黑盒子是根据小孔成像的原理，制作出来的一种观察景物的辅助机器。或者说黑盒子就是照相机的胚胎，也可以说是照相机的雏形。比较成熟的黑盒子，是住在意大利的物理学家波尔塔（Giovanni Battista della Porta，1535－1615）发明的。他在一个密缝窗户的房子里，关闭所有通道，不许光线进来。在护窗板上钻开一个手指大小的小洞，外面的景物通过太阳光线，穿过圆形的小洞进入到黑房子里，投影到白色的显示屏幕上。这个投影与外面的景物是颠倒着的。
法国摄影博物馆收藏的带有“抽屉式”调焦距和45度反光板的黑盒子。 ©吴钢摄影
波尔塔在他的论著《自然的魅力》中表现出难以掩饰的惊喜，预感到他的发明十分重要。他用文学家的激情再描绘这一现象：“我们发现了一个最大的自然界的奥秘……”波尔塔在自己的小房间里，自我欣赏这些美妙的影像：一幅幅清晰、逼真、精美得象画图一样的光影再现在屏幕上。他还从镜子里观察反射的影像。不久，他把一个凸透镜装在了护窗板上，并且依靠一面镀锡的镜子把反向的影像矫正过来，这样影像就和屋外真实的景物一样了。他请到了许多那不勒斯人来观看他的发明。
波尔塔根据他的观察，付诸实践，在1558年制作出来比较成型的黑盒子。他用一个小小的水晶制作的镜片，装在木制黑盒子的前面，使得通光量大大增加，得到一个更加清晰的投影。把一个镜子固定在镜头后面，看到了一个正像，也就是一个把倒像重新直立的图像。
应该说，波尔塔把小孔成像的理论，比较成功地运用到了黑盒子的制作当中。后来的意大利威尼斯的教授巴尔巴罗（Danil Barbaro，1513－1571），又在黑盒子里加上了一片隔膜状的光圈，使得图像更加清晰。还有一项发明更加现代和方便，在投影照射到的背板的位置上，放置一个向下倾斜的45反光镜，反光镜上方，再放一块磨沙玻璃。在这上面形成的影像，可以通过调节反光镜与镜头间的距离，来调整清晰度。
黑盒子的背面。 ©吴钢摄影
在14－16世纪的文艺复兴时代，这种黑盒子又叫做“描画箱”，它是由两个木箱组成的，一个套在另一个里面，我们把它称为“抽屉式”对焦。拉动后面的木箱，调整焦距。这种最原始的调焦方式，也是后面我们要介绍的、最初的照相机的调焦方法。调焦清楚以后，在磨沙玻璃上，铺上半透明的纸，在上面描画。人们再根据这个描画图，用等角放大的原理，放大复制成一张大画。由于描画箱能够极其准确地再现出自然景物，使画家对于绘画的透视、比例、构图等等，有了全新的直观的概念。
人们利用黑盒子，在半透明的薄纸上进行描画，45度反光板把倒置的景物纠正过来了。
1604年，德国的天文学家开普勒（Johannes Kepler，1571－1630）把黑盒子理论化，发表了《Ad Vitellonem Paralipomena》的论文，说人们的眼睛就像一个黑盒子，瞳孔就像黑盒子里的镜头一样。瞳孔上的可变光阑就像镜头上的光圈。会聚透镜就是眼睛上的晶状体。黑盒子的显示屏，则是眼睛里的视网膜。他还说到了最基本的无球差性。说一个物体的某一个点，等于图像中的一个颗粒，如果这个颗粒粗大，这个图像就模糊。这个400多年前的理论，与我们现在时常谈论的数码相机的像素问题，完全吻合。
德国的Altdorf大学的数学和外语教授施万特尔（Daniel Schwenter，1585－1636），更是想象力丰富，他根据人的眼睛的造型制作了一个仿生学的镜头。他用一个小木头圆球，当中挖出一个洞，这个洞是沿着圆球的中轴线，钻通到球的另一面。洞的两端各装一个镜片。这实际上是一个简单的想人的眼球形状的镜头。他把这个小木球装在黑盒子上，前后移动木球，黑盒子里面的影像会变得大而清晰。
1733年，法国的诺莱（Jean Antoine Nollet，1700－1770）教士做了一个描画器，很像上面提到的凯普莱尔（kepler）制作的帐篷形的。这个三角形的描画器，顶端有一个铜制镜头，上面装一面45度反光镜，镜头的角度可以调节。把水平方向的景物向下反射到画板上，而画板可以上下移动对焦。镜头下面绑住一块黑布，像一顶帐篷，画家钻帐篷里面，就可以描画外部的景物了。这于黑盒子的作用相仿，是一个典型的画家进行绘画创作的辅助工具。
法国摄影博物馆收藏的1790年法国制作的帐篷式描画器镜头，铜制镜头上装有45度反光镜，下面的镜筒可以捆绑黑布帐篷。 ©吴钢摄影
根据折射的原理，1790年法国制作的帐篷式描画器示意图。
编辑：徐晓刚
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作者简介：吴钢，中国摄影家协会会员，中国戏剧家协会会员，法国职业摄影家组织AGESSA成员，毕业于中国鲁迅美术学院艺术摄影系。第七届中国摄影金像奖获得者，从2002年起至2018年，在巴黎中国文化中心工作，任职文化活动部负责人。
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