的呈45度角的反光镜将准备拍摄的景象向上反射，再经过一个五棱镜经两次反射到目镜。由于使用同一个镜头，摄影师从目镜中所看到的景物，与拍摄的照片一致，基本消除了视差。摄影师按下快门，反光镜弹起，同时帘幕式快门启动，按照预定时间曝光。然后反光镜落下，镜头进入取景状态。

单反相机可以方便地随时更换镜头，这对于专业摄影师是很重要。单反相机镜头的有效口径一般比较大，例如焦距50毫米标准镜头，最大光圈F1.4，其有效口径为35.7毫米。长焦镜头有效口径更大，摄影师常用的焦距70—200的变焦头，最大光圈F2.8，最大有效口径达到70毫米以上。经常用于拍摄野生动物的600毫米焦距镜头，如最大光圈F4，则有效口径达150毫米。十几组大直径的玻璃镜片，使得长焦镜头十分笨重。

除了笨重，长焦镜头还会面临抖动问题。摄影师端照相机，无法避免抖动，毕竟手臂不是三脚架。当曝光时间小于镜头焦距的倒数时，才可以拍出清晰的照片。例如焦距24毫米的广角镜头，可以使用三十分之一的速度，300毫米的长焦镜头，就需要三百分之一秒或更短的曝光时间。在光线不够充足的情况下，很可能需要长一些的曝光时间，才能保证照片质量。为了解决抖动问题，专业相机生产企业发明了防抖镜头。办法是在镜头中设置专门的防抖补偿镜组，根据拍照时相机抖动的方向和程度，补偿镜组可以自动调整位置和角度，使光路保持稳定。

照相机的快门有很多种，使用比较多的一种在镜头中，与光圈一体。这种快门结构简单，造价低。由于曝光位置在中心，胶片中心曝光强一些，边缘弱一些，不够均匀。单反一般都使用位于焦点位置，即照片底片前的帘幕式快门。这样，快门和镜头分开，便于更换镜头。当然单反采用帘幕式快门不仅仅是这样一个原因，帘幕式快门曝光均匀，而且能够实现极短的曝光时间，甚至达到八千分之一秒。帘幕式快门包括两个帘幕，按动快门时，第一个帘幕打开，曝光；第二个帘幕合上。打开合上之间的时间，就是曝光时间，即速度。假设第一个帘幕完全打开的同时，第二个帘幕合上用时一百分之一秒，第一个帘幕打开一半第二个帘幕合上，曝光时间为二百分之一秒。这样算起来，八千分之一秒的速度，就是四十分之一细缝曝光。

四、数码相机的作用

照相机最有革命性的演变是数码相机的发明。[3]在数码相机发明之前的一百多年中，尽管照相机的发展变化极大，但使用卤化银作为感光材料却始终如一，充其量只是从碘化银到溴化银的变化。数码相机的感光材料采用了半导体材料，包括:电子耦合组件(CCD)，互补金属氧化物半导体(CMOS)。拍照的全部过程演变成为一个纯物理的过程。

1975年，美国的柯达公司发明了世界上第一台数码相机。这台相机只有1万像素，曝光时间需要23秒，显然是还处于实验室阶段的一项新发明。1991年，柯达制造出第一台能够正常使用的数码相机。这台数码相机实际上是用一台尼康单反相机改制，拥有130万像素，清晰度差强人意，可以视为数码相机的开端。

20世纪90年代，正是彩色胶卷风靡全球的时代。柯达生产的彩色胶卷占据全世界色彩份额的三分之二，柯达的决策层意识到数码相机的发展，会冲击彩色胶卷行业，但他们没有料到，他们的发明在仅仅过了20年之后，就导致了自己企业的破产。21世纪之初，数码相机已经有了取代使用胶卷的传统照相机之趋势，柯达胶卷销量每况愈下，到了2012年，柯达公司不得不提出破产保护申请。正所谓：“其兴也勃焉，其亡也忽焉。”时至今日，几乎每一个热衷于单反的发烧友，家里可能都存着当年花大价钱买的胶片单反机，如今已经成为鸡肋。

数码相机之所以能够在短短的十几年中，基本取代传统相机，根本原因是数码相机技术的不断进步，使得数码相机拍摄的照片在清晰度、色彩还原、对比度、层次等方面都可以与传统相机媲美。同时，数码相机在即时成像、存储删除便利、感光度范围宽、摄影成本大幅度降低等优点，也是数码相机迅速取代胶片相机的原因。

数码相机兴起初期，市场销售的基本都是卡片机，主要的取代对象是胶片相机中的傻瓜相机。其原因是那时数码相机的成像质量还不足以取代胶片单反机，还有卡片机与傻瓜相机面对的消费者群体是一致的。卡片机比起傻瓜相机更轻薄小巧，便于携带，价格也不贵。还有即时成像，不满意可以立即删除，用CF卡或SD卡存储比胶卷方便，在电脑上看照片比翻影集更随意等特点。诸多优势使卡片机迅速占领市场，广阔的市场又刺激技术研发，使卡片机的成像质量不断提高，功能也越来越强。

虽然1991年柯达制作的第一台数码相机就是单反机，数码单反机取代胶片单反机却是开始于新世纪。例如2001年上市的佳能1D专业单反数码相机，其有效像素仅有415万。2003年2月上市的入门级专业单反佳能EOS10D，有效像素630万。有效像素最早突破1000万的是2002年柯达发表的一款单反数码机，可是不大为人所知，可见没有占领市场。佳能的EOS5D系列得到了大量摄影师和摄影爱好者的追捧，我们不妨对比一下其有效像素的演变。2005年，佳能5D上市，有效像素1280万；2008年佳能5D2上市，有效像素2110万；2012年佳能5D3上市，有效像素2230万；2016年佳能5D4上市，有效像素3040万。像素是数码相机的重要参数之一，主要影响照片的清晰度。通过有效像素的演变，我们不难看出，近10年，数码单反机制造技术发生了日新月异的进步。

机身和镜头笨重，携带不便是单反相机的缺点。为了解决这个问题，索尼于2010年推出微单反相机。微单反是单反和卡片机之间的跨界产品，希望实现单反机一样的成像卡片机一样的轻便。以笔者的观点看来，其成像不如单反机，轻便不如卡片机。消费者的普遍认知应该也是如此，所以微单反并没有流行开来。

五、手机摄影革命

手机的摄影功能对照相机市场产生了巨大的冲击。如果说数码相机中的卡片机，十几年前把傻瓜机赶出了市场，那么近几年，手机又把卡片机赶出了市场。手机摄影功能技术水平的提升，对单反相机的销售量也会产生一定的影响。笔者观察，旅游团中背着单反的游客比例越来越少，每到一个景点，绝大多数游客都是掏出手机拍照，端着单反相机拍照的游客并不多。

为什么人们对手机拍照情有独钟？笔者认为：第一个原因是手机拍照的成像品质已经为人们所接受，有些新款手机像素高达4000万，超过许多最新型号专业单反。当然，手机和单反的成像还是有差异的。如果用二者同时拍一张人物风景照片，在电脑屏幕上放大到一只眼睛眉毛占到满屏，单反所拍，每一根眉毛，每一根眼睫毛都十分清晰，手机所拍照片则难以做到。而洗印成5寸照片，则二者看不出差异。第二个原因是手机比卡片机更便于携带，卡片机虽然可以与手机一样轻薄，但毕竟需要特意携带，而手机本来就须臾不离。一套单反加一个长焦镜头，动辄十几公斤的装备，若非专业创作或摄影发烧友，一般真不会带。第三个原因，手机拍照一边拍一边就可以发朋友圈或朋友群，可以与朋友及时分享快乐，在朋友的赞扬声中，得到极大的精神愉悦。

世界上第一部有拍照功能的手机是2000年夏普的产品，但不为人所知，更没有得到消费者的认可。毕竟这款手机只有10万像素，清晰度太差，不可能得到消费者的青睐。此后，各手机生产商都在致力于提升手机摄影的像素。直到2010年苹果公司推出iphone4，才开始了手机摄影的流行。

六、照相机的演变给我们的启示

通过本文对照相机从诞生到发展进步历史进程的回顾，我们可以得到哪些启示呢

(一)只有在基础科学、材料研发的基础上才能够实现新产品的研发

近200年前照相机雏形的出现，必须基于光学小孔成像原理，基于卤化银感光材料的发现。钡冕光学玻璃的发明，是大口径长焦或广角镜头的制造的基础。

(二)具有革命性创新的产品，最初研发的产品往往极不完善

例如1839年的达盖尔照相机；1991年的柯达数码相机；2000年的夏普拍照手机。虽然这些产品不完善，但是具有了不起的创新精神，为行业的发展指出了方向。而且最初的发明者往往不是最后的获利者，正所谓长江后浪推前浪，前浪死在沙滩上。

(三)在激烈的行业竞争红海血拼中，企业不一定死于竞争对手

在彩色胶卷行业，柯达和富士击败同行，二者继续竞争，在中国，乐凯也加入了竞争，柯达具有毫无疑问的竞争优势。照相机制造行业与胶卷行业是相互促进、相辅相成、荣辱与共的关系。当照相机制造企业纷纷转向制造数码相机时，整个胶卷行业遇到前所未有的困境，连行业老大柯达都倒闭了。卡片机兴起，大批照相机企业看到了人人手持卡片机带来的巨大商机，纷纷加入市场竞争，当人们都拿起手机拍照时，卡片机经过短暂的辉煌，最后都被手机制造企业打垮了。

(四)新产品研发使产品精益求精是市场开发的基础

市场开发反作用或者说反哺于新产品研发，才能促进新产品不断更新换代。单反相机是一种科技含量极高的产品，世界上有能力参加单反相机研发和市场竞争的国家屈指可数。近三四十年，是单反相机发展的黄金时期，日本佳能和尼康不断推出的新产品，拓展了市场销售；旺盛的市场需求刺激了新产品的研发。近几年因手机的摄影功能日益提高，单反相机市场容量下降，相信今后单反的更新换代周期必将放缓。