二進制的攝影

聶景

1數字制式感光材料的規格

照相機電子化最關鍵的一步是感光材料的電子化。2000年前后的圖像傳感器成像素質還達不到膠片的水平，而且造價高昂，同時因為要使用膠片相機的光學鏡頭，所以早期的數字單反相機的圖像傳感器制式規格基本沿用了膠片的規格。使用膠片相機鏡頭的數字單反相機，經常存在不兼容的問題，比如色散嚴重，因為彩色膠片是三層感光乳劑接收光線，圖像傳感器只有一層像素接收光線。面對諸如此類的問題，各廠商在幾年間有條不紊為數字相機優化更新鏡頭。

至2008年前后，2000萬像素的圖像傳感器開始普及，圖像傳感器的成像素質已經不成問題，常用鏡頭也基本適配。至今，數字相機中也只是135系統的產品比較豐富，120系統雖然一直更新，不過普及度一直不如膠片時代，至于大畫幅系統的電子化幾乎陷入停滯。許多攝影師夢寐以求的6×6厘米中畫幅數字相機、4×5英寸大畫幅數字相機，似乎已經沒有設計生產的可能性。這涉及到一個問題，照相機電子化是將膠片相機電子化嗎？顯然不是。早期數字相機采用與膠片規格相同的圖像傳感器，是為了在已有的系統中以最小的代價完成電子化，方便使用現成的機身、光學鏡頭以及其他附件，所以其中適合的部件會保留下來，不適合的將會淘汰，比如前文所述的反光板、五棱鏡以及膠片相機的鏡頭等。

年度國際園藝攝影師大賽組委會推薦

獨特視角獎

1.《夏夜》

David Nicholas（英國）

器材：佳能Power Shot G11

（1/1.7″畫幅）

第七屆Hamdan國際攝影獎普通黑白組 第一名

2.無題

Mahdi Pourebadi（伊朗）

器材：尼康D7200（APS-C畫幅）/圖麗11-16mm鏡頭

膠片的各種規格是在攝影技術發展過程中應對各種需求設計的，常見的大畫幅、中畫幅與35毫米畫幅只從感光材料上看，皆是在膠片成像素質相對固定的情況下，通過不同膠片尺寸獲得不同畫質的解決方案。數字相機早期也遵循了圖像傳感器尺寸越大，成像素質越好的規律，但是隨著技術的更迭，在同樣大小的圖像傳感器上可以提升畫質，因此追求更大尺寸的圖像傳感器與照相機設計生產成本相比，對各廠商而言還是規避風險更重要。目前應用到專業數字相機圖像傳感器上的膠片尺寸，最常見的有35毫米全畫幅與APS-C畫幅，以及645中畫幅。其他沒有電子化的膠片規格，基本屬于不適合或者沒必要的情況。時至今日，圖像傳感器的成像質量配合更新的光學鏡頭，拍出的照片比膠片時代有過之而無不及，甚至更小尺寸的圖像傳感器可以獲得超過更大尺寸膠片的成像素質。加上手機對照相機市場的沖擊，自2010年以來，照相機的銷量一直處于下滑的趨勢，照相機對于普通消費者而言越來越沒有吸引力，因此對于各廠商來說，推出成本高市場小的產品是非常具有風險的。另外一個原因是數字照相機的結構與機械照相機并不完全相同，圖像傳感器尺寸需要與機身設計相匹配，所以膠片的規格未必適合數字相機，當下的照相機基本都加入了視頻功能，高端機型還會為此配備圖像傳感器防抖功能，這在一定程度上也會影響圖像傳感器的尺寸。

1/2.3″、1/1.7″、1″、4/3″、APS-C與4433畫幅的圖像傳感器均不是沿用自膠片規格的尺寸，這也反映了照相機設計中的傳承與舍棄，最適合整體系統的會被傳承，比如35毫米膠片尺寸就被數字相機傳承至今，其他圖像傳感器尺寸基本都是為適配數字相機系統而設計的。2008年之后的數字相機技術發展，逐漸在脫離膠片相機的影響，形成適合自身屬性的制式規格。

2019 CEWE攝影大賽入圍

《色彩》

Mojcacvim（斯洛文尼亞）

器材：佳能EOS 7D Mark Ⅱ

（APS-C畫幅）/佳能EF 24-105mm F4L IS USM

2數字攝影的核心革命：算法

數字攝影不只是把膠片換成圖像傳感器，這只是技術的鋪墊，猶如計算器取代算盤。可以通過算法編程實現各種功能，猶如現代計算機一樣，才是技術革命成果的初步顯現。如果說在電腦上調整FAW文件，還是一種模擬傳統暗房的后期流程，那么計算攝影（Computational Photography）真的是顛覆了對傳統攝影技術的認知。目前計算攝影的應用領域主要在手機上，功能主要以提升手機拍照體驗為主，其中有些技術也實現了專業照相機所無法企及的能力。

計算攝影為手機拍照所優化的功能包括：動態范圍增強、低照度拍攝、景深計算、算法數字變焦、算法FAW文件（Computational RAW）等。這幾項功能優化建立在手機圖像傳感器與光學鏡頭尺寸受限，因而導致寬容度低、高感畫質差、景深范圍大、畫質分辨率低等問題。照相機面對這些問題，所能采取的解決方法是：增強圖像傳感器的硬件屬性，提升寬容度和高感畫質，使用大光圈或長焦鏡頭獲得小景深，增強鏡頭的光學素質，提升畫質分辨率。但是因為硬件限制，這些方法都不適合解決手機拍照的問題。

Tips

Deepfake是“deep leaming”（深度學習）和“fake”（偽造）的組合詞，一種基于人工智能的圖像合成技術，這項技術可以將現成的圖像或視頻疊加到目標圖像或視頻上，意味著AI合成影像實用化。2017年因為使用該技術偽造名人視頻而被廣泛關注，由此引發對AI合成影像的擔憂。

2020 IPPA攝影大賽年度攝影大獎

《飛舞男孩》

Dimpy Bhalotia（英國）

器材：iPhone X

當下2020年的手機圖像傳感器已經在硬件上做了諸多提升，但是在5年甚至更早之前，計算攝影卻是從軟件層面開始改善手機拍攝的體驗。最早實裝計算攝影技術的Google Pixel系列手機，首先采用了HDR+技術改善動態范圍。HDR+技術通過快速連拍（Burst Shoot）多重欠曝照片，然后像素對齊合并獲得高質量高動態范圍的照片。這項技術進一步拓展，將多重欠曝照片通過像素對齊、合并和AI色彩校正后，Google Pixel系列手機實現了夜間手持拍攝的夜視功能（Night Sight），從而實現在低照度環境中拍攝照片，最新的版本中甚至加入天文攝影的功能。這一系列過程中有一個很重要的步驟就是像素對齊，手持拍攝多重照片時難免會遇到抖動，照片之間會存在像素錯位，所以需要一張照片作為參考幀，然后基于該幀進行像素對齊;后來Google開發了超分辨率變焦（Super Res Zoom）技術，通過收集每個像素的抖動數據（即便是手機在靜止的狀態也會驅動防抖組件運動）進行像素對齊，同時該技術還可以實現接近2倍光學變焦的畫質，真正提升了數字變焦的水準。

使手機獲得照相機一般的淺景深效果也是計算攝影的功勞。借助圖像傳感器的相位自動對焦技術，從雙像素圖像傳感器的兩個角度拍攝同一畫面獲得景深數據，結合神經網絡以及深度學習，人像模式中便能合成淺景深的效果。因為計算攝影基于算法，所以其中很多功能是可以集成在RAW文件中，但是這種被算法改變過的RAW文件已經不再“原始”，因此被稱為“Computational RAW”，Google Pixel系列手機的RAW文件即是此格式。2020年發布的iPhone 12 Pro系列中，也加入了對算法RAW的支持，其被命名為AppleProRAW，基于DNG文件格式。

計算攝影的第一代技術革命目前已經處于尾聲，下一代將不再依賴程序員編程的算法，而是依靠人工智能技術的發展。計算攝影也帶來了爭議，有人認為通過算法計算出的照片是對真實的篡改，是對攝影真實性的褻瀆。首先需要確定的一點是任何攝影術對真實的再現都是相對的，另外真實也不限于人眼的可視范圍，比如醫學影像中常用X射線拍攝的診斷圖像，非人眼可見卻是真實的。所以Google Pixel系列手機將漆黑的夜晚拍出豐富的細節，這并非不真實，而是新的攝影技術超出了我們傳統的認知范圍，如同1839年攝影術誕生時有人認為這是妖術。目前，計算攝影的主要技術集中在軟件層面，HDR+技術的基本原理是通過欠曝的方式堆棧出一張合適的照片，但是如果圖像傳感器硬件的每個像素都可以單獨測光曝光，不必通過像素對齊與合并便能完成拍攝，是不是就不存在真實性的質疑了呢？歸根結底，令人質疑的是計算攝影對像素的修改，這正是目前紀實攝影所禁止的。相信未來如果將軟硬件技術整合在一起，計算攝影將會打消大眾對真實性的質疑。

用數字信號代替化學材料只是數字攝影的初級階段，算法將會釋放數字攝影更多的潛力。至于為何目前的照相機未采用計算攝影技術，有幾個原因，首先目前的計算攝影技術主要是為改善手機拍攝體驗，這些問題對數字照相機影響不大，而且照相機的照片數據量比手機大很多，如果加入算法，圖像處理器恐怕難以應付。其次，數字照相機的后期流程往往需要依賴電腦，所以算法可以集成到電腦軟件中，會比在照相機中集成更有效率。目前的照片與視頻處理軟件都在加入人工智能與神經網絡的深度算法，所以計算攝影技術雖然沒有在照相機硬件中廣泛應用，但是已經影響到電腦軟件的開發。最后就是數字照相機的專業用戶，并不需要依靠算法，便能處理專業的照片。盡管如此，計算攝影在手機上展現出的強大實力，讓人有理由相信，在未來將會更深刻地改變攝影技術。

3數字攝影的保存、分享與傳播

家庭相冊曾是大眾保存照片的常見方式，不過社交網絡的出現改變了這種狀態，在公域或私域的社交平臺上發布個人照片，已經成為當代照片最典型的“存在”狀態。21世紀初期，網絡中圖像的應用場景主要是門戶網站一類的公共網絡媒體，個人網站搭建成本高，并不是主流的網絡圖像展示方式。隨著博客（Blog）的出現，由門戶網站為個人設計的私域網絡空間，為網絡個人照片的發布提供了平臺，各類社交網絡平臺如MySpace、Facebook、Twitter、QQ空間、微博、Instagram、微信……成為網民“網上沖浪”的必備。社交網絡上，照片開始取代家庭相冊，成為照片“存在”的主流方式。

不過在2010年以前，智能手機的普及度不高，手機拍攝的照片質量不佳，在網絡上發布個人照片需要通過“數字相機-電腦-網絡”或“膠片-掃描-電腦-網絡”的流程，步驟相對繁瑣。這一時期，雖然個人照片在社交媒體上已有星星之火，但是尚未形成燎原之勢。隨著iPhone和安卓手機的普及，手機攝影的質量有了質的飛躍。社交網絡平臺也隨之適配，網站之外推出手機客戶端，對圖片與文字的支持更加友好，照片成為社交網絡上分享最廣泛的內容之一。

與家庭相冊相比，社交網絡中的照片具有更廣泛的傳播率，尤其是發布在公域社交網絡中的照片，幾乎是人人可見的狀態。社交網絡的存在滿足了個人分享照片、分享生活、分享觀點的需求，更加直觀迅捷的傳播方式，催生了新的媒體類型——自媒體，在網絡技術的支持下，個人也具有了媒體的屬性。曾經，攝影與新聞媒體的結合，使照片成為傳播現實最有效的手段之一。如今，在自媒體的屬性下，攝影傳播現實的觸角深入到每個人的生活中。從攝影技術的角度來看，手機打通了攝影器材與網絡的物理隔閡，這正是其對社會文化層面最廣泛且深刻的影響，因此手機可能是最能代表當下時代特征的攝影器材。

英國2017年度風光攝影師大賽home of amazing moments獎

《俯拍布萊頓碼頭》

Matt Cooper

器材：大疆Phantom 4 Pro

4日常化、濾鏡化與視頻化的社交影像

移動互聯網技術的成熟、社交網絡平臺的興起與手機攝影技術的進步，使2010年后的照片拍攝數量陡增。小型化照相機比如傻瓜相機，在20世紀起到普及攝影的作用。由于膠片作為消耗品，所以還不能與數字時代的照片拍攝數量相提并論。在手機作為照相機的時代，拍照真正成為無限制的日常行為，傻瓜相機更像紀念行為。

拍照技術曾經有較高的專業門檻，拍攝“好看”的照片需要經過專業訓練。攝影大眾化需要幾個方面的共同影響，器材廉價與操作簡便同樣重要，手機如傻瓜相機一樣廉價且易用，按下快門即可拍出合適的照片，并更進一步通過濾鏡使后期處理傻瓜化。手機濾鏡的準確描述應該是效果預設，而非照相機光學鏡頭上使用的濾鏡，當然有些效果預設就是模擬某些光學濾鏡的效果。數字照相機與后期軟件中也集成了濾鏡。濾鏡將畫面效果打包，省略其中復雜的處理過程，在手機App中用戶可以傻瓜化一鍵操作，獲得需要的照片效果。濾鏡在手機攝影中的應用廣泛性幾乎到了無濾鏡不攝影的程度，甚至濾鏡還成為了社交攝影文化的一部分，不同濾鏡代表著影像流行文化的演變。

近幾年影像日常化的趨勢之一，是視頻拍攝日常化。與傻瓜相機類似，在數字時代之前，使用磁帶的家用攝像機也承擔了大眾記錄日常的需求，只是分享和傳播效率與當下使用手機拍攝、社交網絡分享完全不可同日而語。拍攝視頻雖然門檻比照片高，但是在手機App的簡化和視頻濾鏡的加持下，拍攝、分享、發布視頻也不再是遙不可及。社交網絡從blog（web log）到plog（photo log）再到vlog（video log），三者既獨立又混合，表達方式多元化。

攝影與社交網絡的結合，是當代最重要的影像特征之一。因為社交網絡的作用，照片所代表的話語權從專業媒體向自媒體轉移，專業媒體依然發揮著權威作用，個體聲音在當代也獲得前所未有的存在感，這便是攝影技術在當代形成的社會影響力。

Tips

家用數字相機是最早設計成熟、普及度高的數字相機，圖像傳感器往往采用1/2.3″、1/1.7″等尺寸，這些數字并非是圖像傳感器對角線數值，而是源于模擬信號的攝像管成像圈的直徑，所以圖像傳感器真實尺寸會比實際數字小，1″和4/3″的圖像傳感器尺寸也是同樣。目前手機的圖像傳感器尺寸已經接近1″家用數字相機在2010年之后逐漸被手機取代。目前小尺寸圖像傳感器又在運動攝像機和口袋云臺楣機中重獲新生。

4/3″是由奧林巴斯和柯達在2002年共同推出的針對數字單反相機設計的圖像傳感器尺寸，因為35毫米膠片尺寸的圖像傳感器成本太高，所以設計了一個折中尺寸。但是奧林巴斯似乎低估了圖像傳感器成本下降的速度，僅僅5～6年之后全畫幅圖像傳感器便成為專業數字相機的主流。目前奧林巴斯出售了影像業務，松下在加入L卡口陣營后，4/3″也不再是主要業務。除了應用在Vlog相機和運動相機上，4/3″圖像傳感器的前景并不陰朗。

因為35毫米膠片尺寸的圖像傳感器成本過高，24毫米的先進攝影系統（APS）膠片規格也被應用到數字相機中，除了全景（P）畫幅，標準（C，本意經典）和高清（H）畫幅均應用到數字照相機中。尤其是APS-C畫幅從單反一直沿用到無反數字相機。APS-C圖像傳感器早期作為全畫幅的低價替代品，成像素質在專業攝影師眼中并不算完美，但是在20余年的發展過程中，畫質得到了非常明顯的提升。隨著圖像傳感器技術的不斷進步，APS-C圖像傳感器目前仍然是畫質和便攜的均衡選擇。相比全畫幅無反相機的“頭重腳輕”，APS-C畫幅的無反相機的機身與鏡頭則相對平衡。

4433中畫幅圖像傳感器也是源于645中畫幅成本過高，最初用于次級中畫幅數字相機中。富士將4433畫幅定義為G格式，為此開發的中畫幅無反數字相機系統，在降低成本的同時，又能提供中畫幅級別的畫質，尤其是在無反機身中，可以獲得更均衡便攜的機身。以畫質的進步速度來看，645中畫幅圖像傳感器似乎也不是必不可少的，至于6×6厘米中畫幅甚至更大尺寸的圖像傳感器應該難以見到量產照相機了。