談數(shù)字時代影像介質(zhì)之困惑

代鈺洪

英國著名科技史學家李約瑟博士曾經(jīng)說過，“如果想要充分了解一個事物，就必須知道這個事物的過去?！睂τ跋竦恼J識無疑也是同樣的道理。毫無疑問，攝影術是人類文明史上最重要的發(fā)明之一，它真正改變了人們認知世界的方式?，F(xiàn)在，我們可以生動直觀地看到無數(shù)在時間及空間上距離我們非常遙遠的事物，這些都歸功于攝影術的功勞。已經(jīng)擁有一百多年歷史的電影，它構成了一個完整而龐大的體系，而這個體系的基礎，就是光影成像。在傳統(tǒng)電影制作流程中，拍攝、剪輯、制作和發(fā)行都是以膠片為物質(zhì)載體完成的，正是因為這一點，化學感光膠片在過去的一百年里經(jīng)歷了翻天覆地的變化。隨著計算機科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代影像所能達到的技術標準，在二十年前是無法想象的，正是有了這種技術上的飛躍，現(xiàn)代影像制作才會發(fā)生眾多意義深遠的變革，而我們才能欣賞到無與倫比的攝影照片、觀看到銀幕上各種非凡的影像奇觀。

一、膠片成像的基本原理

人類對光的認識經(jīng)歷了漫長而又曲折的過程。在整個十八世紀中，人們普遍認為光是微小的粒子組成的，從光源點發(fā)出并以直線向四面八方輻射。如今對光的本性認識是：光和實物一樣，是物質(zhì)的一種，它同時具有波的性質(zhì)。光影成像的原理可以追溯到公元十世紀，一個阿拉伯人經(jīng)過重復實驗，通過減小小孔直徑得到暗淡但更加精確的影像。但是這個影像是可見不可留的，光線沒有了，影像也跟著消逝，什么也沒有留下，只有在有了照相機、感光材料、顯影和定影等一系列設備、器材和化學處理加工方法之后，才能夠把足夠清晰的景物影像永久性地留在載體上，人類這時才真正進入到影像的時代。

光影成像的基本技術是應用光學成像原理，通過照相鏡頭將被攝物體成像在感光材料上，常見的感光材料就是膠片。光線通過相機的鏡頭射到膠片的乳劑層上，當光線到達鹵化銀晶體時，晶體發(fā)生結(jié)構性變化，并與鄰近也受到光線照射的鹵化銀晶體相互聚結(jié)起來。乳劑層接受到的光量愈多，就有更多的晶體聚結(jié)在一起，光量愈少，晶體的變化和聚結(jié)也愈少，沒有光落到的乳劑上也就沒有晶體的變化和聚結(jié)。不同強度的光照射到膠片上，膠片乳劑層的微觀領域就有不同數(shù)量的晶體發(fā)生結(jié)構變化和相互聚結(jié)。膠片一經(jīng)曝光，立即產(chǎn)生潛影（一種看不見的影像）。必須將膠片進行顯影操作才能使?jié)撚稗D(zhuǎn)化為可見的牢固影像。當膠片顯影，結(jié)構已發(fā)生變化的鹵化銀晶體便轉(zhuǎn)化為黑色金屬銀顆粒的聚結(jié)體，從而產(chǎn)生負影像。這是黑白膠片記錄影像的基本過程。

彩色膠片有三層感光乳劑層，在這些乳劑層里分別含有不同的能夠生成染料的有機化合物，叫做彩色耦合劑（成色劑）。它們本身是無色的，但在彩色顯影時能與彩色顯影劑的氧化物偶合成為有色的染料。通過擴印或放大再把影像投射到照相紙上或者是反轉(zhuǎn)片的反轉(zhuǎn)沖洗，膠片上層的黃色轉(zhuǎn)變?yōu)樗难a色藍色，中間一層轉(zhuǎn)為綠色，下層則轉(zhuǎn)為紅色，我們就得到了與自然狀態(tài)一樣的彩色影像作品。

二、數(shù)字影像的誕生

隨著計算機科技的進步與發(fā)展，數(shù)字影像應運而生。傳統(tǒng)膠片的成像過程是基于光化學理論，數(shù)字影像的成像過程則是基于光電子學理論。數(shù)碼相機跟傳統(tǒng)相機在影像攝取部分大致相同，主要有拍攝鏡頭、取景鏡頭、閃光燈、感光器和自拍指示燈等。所以只看相機的前面外形，兩者可以說是沒多大分別的，但在成像及記錄方面，兩者的存在著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)相機是利用膠片成像，而數(shù)碼相機主要靠感光芯片及記憶卡。

當按下快門時，鏡頭將光線聚集到感光器件CCD或CMOS上，感光器件代替了普通相機中膠片的位置，其功能是把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。光線透過鏡頭射入半導體，光子被半導體吸收，這樣光學圖像在感光單元上轉(zhuǎn)換成為與光學圖像中各相應像素上光照成正比的電荷包，每個電荷包就是圖像的亮度信息，最后通過暫存區(qū)和信號讀出寄存器把信號通過中央處理器進行信號處理后傳輸?shù)酱鎯ζ?。這樣，我們就得到了對應于拍攝景物的電子圖像，但是它還不能馬上被送去計算機處理，還需要按照計算機的要求進行從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）器件用來執(zhí)行這項工作。接下來MPU（微處理器）對數(shù)字信號進行壓縮并轉(zhuǎn)化為特定的圖像格式，例如JPEG格式，最后，圖像文件被存儲在內(nèi)置存儲器中。至此，數(shù)碼相機的主要工作已經(jīng)完成，剩下要做的是通過LCD（液晶顯示器）查看拍攝到的照片。

影視領域的數(shù)字高清制作工藝流程，跟拍攝照片沒有太大的區(qū)別，關鍵在于后期。最大的不同就在于將來要不要做成膠片來放映。從拍攝的程序上來說，要根據(jù)每一個制作組自己的要求來決定。追求電影感、膠片感效果的，在燈光方面就不能像拍電視的方法一樣簡單，而是跟傳統(tǒng)的膠片拍攝基本差不多。以燈光為例，如果一個電影攝影師在處理一個場景時要用20個燈，那么他在拍高清時也要18、19個燈。但是由于高清的敏感度、靈敏度，對暗部的反應比較好，用的燈在功率上可以小些，而不需要同樣大小的燈光來做補光。另外，由于高清攝像機的成像器件對某種顏色的燈光，對某種角度照過來的燈的反應跟膠片不一樣，所以型號上也可以用小一些的燈。不過如果要作出和膠片同樣的效果，就要在同一個地方放燈。這樣雖然燈光的總功率會少一些，但燈具的數(shù)量不會減少，不會因為用了高清可以少打一半的燈，否則這樣出來的效果不一樣。

三、CCD與CMOS之感光元件特征分析

在數(shù)字影像領域里，目前數(shù)碼感光器件分為CCD和CMOS兩大類。CCD 在影像品質(zhì)等各方面均優(yōu)于CMOS，但不可否認的CMOS具有低成本、低耗電以及高整合度的特性。由于數(shù)碼影像的需求熱烈，CMOS的低成本和穩(wěn)定供貨，成為廠商的最愛，也因此其制造技術不斷地改良更新，使得 CCD 與 CMOS 兩者的差異逐漸縮小。新一代的CCD朝向低耗電量作為改進目標，以期進入照相手機的行動通訊市場；CMOS系列，則開始朝向大尺寸面積與高速影像處理晶片統(tǒng)合，未來跨足高階的影像市場產(chǎn)品，前景可期。

盡管數(shù)碼影像已經(jīng)在各領域普及多年，數(shù)碼照相機、數(shù)字攝像機使用非常方便，即拍即可看，拍的不好可以立即刪了重來；而且雖然目前數(shù)碼器材的價格依然昂貴，和其本身的品質(zhì)不符；但由于拍攝成本低廉，對喜歡大量隨意拍攝的朋友來說仍然有巨大的吸引力。那么，是否傳統(tǒng)的膠片就一無是處了？實際上膠片在色彩和圖像層次的傳達上仍然是要勝于數(shù)碼的。而影像的色彩和層次，對印刷高檔畫冊、拍攝高清晰度的影視作品來說是最重要的。所以，膠片依然處于不敗之地。但是，膠片也有短處，膠片要做到出色的效果，在從膠片型號選擇，攝影時的正確曝光，到最后的沖洗，掃描或電子分色，每一步都要求嚴格完成，如此算下來使用成本自然很高。不過，當你仔細的觀看著一幅幅色彩飽和、豐富、影調(diào)層次分明的幻燈片或在電影院里觀看幕布上清晰的影像時，那種影像呼之欲出的視覺感受卻就讓人覺得物有所值。在電影一百多年的歷史里，絕大多數(shù)時間的影像都是建立在化學感光材料的基礎之上，雖然這種方式有諸多麻煩和不便之處，但迄今為止仍然沒有人可以發(fā)明出更好的替代方法來。相信隨著技術的進步，作為影像基礎的膠片攝影已經(jīng)開始出現(xiàn)了革命曙光，我們期待著科學技術的發(fā)展，給明日的影像世界增添更多色彩。

［1］［法］巴贊著.崔君衍譯.電影是什么［M］.文化藝術出版社，2008.

［2］薛立范.對光的本性的討論［M］.科技創(chuàng)新導報，2010.

［3］王琦，樂進和.數(shù)碼攝影事事通［M］.四川美術出版社，2007.