1826年，法国发明家约瑟夫·尼塞福尔·尼埃普斯 （Joseph Nicéphore Niépce） 拍下了世界上第一张用照相机拍摄的照片，并将其命名为 “从勒格拉斯的窗外看风景” 。这张照片具有里程碑式的意义，它开启了人们用外部技术记录生活的大门。
《从勒格拉斯的窗外看风景》
（图片来源：Wikipedia）
新事物并非完美无缺，相机拍出的原始图像不可避免地会出现各种瑕疵。比如上面这张照片，下半部分一片漆黑什么也看不清，上半部分本该干干净净的天空也布满了黑色的斑点。
为了解决这些问题，照片后期处理技术应运而生。后期处理技术起先只是用来简单地弥补相片上的小缺陷，而随着技术的不断发展，它也成为了摄影师对相片进行二次创作的工具。
随着智能手机的普及，各种图像处理软件纷至沓来，人人都是照片后期处理的大师。照片太暗了、人脸太黑了、想要加滤镜、想要磨皮、想要美白……动动手指就能解决。那么大家在用手机快速p图的时候，有没有思考过这样一个问题——过去的胶卷相片，是如何进行后期处理的呢？
Part.1
相机成像原理：后期处理的基础
在正式开始之前，我们需要先简单了解一下相机的成像原理。
相机的核心组件有：成像元件、成像介质、暗室。成像元件负责将外界的景物成像到成像介质上，我们常称它为镜头；成像介质负责将镜头成的像给记录下来；暗室则负责保证没有多余的光线打到成像介质上，以保证照片的清晰度。
在此基础上，人们对相机不断做出改进。成像元件从最初的三片球面透镜发展到现今手机镜头中的六片非球面透镜，能够满足拍摄远景、微距、大视场等要求。而感光元件则是从黑白胶卷到彩色胶卷，发展到数字化时代的CCD、CMOS元器件。
Part.2
胶卷时代“人工P图”的神奇操作
假设我们处于使用黑白胶卷相机的时代，想要拍一张证件照，流程会是这样的：找个照相馆，让师傅拿相机给你拍张照，过个四五天再来取照片。这四五天里，你的照片经历了些啥？
首先，师傅要把拍完的黑白底片放在显影罐（不透光的小盒子）里，然后使用专门的试剂进行处理，第一步就大功告成啦。等等，你问这个试剂是干啥用的？
在拍照的时候，底片记录了光的强度信息。底片上涂有一定厚度的感光层，是将卤化银颗粒混在明胶当中制成的涂层。卤化银有感光的性质，它在受到光照后，会转化为黑色的金属银颗粒，而没有受到光照时则不发生变化。使用试剂处理胶卷，就是为了洗掉剩下的卤化银。
底片结构示意
（图片来源：作者自制）
由于光强越强，形成的金属银颗粒就越多，因此在胶卷上成的像与实际像的亮度是互补的。换句话说，亮的地方在胶卷里显得黑一些，黑色的地方在胶卷上显得很亮，也就形成了所谓的“负像”，即与原景物亮暗关系相反的影像。
然后，师傅把洗好的胶卷放在放大机里面。放大机的作用是将胶卷上的图像照明并投影到相纸上，它的内部有光源，透过胶卷的光打在相纸上，可以形成放大的像。胶卷暗的地方透光少，亮的地方透光多。
放大机的“放大”过程
（图片来源：作者自制）
放大机的相纸上也有和胶卷类似的化学涂层，经过试剂处理后，相纸最终呈现的是胶卷的负像。也就是说，相纸上的明暗关系与胶卷是相反的，负负得正，那就和人眼观察到的明暗关系一致了。是不是有点绕？下面的三张图片可以帮助大家理解：
接下来终于可以对照片进行“美颜”了，我们来设想一些美化图片时的场景：
祛斑——洗照片的师傅发现在投下来的图像中，你的脸上有一个亮斑（也就是现实世界的脸上可能有颗黑痣）。热心的师傅想帮你把它除掉，于是拿起一根牙签或者缝衣针，把光斑照射形成的黑色金属银颗粒刮掉，最后冲洗出来的相片就没有那颗痣了。
磨皮美白——师傅把相片冲洗出来后给你看，你说：“不成啊师傅，您看我脸上那么多小皱纹，多难看啊。您帮帮忙！”师傅受委托后回到了放大机下，用一根钢针在人脸的部位来回刮擦，将这个区域的金属银颗粒整体刮掉。最后冲洗出来的相片上，你脸上的皱纹变得很淡了，脸还变白了。
加滤镜——师傅又把相片拿给你，你说：“还不行啊师傅，我想要照片有一种朦胧的感觉，这样感觉会更好看。”师傅皱了皱眉头，回到放大机面前，摆好相纸打好光，然后在投影镜上罩了一块纱布，相纸上的像就有了一种朦胧的感觉，像是透过满是雾气的眼镜看世界。
阴影提亮（也叫遮罩）——师傅把相片再次递给你，说：“这下总行了吧？”你回道：“师傅，我的左耳朵看不见了，可能是拍照的时候耳朵这边光太暗了，这咋办啊。”师傅默默回到放大机前，拿出一个绷着黑布的铁丝圈，用它遮住左耳朵那部分的光，防止光照在相纸上形成太多金属银，导致相片里的左耳朵太暗了看不到细节。最后师傅麻利地把相片给你，急匆匆地走了，留下一句“这钱也太难挣了吧！”
看来在过去的胶卷时代，想要洗好一张照片，师傅们没有一些高超的技艺还真不行啊。
说了这么多技术细节，让我们来看看真实的修图效果，上图！
原图（左）与修图后（右）的对比
清朝自拍狂人——慈禧
皱纹呢？眼袋呢？修图师傅们辛苦了
（图片来源：参考文献4）
原图（左）与修图后（右）的对比
人太暗了看不清楚？加个遮罩就行
（图片来源：参考文献1）
胶卷摄影时期，照片在冲洗的时候都要经过暗房师傅们的不断打磨，他们需要控制相纸每个部位的曝光时间、去掉照片中的瑕疵、选择合适材质的相纸以实现不同的风格，最终才能呈现出一张好照片。比如下面这张《Swing when you are wining》专辑的封面，左边是暗房师傅在修图前打的草稿，右边是最后的照片成品。师傅在草稿中对人物的脸部以及双手进行了遮罩，从而提高画面亮度，并对人物背景进行额外曝光，为的是让背景尽可能变黑，突出中心的人物。
下图为著名胶片摄影大师Ansel Adams拍摄的风景图片。他在前期的胶卷曝光时长控制以及后期的相纸曝光时长控制方面都做了大量工作，使得不同亮度景物的细节都能够得到保留。
Part.3
你以为结束了？这里还有更牛的修图大法！
如果说上面的操作只是在还原真实世界而已，接下来这些令人大呼哇塞的后期处理特技，可以说是“改变了现实”：
控制透视效果——在放大机放大成像时，将相纸由平放改为倾斜放置，这样图片的透视关系会发生改变。
照片合成——将不同底片上的内容人工合成在一起。例如在下图中，要把小屋与稻草捆的照片合成一张，首先要在硬纸板上照着稻草堆的轮廓剪出一张小纸片来。在一次曝光投影小屋的底片时，把小纸片放在相纸上，遮住我们想要叠加稻草的区域。接着二次曝光投影稻草的底片时，用硬纸板遮住已经曝光好的相纸区域。最后冲洗出来的就是同时有小屋和稻草的图片啦。
最后再向大家介绍一位修图大师。杰利·尤斯曼（Jerry Uelsmann）是胶片时代最著名的超现实主义摄影师，同时也是一位资深的“洗相片师傅”。他将暗房技术运用到了极致，制作出许多在现代都令人叹为观止的摄影作品，人们称他为“影像的魔术师”、“黑白的冶金者”。下面是他的一些作品，你能相信这是他手动“修”出来的照片吗？
怎么样，有没有对过去洗相片的师傅们肃然起敬呢？
眼睛是人类的第一感官，相机的诞生使我们能够见到从未到达的远方风景。图像的后期技术让照片的创作者能够美化照片甚至创造出现实中并不存在的奇景。到了数字时代，我们的手机能够对拍摄的图片自动进行后期美化，还能在图片上叠加现实中并不存在的事物；而处于萌芽阶段的头戴式AR眼镜还能够在视频中叠加虚拟景象。
未来，实时的图像后期处理技术将应用于各行各业，呈现在我们眼前的将是虚实结合的奇妙世界。
参考文献：
[1] Bowers J ， Button G ， Sharrock W 。 Workflow From Within and Without： Technology and Cooperative Work on the Print Industry Shopfloor[M]。 Springer Netherlands， 1995。
[2]http://letsfilm.org/archives/372362
[3] Adams A 。 Examples： The Making of 40 Photographs[M]。 Little， Brown， 2001。
[4]https：//www.sohu.com/a/206142190_99985675
出品：科普中国
制作：海里的咸鱼
监制：中国科学院计算机网络信息中心
本文首发于中国科普博览
