現(xiàn)代相機(jī)是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，但在相機(jī)最早的形式中，導(dǎo)致其發(fā)明的概念是以最基本的方式形成的，簡(jiǎn)單地說就是光、反射和陰影的相互作用。由于人類最早的歷史沒有記錄，我們永遠(yuǎn)不會(huì)知道其中一些技術(shù)首次被發(fā)現(xiàn)的確切日期，也不會(huì)知道在遙遠(yuǎn)的過去，誰應(yīng)該為那些對(duì)這一領(lǐng)域的研究做出貢獻(xiàn)的無文件記錄的觀察得到贊揚(yáng)。
要回答“照相機(jī)是什么時(shí)候發(fā)明的?”就是相機(jī)已經(jīng)從最原始的光實(shí)驗(yàn)進(jìn)化為今天的科技數(shù)字奇跡。在這篇文章中，我們將探索相機(jī)的歷史，從幾千年前早期的暗箱到現(xiàn)代的高科技設(shè)備。
第一個(gè)照相機(jī)是什么?最早的照相機(jī)是幾千年前人類發(fā)現(xiàn)的暗箱。它只是這樣一種現(xiàn)象:在黑暗的空間中，一邊有一個(gè)小洞，外部世界就會(huì)投射到洞對(duì)面的空間中。
有文件顯示，早在公元前500年，2500多年前，就有一些早期的光和光學(xué)實(shí)驗(yàn)。中國(guó)哲學(xué)家墨子的一篇文章描述了一種暗箱。正如早期科學(xué)中常見的那樣，同樣的技術(shù)被其他人重新發(fā)現(xiàn)，或者這項(xiàng)奇妙發(fā)明的消息傳播得很遠(yuǎn)。
最早出版的描繪相機(jī)暗箱的插圖，由Gemma Frisius在1545年出版的《射電天文與幾何》一書中發(fā)現(xiàn)。
希臘哲學(xué)家亞里士多德在《問題》第15冊(cè)中描述了類似的方法，這種技術(shù)在一百多年后被用來安全地觀察日食。暗箱的原理既簡(jiǎn)單又了不起。針孔可以讓室外物體反射的陽光照射到非常黑暗的房間里，在墻上或其他表面上投射出倒置的圖像。
詹姆斯·艾斯高（James Ayscough）于1755年繪制的相機(jī)暗箱原理圖。
這種效應(yīng)可能是偶然發(fā)生的，早在人類觀察和利用這種技術(shù)的時(shí)候就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。只要皮膚、膜或布上有一個(gè)小孔，光線就能穿透到黑暗的空間，就足以產(chǎn)生這種效果。同樣的原則今天仍然在使用，在藝術(shù)家手中是有價(jià)值的。
現(xiàn)代相機(jī)有幾個(gè)組成部分，其中最重要的是鏡頭。隱形眼鏡的使用可以追溯到2500多年前。鏡頭的最初用途可能不是用來增強(qiáng)早期相機(jī)的效果，因?yàn)樗鼈円部梢杂脕矸糯笮〖?xì)節(jié)或點(diǎn)火。針孔投影和透鏡這兩個(gè)概念最終被結(jié)合起來，創(chuàng)造了一個(gè)改進(jìn)的圖像投影。
這幅13世紀(jì)的插圖由中世紀(jì)的英國(guó)哲學(xué)家羅杰·培根繪制，畫的是裝滿水的球形玻璃容器折射出的光。
針孔的大小和圓度會(huì)影響投影的清晰度和亮度，而使用透鏡則可以對(duì)光線進(jìn)行塑形和控制。
第一次有文獻(xiàn)記載在暗箱中包含鏡頭可以追溯到1550年。意大利數(shù)學(xué)家杰羅拉莫·卡達(dá)諾描述了使用玻璃圓盤將街道圖像投射到一張非常白的紙上，保真度更高。
埃杜阿爾·馬內(nèi)在塞納河上的一艘船上的克勞德·莫奈的肖像畫。
早期相機(jī)是如何捕捉圖像的?現(xiàn)代相機(jī)發(fā)展的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分是捕捉圖像以便日后觀看。暗箱展示了暗室外發(fā)生的事件的實(shí)時(shí)圖像。藝術(shù)家可以在參考投影圖像的同時(shí)素描或繪制圖像，但這種技術(shù)并不需要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)藝術(shù)家可以直接從場(chǎng)景工作，而不需要將其投影到表面上。
一名男子借助暗箱將現(xiàn)實(shí)世界的場(chǎng)景投射到他的紙上作畫的插圖。
到了18世紀(jì)早期，光敏材料開始被用于可以記錄黑白圖像的實(shí)驗(yàn)中。約翰·海因里希·舒爾茨發(fā)現(xiàn)硝酸銀化合物在陽光下變暗，這是導(dǎo)致膠片攝影的關(guān)鍵一步。
托馬斯·韋奇伍德(Thomas Wedgwood)在18世紀(jì)90年代描述了在紙上涂上硝酸銀來記錄“銀畫”(silver Pictures)，這些照片必須保存在黑暗中，以防止它們完全變黑。每看一次，圖像就會(huì)進(jìn)一步暴露，因?yàn)閳D像不是固定的。
又過了幾十年，才出現(xiàn)了一種保護(hù)圖像不被進(jìn)一步曝光的方法。
第一臺(tái)攝影相機(jī)人們普遍認(rèn)為，第一臺(tái)真正意義上的照相機(jī)是在1816年由法國(guó)發(fā)明家約瑟夫·Nicéphore Niépce發(fā)明的，他寫信給他的嫂子，描述了他如何成功地用一臺(tái)簡(jiǎn)陋的照相機(jī)拍攝小照片。
1826年，Niépce的第一個(gè)日晷機(jī)能夠在石頭上記錄平版版畫。1827年在錫盤上的日晷圖仍然保存下來，被認(rèn)為是現(xiàn)存最古老的真實(shí)世界照片。據(jù)估計(jì)，這一過程需要8小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間的曝光，因此其結(jié)果不如后來的技術(shù)清晰。
第一張照片。約瑟夫于1827年制作的錫盤上的日光照相術(shù)Nicéphore Niépce。
第一個(gè)公開使用的照相機(jī)路易斯·達(dá)蓋爾在早期發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了第一種公開的、商業(yè)上可行的照相方法——達(dá)蓋爾銀版照相法。這種照相機(jī)在1835年就被印刷出來了，但直到1839年才被正式宣布。達(dá)蓋爾用碘化銀片捕捉圖像，然后用水銀煙霧顯影。
1839年由La Maison Susse Frères制造的銀版相機(jī)。
銀版照相法的制作早于官方公布，其中一個(gè)例子是1837年的一幅石膏模型靜物畫。最早的這種類型的照片需要長(zhǎng)達(dá)15分鐘的曝光，但在接下來的幾年里，改進(jìn)將這一時(shí)間縮短至20秒，與早期的方法相比，節(jié)省了大量時(shí)間，質(zhì)量也更高。
1844年，法國(guó)畫家和攝影師讓·巴蒂斯特·薩巴蒂爾·布洛特拍攝了一幅路易·達(dá)蓋爾的銀版肖像。
銀版照相法需要金屬板，而威廉·亨利·?？怂埂に柌┨氐目_版照相法于1841年在紙上產(chǎn)生了半透明底片。這種工藝可以用一張底片印出多張正片。
1839年拍攝的題為“朱庇特·托南的靜物”的銀版照片。
第一批彩色照片是如何拍攝的?暗箱將彩色圖像投射到黑暗的房間中，但保存這些場(chǎng)景以供日后觀看的技術(shù)直到第一批黑白銀版照相技術(shù)被創(chuàng)造出來后才開始探索。19世紀(jì)40年代，人們努力尋找一種能捕捉光的顏色和強(qiáng)度的光敏材料。
1855年，詹姆斯·克拉克·麥克斯韋發(fā)明了一種三色法來捕捉一種顏色，而不是一步就能收集到圖片。通過使用紅、綠、藍(lán)濾鏡，提出了三種單色分離可以組合成單色圖像。1861年，托馬斯·薩頓用麥克斯韋的方法拍攝了第一張格子蝴蝶結(jié)的彩色照片。
第一張永久彩色照片，由薩頓于1861年拍攝
雖然已經(jīng)成功地捕捉到了一些顏色，但最終的圖像非常偏向于藍(lán)色，并不能很好地代表實(shí)際物體。1868年，Louis Ducos du Hauron改進(jìn)了印刷工藝，在1877年圣卡普雷斯大教堂的彩色印刷中，提供了更好的紅色和綠色。
法國(guó)阿根的日光色畫，顯示圣卡普雷斯大教堂，1877年
雖然三色攝影技術(shù)有了改進(jìn)，但與當(dāng)時(shí)的黑白攝影相比，用濾鏡連續(xù)拍攝三張照片仍然緩慢而笨拙。由阿道夫·米特(Adolf Miethe)設(shè)計(jì)、伯姆波爾(Bermpohl)于1903年制造的多背相機(jī)簡(jiǎn)化并加快了所需的步驟。這張1911年阿利姆·汗的彩色照片是一個(gè)很好的例子，說明了彩色人像攝影是如何實(shí)現(xiàn)的。
普羅庫丁·戈?duì)査够?911年拍攝的阿利姆·汗的照片及其三個(gè)彩色底片
另一項(xiàng)突破出現(xiàn)在1907年，由奧古斯特和路易斯·Lumière發(fā)明的自動(dòng)著色工藝開始商業(yè)化。現(xiàn)在單次曝光就能拍攝彩色照片。自動(dòng)鍍鉻板上涂有紅橙色、綠色和藍(lán)紫色淀粉粒的馬賽克，這些淀粉粒充當(dāng)濾色器。一張1914年埃菲爾鐵塔的照片是用自動(dòng)著色工藝拍攝的。
1914年，巴黎埃菲爾鐵塔使用自動(dòng)著色技術(shù)拍攝
到1930年，tripack系統(tǒng)的工作已經(jīng)開始，該系統(tǒng)可以堆疊三個(gè)底片以拍攝全彩?？逻_(dá)最受歡迎的柯達(dá)羅馬工藝是tripack的精巧版。創(chuàng)建于1935年的柯達(dá)彩色膠卷是由三層乳劑層在一個(gè)基底上組成的，產(chǎn)生了出色的色彩再現(xiàn)。富蘭克林·德拉諾·羅斯福總統(tǒng)1944年的肖像是用柯達(dá)羅馬拍攝的。
第一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)膠片相機(jī)仍在制造中，但數(shù)碼相機(jī)現(xiàn)在是攝影的主要形式。第一個(gè)電子圖像傳感器基于電荷耦合器件（CCD）技術(shù)，由威拉德·S·博伊爾和喬治·E·史密斯于1969年在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明。早期CCD傳感器的分辨率非常低，只有科學(xué)家和愛好者感興趣。當(dāng)然，捕獲高分辨率圖像在當(dāng)時(shí)也是有問題的，因?yàn)榇庞涗浗橘|(zhì)也處于初期階段。
1974年，威拉德·s·博伊爾和喬治·e·史密斯在貝爾實(shí)驗(yàn)室拍攝了第一臺(tái)CCD相機(jī)。圖片來自朗訊科技貝爾實(shí)驗(yàn)室。
第一臺(tái)真正意義上的數(shù)碼相機(jī)是1975年在紐約羅切斯特的伊士曼柯達(dá)公司由工程師史蒂文·薩森發(fā)明的。他的發(fā)明是第一個(gè)獨(dú)立的數(shù)碼相機(jī)，8磅(3.6公斤)重的設(shè)備，分辨率為0.01萬像素(10000像素)，使用CCD傳感器到緊密型盒式磁帶，只需23秒就能捕捉到黑白照片。
數(shù)碼相機(jī)發(fā)明家史蒂夫·薩森1975年發(fā)明了第一臺(tái)數(shù)碼相機(jī)
這項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)和軍事應(yīng)用導(dǎo)致了圖像傳感器的進(jìn)一步改進(jìn)。1981年，索尼推出了Mavica，這是一款模擬視頻攝像機(jī)，可以在軟盤上記錄靜止幀。尼康和佳能還發(fā)明了模擬電子相機(jī)，用于需要快速遠(yuǎn)距離傳輸圖像的快節(jié)奏新聞攝影。尼康在1988年發(fā)布的QV1000C就是一個(gè)很好的例子，它使用了我們熟悉的單反機(jī)身。
尼康的QV1000于1988年推出，是該公司的第一款“電子相機(jī)”
同年，富士膠片推出了FUJIX DS-1P，這是第一款完全數(shù)碼相機(jī)，它能捕捉數(shù)碼圖像，并將其保存到2兆字節(jié)的存儲(chǔ)卡中，而不是保存到模擬介質(zhì)中。數(shù)碼攝影的分辨率以千像素為單位，對(duì)嚴(yán)肅的攝影師來說沒有什么威脅，也沒什么興趣，但卻抓住了消費(fèi)者的想象力。
富士膠片的富士DS-1P是第一款“真正”的數(shù)碼相機(jī)
從1988年起，這項(xiàng)技術(shù)不斷改進(jìn)，可以說，數(shù)碼攝影拍攝出的照片比膠片相機(jī)更明亮、更清晰，色彩保真度也更高。數(shù)碼照片還有一個(gè)額外的好處，即即時(shí)可用，可以在線分享或立即發(fā)送到打印機(jī)，大大加快了工作流程。通過交換記憶卡，無限的存儲(chǔ)空間成為可能，照片可以自由拍攝，而無需額外的費(fèi)用或擔(dān)心膠卷用光。
相機(jī)技術(shù)的下一個(gè)發(fā)展方向是什么?360度的照片和視頻通常用于VR，但當(dāng)戴上耳機(jī)或眼鏡時(shí)，不能充分利用立體聲功能。隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，毫無疑問，三維照片將再次流行起來。
早期版本的立體攝像機(jī)被認(rèn)為是噱頭，因?yàn)橛^看設(shè)備并不普及。真正的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)應(yīng)該包括3D拍攝的360度圖像。深度數(shù)據(jù)可以從立體照片中提取，也可以通過激光雷達(dá)掃描進(jìn)行增強(qiáng)。這會(huì)讓你在照片中移動(dòng)，就像你真的在那里一樣。
人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)幾年來一直在增強(qiáng)智能手機(jī)攝影，這項(xiàng)技術(shù)也開始應(yīng)用于單反相機(jī)。在最高級(jí)的形式中，圖像生成器可以在提供幾個(gè)單詞時(shí)創(chuàng)建整個(gè)場(chǎng)景。
也許在未來，智能相機(jī)可以被告知在拍攝照片之前替換照片的背景，為場(chǎng)景添加虛擬照明，或者放大并最大化細(xì)節(jié)，而不是在編輯之后進(jìn)行這些更改。
結(jié)論相機(jī)歷史上有過幾次突破性的時(shí)刻，每一步都讓我們更接近于以極高的精度復(fù)制眼睛所看到的，甚至超越人類的敏銳度水平來捕捉看不見的東西。與其問相機(jī)是什么時(shí)候發(fā)明的，不如承認(rèn)它的再發(fā)明永遠(yuǎn)不會(huì)停止。
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