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再现自然形象的欲望自人类存在起就产生了。在原始社会中，人类在岩壁上绘制自身所见的自然形象，用以祭祀或记录生存过程中的事或物。随着人类社会的发展，再现自然形象的介质和材料变得丰富多样，有矿物颜料、植物颜料、鸡蛋、油料、木材、纸张、织物等。人类再现自然形象的手段也由眼、脑、手合而为一的天赋描摹，转变为对自然的研究，进而发展到通过科学的手段制造工具和材料对自然形象进行精准的再现。
公元前400多年，我国著名的思想家、科学家墨子和他的学生做了世界上最早的光学原理成像——小孔成像的实验。在他的著作《墨经》的《经下》和《经下说》中，有这样精彩的纪录：“景到，在午有端，与景长。说在端。”其意思是，光线是沿着直线传播的，屋外站着一个人，他头顶的光线通过小孔射到墙壁的下方，而他脚部的光线通过小孔射到了墙壁的上方，因而人像是倒立的。
在《墨经》之后，北宋科学家沈括（1031—1095）、赵友钦（约13世纪中叶—14世纪中叶）等又对小孔成像现象进行了更深入的研究和讨论，做出了我国古代对小孔成像问题最为系统、完整的论述。沈括的《梦溪笔谈》，赵友钦的《革象新书》中都对此有所记载，其中《革新象书》中还有赵友钦有关小孔成像大型实验的记载。这是我国最早的有关光学成像原理的记载。
在西方，最早记载小孔成像现象的是古希腊哲学家亚里士多德（Aristotle，公元前384—公元前322）。他在著作《问题集》（ Problemata ，公元前4世纪后半叶）中对阳光穿过树叶或柳条的间隙在地上成像的现象进行了描述，并尝试解释其原理。但是直到公元10世纪，阿拉伯学者伊本·海什木（Ibn AI-Haytham）才在他的著作《光学》（ Book of Dptics ）中对小孔成像进行了正确的解释。海什木的光学成就对摄影的发展贡献卓越，他的论述后来传入欧洲，成为文艺复兴时期相关研究的基础。
在1553年，意大利人乔万尼·巴蒂斯塔·德拉·玻尔塔（Giovanni Porta，1538—1615）在他的公开出版物《自然魔术》（ Magia Naturalis ）中详细介绍了暗箱原理，书中写道：“使用这个工具，只要用铅笔将映在画纸上的影像描绘出轮廓，再着色即可完成一幅很有真实感的画像，再高明的画家也不能相比。”图1-1所示为描绘景物用的工具。这一切实际上应归功于欧洲制镜工艺的发展，光学发展也引起了绘画领域的革命。自文艺复兴起（准确的时间是从1420年开始），直到19世纪前后，画家们其实已经在普遍地借助“显像描绘器（Cameralucida）”“暗箱（Cameraobscura）”和“凹面镜（Concavemirror）”等光学仪器展开创作，图1-2所示为可携带暗箱。这一时期的西方绘画突然变得精密细致起来，它具有完美的构图、无可挑剔的透视关系和神奇的光影效果。
图1-1
图1-2
虽然相关技术有了长足发展，但是依靠暗箱与透镜进行的描摹仍然存在一定的不足。成像设备必须准确、合理地使用，描摹对象必须长时间保持固定的姿势，完成一幅自然形象的绘画还是需要相对较长的时间且有着诸多的限制，人类对自然形象进行再现的欲望还在不断地上涨。