现代摄影/相机

相机的起源

有人说上帝...

梵天，印度教的创造者，以他特色的四个头，用简单的/错误的透视法呈现。)

“要有光！” 大多数哲学，无论是宗教的还是其他的，都提供某种创造故事。许多故事都涉及光，对我们人类来说，由于我们高度进化的视力，光一直具有根本的重要性。人们试图捕捉他们所见的事物已有数千年，首先用他们的手，然后用更先进的技术。绘画和雕塑的传统艺术，以及静止和动态摄影的现代艺术，都是由于这种驱动力而产生的。主要区别在于工具，而摄影的主要工具是相机。

原始视觉

从进化的角度来看，让我们假设一下，我们的第一个相机是我们的眼睛。我们进化的祖先利用他们眼睛相机的信息来躲避捕食者（例如，体型庞大、令人恐惧的剑齿虎）或寻找食物（例如，从树上掉落的五颜六色的果实）。我们的大脑，在许多方面是当今地球上最复杂的大脑，已经花费了数百万年的时间进化，能够非常有效地处理复杂的图像，以检测静止画面中的运动和感兴趣的物体。在那些日子里，图像都是关于危险、食物和其他重要的事情：维持你生存的必要事物......或者让你被吃掉。顺便说一句，科学家现在知道，当我们出生时，我们的大脑只看到随机的感觉输入，他们没有先入为主地认为这些神经末梢是用来感知视觉的，而那些神经末梢是用来感知触觉的。它们都只是随机的输入，事实上，近年来，许多成年人已经重新训练他们的大脑，以接收来自他们舌头的平衡感或视觉。

原始美学

我们的祖先享受温暖、光明、食物和安全。美好的时光。

虽然那些早期可能很少有艺术，但我们的审美感早已开始从对自然刺激的本能反应中进化而来，例如，开阔的视野（安全）、黑暗（危险）、光明（温暖）等等。这些联想将伴随着我们进入艺术领域，当我们开始发现记录我们对世界的感知的方法时：在诸如洞穴壁画的物质艺术中，通过我们复杂而相对独特的语言掌握能力，以及通过舞蹈和仪式等社会交流方式。

静止不动，看得更远

后来，虽然远在真正的相机出现之前，人类就利用这些观察能力，认识到了光的根本原理。例如，他们知道，通过观察静止物体随着时间的推移而投下的阴影的运动，可以可靠地预测并将其与一天中的时间联系起来：如果你站在山谷的尽头，当阴影变长时，你最好跑回洞穴，否则你将面临当地老虎的夜间狩猎！这随着人类开始慢慢思考这些谜团并将其有效利用而产生了各种技术创新：主要是年代学和建筑学，但也包括数学，因为阴影的线条是纯粹的，它与光源的关系是内在的。

不完美的呈现

当复制某样东西或某样东西的图像时，通常不可能做到完全准确。这对于在任何二维艺术作品上描绘我们的三维世界（如果你算上时间，就是四维！）的过程来说，从根本上来说是正确的：包括近似二维的洞穴壁画、现代照片和早期图片。造成这种情况的原因有很多，但透视是一个重要因素：除非给出其他线索，否则我们的大脑无法感知深度，因此无法在平面上创造出任何接近现实的东西。第一个这样的线索是尺寸，或者说是透视。

肖维岩洞史前洞穴壁画。

法国的肖维岩洞包含一些世界上已知最早的洞穴壁画，估计有 32,000 年的历史。 不清楚这些绘画是否特别包含相对尺度的装置，然而，新石器时代艺术的大部分都包含这种装置，即艺术家根据精神或主题的重要性来按等级大小排列物体和人物，而不是根据它们与观察者的距离。 可以说，他们的透视是一种象征性的透视，而不是物理性的透视。

重叠显示深度。古代埃及阿玛纳时期，公元前 1375-1358 年

第二个这样的线索是重叠，以暗示相对深度。这在公元纪元之初就已得到广泛使用，全球范围内都有大量例子，例如，在早期的古埃及艺术和中国的汉代墓葬中。

色调显示深度。16 世纪日本松树绘画，采用 5 世纪中国“山水画”传统。

18 世纪蔡伦的印刷品，蔡伦是中国统一工业规模造纸业的先驱。

第三个线索是色调。人类花了很长时间才完全理解色调在创造深度幻觉方面的表现力。考虑到自然存在的岩石露头和其他早期媒介（如陶器）在色调方面的相对局限性，人们可能并不奇怪地意识到，色调的探索几乎自然地与最强大的媒介——纸张的发展同时出现！纸张至少在公元前二世纪早期就出现在中国。^[4] 根据文本证据，到公元五世纪，一些最早探索色调的艺术作品——中国山水画的层层叠叠的墨迹——已经发展成为显赫的艺术形式。

可能与上述发展同时进行的是，人们开始研究视觉透视，例如，在公元前五世纪左右的希腊，哲学家阿那克萨戈拉和德谟克利特阐明了透视的几何理论。欧几里得的《光学》是一篇关于透视的数学著作，紧随其后，大约在公元前300年问世。

然后，人类说……

尼姆鲁德透镜或莱亚德透镜，公元前八世纪。

“要有透镜！”最终，我们遥远的祖先有了^[5]一个聪明的想法，结束所有这些令人愉快的进化乐趣，他们发现了能够充当透镜的天然晶体。古代透镜的现代证据是部分的，包括一些直接发现和一些极精细的工艺，被认为是透镜加工的证据。

公元二世纪罗马碧玉雕刻（1.5×1.1厘米）

在前一类中，就在最近几年，人们重新评估了北大西洋古代航海的概念，这是因为发现了以前几乎是神话中的凸透镜日石，这些日石由一种被称为“冰洲石”的透明方解石晶体制成，它使水手即使在非常阴天的情况下也能确定太阳的方向，以及在高纬度地区夜晚之后也能确定太阳的方向。虽然它被发现的沉船是16世纪的，但据认为它在那个时代已经是一种成熟的装置，在12世纪的文献中有所记载，并且至少在10世纪就已存在。这个故事因维斯比透镜而更加复杂，维斯比透镜是一组由岩石水晶（石英）制成的透镜形人工制品，在瑞典哥特兰岛的几个维京墓葬中被发现，其年代可追溯到11世纪或12世纪。但这还不是全部！1858年，人们在巴比伦的尼尼微进行挖掘时，还出土了一块古代亚述透镜，现在被称为尼姆鲁德透镜或莱亚德透镜，其年代可追溯到公元前750-710年，现藏于大英博物馆，被认为是世界上最古老的透镜。

冰洲石，最早被用作透镜的矿物之一。

在后一类中，一种用肉眼无法达到的极精细的工艺（小于0.1毫米），对最近由德国考古学家冈特·德雷耶尔发现的一块来自埃及阿拜多斯、宽1.3毫米的象牙雕刻提出了质疑，该雕刻可追溯到公元前3300年。其他较晚但仍属于早期的物件，例如来自克里特岛的伊索帕塔金戒指，其年代可追溯到公元前15世纪，其工艺低于0.5毫米，接近0.1毫米，以及来自公元二世纪罗马的碧玉雕刻，其细节为0.1-0.2毫米，这些都对其他解释提出了挑战。

后来，一位名叫詹巴蒂斯塔·德拉·波尔塔的友好的意大利人说，要有装在相机上的透镜！……或者类似的话。（事实上，他是一个失败的剧作家，却对科学有天分，有幸靠近威尼斯，这是当时玻璃制品的重要中心，他还出版了关于折射的著作——折射是基本透镜设计背后的主要科学原理。）

暗箱的出现

暗箱，17世纪可能来自意大利的《包括几何学、防御工事、火炮、机械学和烟火学的军事艺术速写簿》中的插图。

无透镜相机，暗箱或针孔相机，本质上是一个带有孔洞的不透明盒子或房间。暗箱原理最早的记载可以追溯到中国哲学家、墨家学派创始人墨子（公元前470-390年）。墨子正确地指出，暗箱中的图像会上下颠倒，因为光线以直线从光源传播。他的弟子们将此发展成了一套简单的光学理论。

在西方世界，暗箱的原理自文艺复兴时期就一直在使用。它被称为暗箱，拉丁语意为“暗室”，它是一个黑暗的房间，墙壁上有一个面向主题的针孔，主题在房间外面。一个倒置的图像会落在对面的墙上，然后人们会手动描绘出来。

相机

什么是相机？

从最基本的意义上讲，相机是一个将光线投影到表面上的系统，通常但并非完全是为了记录图像。这个最广泛的定义包括显微镜、暗箱、数码相机、摄像机（以前称为电影摄影机）、手机相机和其他与传统相机相关的设备，但并不一定包括所有相同的功能。

各种词典对“相机”给出了令人惊讶的多样化的通用但过时的定义，其中大多数是在数码相机出现之前，并且排除了无透镜设备（针孔相机）和摄像机。以下是一些例子。

• 柯林斯英语词典（英国；2012）：一种光学设备，由一个安装在防光结构内的透镜系统组成，在该结构内可以放置感光胶片或感光板。^[6]
• 麦格理词典（澳大利亚；2014）：一种摄影装置，通过透镜形成图像，使感光板或胶片曝光。^[7]
• 韦氏词典（美国；2016）：一种设备，由一个防光室组成，该室有一个安装有透镜和快门的孔，通过该孔将物体的图像投影到表面上，以便记录（例如在胶片上）或转换成电脉冲（例如用于电视广播）^[8]

相机的三个基本部件是

• 记录图像的设备，通常是传统的胶片或数字传感器，但也可能是各种其他形式的化学记录表面、玻璃板或类似的平坦表面，其目的是记录图像。
• 透镜，它将光线聚焦到记录设备上，以及
• 暗箱，或相机本身，它防止其他光线干扰所记录的图像。

这三个元素可以根据所执行的摄影类型采用各种形式。例如，针孔相机可以使用简单的孔洞代替透镜，而暗箱实际上可以是一个由灵活的防光风箱组成的复杂系统，或者是在手机中透镜后方的一个微小空间。此外，这些基本元素通常还配备其他设备，例如快门和可调光圈，用于控制进入相机的光线量；取景器，用于帮助选择和构图图像；以及遮光罩、携带带、三脚架等，这些都帮助在特定目的下创建具有特定特性的图像。

一些相机的例子

让我们看一些例子。

• 在针孔相机中，这是最简单的相机类型之一，可以制作，图像的方向仅通过在相机盒上打一个小孔来控制，该孔的功能是将主题的倒置图像投影到内部的表面（例如记录设备）上。
• 在取景相机中，图像通常通过连接到灵活的框架和风箱系统前部的透镜（尽管可以使用针孔）捕获，该系统允许对焦和透视进行广泛的控制。
• 在手机相机中，透镜通常由制造商固定到设备上，重点在于在各种常见的个人摄影场景中获得最大的实用性、自动操作、用户友好的界面和易于共享。
• 在现代单反相机（单镜头反光相机）或数码单反相机（数字单反相机）中，图像几乎总是通过玻璃透镜捕获，使用精确的快门来控制曝光时间。

	针孔相机	取景相机	手机	单反相机/数码单反相机
透镜	针孔	高质量透镜	单个通用透镜	高质量透镜
快门类型	无/可选	安装在透镜上（通常位于透镜之间或透镜后）	电子式	焦平面式
光圈控制	无	精确的机械式	精确的电子式	精确的机械式或电子式
机身	固定箱体（通常）	简单/灵活	集成在手机机身中	金属/复合材料，通常符合人体工程学
记录设备	任何	商业胶片或数字传感器（通常）	数字传感器	胶片或数字传感器

如今，当我们讨论相机时，我们几乎总是讨论现代相机，这些相机包含一个不透明的相机机身、精确的快门速度和光圈控制，以及一个合适的透镜。^[9]

相机控制

五个基本控制

由于相机的目的是将光线投影到一个表面上，该表面将记录图像，因此大多数相机具有相同的基本控制，并且这些控制会影响图像的记录方式。这五个基本控制是

• 相机的位置和方向：这是你可以改变的最基本变量，也许也是最重要的变量。虽然与某些拍摄对象的距离有时可能是一种优势（野生动物、隐蔽摄影、在活动摄影中捕捉自然的表达），但通常情况下，靠近人类社交距离的拍摄可以提供最引人入胜的角度。同样，从高处或低处拍摄的镜头可以给拍摄对象带来截然不同的感觉，并暗示不同的观众反应。一般来说，从高处拍摄的镜头可能会激发安全感或与拍摄对象保持距离的感觉，鼓励观众以更遥远或更哲学的思维方式来思考拍摄对象。从低处拍摄的镜头可能会使拍摄对象显得庞大而具有支配性，夸大了它的存在感。
• 对焦：除了最简单的相机之外，所有相机都允许摄影师选择图像最清晰的距离，或称“对焦”。这可以采取多种形式，从手动转动镜头上的环以使图像对焦，到简单地指向手机屏幕上的物体以自动选择相应的距离。与下面的光圈设置结合起来，决定了最终图像中哪些物体清晰，哪些物体模糊。
• 快门速度（“曝光时间”）：光线在曝光期间（即从照片开始到结束）允许通过镜头的持续时间。快门打开的时间越长，图像就会越亮，但由于相机或被拍摄对象的移动，图像也会更容易受到运动模糊的影响。因此，运动摄影或动作摄影依赖于较快的快门速度（即较短的曝光时间），而对相对黑暗或静止的拍摄对象（山脉、天空中的星星等）进行仔细而缓慢的拍摄，通常依赖于较慢的快门速度。
• 光圈（“孔的大小”）：镜头后方的（通常近似圆形）开口的大小。更大的光圈（或开口）将允许比更小的光圈通过镜头的光线更多。更大的开口将产生更亮的图像，但景深（或“景深”）变浅，允许更少的物体在图像中保持清晰。相应地，较小的开口允许在距离相机更远的范围内拍摄的对象清晰地描绘出来，但允许进入的光线更少，因此需要更长的快门速度才能获得正确的曝光。许多摄影师利用这一点来获得极佳的艺术效果，要么使图像清晰对焦，要么相反，专注于单个元素，让图像的其余部分模糊，以免分散观众的注意力。光圈以“f-stop”为单位测量，写成f/数字。请注意，这些数字是“反向”的：因为它们是镜头焦距的几分之一，记为“f”，较小的数字（如f/0.95）表示更大的开口和更多进入相机的光线，而较大的数字（如f/6.3）表示更小的开口和更少的光线。
• 感光度（“图像记录速度”）（通常在非正式表达时，ISO，实际上指的是ISO 5800标准文件，最初由国际标准化组织为胶片速度发布）：无论如何，胶片或数字传感器的光敏度。在传统的胶片相机中，你必须更换胶片才能改变这个因素，因为它是一种胶片类型的属性。在现代数码相机中，ISO 评级描述了胶片速度等效性，几乎总是可以在相机中更改，无论是手动还是自动。这个刻度是算术刻度，这意味着 ISO 800 的胶片的感光度是 ISO 100 胶片感光度的八倍。较高的 ISO 适用于低光环境，但提高 ISO 会影响图像质量：在胶片中，图像会变得颗粒状，在数字中，图像会变得更吵，出现更多不需要的斑点。然而，其中一些噪点可以在拍摄后消除，而且低光性能是近年来数字传感器快速改进的一个领域。

更改任何设置都会影响图像的外观，我们将在稍后进一步讨论。现在，让我们简要地考察一下摄影师可以使用的其他一些控制方法，然后看看不同的相机以及这些控制方法在哪里可以找到。

其他控制方法

除了快门速度、光圈和感光度等基本控制之外，一些相机还提供或可能配备额外的控制方法，包括

• 镜头和变焦选择：许多相机允许你更换镜头以获得不同的光学效果，主要与景深、最近对焦距离、镜头中将捕捉到场景的百分比、可用光线（更快的镜头提供更多的光线）以及是否可以调整变焦而不必再次更换镜头有关。
• 倾斜/移位或镜头/像面对准。内置于某些类型的相机，特别是老式的模拟旁轴相机，但即使在现代数码单反相机系统上也能作为售后镜头功能使用，这些控制方法使摄影师能够仔细地管理拍摄对象的哪些部分保持对焦，并在记录图像之前通过光学方式扭曲或修正它们的透视。
• 照明：许多相机具有内置或可选的“闪光灯”照明。此外，一些相机允许通过电线或无线方式连接外部灯光。在场景中仔细控制照明，通常是在工作室摄影中进行，例如肖像、静物和商业产品及广告摄影。
• 光学滤镜长期以来一直被摄影师用来实现对图像的额外控制。有很多类型可以使用
  • 偏振（控制光波方向，从而减少进入相机的总光量；这些滤镜进一步分为圆形和线性偏振滤镜——前者更昂贵，旨在允许现代相机测光和自动对焦系统正常工作）
  • 波长（例如，红外或紫外波长滤镜可以阻挡这些特定的波长，而单独的彩色滤镜可以阻挡蓝色、红色或绿色。还有一些暖色滤镜可以增强或减少可见光谱中更宽范围的颜色，例如，其目标是抵消某些类型人造光（如荧光灯泡）的不自然颜色效果。）
  • 中性密度（等量阻挡所有波长的光线，但只部分阻挡，以使相同场景的曝光时间更长，例如，为了突出运动物体（如流水）的运动模糊。这些滤镜可能是完整的或渐变的，即在图像的一侧阻挡的光线多于另一侧，通常以清晰的渐变形式出现。）
  • 模糊、柔化或扩散（降低图像某些部分的清晰度，通常是为了创造一种梦幻的效果）
  • 屈光度、近摄或微距（允许给定镜头比通常情况下更靠近拍摄对象对焦）
  • 散景（将特定的几何形状应用于散景中最亮的部分——或高度散焦的图像区域）
  • 新奇（最经典的例子是星形滤镜，它改变高度定向的光线——也称为点光源——以获得一种俗气的、星光般的视觉效果；另一个例子是多视滤镜，它可以在画面中提供拍摄对象的多个副本。这类滤镜通常是模拟时代的残留物，现在正在被软件后期处理所取代。）
• 复合成像模式是在将多个曝光组合成单个图像的模式。复合成像主要有两种类型
  • 多重曝光是一种经典的模拟时代技术，其中对同一张胶片进行两次或多次曝光，通常会导致一种梦幻般的色调交织或拍摄对象的超现实组合。
  • 高动态范围（HDR）图像可以通过手动或自动曝光包围技术在数字时代产生，这是一种对同一拍摄对象进行多次曝光，但快门速度不同的过程。然后将这些更高和更低的曝光组合成单个图像，从而增强图像的有效动态范围（即捕捉比平时更广泛的阴影和高光细节）。有些相机内置了此功能，另一些相机允许自动捕获，但将多个生成的图像组合起来留给基于计算机的后期处理。
• 仅数字控制是数字摄影时代的产物。
  • 效果是数码相机上的预置选项，允许在相机本身内进行某些类型的后期处理。虽然这些选项可以在拍摄图像之前设置，就像基本控制一样，但实际上它们通常只在图像被捕获后由相机的软件应用，因此不是真正的图像拍摄控制。
  • 颜色深度是指为数字图像的每个像素（方块）存储的信息量。它可以用两种方式表示，即
    • 对于每个颜色通道（红色、绿色和蓝色），或“每通道比特”。这是摄影界常用的描述方式。
    • 根据总的“每像素比特”（结合所有颜色通道），这是计算机成像界常用的描述方式。

例如，一个每个通道 8 位色深的图像将拥有 24 位每像素，一个每个通道 16 位色深的图像将拥有 48 位每像素，以此类推。现代数码图像传感器提供至少每个通道 16 或 24 位，虽然每个通道 8 位对于许多目的来说仍然是足够的质量，并且在网上非常普遍。

• 分辨率是指拍摄照片时存储的像素（图像中的正方形、组件点）的数量。更高的分辨率通常会产生更高质量的图像，尽管劣质镜头、运动或主体模糊、长时间曝光或受限的发布分辨率都可能提供在拍摄时降低分辨率的充分理由。降低分辨率可以提高相机图像存储速度（例如，在运动摄影中，例如运动比赛的突发模式摄影，可以提高每秒存储的图像数量）以及整体存储空间要求、图像传输时间等。它通常以像素表示为宽度 x 高度，不过一些相机根据“RAW、LARGE、MEDIUM、SMALL”约定提供简化的选项集，许多相机支持同时存储 RAW 和处理后的栅格文件（通常为 JPEG）的选定大小。

相机类型

以下术语历史上一直用于描述各种类型的静止相机。这些术语并非完全排他（例如，你可以拥有单反或双反针孔工作室相机），也不是唯一存在的术语。它们包含在此是为了参考目的。

按主要用途

消费级/专业级

消费级相机是为大众市场设计的，面向大众市场的大规模生产的相机，旨在满足公众广泛的日常使用需求。曾经与专业相机有显著区别的相机形式，随着数码相机技术的普及和“专业级”（即高端消费级）概念的兴起，专业相机和消费级相机的界限逐渐模糊。实际上，许多现代消费级/专业级相机在本质上都能够产生专业级别的输出。

专业级

专业级相机系统本质上是指那些并非定位于消费级市场的相机系统。此类别包括用于艺术、工业或工作室用途的昂贵或专业相机。

工业级

工业级相机是指那些设计用于重复使用的相机，通常作为更大的自动化电子系统的一部分。这可能包括制造质量控制、卫星望远镜、显微镜或监控等应用。一般来说，工业应用更注重可靠性，而对应用范围的重视程度较低。它们可能需要广泛的物理学、观察过程或光学知识才能进行初始配置。它们往往价格昂贵。

工作室级

工作室相机是指那些针对非移动应用进行优化的相机。曾经是相对独立的相机类别，如今大多数工作室使用主要制造商生产的专业 SLR 相机，这些相机可能包含与工作室照明（例如闪光灯装置、反光板）和定位设备（例如三脚架）的连接，因此这个术语可能正在逐渐消失。

按镜头类型

针孔

显示简单针孔相机工作原理的图示。由于没有镜头，图像在投影到相机中时会反转。

针孔相机在今天相对罕见，但由于其简单性，它正经历着休闲兴趣的复苏。它是最简单的相机设计之一，它拥有三个主要部件：一个防光盒、一个感光材料（例如传统模拟胶片或数码传感器）以及与材料相对的孔，光线穿过它，携带着外部图像。没有镜头；光圈是通过在胶片安装的对面打一个很小的孔来创建的，并且非常小；而更高级相机中的“快门”则通过手动打开和关闭开口来模拟。尽管它很简单，但它仍然拥有许多爱好者，因为它的创作的独特图片以及将普通物体变成针孔相机的想象力方式。

模拟针孔相机很容易从头开始制作，以曝光传统胶片：其原理与开创性的暗箱实验相同。通常，可以使用预制、光密封的容器，例如饼干盒或火柴盒。大多数具有可更换镜头的数码相机可以通过将镜头更换为一块带有打孔的遮光材料来转换成针孔相机。

请注意，存在一种方法可以计算最佳针孔尺寸：过小或过大会导致图像缺乏清晰度。

固定镜头

这些相机包括大多数“傻瓜相机”。虽然这些相机的镜头不可拆卸，但焦点通常可调，无论是手动还是自动。这些相机一般不被认为是高质量的设备，但有几个例外，例如Rollei 35，因其高品质的光学器件而备受赞赏。

可更换镜头

如今，大多数用于专业或高级业余用途的相机都具有更换镜头的功能，具体取决于摄影师的需求。这种需求在很大程度上被具有可调焦距的变焦镜头的出现所消除了，但更高级的应用可能仍然需要使用专门的镜头。

按对焦方法

对焦是摄影的基础，这一事实决定了不同类型相机的广泛发展。对焦取决于许多关系，主体到相机的距离是最重要的因素。

无对焦

一些相机不提供任何方法让摄影师调整对焦。这些相机通常属于以下类型：

• 非常简单（无镜头），例如针孔相机
• 非常早期的、简单的或不太复杂的业余相机，来自现代摄影的早期发展
• 非可更换的、简单的、固定定焦镜头特殊用途相机（例如，某些早期的模拟间谍相机或那些设计用于从气球上操作的相机）

如今，这些相机通常是为了简化构造和降低成本而制作的，尤其是在主体到相机的距离很可能保持不变的应用中，例如固定安全摄像头或某些技术应用。对于一般的摄影应用来说，它们只是次要的兴趣，尽管许多艺术家已经利用它们取得了巨大的效果。

全手动对焦

许多野外相机或取景相机（你在 20 世纪初或 19 世纪末的电影中看到人们用毯子遮盖着拍摄的照片，以及它们的精神继承者）没有自动对焦功能，而是依靠摄影师根据估计距离手动调整镜头上的焦距环，并将该距离与镜头上标记或刻出的相应数值进行对比。最终，出现了用于估计被摄物体距离的独立设备，称为测距仪。

测距仪相机

世界上最著名的测距仪相机之一，尼康 SP 和 S3。

在电子自动对焦系统广泛普及之前，20 世纪后期最主要的对焦技术是模拟测距仪，有时简称为 RF。在最常见的配置中，摄影师需要手动将取景器内的两幅图像对齐。当两幅图像对齐时，相机就被认为是合焦的，并会显示或推导出被摄物体距离。早期的低端系统，包括最初便携式、非相机系统，要求摄影师手动将测得的距离转移到相机上焦距环的配置中，焦距环上会标记英尺或米等不同距离。后来的系统，例如徕卡相机公司等德国制造商仍在生产的系统，将测距结果与相机的对焦机构相连，被称为耦合测距仪相机。

从历史上看，测距仪设计在某些应用中具有主要优势。由于没有使用单反相机中的移动反光镜，因此在拍摄时不会出现被摄物体短暂的画面黑屏现象。因此，这种相机通常更安静，尤其是使用叶片快门时，并且通常更小、更不易引起注意。这些特点使测距仪更适合拍摄戏剧、肖像、纪实和街头摄影，以及任何单反相机过于庞大或容易引起注意的场景。没有反光镜可以让镜头的后部元件深入相机机身，从而更容易设计出高质量的广角镜头。然而，需要注意的是，这些优势现在已被许多类型的数码相机和手机所共享，这些相机通常不需要手动对焦或曝光：例如，索尼 α7R II 的“静音模式”。

自动对焦 (AF)

如今大多数相机系统都提供某种形式的电子自动对焦 (AF)，尽管仍然存在其他类型的相机。电子自动对焦系统非常复杂，可以为某些摄影场景提供无与伦比的支持，例如

• 偶尔有中间障碍物时的运动长焦摄影
• 通常运动的被摄物体，例如跑步或行走的运动员
• 运动极不规律的被摄物体，例如快速移动的动物或昆虫

自动对焦系统基于多种技术，目前的一个例子是“相位差”，目前（2016 年）被佳能高端单反相机使用，例如 5040 万像素佳能 5DS。

通过光学投影方式

双反相机

双反相机 (TLR) 的确切起源尚不清楚。双镜头相机大约从 1870 年开始出现，当时人们意识到，在取景镜头旁边安装第二个观景镜头意味着可以对焦而无需在拍摄后不断更换磨砂玻璃屏和底片，从而缩短实际拍摄的延迟时间。

双反相机真正脱颖而出的是使用反光镜从上方进行观景的想法，这样一来，手持拍摄时相机更容易保持稳定。当然，单反相机也采用了同样的原理，但早期的单反相机由于需要将反光镜从焦平面移开以使光线通过到底片，因此导致延迟和不便。当这一过程实现自动化后，反光镜的移动会造成相机晃动，从而使拍摄的照片模糊。

最早有记录的双反相机之一是 1880 年由伦敦康希尔的 R & J 贝克公司为一位科学家兼英国皇家植物园天文台主管 G M 惠普尔制作的。设计理念似乎是他的，即为云层摄影制造一台反光镜相机。目标是制造一台镜头向上指向的相机，但也要能够在水平观看时构图。这款相机似乎还采用了齿轮联动装置来同步镜头，因此具备了后来大量销售的双反相机的大部分特点。

大约在 1890 年至 1910 年之间，市场上还出现了许多其他类型的双反相机，但随着更有效的单反相机出现并解决了困扰双反相机的视差问题，这些双反相机逐渐被淘汰。能够通过取景镜头准确地看到和构图被摄物体，比移动反光镜的缺点更为重要，因为单反相机机制得到了改进。

单反相机

佳能 EOS 500D，一款典型的数码单反相机

如前所述，对焦是摄影的基础，它决定了哪些物体清晰哪些物体模糊。测距仪相机可以让人确定对焦距离，从而确定哪些物体应该清晰，但它不会实际演示清晰的程度。双反相机 (TLR) 更进了一步，它使用第二个观景镜头。

然而，真正解决问题的还是单反相机 (SLR)。在这种类型的相机中，一面反光镜拦截通过镜头的光线，并将光线投射到一块磨砂玻璃屏上，形成一个正立（直立）但镜像的图像。现在，摄影师真正地通过镜头观察，能够准确地确定对焦和景深。当准备拍摄时，反光镜会缩回，让光线直接通过到底片，然后快门打开。最早的型号需要手动缩回反光镜（这一操作在 20 世纪 20 年代中期随着Speed Reflex的出现而消失），没有如今熟悉的棱镜，需要观察者通过一个皮革通道观察磨砂玻璃屏上的图像。单反相机结构的另一个常见特点是需要光线不受阻碍地通过镜头照射到反光镜。这导致了焦平面快门的出现，快门机构位于底片前。

这就是大多数人眼中的单反相机，它拥有独特的棱镜外壳，首次出现在 1948 年的康泰克斯相机上。

单反相机剖面图

棱镜的作用是将来自磨砂玻璃屏的镜像反射和翻转，从而在取景器中形成一个正立的真实图像，该图像明亮，通常会被取景器光学系统放大。使用 35 毫米胶片使这些相机尺寸相对紧凑，消除了单反相机的一个缺点。由于快门位于相机机身内底片前方，因此可以在不曝光底片的情况下更换镜头，使设计非常灵活。主要缺点是焦平面快门使用可变间隙来调节快门速度，只有较长的曝光时间才能与闪光灯同步。

取景相机

取景相机可以采用单轨设计，也可以采用平板或野外相机设计。平板设计是一种较早的设计，可以追溯到 19 世纪中叶。在这两种设计中，镜头和底片之间都用一个可伸缩的风箱隔开。镜头固定在前方标准上，底片放置在后方标准上。无论是单轨设计还是平板设计，前方标准和后方标准都可以沿单轨的轨道或平板的轨道水平移动。在大多数设计中，前方标准和后方标准都配备了可以独立地在 x 轴和 y 轴上旋转的功能。这些功能被称为“摇摆”和“倾斜”。通常会提供一定的余量，让前方标准和后方标准可以在垂直平面内升降。所有这些移动功能都让图像控制具有很大的灵活性。