2020-04-05 14:29

数字摄影半世纪:像素改变世界

1974年,威拉德·博伊尔(左)和乔治·E·史密斯的合影。他们发明了数码摄影的关键元件——电荷耦合元件。图片来源:nytimes.com

电荷耦合元件?这个词儿乍一看,可能让人摸不着头脑。它的英文简称可能更常见:CCD。它与后来出现的CMOS,都是镶嵌在数码相机和智能手机中的感光元件,将从镜头射进来的光转化成数字信号,最终变成屏幕上五颜六色的图像。

今天,我们可以用百万级像素的手机前置镜头自拍,悠闲地滑动屏幕上的美颜滤镜,几秒钟就能将自己的图像呈现给网络世界。而在50年前,想得到一张照片,人们必须付出大半天的等待。

让影像生产速度急剧提升的关键,就是这个叫作CCD的元件。它如同相机的“电子眼”,将摄影从胶片时代推向了数字时代。今年是CCD发明50周年,回望数字摄影并不长的历史,我们看到的是媒介技术进步对传播方式、思维方式的深刻改变。

CCD的发明有点像个“意外惊喜”。1969年,美国贝尔实验室的威拉德·博伊尔(Willard Boyle)和乔治·E·史密斯(George E. Smith)在研究其他技术的过程中,意外得出一种装置,并发现光电效应能使这种装置表面产生电荷、组成数位影像,CCD由此诞生。这项伟大发明的过程,仅仅用了1小时。

CCD经过了时间的检验。几十年间,它不仅深入每个人的日常生活,推动了摄影技术的深刻改变,还应用于天文学、医学等众多科学领域 。小到超市用的条形码扫描器,大到探索宇宙和海底世界的科学探测器,人类因为使用包含了CCD的光学设备而得以看得更快、更远、更深。博伊尔和史密斯也因此在40年后获得了2009年诺贝尔物理学奖。

同样是2009年,发明第一台手持数码相机的美国工程师史蒂文·萨森(Steven Sasson)被时任美国总统奥巴马授予“国家技术与创新奖章”,这是美国政府对该国科技界人士的最高嘉奖。如果说CCD是摄影向数字转型的技术基础,萨森的发明则为这次转型提供了具体概念。

1975年,在为柯达公司工作期间,年仅25岁的史蒂文·萨森发明了世界上第一台手持数码相机。这台机器重8磅(约3.6kg),使用16节镍镉电池驱动,照片信息被存储在一盘磁带上,传感器仅有1万像素。

萨森的相机中包含6块定制电路板和一个CCD传感器。图像从传感器传到相机的暂存系统上需要50毫秒,而一张照片信息被记录到磁带上,需要花费23秒。这台相机上的一盘磁带只能存下30张黑白照片——这个数字是萨森经过考虑设定的,与一卷胶卷存储的照片数相近,符合当时人们的使用习惯。实际上,一盘磁带可以存储成百上千张照片,但以当时的技术手段,人们还无法应付那么多。当然,这台相机上没有显示屏,想要看照片,需要把磁带连接到电视机屏幕上放映。

柯达实验室的一位技工使用这台相机拍摄了第一张照片,但是很可惜,那张照片没有保存下来。萨森的发明虽然不是第一台产生数字影像的机器,但却是第一台真正意义上可手持、移动拍摄的数码相机,因此对数码摄影技术的发展产生了重要影响。

第一台数码相机的照片存储在磁带中,需要连接到电视屏幕上观看。图片来源:diyphotography.net

在萨森发明移动数码相机的1975年,摩托罗拉的一位工程师刚刚发明了世界上第一部手机,足有两个砖头那么大;互联网离人类的日常生活很遥远,电子计算机需要一整间房子才能装得下。在当时的技术背景下,很少有人看到那台7斤多重的大家伙拍出的照片对未来有何价值。

那时,胶片相机已经风行几十年,柯达公司的胶卷占据整个市场90%的份额,数码相机的上市,显然会影响其胶卷的销量。因此,萨森的发明没有被柯达公司重点推广,只停留在工程概念机层面。

到了上世纪80年代,日本相机厂商率先推出数码相机的成果。1981年,历经了8年CCD研究的索尼公司推出了马维卡(MAVICA)相机,它成为全球第一台针对市场发布的数码相机,其传感器的像素达到28万左右。虽然市场反应平平,但这款相机率先在新闻摄影领域得到了成功应用。1984年洛杉矶奥运会上,日本《朝日新闻》的记者使用马维卡相机拍摄比赛照片,再通过采访车上的索尼移动电话将照片实时传输,在速度上击败了各家媒体。这让其他相机厂商看到了未来的应用趋势,上世纪80年代中期,各大相机品牌纷纷推出自己的第一台数码相机。

相机真正走入大众市场,则是在上世纪90年代。1994年,柯达发布了DC40,可以算世界上第一款成熟的商用数码相机。它的像素为38万左右,当时售价为699美元,低廉的价格对市场很有吸引力。第二年,卡西欧出品了QV10,价格同样低廉,并且是第一款配备了显示屏的商用相机,它在当年的数码相机市场上造成了轰动,日本国立科学博物馆甚至称它的发明是“科技史上的重要史料”。

整个90年代,数码相机技术不断更新。慢慢地,数码相机的像素达到百万级,机身可以防水,甚至可以戴在手腕上。上世纪90年代末,准专业级数码相机问世。第一代单反相机像素达到两百多万,价格也够“专业”。当时正是国内报纸发展的黄金时期,十分重视摄影和视觉呈现。中国青年报摄影部第一次使用数码相机做新闻报道,用的是佳能D2000,它们在中青报当年的香港回归报道中发挥了重要作用。

《中国青年报》1997年7月1日香港回归摄影专刊,其中的部分照片就是用佳能D2000拍摄的。

数码相机的图像存储手段从磁带、磁盘、CD,发展到可以托在指尖的存储卡,相机体积越来越小,容量和速度越来越大。在拍照功能之外,上世纪90年代后期发展出的视频录制、无线传输功能也逐渐精进,如今的目标是如何更加智能化。

发明第一台数码相机的萨森也一直在思考数码摄影的发展,不过,他认为人们所需要照片质量的极限,也不过是两百万像素而已,这在70年代已经是个天文数字。如今,数码相机已经达到一亿像素级,智能手机厂家你追我赶,也将手机的像素也提高到了数千万——照得清楚,已经不再是问题。

数字媒介在我们的摄影活动中引入了一种新的尺度。50年间,数码摄影给大众生活、新闻报道、科学研究等众多领域创造了前所未有的便利,影像获取的速度大大提高,数字化过程节约了耗材,按快门的成本降低了,储存归档也不再需要实体空间。然而,当照片的曝光从化学过程变成电子过程,照片获取和传播的过程彻底变化,我们拍照的状态和目的也有别于从前。虽然获取照片无需等待,但能拿在手上的照片变少了,互联网上的像素逐渐泛滥,拍照最大的目的似乎变成了社交分享。当下,胶片摄影更多存在于艺术创作或是摄影爱好者的情怀中。

Kodachrome系列胶卷。2009年,柯达宣布停产这一最具代表性的彩色胶卷。图片来源:nytimes.com

胶片市场的光鲜定格在2003年。那一年,全球卖出了近十亿个胶卷,从此便开始走下坡路。也是在这一年,柯达决定从胶片向数码转型。然而这个20世纪相机行业的霸主显然未能跟上新的节奏,2013年,柯达公司申请破产保护。发明第一台手持数码相机、在CCD研究上一路领先的柯达,最终却倒在了数字时代。尽管后来又经历了重组,但势头已远不如前。

胶片情怀与数码实践之间,似乎一直存在某种纠葛。现年80岁的美国彩色摄影大师威廉·艾格斯顿几年前接受采访时说,他仍然只用胶片相机拍照。“我不是喜欢胶片的等待过程,只是我足够了解它。我有很多数码相机,但我从来不用,因为我不理解它们。”

不过,胶片的魅力仍在吸引着新一代的年轻人。在世界的各个角落,胶片摄影正在悄悄复兴:2017年,一个来自欧洲的年轻团队,设计出一款面向数字时代年轻人的胶片单反相机“Reflex”,此前,胶片单反市场已经停滞了25年;两年前,生产伊尔福胶卷的哈曼公司在全球的年度业绩迎来了5%的增长;在2008年宣布停产相纸的宝丽来,如今更名为“宝丽来原创”,产品卖得比一些数码相机还好;在国内一家大型摄影出版社的官方网店中,一套古典影像技法丛书销量高居榜首,超过了所有的摄影类书籍……胶片摄影爱好者从未减少,越来越多的人愿意“浪费时间”去研究那些“过时”的技术。

然而,与市场复兴相对应的是,胶卷的价格越来越贵,再加上后期持续支出的冲印费用,高昂的成本令一些胶片爱好者叫苦不迭。

喜欢胶片的人并非将它定义为怀旧,而是认为它比数码更有“灵魂”;而享受了数码摄影便利的人会说,数码才是未来的趋势。两种声音的并存,给我们带来了更多样态的摄影作品,媒介差异本身就引发了一系列议题。对摄影来说,媒介的更新、技术的进步能否必然带来艺术价值的提升,也是值得讨论的问题。

在摄影术诞生180年的历史中,CCD引发的数字革命不过半个世纪,带来的改变却是难以言喻的。摄影的下一个50年,会是什么样呢?