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现代摄影/相机

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相机的起源

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据说某位神说...

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梵天,印度教的创造神,具有其特色的四个头,以简单/错误的透视法呈现。)

“要有光!” 大多数哲学,无论宗教或其他,都提供某种创世故事。许多故事都涉及光,对于我们人类来说,凭借我们高度进化的视力,光一直是至关重要的。人类试图捕捉他们所见的事物已有数千年,最初用他们的双手,然后用更先进的技术。绘画和雕塑的传统艺术以及现代的静止和动态摄影艺术都源于这种动力。主要区别在于工具,而摄影的主要工具是相机。

原始视觉

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从进化的角度来看,让我们暂时假设我们最早的相机是我们的眼睛。我们的进化祖先利用他们眼相机的信息来躲避捕食者(巨大而可怕的剑齿虎)或寻找食物(例如,从树上掉下来的彩色水果)。我们的大脑,从许多方面来说是地球上最复杂的大脑,经过数百万年的进化,非常擅长高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:那些让你站着... 或者被吃掉的东西。顺便说一下,科学家现在已经知道,我们出生时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边的神经末梢与视觉有关,而那边的神经末梢与触觉有关。这仅仅是随机的输入,事实上,近年来,多位成年人已经重新训练他们的大脑,使他们的舌头能够接收平衡或视觉信号。[1]

原始美学

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我们的祖先享受着温暖、光明、食物和安全。美好的时光。

尽管在那些早期可能几乎没有艺术,但我们的审美意识早已开始从对自然刺激的本能反应中进化出来,例如,令人惊叹的景色(安全)、黑暗(危险)、光明(温暖)等等。随着我们开始发现记录对世界感知的方法,这些联想会延续到艺术中:在洞穴壁画等实体艺术中,通过我们复杂且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。

静坐远行

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后来,在真正的相机出现之前,人类利用这些观察能力来认识光的基本原理。例如,他们知道,观察静止物体投下的阴影随时间的推移而移动,可以可靠地预测,甚至与一天中的时间相关联:如果你在山谷尽头,当阴影变得很长时,你最好跑回洞穴,否则会面临当地老虎的夜间狩猎!随着人类开始慢慢思考这些谜团,并取得了良好的效果,这导致了各种技术创新:主要是时间和建筑方面的,但也包括数学方面的,因为阴影线是纯粹的,它与光源的关系是内在的。

不完美的再现

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复制某物,或者某物的图像,通常不可能做到完全准确。从根本上来说,对于将我们三维世界(如果算上时间的话是四维)描绘在任何二维艺术品上的过程都是如此:包括近似二维的洞穴墙壁、现代照片和早期图片。造成这种情况的原因有很多,但透视是一个重要的因素:我们的 brains 无法感知深度,因此在没有其他线索的情况下,无法感知在平面上接近真实的任何东西。第一个线索是尺寸,或者说是透视。

肖维岩洞 史前洞穴艺术。

法国的肖维岩洞包含一些世界上已知最早的洞穴壁画,估计已有 32,000 年的历史。[2] 这些绘画是否专门包含相对尺度的装置尚不清楚,然而全球范围内新石器时代艺术中的大部分作品都包含了相对尺度的装置,即艺术家根据物体和人物的精神或主题重要性来确定其大小,而不是根据它们与观察者的距离。 [3] 可以说,他们的透视是一种象征性的透视,而不是一种物理性的透视。

重叠说明深度。古埃及阿玛纳时期,公元前 1375-1358 年

第二个线索是重叠,以暗示相对深度。这在公元纪元开始之前就已经开始使用,全球范围内有很多例子,例如,在早期古埃及艺术和中国汉代墓葬中。

色调说明深度。16 世纪日本绘画,描绘了 5 世纪中国“山水画”传统中的松树。
18 世纪印刷版,描绘了蔡伦,中国统一、工业规模造纸的祖师爷。

第三个线索是色调。人类花了很长时间才完全理解色调在营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)的色调局限性,也许并不奇怪地意识到,色调的探索几乎自然地与最强大的媒介——纸张的出现同时发生!纸张在中国至少在公元前二世纪初就出现了。[4] 根据文字记载,到五世纪,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色——已经发展到显赫的地位。

可能与上述发展同时进行的是,对视觉透视的研究也开始了,例如大约在公元前五世纪的希腊,哲学家阿那克萨戈拉和德谟克利特提出了透视的几何理论。欧几里得的《光学》是一部关于透视的数学论著,不久后在公元前 300 年左右问世。

然后人说……

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尼姆鲁德或莱亚德透镜,公元前 8 世纪。

“让透镜出现吧!”最终,我们遥远的祖先灵机一动,[5] 发现了一些能够充当透镜的天然晶体,从而结束了所有这些有趣的进化乐趣。关于古代透镜的现代证据是不完整的,有一些直接的发现,还有一些极其精细的工艺,被认为是透镜工作的证据。

公元 2 世纪的罗马碧玉雕刻(1.5×1.1 厘米)

在前一种类别中,直到最近几年,人们才重新评估了北大西洋古代航海的概念。这是因为人们发现了曾经近乎神话般的凸透镜日石,这些日石由一种被称为“冰洲石”的透明方解石晶体制成,它可以让水手即使在非常阴天的情况下也能确定太阳的方向,并且在高纬度地区夜间也能确定太阳的方向。虽然它是在 16 世纪的沉船中被发现的,这相对较晚,但据认为它在这一时代已经成为一种成熟的设备,因为它在 12 世纪的文献中被提及,至少早在 10 世纪就已存在。这个故事被维斯比透镜进一步证实,维斯比透镜是一组用水晶(石英)制成的透镜状人造物体,是在瑞典哥特兰岛的几个维京人墓葬中发现的,其年代可以追溯到 11 世纪或 12 世纪。但这还不是全部!1858 年在巴比伦尼尼微进行的一次发掘中也发现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,其年代可以追溯到公元前 750-710 年,现在保存在大英博物馆,被认为是世界上最古老的透镜。

冰洲石,最早用作透镜的矿物之一。

在后一种类别中,一种被认为是肉眼无法完成的极其精细的工艺(小于 0.1 毫米)使一块来自埃及阿拜多斯、宽 1.3 毫米的象牙雕刻最近被德国考古学家冈特·德雷尔发现,其年代可以追溯到公元前 3300 年。其他较晚但仍然早期的物体,例如来自克里特岛的伊索帕塔金戒指,其年代可以追溯到公元前 15 世纪,其工艺低于 0.5 毫米,接近 0.1 毫米,以及来自公元 2 世纪罗马的碧玉雕刻,其细节为 0.1-0.2 毫米,这挑战了另一种解释。

后来,一位名叫吉安巴蒂斯塔·德拉·波塔的友好的意大利人说,让透镜出现在相机上!……或者说的话大致是这个意思。(事实上,他是一位失败的剧作家,热衷于科学,有幸靠近威尼斯,威尼斯是当时玻璃制品的主要中心,他还在《折射》一书中发表了关于折射的著作——折射是基本透镜设计的首要科学。)

暗箱的出现

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

无透镜相机,暗箱针孔相机,本质上是一个不透明的盒子或房间,上面有一个洞。暗箱中一些原理的第一个保存下来的记载属于 墨子(墨子;公元前 470-390 年),他是一位中国哲学家,也是墨家的创始人。墨子正确地断言,暗箱中的图像会上下颠倒,因为光线从光源以直线传播。他的弟子将此发展成了一种光学的微型理论。

在西方世界,暗箱的原理自文艺复兴时期就已使用。它被称为camera obscura,拉丁语意为“暗室”,它由一个昏暗的房间组成,墙壁上有一个对着被摄物体的针孔,被摄物体在房间外面。一个倒置的图像会落在对面的墙上,然后手动描绘出来。

什么是相机?

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从最基本意义上来说,相机是一个将光线投射到表面上的系统,通常(但并非完全)用于记录图像。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,但并不一定包含所有相同的特征。

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,其中大多数早于数码相机,排除了无透镜设备(针孔相机)和摄像机。以下是一些示例

  • 柯林斯英语词典(英国;2012 年):一种光学设备,由一个镜头系统组成,该系统设置在一个防光结构内,在该结构内可以放置感光胶片或底片[6]
  • 麦觉理词典(澳大利亚;2014 年):一种摄影装置,通过镜头形成图像,在其中感光板或胶片曝光。[7]
  • 韦氏词典(美国;2016 年):一种设备,由一个防光室组成,该室具有一个装有镜头的孔和一个快门,通过该孔,物体的图像被投影到表面上以进行记录(如在胶片上)或转换为电脉冲(如用于电视广播)[8]

相机的三个基本组成部分是

  • 用于记录图像的设备,通常是传统胶片或数字传感器,但也可能是各种替代形式的化学记录表面、玻璃板或类似的平面,目的是记录图像。
  • 透镜,将光线聚焦到记录设备上,以及
  • 暗箱,或者说是相机本身,它可以防止其他光线干扰要记录的图像。

这三种元素可以根据所进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开口代替透镜,而暗箱实际上可能是复杂的柔性、防光风箱系统或手机镜头后方的微小空间。此外,这些基本元素通常伴随着其他设备,例如快门和可调光圈,用于控制进入相机的光量;取景器,用于帮助选择和构图图像;以及镜头遮光罩、携带带、三脚架等,这些设备有助于以特定特征创建图像,以用于特定目的。

一些相机示例

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让我们看一些例子。

  • 针孔相机中,这是最简单的相机类型之一,可以制作,图像的方向仅仅通过在相机盒上打一个孔来控制,这个孔的功能是将被摄物体的倒置图像投影到盒子内部的表面(例如,记录设备)上。
  • 取景相机中,图像通常通过安装在灵活的框架和风箱系统前面的透镜(尽管也可以使用针孔)捕捉,这种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在设备上,重点是尽可能地在各种常见的个人摄影场景中获得最大实用性,自动操作、用户友好的界面以及轻松共享。
  • 在现代 SLR(单镜头反光)或 DSLR(数码单镜头反光)相机的情况下,图像几乎总是通过玻璃透镜捕捉,使用精确的快门来控制曝光时间。
针孔相机 取景相机 手机 SLR/DSLR
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 镜头安装(通常位于镜头之间或镜头后面) 电子 焦平面
光圈控制 精确机械 精确电子 精确机械或电子
机身 固定箱体(通常) 简单/灵活 整合到手机机身 金属/复合材料,通常符合人体工程学
录音设备 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,我们几乎总是在讨论现代相机,这些相机包含不透明的相机机身、精确的快门速度和光圈控制以及合适的镜头。[9]

相机控制

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五种基本控制

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由于相机的目的是将光线投射到表面上以记录图像,因此大多数相机都具有相同的基本控制,而这些控制会影响图像的记录方式。这五种基本控制是

  • 相机的位置和方向:您可以更改的最基本变量,也许是最重要的。虽然与某些主体的距离有时可能是一项资产(野生动物、秘密摄影、在活动摄影期间捕捉自然表情),但通常与人类社交距离接近会提供最引人入胜的角度。同样,从上方或下方拍摄的镜头可以给主体带来截然不同的感觉,并暗示观看者对主体的不同反应。通常,从上方拍摄的镜头可能会激发安全感或与主体保持距离的感觉,鼓励观看者以更遥远或更哲学的思维方式考虑主体。从下方拍摄的镜头可能会使主体看起来很大且具有支配力,夸大了其存在。
  • 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或“对焦”的距离。这可以采用多种形式,从手动转动镜头上的环以使图像对焦,到在手机屏幕上简单地指向一个物体以自动选择相应的距离。与下面的光圈设置一起确定最终图像中哪些物体清晰,哪些物体模糊。
  • 快门速度(“图像曝光时间”):光线在曝光过程中(即照片开始和结束之间)通过镜头的允许时间。快门打开的时间越长,图像就越亮,但是由于相机或其捕捉的物体移动而导致的运动模糊,图像也会更加敏感。因此,运动或动作摄影依赖于高速快门速度(即更短的曝光时间),而对相对黑暗或静止的物体(山脉、天空中的星星等)的谨慎缓慢摄影通常依赖于更慢的快门速度。
  • 光圈(“孔洞有多大”):镜头后方(通常近似圆形)开口的大小。较大的光圈(或开口)允许比较小的光圈通过镜头通过更多的光线。较大的开口将产生更亮的图像,但景深(或“景深”)变得更浅,允许更少的物体在图像中保持清晰。相应地,小开口允许从相机距离更大的范围内拍摄的物体清晰地描绘出来,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适当的曝光。许多摄影师利用这一点来取得极大的艺术优势,要么使图像清晰对焦,要么反之亦然,专注于一个元素,让图像的其余部分模糊,以免分散观看者的注意力。光圈以“f-stop”为单位测量,写为f/数字。请注意,这些数字是“向后”的:因为它们是镜头焦距的几分之一,表示为“f”,较小的数字(如f/0.95) 表示更大的开口和进入相机的光线更多,而较大的数字(如f/6.3) 表示更小的开口和进入的光线更少。[10]
  • 灵敏度(“图像记录速度”)(通常在非正式表达时为ISO,实际上是指最初由国际标准化组织为胶片速度发布的ISO 5800 标准文件):在任何情况下,胶片或数字传感器的感光度。在传统的胶片相机中,您必须更换胶片才能改变这个因素,因为它是由所用胶片的类型决定的。在现代数码相机中,ISO 评级描述了胶片速度的等效性,并且几乎总是可以在相机中更改,无论是手动还是自动。该标度是算术标度,这意味着例如 ISO 800 的胶片的感光度是 ISO 100 的胶片的八倍。较高的 ISO 在弱光环境中很有用,但是提高 ISO 会影响图像质量:在胶片中,图像变得颗粒状,在数字中,图像变得更嘈杂,出现更多不希望出现的斑点。但是,一些这些噪点文章可以在事后消除,并且弱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,我们将在后面进一步讨论。现在,让我们简要研究摄影师可用的其他控件,然后看一下不同的相机以及这些控件在何处可以找到。

其他控件

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除了快门速度、光圈和灵敏度的基本控制之外,一些相机还提供或可以配备其他控制,包括

  • 镜头和变焦选择:许多相机允许您更换镜头以实现不同的光学效果,主要与景深、最小焦距、镜头中捕获的场景比例、可用光线(更快的镜头提供更多光线)以及是否有可能在不再次更换镜头的情况下进行变焦调节有关。
  • 倾斜/移位或镜头/像平面对齐。内置于某些类型的相机中,特别是旧的模拟视图相机,但即使在现代 DSLR 相机系统中也可以作为售后市场镜头功能获得,这些控制使摄影师能够仔细管理哪些部分的主体保持对焦,并在记录图像之前光学地扭曲或校正它们的透视。
  • 照明:许多相机都内置或可选的“闪光灯”照明。此外,一些相机允许通过线或无线连接外部灯。仔细控制场景中的照明通常是在影棚摄影中完成的,例如肖像、静物以及商业产品和广告摄影。
  • 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。有许多类型可用
    • 偏振(控制光波方向,因此减少进入相机的总光量;这些进一步分为圆形和线性偏振滤镜 - 前者更昂贵,并且设计用于允许现代相机测光和自动对焦系统正常运行)
    • 波长(例如红外或紫外波长滤镜可能会阻挡这些特定的波长,并且单个颜色滤镜可能会例如阻挡蓝色、红色或绿色。还有暖色滤镜可以增强或减弱更宽范围可见光谱中的更广泛的颜色范围,例如,为了抵消某些类型的人造灯光(例如荧光灯)的非自然颜色效果。)
    • 中性密度(均匀阻挡所有波长的光线,但仅部分阻挡,以便对同一场景进行更慢的曝光,例如为了突出移动物体(如流水)的运动模糊。这些可以是完整的或渐变的,即阻挡图像一侧的光线多于另一侧,通常以清晰的渐变形式。)
    • 模糊软化漫射(减少图像某些部分的清晰度,通常是为了创造梦幻般的效果)
    • 屈光度近摄微距(允许给定的镜头比通常能够的对焦更靠近主体)
    • 散景(将特定几何形状应用于散景中最亮的区域 - 或高度失焦的图像区域)
    • 新奇(经典的例子是星形滤镜,它会改变高度定向的光线 - 也称为点光源 - 以获得俗气、星光、视觉效果;另一个例子是多视滤镜,它可以在框架内提供主体的多个副本。这些滤镜通常是模拟时代的遗留产物,现在正在被软件后期处理所取代。)
  • 复合成像模式是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,通常会产生梦幻般的色调交织或主体的超现实组合。
    • 高动态范围 (HDR) 图像可以在数字时代通过手动或自动曝光包围法生成,该过程在不同快门速度下对同一主题进行多次曝光。然后将这些高曝光和低曝光组合成一张图像,从而增强图像的有效动态范围(即,捕获比平时更广泛的阴影和高光细节)。一些相机内置此功能,另一些相机允许自动捕获,但将多个结果图像的组合留给计算机辅助后期处理。
  • 仅数字控制是数字摄影时代出现的产物。
    • 效果是数码相机上的预设选项,允许在相机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软件应用,因此不是真正的图像拍摄控制。
    • 色深是指为数字图像的每个像素(正方形)存储的信息量。它可以用两种方式表达,分别是
      • 每个颜色通道(红色、绿色和蓝色),或“每通道比特数”。这是摄影领域中标准的描述方式。
      • 总“每像素比特数”(结合所有颜色通道),这是计算机图像领域中常见的描述方式。
例如,一个每通道 8 位色深的图像将有 24 位每像素,一个每通道 16 位色深的图像将有 48 位每像素,依此类推。现代数码图像传感器至少提供每通道 16 位或 24 位,尽管每通道 8 位对于许多用途来说仍然足够高质量,并且在网上非常常见。
  • 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)数量。更高分辨率通常会产生更高质量的图像,尽管镜头质量差、运动或主题模糊、长时间曝光或有限的出版分辨率都可能提供在捕获时降低分辨率的充分理由。降低分辨率会提高相机图像存储速度(例如,在运动摄影(例如体育赛事)的连拍模式下,可以增加每秒存储的图像数量),以及总体存储空间要求、图像传输时间等。它通常以像素表示为宽度 x 高度,尽管一些相机根据“RAW、LARGE、MEDIUM、SMALL”等约定提供简化的选项集,并且许多相机支持同时存储 RAW 和处理后的光栅文件(通常为 JPEG)并选择大小。

相机类型

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以下术语历来用于描述各种类型的静态相机。这些术语并不完全排斥(例如,您可以拥有单反或双反针孔工作室相机),也不一定是唯一的术语。它们包含在此处是为了参考目的。

按主要用途

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消费级/准专业级

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消费级相机是为大众市场设计的大规模生产的相机,适用于公众的各种常见用途。曾经与专业相机有着明显区别,但数码相机技术的普及和“准专业级”(即高端消费级)概念的兴起,消除了专业相机和消费级相机之间的区别。实际上,许多现代消费级/准专业级相机基本上能够提供专业级输出。

专业级

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专业级相机系统本质上是指那些不面向消费者的系统。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

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工业级相机是那些专门为重复使用而设计的相机,通常作为更大、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。通常,工业应用更加重视可靠性,而对应用范围的重视则较低。它们可能需要广泛的物理学、观测过程或光学知识来进行初始配置。它们往往价格昂贵。

工作室级

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工作室级相机是那些针对非移动应用进行了优化的相机。曾经是一个相对独立的相机类别,如今大多数工作室都使用主要制造商的专业单反相机,这些相机可以集成到工作室照明(例如闪光灯架、反光板)和定位设备(例如三脚架),因此这个术语可能正在逐渐淡出。

按镜头类型

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显示简单针孔相机操作原理的图。由于没有镜头,图像在投影到相机中时会倒置。

针孔相机在当今相对罕见,但由于其简单性,它正在经历着休闲兴趣的复兴。它是最简单的相机设计之一,具有三个主要组件:防光箱、感光材料(例如传统的模拟胶片或数字传感器)以及在材料的对面有一个孔,光线穿过该孔以承载外部图像。没有镜头;光圈由在胶片安装的对面打一个小孔来创建,并且非常小;更先进相机的“快门”是通过手动遮盖和露出开口来模拟的。尽管简单,但它仍然受到许多爱好者的喜爱,因为它可以拍摄独特的图片,以及将普通物体变成针孔相机的想象力方式。

模拟针孔相机非常容易从头开始制作,用于曝光传统胶片:其原理与开创性的暗箱实验相同。通常可以使用预制的防光容器,例如饼干盒或火柴盒。大多数带有可更换镜头的数码相机可以通过用带有打孔的不透明材料替换镜头来改装成针孔相机。

请注意,存在一种计算最佳针孔大小的方法:太小或太大,图像就会缺乏清晰度。

定焦镜头

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这些包括大多数“傻瓜相机”。虽然这些相机的镜头不可拆卸,但对焦通常是可调节的,无论是手动还是自动。这些相机通常不被认为是高质量的设备,尽管有一些例外,例如Rollei 35,其高品质的光学器件受到人们的珍视。

可更换镜头

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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能力,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节焦距的变焦镜头的出现所取代,但更高级的应用可能仍然需要使用专门的镜头。

按对焦方式

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对焦是摄影的基础,这一事实决定了不同类型相机的开发。对焦取决于许多关系,其中主题与相机之间的距离最为重要。

无对焦

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一些相机不提供任何方式让摄影师调整对焦。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
  • 不可更换的、简单的、固定焦距的专用相机(例如,某些早期的模拟间谍相机或那些旨在从空中气球操作的相机)

如今,这些相机通常是为了简化构造和降低成本而制造的,尤其是在主题与相机之间的距离可能保持不变的应用中,例如固定安全摄像机或某些技术应用。对于一般摄影应用,它们只具有间接的兴趣,尽管一些艺术家已经用它们创作出了出色的作品。

全手动对焦

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许多野外或观景相机(在 20 世纪初或 19 世纪末的电影中,你会看到人们在毯子下拍摄照片的那些相机,以及它们的继承者)不提供自动对焦方式,而是依赖摄影师根据估计距离,手动调整镜头上的焦距环,将估计距离与镜头上为此目的而标记或雕刻的数字进行比较。最终,出现了单独的设备用于估计被摄体的距离,被称为测距仪。

测距仪相机

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世界上一些数量最多的测距仪相机,尼康 SP 和 S3。

在电子自动对焦系统广泛发展之前,20 世纪后期的主要对焦技术是模拟测距仪,有时简称为 RF。在这种系统的最常见配置中,摄影师手动将取景器内的两幅图像对齐。当两幅图像对齐时,相机就被认为是聚焦的,并且可能会显示或推导出被摄距离。较早和较便宜的系统,包括最初的可便携式、非相机系统,要求摄影师手动将所得距离转移到相机焦距环的配置,焦距环上会标有以英尺或米为单位的各种距离。后来的系统,例如德国制造商徕卡相机公司(Leica Camera AG)仍在生产的系统,将结果与相机的对焦机构耦合在一起,被称为耦合测距仪相机。

从历史上看,测距仪设计的重大优势在于某些应用。由于没有使用单反相机中的活动反光镜,因此拍摄被摄物体时没有短暂的画面变黑。因此,相机通常更安静,特别是使用叶片快门时,而且通常更小、更不显眼。这些特性使测距仪更适合剧院摄影、某些肖像摄影、偷拍和街头摄影,以及任何单反相机过大或过显眼的应用场景。没有反光镜允许镜头的后部元件深深地伸入相机机身,从而更容易设计高质量的广角镜头。但是,需要注意的是,这些优势现在与许多类型的数码相机和手机共享,这些相机通常不需要手动对焦或曝光:例如,索尼 α7R II 上的“静音模式”。[11]

自动对焦 (AF)

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如今,大多数相机系统都提供某种电子自动对焦 (AF) 方式,尽管仍然有其他类型的相机在生产。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

  • 偶尔有中间障碍的动作远摄摄影
  • 通常运动的物体,例如跑步或走路的运动员
  • 高度不规则运动的物体,例如飞奔的动物或昆虫

自动对焦系统基于各种技术,当前的示例是“相位差”,目前(2016 年)用于高端佳能单反相机,例如 5040 万像素的佳能 5DS。

按光学投影方式

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双反相机

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双反相机 (TLR) 的确切起源尚不清楚。双镜头相机大约在 1870 年就已经出现,当时有人意识到,在取景镜头旁边放置第二个取景镜头意味着人们可以在不不断更换毛玻璃屏以更换底片的情况下进行对焦,从而减少了实际拍摄照片时的延迟时间。

TLR 自成一派的想法是使用反光镜从上方进行取景,从而使相机在手持拍摄时更加稳定。当然,单反相机的原理也是如此,但早期的单反相机会导致延迟和不便,因为需要将反光镜移出焦平面,以允许光线照射到其背后的底片上。当这个过程自动化时,反光镜的运动会导致相机震动并使照片模糊。

最早有记录的 TLR 之一是由伦敦康希尔的 R&J 贝克公司于 1880 年为科学家兼皇家植物园天文台台长 G M 惠普尔先生制造的。似乎这种设计理念是他提出的——为云层摄影制造一台反光镜反光相机。目标是制造一台镜头朝上,但也能在水平方向上构图的相机。似乎这种相机也使用齿轮联动来同步镜头,因此具有后来批量销售的 TLR 的许多特征。

在 1890 年到 1910 年之间,市场上出现了许多其他类型的 TLR,但随着更有效的单反相机面世并解决了困扰 TLR 的视差问题,这些 TLR 逐渐被淘汰。在单反相机的机构不断改进的情况下,能够在取景镜头中看到并构图被摄对象的优势,超过了活动反光镜的缺点。

单反相机

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佳能 EOS 500D,一台典型的数码单反相机

如前所述,对焦是摄影的基础,无论是对焦还是未对焦。测距仪相机可以让人们确定对焦距离,从而确定应该对焦的地方,但实际上并没有展示出程度。TLR(双反相机)更进一步,使用第二个取景镜头。

然而,真正解决问题的是单反相机 (SLR)。在这种类型的相机中,一块反光镜拦截穿过镜头的光线,并将其投射到一块毛玻璃屏上,在那里形成正立(直立)但镜像的图像。现在,摄影师真正通过镜头进行取景,能够准确地确定对焦和景深。当准备拍摄照片时,反光镜会缩回,让光线直接照射到底片上,当快门打开时。最早的型号需要手动缩回反光镜(这在 1920 年代中期随着“Speed Reflex”的出现而消失),没有现在常见的棱镜,需要观察者通过一个皮革隧道观察毛玻璃屏上的图像。单反相机因其结构而必须具备的另一个共同特征是,需要让光线无阻碍地穿过镜头照射到反光镜。这导致了“焦平面快门”的出现,其机构位于底片前。

这就是大多数人如何看待单反相机,它具有独特的顶部棱镜外壳,首次出现在 1948 年的 Contax 相机上。

单反相机截面图

棱镜的作用是反射和翻转来自毛玻璃屏的镜像图像到取景器,从而产生正立的真实图像,该图像明亮且经常被取景器光学元件放大。使用 35mm 胶片使这些相机变得相对紧凑,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,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改变快门速度,只有较长的曝光时间才能与闪光灯同步。

观景相机

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观景相机采用单轨设计或称为平板或野外相机。平板是一种较老的设计,可以追溯到 19 世纪中期。在这两种设计中,一个灵活的风箱将镜头和底片隔开。镜头固定在前标准上,底片放置在后标准上。前标准和后标准都可以沿着单轨的导轨或平板设计中的轨道水平移动。在大多数设计中,前标准和后标准都配备了可以在相互独立的 x 和 y 轴上枢转的功能。这些被称为“摆动”和“倾斜”。通常,前标准和后标准在垂直平面上的升降都有一个允许范围。所有这些移动都允许对图像进行高度灵活的控制。

  1. 参见 w:改变的大脑,一本关于这些科学最新进展的伟大书籍。
  2. 澳大利亚土著人,他们的文化至今仍然存在,拥有 60,000 年和 40,000 年前绘制的绘画。
  3. 换句话说,他们没有使用透视。
  4. 已回收的实物碎片可追溯到公元前 179-41 年。
  5. 不是故意的。
  6. camera. Collins English Dictionary - Complete & Unabridged 2012 Digital Edition.
  7. camera. Macquarie Dictionary, Macmillan Publishers Group Australia, 2014.
  8. camera. Merriam-Webster Dictionary, 2016.
  9. 即使是玩具相机、廉价网络摄像头或手机中的塑料镜头,在聚焦和整体画质方面也优于无镜头的针孔相机。
  10. 镜头是许多相机上的可更换组件,通常用它们的最小 f/ 值来描述(例如,允许的最大光量)。小数值(如 f/1.0)的镜头被称为快镜头,而大数值(如 f/6.3)的镜头被称为慢镜头
  11. Alpha Dog:索尼 A7R-II 实践体验. DPReview.com, 2015.
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