Valokuvaus
Valokuvaus on menetelmä, jossa luodaan kuvia kohdistamalla valoa tai muuta sähkömagneettista säteilyä valoherkälle pinnalle. Valokuvia on perinteisesti tuotettu kemiallisesti, käyttämällä valoherkkänä pintana valoon reagoivalla aineella päällystettyä filmiä. Perinteisen kemiallisen menetelmän on nykyään lähes kokonaan syrjäyttänyt digitaalinen valokuvaus, jossa valoon reagoivana materiaalina on kameran sisään sijoitettu valoherkkä kenno, joka tallentaa kuvattavasta kohteesta pintaansa osuvan valon tietokoneille soveltuvaksi digitaaliseksi informaatioksi.
Valokuvausta käytetään monilla elämänalueilla. Valokuvaajia työskentelee muun muassa tiedonvälityksessä kuten journalismissa ja markkinointiviestinnässä, dokumentoinnissa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Valokuvataide on osa kuvataidetta. Elokuva alkoi kehittyä valokuvauksesta, kun yksittäisiä valokuvia tuottavasta kamerasta kehitettiin peräkkäisiä valokuvia nopeasti filminauhalle tallentava elokuvakamera. Lääketieteessä erityisen merkittäväksi valokuvauksen muodoksi on kehittynyt ihmissilmälle näkymättömän sähkömagneettisen säteilyn, kuten röntgensäteiden käyttö kudosten "läpivalaisuun" (ks. Radiologia).
Valokuvausfilmeissä käytetään valoherkkänä aineena yleensä jotakin hopean halogeenisuolaa (hopeahalidia), tavallisimmin hopeabromidia. Valon kulkiessa kameran objektiivin läpi filmin pinnalle muodostuu kuvattavasta kohteesta optinen kuva, kun filmipinnan eri osiin osuu eri määrä valoa. Mitä enemmän valoa johonkin filmin kohtaan osuu, sitä suuremmassa määrin hopeasuola hajoaa kemiallisesti. Reaktio tapahtuu siten, että valokvantin (fotonin) osuessa hopeahalidikiteeseen se rikkoo jonkin hopea-atomin ja halogeenin välisen sidoksen. Näin valotus synnyttää filmiin "latentin kuvan", joka ei sellaisenaan ole mitenkään havaittava, mutta saadaan näkyviin kehittämällä filmi.
Filmiä kehitettäessä sitä pidetään kehiteliuoksessa, jossa aikaisemmin valon synnyttämä atomien välinen rikkinäinen sidos aiheuttaa kemiallisen reaktion, joka puolestaan hajottaa vieressä olevien atomien sidoksia. Näin kehitys muuttaa koko hopeahalidirakeen (kiteen) suolasta hopeametalliksi. Tämä näkyy filmissä mustana alueena. Täten filmistä tulee negatiivi, jossa kuvatun kohteen vaaleimmat kohdat näkyvät tummina ja päinvastoin. Filmin suuri valoherkkyys johtuu siis tästä kemiallisen reaktion aiheuttamasta rikkoutuneen sidoksen moninkertaistumisesta.
Kehityksen jälkeen filmi kiinnitetään kiinniteliuoksessa, johon valottumatta jäänyt osa hopeahalidista liukenee. Näin filmin valonherkkyys katoaa. Kiinnitetty ja hyvin huuhdeltu mustavalkofilmi säilyy ainakin sata vuotta normaalissa huoneilmassa. Värifilmissä väri syntyy orgaanisista väriaineista, joiden säilyvyys on suhteellisen heikko.
Negatiivista valmistetaan positiivisia kopioita samaan tapaan kuin negatiivikin on syntynyt. Paperi, jolle kopioit tehdään, on päällystetty samoilla hopeahalideilla, ja kun valon annetaan hetken kulkea negatiivin ja linssin läpi, se valottuu. Sen jälkeen kuva kehitetään ja kiinnitetään samaan tapaan kuin alkuperäinen negatiivikin. Vaalet ja tummat kohdat vaihtuvat jälleen päinvastaisiksi kuin ne ovat negatiivisissa, jolloin ne tulevat yhdenmukaisiksi alkuperäisen kuvattavan kohteen vaaleiden ja tummien kohtien kanssa. Valokuvan positiivisista kopioista halutaan yleensä suurempia kuin alkuperäinen filminegatiivi; tällainen valokuvavedos tuotetaan suurennuskonetta apuna käyttäen.
Digitaalisessa valokuvauksessa kuvattavan kohteen valo muutetaan digitaalikameran valonherkän kennon avulla digitaalimuotoon, tallennetaan muistikortille ja siirretään sitten tietokoneen kiintolevylle kuvankäsittelyä ja tallennusta varten. Uusimmissa digitaalikameroissa voidaan kuvia muokata myös jo suoraan kamerassa ja lähettää ne välittömästi langattomasti eteenpäin. Kuvankäsittelyä tehdään kuvankäsittelyohjelmilla. Kuvia voidaan katsella tietokoneen ruudulla tai muulla näyttölaitteella taikka tulostaa paperille tai muulle pinnalle.
Valokuvauksessa yhdistyi kaksi aiempaa keksintöä: camera obscura ja valoherkkä paperi. Näistä camera obscuralla on hyvin pitkä historia, ja sitä käytettiin varsinkin renessanssista lähtien apuna maalaamisessa. Valoherkän materiaalin puolestaan löysi saksalainen anatomian professori Johann Heinrich Schulze 1700-luvulla lähes vahingossa, mutta hän ei tutkinut sen mahdollisia käyttötarkoituksia. Englantilainen kemisti Thomas Wedgwood oli ensimmäinen, joka kehitti Schulzen keksintöä pidemmälle ja kokeili valoherkän paperin ja camera obscuran yhdistämistä. Wedgwoodin valottunut kuva hävisi kuitenkin paperilta nopeasti.
Varsinaisen läpimurron valokuvakameran keksimisessä teki ranskalainen tieteilijä Nicéphore Niépce 1800-luvun alussa. Hän sai kehitetyksi valoherkkää materiaalia niin pitkälle, että sai vuonna 1826 otetuksi yksinkertaista pihanäkymää esittävän valokuvan, joka on yhä jäljellä. Niépce kehitti keksintöään taiteilija Louis Daguerren kanssa. Daguerre keksi Niépcen kuoleman jälkeen filmimateriaalin, joka oli Niépcen vastaavaa nopeampi – aiempaa filmiä joutui valottamaan tuntikausia. Daguerren keksintö – dagerrotypia – julkistettiin vuonna 1839.
Myös englantilainen William Henry Fox Talbot kehitti samanlaista tekniikkaa, kun Daguerren keksintö tuotiin julki. Hänen valoherkkä materiaalinsa tuotti kuitenkin negatiivikuvan, josta vedostettiin positiivinen paperikuva, kalotyyppi. Vaikka Talbotin kuvan monistamisen mahdollistavasta tekniikasta tuli myöhemmin valokuvauksen kivijalka, Daguerren uniikkeja kuvia tuottava tekniikka omaksuttiin käyttöön ensin. Innostus Daguerren valokuvatekniikkaan hälveni 1850-luvulla, kun Frederick Scott Archer kehitti Talbotin keksintöä vastaavan tekniikan, jossa negatiivi oli paperin sijaan lasia. Tuloksena oli paljon tarkempia valokuvia, ja materiaali oli myös kestävämpää.
Daguerren keksintö oli kuitenkin se tekijä, jonka ansiosta valokuvaus yleistyi nopeasti sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa heti samana vuonna sen julkistamisen jälkeen. Valokuvauksesta tuli erityisen suosittu ihmisten, maisemien, arkkitehtuurin ja sotien kuvaamisessa. Myös tiede otti sen hyvin nopeasti käyttöönsä. Valokuvauksen pelättiin vievän pohjaa pois maisema- ja muotokuvamaalaukselta, mutta näin ei täysin käynyt. Kuvataiteilijoille tuli mahdollisuus kehittää taidettaan abstraktiin suuntaan. Myöhemmin valokuvauksessakin on abstrakti suuntaus saanut jalansijan.
Vaikka valokuvaus oli hyvin suosittua, itse valokuvaajat olivat tekniikan hankaluuden vuoksi yleensä ammattilaisia. Eastman Kodak-yrityksen perustaneen George Eastmanin tavoitteena oli tehdä valokuvauksesta helppoa. Vuonna 1888 Kodak toi markkinoille rullafilmin ja sille sopivan kameran nimellä "Kodak no.1". Rullafilmi auttoi sitten myös elokuvatekniikan ja kinematografin kehittämisessä. Varsinainen markkinamenestyjä oli Kodakin lapsille tarkoitettu Kodak Brownie-laatikkokamera. Tässä yksinkertaisessa kamerassa ei ollut säätöjä ja filmin taustalla oli suojapaperi, jonka vuoksi filmi voitiin vaihtaa valossa. Kameralla pystyivät amatööritkin ottamaan kuvia ja se mahdollisti kompaktin kokonsa ja halpuutensa ansiosta myös aiempaa spontaanimman ja laajemmalle levinneen valokuvauksen. Kameroiden liikuteltavuus ja valokuvamisen nopeus edelleen lisääntyi 1920-luvulla, kun alun perin elokuvausta varten kehitettyä kinofilmiä käyttäviä pienkameroita alettiin valmistaa.
Valokuvia oli painettu paperille jo 1800-luvun puolivälissä, mutta menetelmä yleistyi vuosisadan lopulla. Painetusta valokuvasta on sittemmin tullut valokuvauksen keskeinen sovellusalue.
Valokuvaus oli pitkään mustavalkoista, joskin erilaisia sovellutuksia värikuvauksen saralla on kehitetty aina Daguerren ja Talbotin ajoista lähtien. Varhaisemmat värikuvat on yleensä otettu kuvaamalla aiheesta kolme kuvaa: yksi punaisella suodattimella, yksi vihreällä ja yksi sinisellä. Nämä kolme kuvaa yhdistämällä saadaan värit hyvin realistisesti toistava valokuva. Monet lehdet julkaisivat tällaisia kuvia 1900-luvun alussa, mutta värikuvaus yleistyi vasta värinegatiivifilmien ja positiivisten värikääntöfilmien myötä 1940-luvulla.
1990-luvulta alkaen ovat yleistyneet digitaalikamerat, jotka osin ovat syrjäyttäneet filmikamerat. Yleisimmät digikameroissa käytetyt tekniikat ovat CCD-kenno ja CMOS-kenno. Digitaalitekniikan avulla tavallisen kuluttajankin on helppo jälkikäsitellä ja arkistoida kuvia. Digitaalikameralla kuvattaessa kuva siirtyy puolijohdemateriaalista valmistetulta valoherkältä sensorilta sähköiseksi tiedostoksi kameran muistikortille. Filmikameroilla (analogisilla kameroilla) kuva tallentuu suoraan valoherkälle filmille, joka on myöhemmin kehitettävä.
1990-luvun lopulla tapahtunut valokuvauksen digitalisoituminen on suurimpia murroksia valokuvauksen historiassa. Enää ainiharvat valokuvauksen ammattilaiset ja omistautuneet harrastelijat käyttävät filmiä, sillä digitaalikuvaus on muuttanut koko valokuvauksen kentän. Koska digitaalikuvauksessa ei tarvita kehitystä ja kuvat saa nopeasti kirjapainokäyttöön, kuvaajat siirtyivät nopeasti käyttämään digitaalikameroita, kun niiden tarkkuus ja sävyntoisto kehittyivät riittäviksi tavallisen uutiskuvaamisen kannalta. Filmien, valokuvapapereiden ja muiden valonherkkien materiaalien valmistus on dramaattisesti supistunut ja useat perinteiset kameranvalmistajat ja tietotekniikan valmistajat ovat fuusioituneet.