談數字時代影像介質之困惑

代鈺洪

英國著名科技史學家李約瑟博士曾經說過，“如果想要充分了解一個事物，就必須知道這個事物的過去。”對影像的認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明之一，它真正改變了人們認知世界的方式?，F在，我們可以生動直觀地看到無數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。在傳統電影制作流程中，拍攝、剪輯、制作和發行都是以膠片為物質載體完成的，正是因為這一點，化學感光膠片在過去的一百年里經歷了翻天覆地的變化。隨著計算機科學技術的發展，現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，現代影像制作才會發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，是物質的一種，它同時具有波的性質。光影成像的原理可以追溯到公元十世紀，一個阿拉伯人經過重復實驗，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，晶體發生結構性變化，并與鄰近也受到光線照射的鹵化銀晶體相互聚結起來。乳劑層接受到的光量愈多，就有更多的晶體聚結在一起，光量愈少，晶體的變化和聚結也愈少，沒有光落到的乳劑上也就沒有晶體的變化和聚結。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量的晶體發生結構變化和相互聚結。膠片一經曝光，立即產生潛影（一種看不見的影像）。必須將膠片進行顯影操作才能使潛影轉化為可見的牢固影像。當膠片顯影，結構已發生變化的鹵化銀晶體便轉化為黑色金屬銀顆粒的聚結體，從而產生負影像。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片的反轉沖洗，膠片上層的黃色轉變為它的補色藍色，中間一層轉為綠色，下層則轉為紅色，我們就得到了與自然狀態一樣的彩色影像作品。

二、數字影像的誕生

隨著計算機科技的進步與發展，數字影像應運而生。傳統膠片的成像過程是基于光化學理論，數字影像的成像過程則是基于光電子學理論。數碼相機跟傳統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，兩者的存在著本質的區別。傳統相機是利用膠片成像，而數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變為電信號。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到存儲器。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字信號的轉換，ADC（模數轉換器）器件用來執行這項工作。接下來MPU（微處理器）對數字信號進行壓縮并轉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置存儲器中。至此，數碼相機的主要工作已經完成，剩下要做的是通過LCD（液晶顯示器）查看拍攝到的照片。

影視領域的數字高清制作工藝流程，跟拍攝照片沒有太大的區別，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

在數字影像領域里，目前數碼感光器件分為CCD和CMOS兩大類。CCD 在影像品質等各方面均優于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。由于數碼影像的需求熱烈，CMOS的低成本和穩定供貨，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合，未來跨足高階的影像市場產品，前景可期。

盡管數碼影像已經在各領域普及多年，數碼照相機、數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；而且雖然目前數碼器材的價格依然昂貴，和其本身的品質不符；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開始出現了革命曙光，我們期待著科學技術的發展，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］.科技創新導報，2010.

［3］王琦，樂進和.數碼攝影事事通［M］.四川美術出版社，2007.