現代攝影/相機

相機的起源

有人說上帝...

梵天，印度教的創造者，以他特色的四個頭，用簡單的/錯誤的透視法呈現。)

“要有光！” 大多數哲學，無論是宗教的還是其他的，都提供某種創造故事。許多故事都涉及光，對我們人類來說，由於我們高度進化的視力，光一直具有根本的重要性。人們試圖捕捉他們所見的事物已有數千年，首先用他們的手，然後用更先進的技術。繪畫和雕塑的傳統藝術，以及靜止和動態攝影的現代藝術，都是由於這種驅動力而產生的。主要區別在於工具，而攝影的主要工具是相機。

原始視覺

從進化的角度來看，讓我們假設一下，我們的第一個相機是我們的眼睛。我們進化的祖先利用他們眼睛相機的資訊來躲避捕食者（例如，體型龐大、令人恐懼的劍齒虎）或尋找食物（例如，從樹上掉落的五顏六色的果實）。我們的大腦，在許多方面是當今地球上最複雜的大腦，已經花費了數百萬年的時間進化，能夠非常有效地處理複雜的影像，以檢測靜止畫面中的運動和感興趣的物體。在那些日子裡，影像都是關於危險、食物和其他重要的事情：維持你生存的必要事物......或者讓你被吃掉。順便說一句，科學家現在知道，當我們出生時，我們的大腦只看到隨機的感覺輸入，他們沒有先入為主地認為這些神經末梢是用來感知視覺的，而那些神經末梢是用來感知觸覺的。它們都只是隨機的輸入，事實上，近年來，許多成年人已經重新訓練他們的大腦，以接收來自他們舌頭的平衡感或視覺。

原始美學

我們的祖先享受溫暖、光明、食物和安全。美好的時光。

雖然那些早期可能很少有藝術，但我們的審美感早已開始從對自然刺激的本能反應中進化而來，例如，開闊的視野（安全）、黑暗（危險）、光明（溫暖）等等。這些聯想將伴隨著我們進入藝術領域，當我們開始發現記錄我們對世界的感知的方法時：在諸如洞穴壁畫的物質藝術中，透過我們複雜而相對獨特的語言掌握能力，以及透過舞蹈和儀式等社會交流方式。

靜止不動，看得更遠

後來，雖然遠在真正的相機出現之前，人類就利用這些觀察能力，認識到了光的根本原理。例如，他們知道，透過觀察靜止物體隨著時間的推移而投下的陰影的運動，可以可靠地預測並將其與一天中的時間聯絡起來：如果你站在山谷的盡頭，當陰影變長時，你最好跑回洞穴，否則你將面臨當地老虎的夜間狩獵！這隨著人類開始慢慢思考這些謎團並將其有效利用而產生了各種技術創新：主要是年代學和建築學，但也包括數學，因為陰影的線條是純粹的，它與光源的關係是內在的。

不完美的呈現

當複製某樣東西或某樣東西的影像時，通常不可能做到完全準確。這對於在任何二維藝術作品上描繪我們的三維世界（如果你算上時間，就是四維！）的過程來說，從根本上來說是正確的：包括近似二維的洞穴壁畫、現代照片和早期圖片。造成這種情況的原因有很多，但透視是一個重要因素：除非給出其他線索，否則我們的大腦無法感知深度，因此無法在平面上創造出任何接近現實的東西。第一個這樣的線索是尺寸，或者說是透視。

肖維巖洞史前洞穴壁畫。

法國的肖維巖洞包含一些世界上已知最早的洞穴壁畫，估計有 32,000 年的歷史。 不清楚這些繪畫是否特別包含相對尺度的裝置，然而，新石器時代藝術的大部分都包含這種裝置，即藝術家根據精神或主題的重要性來按等級大小排列物體和人物，而不是根據它們與觀察者的距離。 可以說，他們的透視是一種象徵性的透視，而不是物理性的透視。

重疊顯示深度。古代埃及阿瑪納時期，公元前 1375-1358 年

第二個這樣的線索是重疊，以暗示相對深度。這在公元紀元之初就已得到廣泛使用，全球範圍內都有大量例子，例如，在早期的古埃及藝術和中國的漢代墓葬中。

色調顯示深度。16 世紀日本松樹繪畫，採用 5 世紀中國“山水畫”傳統。

18 世紀蔡倫的印刷品，蔡倫是中國統一工業規模造紙業的先驅。

第三個線索是色調。人類花了很長時間才完全理解色調在創造深度幻覺方面的表現力。考慮到自然存在的岩石露頭和其他早期媒介（如陶器）在色調方面的相對侷限性，人們可能並不奇怪地意識到，色調的探索幾乎自然地與最強大的媒介——紙張的發展同時出現！紙張至少在公元前二世紀早期就出現在中國。^[4] 根據文字證據，到公元五世紀，一些最早探索色調的藝術作品——中國山水畫的層層疊疊的墨跡——已經發展成為顯赫的藝術形式。

可能與上述發展同時進行的是，人們開始研究視覺透視，例如，在公元前五世紀左右的希臘，哲學家阿那克薩戈拉和德謨克利特闡明瞭透視的幾何理論。歐幾里得的《光學》是一篇關於透視的數學著作，緊隨其後，大約在公元前300年問世。

然後，人類說……

尼姆魯德透鏡或萊亞德透鏡，公元前八世紀。

“要有透鏡！”最終，我們遙遠的祖先有了^[5]一個聰明的想法，結束所有這些令人愉快的進化樂趣，他們發現了能夠充當透鏡的天然晶體。古代透鏡的現代證據是部分的，包括一些直接發現和一些極精細的工藝，被認為是透鏡加工的證據。

公元二世紀羅馬碧玉雕刻（1.5×1.1釐米）

在前一類中，就在最近幾年，人們重新評估了北大西洋古代航海的概念，這是因為發現了以前幾乎是神話中的凸透鏡日石，這些日石由一種被稱為“冰洲石”的透明方解石晶體制成，它使水手即使在非常陰天的情況下也能確定太陽的方向，以及在高緯度地區夜晚之後也能確定太陽的方向。雖然它被發現的沉船是16世紀的，但據認為它在那個時代已經是一種成熟的裝置，在12世紀的文獻中有所記載，並且至少在10世紀就已存在。這個故事因維斯比透鏡而更加複雜，維斯比透鏡是一組由岩石水晶（石英）製成的透鏡形人工製品，在瑞典哥特蘭島的幾個維京墓葬中被發現，其年代可追溯到11世紀或12世紀。但這還不是全部！1858年，人們在巴比倫的尼尼微進行挖掘時，還出土了一塊古代亞述透鏡，現在被稱為尼姆魯德透鏡或萊亞德透鏡，其年代可追溯到公元前750-710年，現藏於大英博物館，被認為是世界上最古老的透鏡。

冰洲石，最早被用作透鏡的礦物之一。

在後一類中，一種用肉眼無法達到的極精細的工藝（小於0.1毫米），對最近由德國考古學家岡特·德雷耶爾發現的一塊來自埃及阿拜多斯、寬1.3毫米的象牙雕刻提出了質疑，該雕刻可追溯到公元前3300年。其他較晚但仍屬於早期的物件，例如來自克里特島的伊索帕塔金戒指，其年代可追溯到公元前15世紀，其工藝低於0.5毫米，接近0.1毫米，以及來自公元二世紀羅馬的碧玉雕刻，其細節為0.1-0.2毫米，這些都對其他解釋提出了挑戰。

後來，一位名叫詹巴蒂斯塔·德拉·波爾塔的友好的義大利人說，要有裝在相機上的透鏡！……或者類似的話。（事實上，他是一個失敗的劇作家，卻對科學有天分，有幸靠近威尼斯，這是當時玻璃製品的重要中心，他還出版了關於折射的著作——折射是基本透鏡設計背後的主要科學原理。）

暗箱的出現

暗箱，17世紀可能來自義大利的《包括幾何學、防禦工事、火炮、機械學和煙火學的軍事藝術速寫簿》中的插圖。

無透鏡相機，暗箱或針孔相機，本質上是一個帶有孔洞的不透明盒子或房間。暗箱原理最早的記載可以追溯到中國哲學家、墨家學派創始人墨子（公元前470-390年）。墨子正確地指出，暗箱中的影像會上下顛倒，因為光線以直線從光源傳播。他的弟子們將此發展成了一套簡單的光學理論。

在西方世界，暗箱的原理自文藝復興時期就一直在使用。它被稱為暗箱，拉丁語意為“暗室”，它是一個黑暗的房間，牆壁上有一個面向主題的針孔，主題在房間外面。一個倒置的影像會落在對面的牆上，然後人們會手動描繪出來。

相機

什麼是相機？

從最基本的意義上講，相機是一個將光線投影到表面上的系統，通常但並非完全是為了記錄影像。這個最廣泛的定義包括顯微鏡、暗箱、數碼相機、攝像機（以前稱為電影攝影機）、手機相機和其他與傳統相機相關的裝置，但並不一定包括所有相同的功能。

各種詞典對“相機”給出了令人驚訝的多樣化的通用但過時的定義，其中大多數是在數碼相機出現之前，並且排除了無透鏡裝置（針孔相機）和攝像機。以下是一些例子。

• 柯林斯英語詞典（英國；2012）：一種光學裝置，由一個安裝在防光結構內的透鏡系統組成，在該結構內可以放置感光膠片或感光板。^[6]
• 麥格理詞典（澳大利亞；2014）：一種攝影裝置，透過透鏡形成影像，使感光板或膠片曝光。^[7]
• 韋氏詞典（美國；2016）：一種裝置，由一個防光室組成，該室有一個安裝有透鏡和快門的孔，透過該孔將物體的影像投影到表面上，以便記錄（例如在膠片上）或轉換成電脈衝（例如用於電視廣播）^[8]

相機的三個基本部件是

• 記錄影像的裝置，通常是傳統的膠片或數字感測器，但也可能是各種其他形式的化學記錄表面、玻璃板或類似的平坦表面，其目的是記錄影像。
• 透鏡，它將光線聚焦到記錄裝置上，以及
• 暗箱，或相機本身，它防止其他光線干擾所記錄的影像。

這三個元素可以根據所執行的攝影型別採用各種形式。例如，針孔相機可以使用簡單的孔洞代替透鏡，而暗箱實際上可以是一個由靈活的防光風箱組成的複雜系統，或者是在手機中透鏡後方的一個微小空間。此外，這些基本元素通常還配備其他裝置，例如快門和可調光圈，用於控制進入相機的光線量；取景器，用於幫助選擇和構圖影像；以及遮光罩、攜帶帶、三腳架等，這些都幫助在特定目的下建立具有特定特性的影像。

一些相機的例子

讓我們看一些例子。

• 在針孔相機中，這是最簡單的相機型別之一，可以製作，影像的方向僅透過在相機盒上打一個小孔來控制，該孔的功能是將主題的倒置影像投影到內部的表面（例如記錄裝置）上。
• 在取景相機中，影像通常透過連線到靈活的框架和風箱系統前部的透鏡（儘管可以使用針孔）捕獲，該系統允許對焦和透視進行廣泛的控制。
• 在手機相機中，透鏡通常由製造商固定到裝置上，重點在於在各種常見的個人攝影場景中獲得最大的實用性、自動操作、使用者友好的介面和易於共享。
• 在現代單反相機（單鏡頭反光相機）或數碼單反相機（數字單反相機）中，影像幾乎總是透過玻璃透鏡捕獲，使用精確的快門來控制曝光時間。

	針孔相機	取景相機	手機	單反相機/數碼單反相機
透鏡	針孔	高質量透鏡	單個通用透鏡	高質量透鏡
快門型別	無/可選	安裝在透鏡上（通常位於透鏡之間或透鏡後）	電子式	焦平面式
光圈控制	無	精確的機械式	精確的電子式	精確的機械式或電子式
機身	固定箱體（通常）	簡單/靈活	整合在手機機身中	金屬/複合材料，通常符合人體工程學
記錄裝置	任何	商業膠片或數字感測器（通常）	數字感測器	膠片或數字感測器

如今，當我們討論相機時，我們幾乎總是討論現代相機，這些相機包含一個不透明的相機機身、精確的快門速度和光圈控制，以及一個合適的透鏡。^[9]

相機控制

五個基本控制

由於相機的目的是將光線投影到一個表面上，該表面將記錄影像，因此大多數相機具有相同的基本控制，並且這些控制會影響影像的記錄方式。這五個基本控制是

• 相機的位置和方向：這是你可以改變的最基本變數，也許也是最重要的變數。雖然與某些拍攝物件的距離有時可能是一種優勢（野生動物、隱蔽攝影、在活動攝影中捕捉自然的表達），但通常情況下，靠近人類社交距離的拍攝可以提供最引人入勝的角度。同樣，從高處或低處拍攝的鏡頭可以給拍攝物件帶來截然不同的感覺，並暗示不同的觀眾反應。一般來說，從高處拍攝的鏡頭可能會激發安全感或與拍攝物件保持距離的感覺，鼓勵觀眾以更遙遠或更哲學的思維方式來思考拍攝物件。從低處拍攝的鏡頭可能會使拍攝物件顯得龐大而具有支配性，誇大了它的存在感。
• 對焦：除了最簡單的相機之外，所有相機都允許攝影師選擇影像最清晰的距離，或稱“對焦”。這可以採取多種形式，從手動轉動鏡頭上的環以使影像對焦，到簡單地指向手機螢幕上的物體以自動選擇相應的距離。與下面的光圈設定結合起來，決定了最終影像中哪些物體清晰，哪些物體模糊。
• 快門速度（“曝光時間”）：光線在曝光期間（即從照片開始到結束）允許透過鏡頭的持續時間。快門開啟的時間越長，影像就會越亮，但由於相機或被拍攝物件的移動，影像也會更容易受到運動模糊的影響。因此，運動攝影或動作攝影依賴於較快的快門速度（即較短的曝光時間），而對相對黑暗或靜止的拍攝物件（山脈、天空中的星星等）進行仔細而緩慢的拍攝，通常依賴於較慢的快門速度。
• 光圈（“孔的大小”）：鏡頭後方的（通常近似圓形）開口的大小。更大的光圈（或開口）將允許比更小的光圈透過鏡頭的光線更多。更大的開口將產生更亮的影像，但景深（或“景深”）變淺，允許更少的物體在影像中保持清晰。相應地，較小的開口允許在距離相機更遠的範圍內拍攝的物件清晰地描繪出來，但允許進入的光線更少，因此需要更長的快門速度才能獲得正確的曝光。許多攝影師利用這一點來獲得極佳的藝術效果，要麼使影像清晰對焦，要麼相反，專注於單個元素，讓影像的其餘部分模糊，以免分散觀眾的注意力。光圈以“f-stop”為單位測量，寫成f/數字。請注意，這些數字是“反向”的：因為它們是鏡頭焦距的幾分之一，記為“f”，較小的數字（如f/0.95）表示更大的開口和更多進入相機的光線，而較大的數字（如f/6.3）表示更小的開口和更少的光線。
• 感光度（“影像記錄速度”）（通常在非正式表達時，ISO，實際上指的是ISO 5800標準檔案，最初由國際標準化組織為膠片速度釋出）：無論如何，膠片或數字感測器的光敏度。在傳統的膠片相機中，你必須更換膠片才能改變這個因素，因為它是一種膠片型別的屬性。在現代數碼相機中，ISO 評級描述了膠片速度等效性，幾乎總是可以在相機中更改，無論是手動還是自動。這個刻度是算術刻度，這意味著 ISO 800 的膠片的感光度是 ISO 100 膠片感光度的八倍。較高的 ISO 適用於低光環境，但提高 ISO 會影響影像質量：在膠片中，影像會變得顆粒狀，在數字中，影像會變得更吵，出現更多不需要的斑點。然而，其中一些噪點可以在拍攝後消除，而且低光效能是近年來數字感測器快速改進的一個領域。

更改任何設定都會影響影像的外觀，我們將在稍後進一步討論。現在，讓我們簡要地考察一下攝影師可以使用的其他一些控制方法，然後看看不同的相機以及這些控制方法在哪裡可以找到。

其他控制方法

除了快門速度、光圈和感光度等基本控制之外，一些相機還提供或可能配備額外的控制方法，包括

• 鏡頭和變焦選擇：許多相機允許你更換鏡頭以獲得不同的光學效果，主要與景深、最近對焦距離、鏡頭中將捕捉到場景的百分比、可用光線（更快的鏡頭提供更多的光線）以及是否可以調整變焦而不必再次更換鏡頭有關。
• 傾斜/移位或鏡頭/像面對準。內置於某些型別的相機，特別是老式的模擬旁軸相機，但即使在現代數碼單反相機系統上也能作為售後鏡頭功能使用，這些控制方法使攝影師能夠仔細地管理拍攝物件的哪些部分保持對焦，並在記錄影像之前透過光學方式扭曲或修正它們的透視。
• 照明：許多相機具有內建或可選的“閃光燈”照明。此外，一些相機允許透過電線或無線方式連線外部燈光。在場景中仔細控制照明，通常是在工作室攝影中進行，例如肖像、靜物和商業產品及廣告攝影。
• 光學濾鏡長期以來一直被攝影師用來實現對影像的額外控制。有很多型別可以使用
  • 偏振（控制光波方向，從而減少進入相機的總光量；這些濾鏡進一步分為圓形和線性偏振濾鏡——前者更昂貴，旨在允許現代相機測光和自動對焦系統正常工作）
  • 波長（例如，紅外或紫外波長濾鏡可以阻擋這些特定的波長，而單獨的彩色濾鏡可以阻擋藍色、紅色或綠色。還有一些暖色濾鏡可以增強或減少可見光譜中更寬範圍的顏色，例如，其目標是抵消某些型別人造光（如熒光燈泡）的不自然顏色效果。）
  • 中性密度（等量阻擋所有波長的光線，但只部分阻擋，以使相同場景的曝光時間更長，例如，為了突出運動物體（如流水）的運動模糊。這些濾鏡可能是完整的或漸變的，即在影像的一側阻擋的光線多於另一側，通常以清晰的漸變形式出現。）
  • 模糊、柔化或擴散（降低影像某些部分的清晰度，通常是為了創造一種夢幻的效果）
  • 屈光度、近攝或微距（允許給定鏡頭比通常情況下更靠近拍攝物件對焦）
  • 散景（將特定的幾何形狀應用於散景中最亮的部分——或高度散焦的影像區域）
  • 新奇（最經典的例子是星形濾鏡，它改變高度定向的光線——也稱為點光源——以獲得一種俗氣的、星光般的視覺效果；另一個例子是多視濾鏡，它可以在畫面中提供拍攝物件的多個副本。這類濾鏡通常是模擬時代的殘留物，現在正在被軟體後期處理所取代。）
• 複合成像模式是在將多個曝光組合成單個影像的模式。複合成像主要有兩種型別
  • 多重曝光是一種經典的模擬時代技術，其中對同一張膠片進行兩次或多次曝光，通常會導致一種夢幻般的色調交織或拍攝物件的超現實組合。
  • 高動態範圍（HDR）影像可以透過手動或自動曝光包圍技術在數字時代產生，這是一種對同一拍攝物件進行多次曝光，但快門速度不同的過程。然後將這些更高和更低的曝光組合成單個影像，從而增強影像的有效動態範圍（即捕捉比平時更廣泛的陰影和高光細節）。有些相機內建了此功能，另一些相機允許自動捕獲，但將多個生成的影像組合起來留給基於計算機的後期處理。
• 僅數字控制是數字攝影時代的產物。
  • 效果是數碼相機上的預置選項，允許在相機本身內進行某些型別的後期處理。雖然這些選項可以在拍攝影像之前設定，就像基本控制一樣，但實際上它們通常只在影像被捕獲後由相機的軟體應用，因此不是真正的影像拍攝控制。
  • 顏色深度是指為數字影像的每個畫素（方塊）儲存的資訊量。它可以用兩種方式表示，即
    • 對於每個顏色通道（紅色、綠色和藍色），或“每通道位元”。這是攝影界常用的描述方式。
    • 根據總的“每畫素位元”（結合所有顏色通道），這是計算機成像界常用的描述方式。

例如，一個每個通道 8 位色深的影像將擁有 24 位每畫素，一個每個通道 16 位色深的影像將擁有 48 位每畫素，以此類推。現代數碼影像感測器提供至少每個通道 16 或 24 位，雖然每個通道 8 位對於許多目的來說仍然是足夠的質量，並且在網上非常普遍。

• 解析度是指拍攝照片時儲存的畫素（影像中的正方形、元件點）的數量。更高的解析度通常會產生更高質量的影像，儘管劣質鏡頭、運動或主體模糊、長時間曝光或受限的釋出解析度都可能提供在拍攝時降低解析度的充分理由。降低解析度可以提高相機影像儲存速度（例如，在運動攝影中，例如運動比賽的突發模式攝影，可以提高每秒儲存的影像數量）以及整體儲存空間要求、影像傳輸時間等。它通常以畫素表示為寬度 x 高度，不過一些相機根據“RAW、LARGE、MEDIUM、SMALL”約定提供簡化的選項集，許多相機支援同時儲存 RAW 和處理後的柵格檔案（通常為 JPEG）的選定大小。

相機型別

以下術語歷史上一直用於描述各種型別的靜止相機。這些術語並非完全排他（例如，你可以擁有單反或雙反針孔工作室相機），也不是唯一存在的術語。它們包含在此是為了參考目的。

按主要用途

消費級/專業級

消費級相機是為大眾市場設計的，面向大眾市場的大規模生產的相機，旨在滿足公眾廣泛的日常使用需求。曾經與專業相機有顯著區別的相機形式，隨著數碼相機技術的普及和“專業級”（即高階消費級）概念的興起，專業相機和消費級相機的界限逐漸模糊。實際上，許多現代消費級/專業級相機在本質上都能夠產生專業級別的輸出。

專業級

專業級相機系統本質上是指那些並非定位於消費級市場的相機系統。此類別包括用於藝術、工業或工作室用途的昂貴或專業相機。

工業級

工業級相機是指那些設計用於重複使用的相機，通常作為更大的自動化電子系統的一部分。這可能包括製造質量控制、衛星望遠鏡、顯微鏡或監控等應用。一般來說，工業應用更注重可靠性，而對應用範圍的重視程度較低。它們可能需要廣泛的物理學、觀察過程或光學知識才能進行初始配置。它們往往價格昂貴。

工作室級

工作室相機是指那些針對非移動應用進行最佳化的相機。曾經是相對獨立的相機類別，如今大多數工作室使用主要製造商生產的專業 SLR 相機，這些相機可能包含與工作室照明（例如閃光燈裝置、反光板）和定位裝置（例如三腳架）的連線，因此這個術語可能正在逐漸消失。

按鏡頭型別

針孔

顯示簡單針孔相機工作原理的圖示。由於沒有鏡頭，影像在投影到相機中時會反轉。

針孔相機在今天相對罕見，但由於其簡單性，它正經歷著休閒興趣的復甦。它是最簡單的相機設計之一，它擁有三個主要部件：一個防光盒、一個感光材料（例如傳統模擬膠片或數碼感測器）以及與材料相對的孔，光線穿過它，攜帶著外部影像。沒有鏡頭；光圈是透過在膠片安裝的對面打一個很小的孔來建立的，並且非常小；而更高階相機中的“快門”則透過手動開啟和關閉開口來模擬。儘管它很簡單，但它仍然擁有許多愛好者，因為它的創作的獨特圖片以及將普通物體變成針孔相機的想象力方式。

模擬針孔相機很容易從頭開始製作，以曝光傳統膠片：其原理與開創性的暗箱實驗相同。通常，可以使用預製、光密封的容器，例如餅乾盒或火柴盒。大多數具有可更換鏡頭的數碼相機可以透過將鏡頭更換為一塊帶有打孔的遮光材料來轉換成針孔相機。

請注意，存在一種方法可以計算最佳針孔尺寸：過小或過大會導致影像缺乏清晰度。

固定鏡頭

這些相機包括大多數“傻瓜相機”。雖然這些相機的鏡頭不可拆卸，但焦點通常可調，無論是手動還是自動。這些相機一般不被認為是高質量的裝置，但有幾個例外，例如Rollei 35，因其高品質的光學器件而備受讚賞。

可更換鏡頭

如今，大多數用於專業或高階業餘用途的相機都具有更換鏡頭的功能，具體取決於攝影師的需求。這種需求在很大程度上被具有可調焦距的變焦鏡頭的出現所消除了，但更高階的應用可能仍然需要使用專門的鏡頭。

按對焦方法

對焦是攝影的基礎，這一事實決定了不同型別相機的廣泛發展。對焦取決於許多關係，主體到相機的距離是最重要的因素。

無對焦

一些相機不提供任何方法讓攝影師調整對焦。這些相機通常屬於以下型別：

• 非常簡單（無鏡頭），例如針孔相機
• 非常早期的、簡單的或不太複雜的業餘相機，來自現代攝影的早期發展
• 非可更換的、簡單的、固定定焦鏡頭特殊用途相機（例如，某些早期的模擬間諜相機或那些設計用於從氣球上操作的相機）

如今，這些相機通常是為了簡化構造和降低成本而製作的，尤其是在主體到相機的距離很可能保持不變的應用中，例如固定安全攝像頭或某些技術應用。對於一般的攝影應用來說，它們只是次要的興趣，儘管許多藝術家已經利用它們取得了巨大的效果。

全手動對焦

許多野外相機或取景相機（你在 20 世紀初或 19 世紀末的電影中看到人們用毯子遮蓋著拍攝的照片，以及它們的精神繼承者）沒有自動對焦功能，而是依靠攝影師根據估計距離手動調整鏡頭上的焦距環，並將該距離與鏡頭上標記或刻出的相應數值進行對比。最終，出現了用於估計被攝物體距離的獨立裝置，稱為測距儀。

測距儀相機

世界上最著名的測距儀相機之一，尼康 SP 和 S3。

在電子自動對焦系統廣泛普及之前，20 世紀後期最主要的對焦技術是模擬測距儀，有時簡稱為 RF。在最常見的配置中，攝影師需要手動將取景器內的兩幅影像對齊。當兩幅影像對齊時，相機就被認為是合焦的，並會顯示或推匯出被攝物體距離。早期的低端系統，包括最初行動式、非相機系統，要求攝影師手動將測得的距離轉移到相機上焦距環的配置中，焦距環上會標記英尺或米等不同距離。後來的系統，例如徠卡相機公司等德國製造商仍在生產的系統，將測距結果與相機的對焦機構相連，被稱為耦合測距儀相機。

從歷史上看，測距儀設計在某些應用中具有主要優勢。由於沒有使用單反相機中的移動反光鏡，因此在拍攝時不會出現被攝物體短暫的畫面黑屏現象。因此，這種相機通常更安靜，尤其是使用葉片快門時，並且通常更小、更不易引起注意。這些特點使測距儀更適合拍攝戲劇、肖像、紀實和街頭攝影，以及任何單反相機過於龐大或容易引起注意的場景。沒有反光鏡可以讓鏡頭的後部元件深入相機機身，從而更容易設計出高質量的廣角鏡頭。然而，需要注意的是，這些優勢現在已被許多型別的數碼相機和手機所共享，這些相機通常不需要手動對焦或曝光：例如，索尼 α7R II 的“靜音模式”。

自動對焦 (AF)

如今大多數相機系統都提供某種形式的電子自動對焦 (AF)，儘管仍然存在其他型別的相機。電子自動對焦系統非常複雜，可以為某些攝影場景提供無與倫比的支援，例如

• 偶爾有中間障礙物時的運動長焦攝影
• 通常運動的被攝物體，例如跑步或行走的運動員
• 運動極不規律的被攝物體，例如快速移動的動物或昆蟲

自動對焦系統基於多種技術，目前的一個例子是“相位差”，目前（2016 年）被佳能高階單反相機使用，例如 5040 萬畫素佳能 5DS。

透過光學投影方式

雙反相機

雙反相機 (TLR) 的確切起源尚不清楚。雙鏡頭相機大約從 1870 年開始出現，當時人們意識到，在取景鏡頭旁邊安裝第二個觀景鏡頭意味著可以對焦而無需在拍攝後不斷更換磨砂玻璃屏和底片，從而縮短實際拍攝的延遲時間。

雙反相機真正脫穎而出的是使用反光鏡從上方進行觀景的想法，這樣一來，手持拍攝時相機更容易保持穩定。當然，單反相機也採用了同樣的原理，但早期的單反相機由於需要將反光鏡從焦平面移開以使光線透過到底片，因此導致延遲和不便。當這一過程實現自動化後，反光鏡的移動會造成相機晃動，從而使拍攝的照片模糊。

最早有記錄的雙反相機之一是 1880 年由倫敦康希爾的 R & J 貝克公司為一位科學家兼英國皇家植物園天文臺主管 G M 惠普爾製作的。設計理念似乎是他的，即為雲層攝影製造一臺反光鏡相機。目標是製造一臺鏡頭向上指向的相機，但也要能夠在水平觀看時構圖。這款相機似乎還採用了齒輪聯動裝置來同步鏡頭，因此具備了後來大量銷售的雙反相機的大部分特點。

大約在 1890 年至 1910 年之間，市場上還出現了許多其他型別的雙反相機，但隨著更有效的單反相機出現並解決了困擾雙反相機的視差問題，這些雙反相機逐漸被淘汰。能夠透過取景鏡頭準確地看到和構圖被攝物體，比移動反光鏡的缺點更為重要，因為單反相機機制得到了改進。

單反相機

佳能 EOS 500D，一款典型的數碼單反相機

如前所述，對焦是攝影的基礎，它決定了哪些物體清晰哪些物體模糊。測距儀相機可以讓人確定對焦距離，從而確定哪些物體應該清晰，但它不會實際演示清晰的程度。雙反相機 (TLR) 更進了一步，它使用第二個觀景鏡頭。

然而，真正解決問題的還是單反相機 (SLR)。在這種型別的相機中，一面反光鏡攔截透過鏡頭的光線，並將光線投射到一塊磨砂玻璃屏上，形成一個正立（直立）但映象的影像。現在，攝影師真正地透過鏡頭觀察，能夠準確地確定對焦和景深。當準備拍攝時，反光鏡會縮回，讓光線直接透過到底片，然後快門開啟。最早的型號需要手動縮回反光鏡（這一操作在 20 世紀 20 年代中期隨著Speed Reflex的出現而消失），沒有如今熟悉的稜鏡，需要觀察者透過一個皮革通道觀察磨砂玻璃屏上的影像。單反相機結構的另一個常見特點是需要光線不受阻礙地透過鏡頭照射到反光鏡。這導致了焦平面快門的出現，快門機構位於底片前。

這就是大多數人眼中的單反相機，它擁有獨特的稜鏡外殼，首次出現在 1948 年的康泰克斯相機上。

單反相機剖面圖

稜鏡的作用是將來自磨砂玻璃屏的映象反射和翻轉，從而在取景器中形成一個正立的真實影像，該影像明亮，通常會被取景器光學系統放大。使用 35 毫米膠片使這些相機尺寸相對緊湊，消除了單反相機的一個缺點。由於快門位於相機機身內底片前方，因此可以在不曝光底片的情況下更換鏡頭，使設計非常靈活。主要缺點是焦平面快門使用可變間隙來調節快門速度，只有較長的曝光時間才能與閃光燈同步。

取景相機

取景相機可以採用單軌設計，也可以採用平板或野外相機設計。平板設計是一種較早的設計，可以追溯到 19 世紀中葉。在這兩種設計中，鏡頭和底片之間都用一個可伸縮的風箱隔開。鏡頭固定在前方標準上，底片放置在後方標準上。無論是單軌設計還是平板設計，前方標準和後方標準都可以沿單軌的軌道或平板的軌道水平移動。在大多數設計中，前方標準和後方標準都配備了可以獨立地在 x 軸和 y 軸上旋轉的功能。這些功能被稱為“搖擺”和“傾斜”。通常會提供一定的餘量，讓前方標準和後方標準可以在垂直平面內升降。所有這些移動功能都讓影像控制具有很大的靈活性。