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摄影讲座稿 二 摄影技术的基本原理  

2010-01-15 11:49:29|  分类: 摄影摄像 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 摄影技术的基本原理就是“小孔成像”。

公元前402年,墨子与他的弟子在今天的山东滕州(墨子故里)进行了世界上第一次小孔成像的实验。

《墨子·经下》:景到,在午有端与景长,说在端。

译文:影子颠倒,在光线相交下,焦点与影子造成,是所谓焦点的原理。

《墨子·经说下》:景。光之人,煦若射,下者之人也高;高者之人也下。足蔽下光,故成景于上;首蔽上光,故成景于下。在远近有端,与于光,故景库内也。

译文:影,光线照人,如果反射,其直若矢。射到下面就反射到高处,射到高处就反射到下面,因成倒影。足遮住下面的光,反射出来成影在上;头遮住上面的光,反射出来成影在下。在物的远处或近处有一小孔,物体为光的直线所射,反映于壁上,故影倒立于屏内。

《墨经》在两千多年前关于针孔成像的描述,与今天的照相光学所讲的是完全吻合的。在一间黑暗的小屋朝阳的墙上开一个小孔,人对着小孔站在屋外,屋里相对的墙上就出现了一个倒立的人影。为什么会有这奇怪的现象呢?墨家解释说,光穿过小孔如射箭一样,是直线行进的,人的头部遮住了上面的光,成影在下边,人的足部遮住了下面的光,成影在上边,就形成了倒立的影。这是对光直线传播的第一次科学解释。

2008年10月,在山东滕州举行的第二届墨子“小孔成像”国际摄影学术研讨会上,山东滕州向国际摄影艺术联合会申报“国际摄影之都”、“世界摄影发源地”。

当然,关于小孔成像,不单中国古代,古代欧洲、古埃及也都有记载。古希腊的亚里士多德在公元前3-400多年就观察到小孔成像现象,在他的著作《疑问》中说道:“如果在一个没有窗户的房子里,有一个小孔,小孔对面的墙上有一幅倒转的画面,这个画面就是外面的景色。”

公元1000年,埃及的阿尔哈赞(Alhazen)在他的书中写到,“如果太阳光在日食的时候,光线通过小孔,可以射到对面的平面上,形成影像。孔要很小,影像才能显现出来。孔大了,影像也扩大。但是如果孔太大,影像就消失了。如果孔是圆的,平面上的光影也是圆的,孔是方的,光影也是方的。”他的这段文字是1910年,在伦敦的印度图书馆里发现。

问题是,中国人虽最早发现小孔成像原理,但此后两千多年。没有任何进步。

而在欧洲,意大利文艺复兴时期的著名画家达芬奇(Leonard de Vinci,1452-1519),在1490年做了一个可以手持的小型黑盒子,上面有一个小针孔。他对这个小黑盒子做过详细地准确的形容和描述。

黑盒子是照相机的胚胎,后来不断得到改进。

意大利的物理学家波尔塔(Giovanni Battista della Porta,1535-1615),于1558年制作出来的黑盒子有水晶制作的镜片,装在黑盒子上,使得通光量大大增加,得到一个更加清晰的投影。再把一个镜子固定在镜头后面,看到了一个正像,也就是一个把倒像重新直立的图像。这是最初的单反。

后来,意大利威尼斯的教授巴尔巴罗(Danil Barbaro,1513-1571),又在黑盒子里加上了一片隔膜状的光圈,使得图像更加清晰。这是最初的光圈。

1604年,德国的天文学家J·开普勒(Johannes Kepler,1571-1630)把黑盒子理论化,在1611年发表了《屈光学》一书,这是第一本关于镜片光学的论著。他还制作了一个帐篷式的、可以折叠携带的描画器。

1778年,伦敦的斯托尔(William Storer)制作了一个成功的黑盒子,叫做“Royal Delineator”,现在收藏在巴黎的电影博物馆里。这个黑盒子有一个齿轨调焦镜头,图像可以用机身后部的斜置的镜子调正过来。镜头上还有两个可以更换的小镜片,用来变换不同的焦距,用来观看人像和近处的物体。机身内还有一个放大用的镜片。  

1812年,英国的沃莱申(W.H.Wollastion)发明出了弯月形的透镜,这是一个汇聚透镜,能够看到60度的视角。后来的尼埃普斯和达盖尔就是使用这种镜片开始进行摄影试验的。

在达盖尔把他的方法公布于世不到两年的时间,有人就建议要稍稍加以修正:在用作感光物质的碘化银里加入溴化银。这个小小的修正有着重要的作用,大大地减少了所需的曝光时间,使摄影术照相广为实用。

1839年在达盖尔宣布他的摄影发明以后不久,英国科学家威廉·福克斯·塔尔博特发明了一种不同的摄影术:首先制作照相底片,与今天所使用的基本相同。以后的岁月里,摄影术有了很多的改进:从湿板法到干板法,从黑白胶卷到彩色照片……

所以,山东滕州热衷申报“国际摄影之都”、“世界摄影发源地”,没有文化上的促进意义,只是一种虚荣心在作怪。

 

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