現代攝影/相機

相機的起源

據說某位神說...

梵天，印度教的創造神，具有其特色的四個頭，以簡單/錯誤的透視法呈現。）

“要有光！” 大多數哲學，無論宗教或其他，都提供某種創世故事。許多故事都涉及光，對於我們人類來說，憑藉我們高度進化的視力，光一直是至關重要的。人類試圖捕捉他們所見的事物已有數千年，最初用他們的雙手，然後用更先進的技術。繪畫和雕塑的傳統藝術以及現代的靜止和動態攝影藝術都源於這種動力。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，讓我們暫時假設我們最早的相機是我們的眼睛。我們的進化祖先利用他們眼相機的資訊來躲避捕食者（巨大而可怕的劍齒虎）或尋找食物（例如，從樹上掉下來的彩色水果）。我們的大腦，從許多方面來說是地球上最複雜的大腦，經過數百萬年的進化，非常擅長高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：那些讓你站著... 或者被吃掉的東西。順便說一下，科學家現在已經知道，我們出生時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邊的神經末梢與視覺有關，而那邊的神經末梢與觸覺有關。這僅僅是隨機的輸入，事實上，近年來，多位成年人已經重新訓練他們的大腦，使他們的舌頭能夠接收平衡或視覺訊號。

原始美學

我們的祖先享受著溫暖、光明、食物和安全。美好的時光。

儘管在那些早期可能幾乎沒有藝術，但我們的審美意識早已開始從對自然刺激的本能反應中進化出來，例如，令人驚歎的景色（安全）、黑暗（危險）、光明（溫暖）等等。隨著我們開始發現記錄對世界感知的方法，這些聯想會延續到藝術中：在洞穴壁畫等實體藝術中，透過我們複雜且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。

靜坐遠行

後來，在真正的相機出現之前，人類利用這些觀察能力來認識光的基本原理。例如，他們知道，觀察靜止物體投下的陰影隨時間的推移而移動，可以可靠地預測，甚至與一天中的時間相關聯：如果你在山谷盡頭，當陰影變得很長時，你最好跑回洞穴，否則會面臨當地老虎的夜間狩獵！隨著人類開始慢慢思考這些謎團，並取得了良好的效果，這導致了各種技術創新：主要是時間和建築方面的，但也包括數學方面的，因為陰影線是純粹的，它與光源的關係是內在的。

不完美的再現

複製某物，或者某物的影像，通常不可能做到完全準確。從根本上來說，對於將我們三維世界（如果算上時間的話是四維）描繪在任何二維藝術品上的過程都是如此：包括近似二維的洞穴牆壁、現代照片和早期圖片。造成這種情況的原因有很多，但透視是一個重要的因素：我們的 brains 無法感知深度，因此在沒有其他線索的情況下，無法感知在平面上接近真實的任何東西。第一個線索是尺寸，或者說是透視。

肖維巖洞 史前洞穴藝術。

法國的肖維巖洞包含一些世界上已知最早的洞穴壁畫，估計已有 32,000 年的歷史。 這些繪畫是否專門包含相對尺度的裝置尚不清楚，然而全球範圍內新石器時代藝術中的大部分作品都包含了相對尺度的裝置，即藝術家根據物體和人物的精神或主題重要性來確定其大小，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，而不是一種物理性的透視。

重疊說明深度。古埃及阿瑪納時期，公元前 1375-1358 年

第二個線索是重疊，以暗示相對深度。這在公元紀元開始之前就已經開始使用，全球範圍內有很多例子，例如，在早期古埃及藝術和中國漢代墓葬中。

色調說明深度。16 世紀日本繪畫，描繪了 5 世紀中國“山水畫”傳統中的松樹。

18 世紀印刷版，描繪了蔡倫，中國統一、工業規模造紙的祖師爺。

第三個線索是色調。人類花了很長時間才完全理解色調在營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）的色調侷限性，也許並不奇怪地意識到，色調的探索幾乎自然地與最強大的媒介——紙張的出現同時發生！紙張在中國至少在公元前二世紀初就出現了。^[4] 根據文字記載，到五世紀，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色——已經發展到顯赫的地位。

可能與上述發展同時進行的是，對視覺透視的研究也開始了，例如大約在公元前五世紀的希臘，哲學家阿那克薩戈拉和德謨克利特提出了透視的幾何理論。歐幾里得的《光學》是一部關於透視的數學論著，不久後在公元前 300 年左右問世。

然後人說……

尼姆魯德或萊亞德透鏡，公元前 8 世紀。

“讓透鏡出現吧！”最終，我們遙遠的祖先靈機一動，^[5] 發現了一些能夠充當透鏡的天然晶體，從而結束了所有這些有趣的進化樂趣。關於古代透鏡的現代證據是不完整的，有一些直接的發現，還有一些極其精細的工藝，被認為是透鏡工作的證據。

公元 2 世紀的羅馬碧玉雕刻（1.5×1.1 釐米）

在前一種類別中，直到最近幾年，人們才重新評估了北大西洋古代航海的概念。這是因為人們發現了曾經近乎神話般的凸透鏡日石，這些日石由一種被稱為“冰洲石”的透明方解石晶體制成，它可以讓水手即使在非常陰天的情況下也能確定太陽的方向，並且在高緯度地區夜間也能確定太陽的方向。雖然它是在 16 世紀的沉船中被發現的，這相對較晚，但據認為它在這一時代已經成為一種成熟的裝置，因為它在 12 世紀的文獻中被提及，至少早在 10 世紀就已存在。這個故事被維斯比透鏡進一步證實，維斯比透鏡是一組用水晶（石英）製成的透鏡狀人造物體，是在瑞典哥特蘭島的幾個維京人墓葬中發現的，其年代可以追溯到 11 世紀或 12 世紀。但這還不是全部！1858 年在巴比倫尼尼微進行的一次發掘中也發現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，其年代可以追溯到公元前 750-710 年，現在儲存在大英博物館，被認為是世界上最古老的透鏡。

冰洲石，最早用作透鏡的礦物之一。

在後一種類別中，一種被認為是肉眼無法完成的極其精細的工藝（小於 0.1 毫米）使一塊來自埃及阿拜多斯、寬 1.3 毫米的象牙雕刻最近被德國考古學家岡特·德雷爾發現，其年代可以追溯到公元前 3300 年。其他較晚但仍然早期的物體，例如來自克里特島的伊索帕塔金戒指，其年代可以追溯到公元前 15 世紀，其工藝低於 0.5 毫米，接近 0.1 毫米，以及來自公元 2 世紀羅馬的碧玉雕刻，其細節為 0.1-0.2 毫米，這挑戰了另一種解釋。

後來，一位名叫吉安巴蒂斯塔·德拉·波塔的友好的義大利人說，讓透鏡出現在相機上！……或者說的話大致是這個意思。（事實上，他是一位失敗的劇作家，熱衷於科學，有幸靠近威尼斯，威尼斯是當時玻璃製品的主要中心，他還在《折射》一書中發表了關於折射的著作——折射是基本透鏡設計的首要科學。）

暗箱的出現

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

無透鏡相機，暗箱 或 針孔相機，本質上是一個不透明的盒子或房間，上面有一個洞。暗箱中一些原理的第一個儲存下來的記載屬於 墨子（墨子；公元前 470-390 年），他是一位中國哲學家，也是墨家的創始人。墨子正確地斷言，暗箱中的影像會上下顛倒，因為光線從光源以直線傳播。他的弟子將此發展成了一種光學的微型理論。

在西方世界，暗箱的原理自文藝復興時期就已使用。它被稱為camera obscura，拉丁語意為“暗室”，它由一個昏暗的房間組成，牆壁上有一個對著被攝物體的針孔，被攝物體在房間外面。一個倒置的影像會落在對面的牆上，然後手動描繪出來。

相機

什麼是相機？

從最基本意義上來說，相機是一個將光線投射到表面上的系統，通常（但並非完全）用於記錄影像。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，但並不一定包含所有相同的特徵。

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，其中大多數早於數碼相機，排除了無透鏡裝置（針孔相機）和攝像機。以下是一些示例

• 柯林斯英語詞典（英國；2012 年）：一種光學裝置，由一個鏡頭系統組成，該系統設定在一個防光結構內，在該結構內可以放置感光膠片或底片^[6]
• 麥覺理詞典（澳大利亞；2014 年）：一種攝影裝置，透過鏡頭形成影像，在其中感光板或膠片曝光。^[7]
• 韋氏詞典（美國；2016 年）：一種裝置，由一個防光室組成，該室具有一個裝有鏡頭的孔和一個快門，透過該孔，物體的影像被投影到表面上以進行記錄（如在膠片上）或轉換為電脈衝（如用於電視廣播）^[8]

相機的三個基本組成部分是

• 用於記錄影像的裝置，通常是傳統膠片或數字感測器，但也可能是各種替代形式的化學記錄表面、玻璃板或類似的平面，目的是記錄影像。
• 透鏡，將光線聚焦到記錄裝置上，以及
• 暗箱，或者說是相機本身，它可以防止其他光線干擾要記錄的影像。

這三種元素可以根據所進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開口代替透鏡，而暗箱實際上可能是複雜的柔性、防光風箱系統或手機鏡頭後方的微小空間。此外，這些基本元素通常伴隨著其他裝置，例如快門和可調光圈，用於控制進入相機的光量；取景器，用於幫助選擇和構圖影像；以及鏡頭遮光罩、攜帶帶、三腳架等，這些裝置有助於以特定特徵建立影像，以用於特定目的。

一些相機示例

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，影像的方向僅僅透過在相機盒上打一個孔來控制，這個孔的功能是將被攝物體的倒置影像投影到盒子內部的表面（例如，記錄裝置）上。
• 在取景相機中，影像通常透過安裝在靈活的框架和風箱系統前面的透鏡（儘管也可以使用針孔）捕捉，這種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在裝置上，重點是儘可能地在各種常見的個人攝影場景中獲得最大實用性，自動操作、使用者友好的介面以及輕鬆共享。
• 在現代 SLR（單鏡頭反光）或 DSLR（數碼單鏡頭反光）相機的情況下，影像幾乎總是透過玻璃透鏡捕捉，使用精確的快門來控制曝光時間。

	針孔相機	取景相機	手機	SLR/DSLR
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	鏡頭安裝（通常位於鏡頭之間或鏡頭後面）	電子	焦平面
光圈控制	無	精確機械	精確電子	精確機械或電子
機身	固定箱體（通常）	簡單/靈活	整合到手機機身	金屬/複合材料，通常符合人體工程學
錄音裝置	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，我們幾乎總是在討論現代相機，這些相機包含不透明的相機機身、精確的快門速度和光圈控制以及合適的鏡頭。^[9]

相機控制

五種基本控制

由於相機的目的是將光線投射到表面上以記錄影像，因此大多數相機都具有相同的基本控制，而這些控制會影響影像的記錄方式。這五種基本控制是

• 相機的位置和方向：您可以更改的最基本變數，也許是最重要的。雖然與某些主體的距離有時可能是一項資產（野生動物、秘密攝影、在活動攝影期間捕捉自然表情），但通常與人類社交距離接近會提供最引人入勝的角度。同樣，從上方或下方拍攝的鏡頭可以給主體帶來截然不同的感覺，並暗示觀看者對主體的不同反應。通常，從上方拍攝的鏡頭可能會激發安全感或與主體保持距離的感覺，鼓勵觀看者以更遙遠或更哲學的思維方式考慮主體。從下方拍攝的鏡頭可能會使主體看起來很大且具有支配力，誇大了其存在。
• 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或“對焦”的距離。這可以採用多種形式，從手動轉動鏡頭上的環以使影像對焦，到在手機螢幕上簡單地指向一個物體以自動選擇相應的距離。與下面的光圈設定一起確定最終影像中哪些物體清晰，哪些物體模糊。
• 快門速度（“影像曝光時間”）：光線在曝光過程中（即照片開始和結束之間）透過鏡頭的允許時間。快門開啟的時間越長，影像就越亮，但是由於相機或其捕捉的物體移動而導致的運動模糊，影像也會更加敏感。因此，運動或動作攝影依賴於高速快門速度（即更短的曝光時間），而對相對黑暗或靜止的物體（山脈、天空中的星星等）的謹慎緩慢攝影通常依賴於更慢的快門速度。
• 光圈（“孔洞有多大”）：鏡頭後方（通常近似圓形）開口的大小。較大的光圈（或開口）允許比較小的光圈透過鏡頭透過更多的光線。較大的開口將產生更亮的影像，但景深（或“景深”）變得更淺，允許更少的物體在影像中保持清晰。相應地，小開口允許從相機距離更大的範圍內拍攝的物體清晰地描繪出來，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適當的曝光。許多攝影師利用這一點來取得極大的藝術優勢，要麼使影像清晰對焦，要麼反之亦然，專注於一個元素，讓影像的其餘部分模糊，以免分散觀看者的注意力。光圈以“f-stop”為單位測量，寫為f/數字。請注意，這些數字是“向後”的：因為它們是鏡頭焦距的幾分之一，表示為“f”，較小的數字（如f/0.95) 表示更大的開口和進入相機的光線更多，而較大的數字（如f/6.3) 表示更小的開口和進入的光線更少。^[10]
• 靈敏度（“影像記錄速度”）（通常在非正式表達時為ISO，實際上是指最初由國際標準化組織為膠片速度釋出的ISO 5800 標準檔案）：在任何情況下，膠片或數字感測器的感光度。在傳統的膠片相機中，您必須更換膠片才能改變這個因素，因為它是由所用膠片的型別決定的。在現代數碼相機中，ISO 評級描述了膠片速度的等效性，並且幾乎總是可以在相機中更改，無論是手動還是自動。該標度是算術標度，這意味著例如 ISO 800 的膠片的感光度是 ISO 100 的膠片的八倍。較高的 ISO 在弱光環境中很有用，但是提高 ISO 會影響影像質量：在膠片中，影像變得顆粒狀，在數字中，影像變得更嘈雜，出現更多不希望出現的斑點。但是，一些這些噪點文章可以在事後消除，並且弱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，我們將在後面進一步討論。現在，讓我們簡要研究攝影師可用的其他控制元件，然後看一下不同的相機以及這些控制元件在何處可以找到。

其他控制元件

除了快門速度、光圈和靈敏度的基本控制之外，一些相機還提供或可以配備其他控制，包括

• 鏡頭和變焦選擇：許多相機允許您更換鏡頭以實現不同的光學效果，主要與景深、最小焦距、鏡頭中捕獲的場景比例、可用光線（更快的鏡頭提供更多光線）以及是否有可能在不再次更換鏡頭的情況下進行變焦調節有關。
• 傾斜/移位或鏡頭/像平面對齊。內置於某些型別的相機中，特別是舊的模擬檢視相機，但即使在現代 DSLR 相機系統中也可以作為售後市場鏡頭功能獲得，這些控制使攝影師能夠仔細管理哪些部分的主體保持對焦，並在記錄影像之前光學地扭曲或校正它們的透視。
• 照明：許多相機都內建或可選的“閃光燈”照明。此外，一些相機允許透過線或無線連線外部燈。仔細控制場景中的照明通常是在影棚攝影中完成的，例如肖像、靜物以及商業產品和廣告攝影。
• 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。有許多型別可用
  • 偏振（控制光波方向，因此減少進入相機的總光量；這些進一步分為圓形和線性偏振濾鏡 - 前者更昂貴，並且設計用於允許現代相機測光和自動對焦系統正常執行）
  • 波長（例如紅外或紫外波長濾鏡可能會阻擋這些特定的波長，並且單個顏色濾鏡可能會例如阻擋藍色、紅色或綠色。還有暖色濾鏡可以增強或減弱更寬範圍可見光譜中的更廣泛的顏色範圍，例如，為了抵消某些型別的人造燈光（例如熒光燈）的非自然顏色效果。）
  • 中性密度（均勻阻擋所有波長的光線，但僅部分阻擋，以便對同一場景進行更慢的曝光，例如為了突出移動物體（如流水）的運動模糊。這些可以是完整的或漸變的，即阻擋影像一側的光線多於另一側，通常以清晰的漸變形式。）
  • 模糊、軟化或漫射（減少影像某些部分的清晰度，通常是為了創造夢幻般的效果）
  • 屈光度、近攝或微距（允許給定的鏡頭比通常能夠的對焦更靠近主體）
  • 散景（將特定幾何形狀應用於散景中最亮的區域 - 或高度失焦的影像區域）
  • 新奇（經典的例子是星形濾鏡，它會改變高度定向的光線 - 也稱為點光源 - 以獲得俗氣、星光、視覺效果；另一個例子是多視濾鏡，它可以在框架內提供主體的多個副本。這些濾鏡通常是模擬時代的遺留產物，現在正在被軟體後期處理所取代。）
• 複合成像模式是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，通常會產生夢幻般的色調交織或主體的超現實組合。
  • 高動態範圍 (HDR) 影像可以在數字時代透過手動或自動曝光包圍法生成，該過程在不同快門速度下對同一主題進行多次曝光。然後將這些高曝光和低曝光組合成一張影像，從而增強影像的有效動態範圍（即，捕獲比平時更廣泛的陰影和高光細節）。一些相機內建此功能，另一些相機允許自動捕獲，但將多個結果影像的組合留給計算機輔助後期處理。
• 僅數字控制是數字攝影時代出現的產物。
  • 效果是數碼相機上的預設選項，允許在相機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軟體應用，因此不是真正的影像拍攝控制。
  • 色深是指為數字影像的每個畫素（正方形）儲存的資訊量。它可以用兩種方式表達，分別是
    • 每個顏色通道（紅色、綠色和藍色），或“每通道位元數”。這是攝影領域中標準的描述方式。
    • 總“每畫素位元數”（結合所有顏色通道），這是計算機影像領域中常見的描述方式。

例如，一個每通道 8 位色深的影像將有 24 位每畫素，一個每通道 16 位色深的影像將有 48 位每畫素，依此類推。現代數碼影像感測器至少提供每通道 16 位或 24 位，儘管每通道 8 位對於許多用途來說仍然足夠高質量，並且在網上非常常見。

• 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）數量。更高解析度通常會產生更高質量的影像，儘管鏡頭質量差、運動或主題模糊、長時間曝光或有限的出版解析度都可能提供在捕獲時降低解析度的充分理由。降低解析度會提高相機影像儲存速度（例如，在運動攝影（例如體育賽事）的連拍模式下，可以增加每秒儲存的影像數量），以及總體儲存空間要求、影像傳輸時間等。它通常以畫素表示為寬度 x 高度，儘管一些相機根據“RAW、LARGE、MEDIUM、SMALL”等約定提供簡化的選項集，並且許多相機支援同時儲存 RAW 和處理後的光柵檔案（通常為 JPEG）並選擇大小。

相機型別

以下術語歷來用於描述各種型別的靜態相機。這些術語並不完全排斥（例如，您可以擁有單反或雙反針孔工作室相機），也不一定是唯一的術語。它們包含在此處是為了參考目的。

按主要用途

消費級/準專業級

消費級相機是為大眾市場設計的大規模生產的相機，適用於公眾的各種常見用途。曾經與專業相機有著明顯區別，但數碼相機技術的普及和“準專業級”（即高階消費級）概念的興起，消除了專業相機和消費級相機之間的區別。實際上，許多現代消費級/準專業級相機基本上能夠提供專業級輸出。

專業級

專業級相機系統本質上是指那些不面向消費者的系統。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

工業級相機是那些專門為重複使用而設計的相機，通常作為更大、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。通常，工業應用更加重視可靠性，而對應用範圍的重視則較低。它們可能需要廣泛的物理學、觀測過程或光學知識來進行初始配置。它們往往價格昂貴。

工作室級

工作室級相機是那些針對非移動應用進行了最佳化的相機。曾經是一個相對獨立的相機類別，如今大多數工作室都使用主要製造商的專業單反相機，這些相機可以整合到工作室照明（例如閃光燈架、反光板）和定位裝置（例如三腳架），因此這個術語可能正在逐漸淡出。

按鏡頭型別

針孔

顯示簡單針孔相機操作原理的圖。由於沒有鏡頭，影像在投影到相機中時會倒置。

針孔相機在當今相對罕見，但由於其簡單性，它正在經歷著休閒興趣的復興。它是最簡單的相機設計之一，具有三個主要元件：防光箱、感光材料（例如傳統的模擬膠片或數字感測器）以及在材料的對面有一個孔，光線穿過該孔以承載外部影像。沒有鏡頭；光圈由在膠片安裝的對面打一個小孔來建立，並且非常小；更先進相機的“快門”是透過手動遮蓋和露出開口來模擬的。儘管簡單，但它仍然受到許多愛好者的喜愛，因為它可以拍攝獨特的圖片，以及將普通物體變成針孔相機的想象力方式。

模擬針孔相機非常容易從頭開始製作，用於曝光傳統膠片：其原理與開創性的暗箱實驗相同。通常可以使用預製的防光容器，例如餅乾盒或火柴盒。大多數帶有可更換鏡頭的數碼相機可以透過用帶有打孔的不透明材料替換鏡頭來改裝成針孔相機。

請注意，存在一種計算最佳針孔大小的方法：太小或太大，影像就會缺乏清晰度。

定焦鏡頭

這些包括大多數“傻瓜相機”。雖然這些相機的鏡頭不可拆卸，但對焦通常是可調節的，無論是手動還是自動。這些相機通常不被認為是高質量的裝置，儘管有一些例外，例如Rollei 35，其高品質的光學器件受到人們的珍視。

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能力，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節焦距的變焦鏡頭的出現所取代，但更高階的應用可能仍然需要使用專門的鏡頭。

按對焦方式

對焦是攝影的基礎，這一事實決定了不同型別相機的開發。對焦取決於許多關係，其中主題與相機之間的距離最為重要。

無對焦

一些相機不提供任何方式讓攝影師調整對焦。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
• 不可更換的、簡單的、固定焦距的專用相機（例如，某些早期的模擬間諜相機或那些旨在從空中氣球操作的相機）

如今，這些相機通常是為了簡化構造和降低成本而製造的，尤其是在主題與相機之間的距離可能保持不變的應用中，例如固定安全攝像機或某些技術應用。對於一般攝影應用，它們只具有間接的興趣，儘管一些藝術家已經用它們創作出了出色的作品。

全手動對焦

許多野外或觀景相機（在 20 世紀初或 19 世紀末的電影中，你會看到人們在毯子下拍攝照片的那些相機，以及它們的繼承者）不提供自動對焦方式，而是依賴攝影師根據估計距離，手動調整鏡頭上的焦距環，將估計距離與鏡頭上為此目的而標記或雕刻的數字進行比較。最終，出現了單獨的裝置用於估計被攝體的距離，被稱為測距儀。

測距儀相機

世界上一些數量最多的測距儀相機，尼康 SP 和 S3。

在電子自動對焦系統廣泛發展之前，20 世紀後期的主要對焦技術是模擬測距儀，有時簡稱為 RF。在這種系統的最常見配置中，攝影師手動將取景器內的兩幅影像對齊。當兩幅影像對齊時，相機就被認為是聚焦的，並且可能會顯示或推匯出被攝距離。較早和較便宜的系統，包括最初的可行動式、非相機系統，要求攝影師手動將所得距離轉移到相機焦距環的配置，焦距環上會標有以英尺或米為單位的各種距離。後來的系統，例如德國製造商徠卡相機公司（Leica Camera AG）仍在生產的系統，將結果與相機的對焦機構耦合在一起，被稱為耦合測距儀相機。

從歷史上看，測距儀設計的重大優勢在於某些應用。由於沒有使用單反相機中的活動反光鏡，因此拍攝被攝物體時沒有短暫的畫面變黑。因此，相機通常更安靜，特別是使用葉片快門時，而且通常更小、更不顯眼。這些特性使測距儀更適合劇院攝影、某些肖像攝影、偷拍和街頭攝影，以及任何單反相機過大或過顯眼的應用場景。沒有反光鏡允許鏡頭的後部元件深深地伸入相機機身，從而更容易設計高質量的廣角鏡頭。但是，需要注意的是，這些優勢現在與許多型別的數碼相機和手機共享，這些相機通常不需要手動對焦或曝光：例如，索尼 α7R II 上的“靜音模式”。

自動對焦 (AF)

如今，大多數相機系統都提供某種電子自動對焦 (AF) 方式，儘管仍然有其他型別的相機在生產。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

• 偶爾有中間障礙的動作遠攝攝影
• 通常運動的物體，例如跑步或走路的運動員
• 高度不規則運動的物體，例如飛奔的動物或昆蟲

自動對焦系統基於各種技術，當前的示例是“相位差”，目前（2016 年）用於高階佳能單反相機，例如 5040 萬畫素的佳能 5DS。

按光學投影方式

雙反相機

雙反相機 (TLR) 的確切起源尚不清楚。雙鏡頭相機大約在 1870 年就已經出現，當時有人意識到，在取景鏡頭旁邊放置第二個取景鏡頭意味著人們可以在不不斷更換毛玻璃屏以更換底片的情況下進行對焦，從而減少了實際拍攝照片時的延遲時間。

TLR 自成一派的想法是使用反光鏡從上方進行取景，從而使相機在手持拍攝時更加穩定。當然，單反相機的原理也是如此，但早期的單反相機會導致延遲和不便，因為需要將反光鏡移出焦平面，以允許光線照射到其背後的底片上。當這個過程自動化時，反光鏡的運動會導致相機震動並使照片模糊。

最早有記錄的 TLR 之一是由倫敦康希爾的 R&J 貝克公司於 1880 年為科學家兼皇家植物園天文臺臺長 G M 惠普爾先生製造的。似乎這種設計理念是他提出的——為雲層攝影製造一臺反光鏡反光相機。目標是製造一臺鏡頭朝上，但也能在水平方向上構圖的相機。似乎這種相機也使用齒輪聯動來同步鏡頭，因此具有後來批次銷售的 TLR 的許多特徵。

在 1890 年到 1910 年之間，市場上出現了許多其他型別的 TLR，但隨著更有效的單反相機面世並解決了困擾 TLR 的視差問題，這些 TLR 逐漸被淘汰。在單反相機的機構不斷改進的情況下，能夠在取景鏡頭中看到並構圖被攝物件的優勢，超過了活動反光鏡的缺點。

單反相機

佳能 EOS 500D，一臺典型的數碼單反相機

如前所述，對焦是攝影的基礎，無論是對焦還是未對焦。測距儀相機可以讓人們確定對焦距離，從而確定應該對焦的地方，但實際上並沒有展示出程度。TLR（雙反相機）更進一步，使用第二個取景鏡頭。

然而，真正解決問題的是單反相機 (SLR)。在這種型別的相機中，一塊反光鏡攔截穿過鏡頭的光線，並將其投射到一塊毛玻璃屏上，在那裡形成正立（直立）但映象的影像。現在，攝影師真正透過鏡頭進行取景，能夠準確地確定對焦和景深。當準備拍攝照片時，反光鏡會縮回，讓光線直接照射到底片上，當快門開啟時。最早的型號需要手動縮回反光鏡（這在 1920 年代中期隨著“Speed Reflex”的出現而消失），沒有現在常見的稜鏡，需要觀察者透過一個皮革隧道觀察毛玻璃屏上的影像。單反相機因其結構而必須具備的另一個共同特徵是，需要讓光線無阻礙地穿過鏡頭照射到反光鏡。這導致了“焦平面快門”的出現，其機構位於底片前。

這就是大多數人如何看待單反相機，它具有獨特的頂部稜鏡外殼，首次出現在 1948 年的 Contax 相機上。

單反相機截面圖

稜鏡的作用是反射和翻轉來自毛玻璃屏的映象影像到取景器，從而產生正立的真實影像，該影像明亮且經常被取景器光學元件放大。使用 35mm 膠片使這些相機變得相對緊湊，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，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改變快門速度，只有較長的曝光時間才能與閃光燈同步。

觀景相機

觀景相機採用單軌設計或稱為平板或野外相機。平板是一種較老的設計，可以追溯到 19 世紀中期。在這兩種設計中，一個靈活的風箱將鏡頭和底片隔開。鏡頭固定在前標準上，底片放置在後標準上。前標準和後標準都可以沿著單軌的導軌或平板設計中的軌道水平移動。在大多數設計中，前標準和後標準都配備了可以在相互獨立的 x 和 y 軸上樞轉的功能。這些被稱為“擺動”和“傾斜”。通常，前標準和後標準在垂直平面上的升降都有一個允許範圍。所有這些移動都允許對影像進行高度靈活的控制。