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「无反相机」是如何发展起来的?

globbs 回答数5 浏览数653
相关内容:如何评价哈苏于 2019 年 6 月 19 日发布的 X1D II 50C 中画幅无反相机?
    「无反相机」有哪些特点?相比于传统相机和单反相机,它有哪些优势和缺点?有哪些经典的「无反相机」?
本问题将作为「知识库」栏目的一部分,你的创作将有机会被收录在相关话题的百科简介中,为知友们解答各种十万个是指什么。
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「无反相机」有哪些特点?

无反相机,mirrorless camera,顾名思义,就是没有反光板的照相机系统,广义上的无反相机可以涵盖一切没有反光镜的照相机,譬如旁轴相机、大画幅相机等等,但狭义上,无反相机代指的是近十几年出现的以屏幕或者电子取景器(Electronic View Finder,EVF)取景、可换镜头为特征的相机系统。
无反相机的代表系统有奥林巴斯、松下的 M43 系统,索尼的 E/FE 系统,佳能的 EF-M 系统和 RF 系统,尼康的 Z 系统(1 系统停止开发)、徕卡、适马、松下联盟的 L 系统,富士的 X 系统和 GFX 系统、哈苏的 X 系列、宾得的 Q 系列(停止开发)以及三星的 NX 系统(停止开发)。
无反相机最大的特点,就是没有反光镜。
而无反和其它相机的所有区别,都是因为没有反光镜而导致的。


单反相机(左),无反相机(右)

对于单反相机来说:取景(光学取景器,Optical View Finder,OVF)的时候,光线经过的路径如下:外部环境-镜头-反光镜-五棱镜/五面镜-目镜。在经过反光板的时候,有一小部分的光线会被分离出去被用作对焦,上图粉红色的部分展示的就是独立的对焦模块。类似地,也有一部分光线被导向了独立测光模块进行测光。
成像的时候,反光镜抬起,这个时候光线不再被反射进五棱镜/五面镜,而是通过开放状态的快门,并在传感器上成像。由于传感器成像的时候没有光线经五棱镜/五面镜进入目镜,因此从取景器望出去会是一片黑,即所谓的“黑视”(blackout)状态。
对于无反相机来说:取景的时候,快门是全开的,所以光线经过的路径为:外部环境-镜头-开放的快门-传感器,而传感器获得的数字图像信号可以被显示在机身背面的显示屏,或者电子取景器(EVF)上,这俩其实就是切换一下显示屏的事情。对焦则是由传感器上的相位对焦点,或者反差对焦完成,测光则是直接计算 CMOS 给出的亮度信息,因此无反也没有独立的对焦和测光模块。
成像的时候,快门开放特定时间后关闭,传感器进行模数转换,此后继续打开。
部分单反有 Liveview 功能,也就是用背面 LCD 屏幕进行取景的功能,在这个模式下,单反抬起反光镜,工作模式和无反一致。
这里我们可以发现两者的第一个大区别:由于没有了光学取景器的必要,无反得以取消反光镜、五棱镜/五面镜等部件,因此镜箱的空间得以被节省,法兰距(传感器平面到镜头卡口平面的距离)得以被缩短。由于这段距离得以缩短,无反可以实现更薄的、更便携的机身。当然短法兰距还可以为镜头设计带来很多方便,但此处暂时按下不表。


左:analog cockpit,右:glass cockpit

第二个区别,CMOS 获取的图像可以实时显示,这意味着 WYSIWYG,所见即所得,你对感光度、光圈大小所进行的调整可以实时显示,同时还能在取景器内实时显示斑马纹,直方图,放大对焦等等信息。打个比方,这和飞机的驾驶舱从传统的仪表板显示进化到全玻璃显示差不多。
而由于 CMOS 需要持续工作以取景,这引出了第三个区别:无反相机的续航与 CMOS 功耗直接挂钩
第四个区别,无反这一结构对 CMOS 读取速度提出了很高的要求。
CMOS 成像,说专业点儿叫模拟数字转换(Analog Digital Conversion,ADC)和读取是需要时间的,在这段时间内不能有额外的光线进入 CMOS,不然就会引起曝光错误。
打个比方,你设定的曝光时间是 1/100s,但 CMOS 需要 1/10s 才能完成成像,那么快门打开 1/100s 后至少需要关闭 1/10s,也就是一共需要 (1/100+1/10)s 后才能再次打开快门,不然拍出来的照片实际曝光时间就不止 1/100s 了。
在进行 ADC 的时候,单反可以放下反光板,让独立测光模块和对焦模块继续工作,这时也可以继续取景,但无反就没办法了,快门帘关上进行 ADC 的时候,无法进行测光、对焦、也无法进行取景。
所以,单反的追焦性能取决于反光板回弹的速度及独立对焦模块的性能,黑视时间取决于反光板回弹的速度,和传感器性能几乎无关。无反则不同,无反的追焦性能与传感器速度直接挂钩,传感器速度越快,完成 ADC 和读取的所需时间越短,意味着有更多的时间给取景、对焦以及测光。
也就是说,当 CMOS 速度不够快的时候,无反的追焦、取景体验都会很烂,这也的确是早期无反相机最为人诟病的事情。但当 CMOS 速度提升上来以后,这些都不是问题,并且还能玩很多单反想都不要想的操作。
第五个区别,也就是无反高度集成化和电子化带来的计算摄影潜力
单反的独立对焦模块和测光模块都是采用极为落后的制程制造的,像素数也很低,以此来降低制造成本。
无反的情况就不同了,由于 CMOS 同时担负了这些工作,其对焦像素可以很轻松地用同样的制程制造,并且做到很广的覆盖面积,就不会出现单反只有中心对焦点好用的情况,中心和边缘对焦点的性能会高度一致,而测光则可以直接读取整块 CMOS 的亮度信息。
同时能输出亮度、图像和对焦信息,就可以玩图像识别了——初步的应用就是各种智能对焦,什么人脸识别人眼识别动物识别飞机火车摩托车识别……高级一点的应用就是平滑反射,模拟流光快门等等。
单反上虽然有类似的用测光信息辅助对焦的功能,比如尼康的 3D 追踪,但它能利用的测光信息只有 18 万像素,还是太少了。
第六个区别,自然就是高速性能了。
刚刚说到,当 CMOS 速度不够快的时候,无反的追焦、取景体验都会很烂,但是如果 CMOS 速度足够快了呢?那无反在高速性能上会一骑绝尘,甩到单反连尾烟都吃不到的那种……
单反的追焦性能取决于反光板回弹的速度及独立对焦模块的性能,黑视时间取决于反光板回弹的速度——而反光板是一个机械部件,发展是很慢的,而且现在看来大有顶到天花板的趋势,在过去 20 年内,反光板的速度只从 12FPS 提升到了 14FPS,而无反 CMOS 的速度提升那可是可以用先进半导体制程来刷的,半导体技术的发展速度可是要快得多。
速度达到一定程度以后,黑视问题也会被解决,实时取景 liveview 也真的是可以所见即所得了。
未来当 CMOS 速度发展可以抛弃掉机械快门和五轴防抖的时候,体积还能再缩小一圈,实现真正的全电子相机,从这个角度来说,现在的无反相机离完全体还有点距离。
说完以上六点区别,相信大家已经发现:无反相机的一切都和 CMOS 挂钩——无论是成像的画质、取景的分辨率和帧数和迟滞、对焦的性能、连拍的速度、续航的时长,都取决于 CMOS。买无反,就是买 CMOS。
而且你还会发现一个事情——除了狭义上的无反相机,还有一类影像系统也是无反光镜的,并且同样对 CMOS 速度和功耗控制有着极高的要求,它就是智能手机。
而还有一类影像系统,同样是无反光镜,对 CMOS 速度要求极高,但对功耗控制几乎没什么要求——它们是摄像/电影机。
回到题目,无反相机是如何发展起来的呢?这就要讲到这十几年 CMOS 的发展过程了,以及各个厂家相爱相杀的故事。同时,我们会看到上面这两大类设备是如何深远地影响了无反相机的发展。
<hr/>无反相机发展过程


  • 43,到 M43,无反相机的开篇
  • 尼康、宾得:我们走了一些弯路
  • 奥林巴斯、索尼:更多的弯路
  • 三星:从冉冉升起的新星到黯然离场
  • 松下:奥巴你阴我
  • 奥巴:宁可坐在宝马车上哭也不坐在自行车上笑
  • iPhone——蝴蝶扇动了翅膀,以及无人意料到的龙卷风
  • 索尼:我全都要
  • 哈苏、徕卡:我玩我的
  • 富士:2mm 的错误
  • 佳能:从勇者到恶龙
  • 尼康:从被 NTR 到大仇得报……了吗?
  • 徕卡、松下、适马:一起玩吧
  • 大疆:另类头号玩家
  • 【急就番外】适马:第一台全电子化相机!
43,到 M43,无反相机的开篇

很久很久以前,在佳能尼康单反大战的时候,有这么两家厂商在抱团——松下和奥林巴斯。
他们俩一合计做了一个 43 单反,从片幅来看非常劣势,完全没有和 APS-C 和全画幅的单反相机正面竞争的能力,并且还提了一个很迷的“垂直入射”的概念,直接导致 M43 没法做光圈大于 f/2(等效全画幅 f/4)的镜头,然后这个系统就一直半死不活,就算松下怒而做了“非垂直入射的 f/1.4”的镜头也没捞回来。
但是,松下是一家摄像机厂啊,而且还会自己造 CMOS 的那种,于是自然就想到了无反这条路子上。


松下 G1

如果摄像机可以拿来拍照,那不就是个无反相机?
G1 就这么横空出世了。
尼康、宾得:我们走了一些弯路

宾得其实这家厂家这二十年来几乎没什么存在感,这点应该没什么异议,而且脑回路还相当的清奇,它的两个无反系统给整个行业没带来任何经验,带来的只有教训:


宾得 K01

在过去十年内,宾得旗下有两个无反系统,但都以失败告终。
其一是宾得 K01,如果说宾得 K01 给我们带来的教训是什么,那一定是:沿用长法兰距的无反卡口系统是没有未来的。
长法兰距系统虽然看起来短时间内可以兼容原有的所有单反镜头,但是却放弃了无反的几个核心优势,其中对于消费者来说影响最大的,莫过于体积了——我为什么要买一个体积一样,价钱不见得便宜多少但性能更烂的系统?(在无反系统发展早期,其 CMOS 性能不足以支撑高性能机身)此外,这也意味着未来镜头无法享受短法兰距带来的光学设计红利。
那你可能会好奇,我们现在看到的许多无反系统,比如佳能的 RF 系统,索尼的 FE 系统,尼康的 Z 系统,都在缩短了法兰距后用转接环来兼容以前的单反镜头,为什么宾得不这么做呢?
我也很想知道,但宾得它就是思路清奇我有什么办法……


宾得 Q

至于宾得 Q,无反快速发展的这十年同时也是智能手机爆发的十年,消费者们对于这种小底可换镜的相机的需求基本被手机满足了——1/2.3” 的可换镜头相机?而且还没有计算摄影加持?认真的吗?体积控制也不算好,自然也是凉了。


尼康的 1 系列也有类似的问题,因此也是一个失败的产品系列。但尼康嘛……对这个系列的情感真的是很深,不信你看看新的 Z 6/7 和 1 系列 V2 的外观……
从宾得 Q 和尼康 1 系里我们可以得出一个教训:小底的可换镜无反是没有未来的——便携程度不比大底可换镜无反好多少,麻烦事儿一个不少……
但小底不可换镜的卡片机,比如索尼的 RX100 系列和佳能的 PowerShot 系列,这俩系列还是能提供一些手机提供不了的特性,比如 VLOG 的翻转屏、真 · 光学变焦、更优秀的视频质量等等,所以还算保留了一些差异化竞争的能力。


尼康 V2

尼康 Z 6/Z 7

三星:从冉冉升起的新星到黯然离场

都说买无反相机都是买 CMOS,但在 CIS 制造业,索尼自然是一家独大,但三星这个老二也不是可以小觑的。
三星,众所周知,是手机 CMOS 界唯一一个可以和索尼掰手腕的厂家,这意味着其 CMOS 技术与索尼一直几乎是齐头并进,甚至部分指标还能和索尼互有优劣的。


三星 NX1

三星最辉煌的无反相机当属 NX1,这台传奇的 APS-C 无反拥有高达 2800 万像素,搭载的 S5KVB2 CMOS 就算放在 2019 年也是一块颇有竞争力的 CMOS——背照式技术、高 QE、优秀的 PDAF、先进制程、高速读取(高达 25FPS),支持 4K。
从各种意义上这都是一台颇有竞争力的机器,那为什么三星最后却失败了呢?
说到底,有两个问题——一是 CMOS,二是卡口。
三星的这块 S5KVB2 虽然性能优秀,但成本却非常高,三星曾经把这块 CMOS 拿来外卖,但却一直没有使用它的第三方厂家,再加上三星本身是相机界的新玩家,其产量一直上不去,半导体工业显然是一个以铺规模换低成本的行业,三星无反机器卖不动,其单反时代的合作伙伴宾得……更卖不动……(猪队友坑死人啊)
这或许也是三星在大尺寸 CMOS 技术上一直落后索尼半拍的原因,而另一个彻底扼杀了 NX1 这台机器的,就是它的 NX 卡口。
世界上有两种相机厂商,一种是走大众化工具路线的,一种是走小众化道具路线的,前者的代表自然是 CNS 御三家,后者的代表大家也很熟悉,无非就是徕卡和富士这类。对于主流相机厂,没有中画幅可以,但是没有全画幅是万万不能的,至于后者,小众但利润高,没有全画幅走量也可以活得非常愉快。
对于三星来说,很明显这个能造高性能 CMOS 的厂家是想要挤进最强阵营瓜分一块蛋糕的,但是 NX 卡口决定了它无法做全画幅,无法做全画幅,那基本就和主流相机界告别了。
所以要么砍掉 NX 卡口重练一个新的相机系统,要么砍掉 NX 卡口告别相机市场——三星选择了后者。
松下:奥巴你阴我

说完三星,我们来说松下。
和三星一样,松下也是被猪队友坑过的,三星的猪队友是单反时代的宾得,松下的猪队友自然就是——奥林巴斯。
前面说到单反时代两家一合计搞了个 43 的小画幅系统然后奥林巴斯提了一个自废武功的 f/2 垂直入射限制把松下坑得不轻的事情,无反时代奥林巴斯也没少坑松下,接下来我们就聊聊这茬。
松下这个厂家吧,算不了一线,但比二线的存在感还是强很多,所以就叫它一点五线吧——它的 M43 系统很受视频拍摄者欢迎,摄像机行业也有不小的存在感,帮徕卡设计了很多写作徕卡读作松下的镜头,代工过不少徕卡机器,甚至还能自己设计和生产 CMOS。
但我们都知道近年它最大的动作就是和徕卡适马合作,搞了个 L 卡口联盟,并推出了 S1/S1R 全画幅无反相机——究竟发生了什么事情让松下脚踩两只船(M43+L)呢?和众多的狗血情感故事一样,当然是因为初恋奥巴被人拐跑了呀……
作为一家能产 CMOS 的 1.5 线厂家,自然是要尝试去瓜分一下主流市场的蛋糕的,这和奥林巴斯银闪闪的文艺小众气质严重不符——一个要走量一个要走文艺路线的,这俩能走到一块去吗?同床异梦,分手是迟早的事情。
松下最初和奥林巴斯卿卿我我好不快活,松下产 CMOS 两家一起用,结果吧有个钻石王老五狗大户叫索尼的,12 年的时候疯狂诱惑奥巴然后奥巴就被拐跑了,用了索尼的 CMOS。
这一用,就把松下坑死了——松下自己本来 CMOS 卖的并不多,和奥巴摊一摊这日子还算过得去,结果奥巴上了索尼的车松下这边刚升级完工厂直接 gg,只得转手把工厂卖给了 TowerJazz,这是什么感觉?
一个农村小伙儿进城努力工作找了个老婆,本来小日子过得好好的,攒钱付了个首付心想好日子要开始了,结果老婆跟人跑了,小伙欠了一堆钱直接破产,留下一摊子烂泥等着收拾。
松下:奥巴你阴我!
从此松下 CMOS 一蹶不振,自产性能和成本都划不来,也只能购买索尼 CMOS 度日。
从此以后奥巴和松下就是貌合神离了,且不说互相出规格构成竞争关系的镜头,松下的 DFD 对焦也不兼容奥巴镜头,L 卡口也不带奥巴玩了……
所以这件事情告诉我们关于无反相机的什么道理呢?一家有野心、有志向的相机厂是必须做全画幅相机的,period。
奥巴:宁可坐在宝马车上哭也不坐在自行车上笑

奥林巴斯,坑完松下之后就守着 M43 的一亩三分地拿着索尼传感器乐呵乐呵,典型的宁可坐在宝马车上哭也不坐在自行车上笑,2019 年更是强调只开发 M43 机器。
我个人是个全画幅主义者,我觉得主流厂商还是应该往全画幅这块高地上去竞争、去发展(因为诸多的因素,但这里暂且不展开)。
你看奥林巴斯今年搞了一个什么 M.Zuiko ED 150-400mm f/4.5 TC1.25x IS PRO,等效 300-800mm f/9,你现在还能在哪看见 f/9 的变焦镜头?1.25x 内置增距开启以后光圈直逼 f/11.3,规格非常弟弟。


M43 因为这个 2x 的等效系数根本就做不了高性能镜头,看起来参数还可以,光圈一等效全露馅,但是奥林巴斯就愿意抱着这个小众市场“仔细耕耘”。


五轴防抖组件

如果要说在过去十年里奥林巴斯为无反市场做出的最大贡献是什么,那必然是五轴防抖,奥林巴斯新机型还号称对抗了地球自转带来的影响,至于这个可不可信你们自己也要有个判断。
五轴防抖在全电子化相机时代到来之前还是有着不小的作用,方便手持啊,提高出片率啊,总的来说还是一个很好的东西。
iPhone——蝴蝶扇动了翅膀,以及无人意料到的龙卷风

插句题外话,有一类我们日常使用的不可换镜无反相机在这十年对无反相机行业的快速发展起到了巨大的推动作用,那就是手机。
刚刚说到,无反相机机身一切性能几乎都取决于 CMOS,而手机在这方面的要求甚至还要更高,毕竟手机除了 CMOS,SoC 屏幕啊什么的哪一个都不是省电的主儿,如果 CMOS 还高功耗那拍两张照片就没电用户是要气到沸腾的。于是乎,谁能在手机 CMOS 供应链上站稳脚跟,那它的技术成熟后应用到大尺寸的 CMOS 上也是顺理成章的事情。
手机 CMOS 不仅对功耗和性能有着极高的要求,其另一个特征就是市场需求多样,量大,而尺寸相对较小对良率不太敏感,这意味着手机 CMOS 会是极好的技术实验田。
2010 年,索尼以其优秀的 EXMOR 技术脱颖而出,取代 OV 成为 iPhone 的 CMOS 供应商,而凭借着 iPhone 的热卖和其他品牌智能手机的快速发展,出货量一日千里,并且刷起制程来比谁都欢,手机厂商也乐于尝试新产品,索尼快速击垮 OmniVision 和 Aptina 等各路竞争对手,成为手机 CMOS 供应链的一哥,市占率那是相当的高。不信你看看身边的手机,不管是国际品牌还是国产品牌,几乎都用的是索尼的 CMOS。
iPhone 选择索尼作为供应商的时候,或许没有想到这让索尼在相机行业蛰伏多年后,来了一次王者归来。
马逊河热带雨林中的一只蝴蝶扇动几下翅膀,在德克萨斯州掀起了一场龙卷风——iPhone,就是这只蝴蝶。
索尼:我全都要

索尼在单反时代那是相当弟弟,虽然收购了美能达,号称行业老三,但这个行业大家都心知肚明,单反时代只有 CN 是第一梯队,更严格来说,是一超多强,佳能在数码单反时代是超级巨头,而尼康索尼宾得等扮演的是追赶者的角色。
曾经佳能在 CMOS 技术上独步天下,不过这个部分我们放到佳能篇的时候再讲。
2007 年,索尼造出了 IMX021,这是索尼 CMOS 的开篇。
但别忘了,索尼这个公司有个特点,就是当它铁了心要点技能树的时候,没什么东西能挡住它——所以当索尼从 CCD 进入 CMOS 制造领域的时候,发生了如下的事情。
2008 年,索尼推出了它的第一块背照式 CMOS。几乎与此同时,索尼推出了 EXMOR 技术,带来了 OCADC,这一技术的好处自然是更低的功耗,极高的速度,和极低的噪声,而这三驾马车就成为了索尼无反以及所有使用索尼 CMOS 无反攻城略地的最大功臣,EXMOR 技术的坏处是成本控制,在当时,用这一技术制造大尺寸 CMOS 的价格几乎没有任何一家厂家能承受得起,于是在 2009-2012 年长达四年的时间里,索尼都没有更新 APS-C 和 全画幅 CMOS。
好消息是,这段时间里索尼刚好被 iPhone 选为了供应商,于是在手机传感器领域闭关修炼三年以后,功力大增,不仅 EXMOR 玩得六到飞起,小尺寸 CMOS 还刷出了堆栈式这个大杀器,可惜的是,受制于良率,这些技术暂时还没法用到大尺寸 CMOS 上。
但这样也足够了,索尼重返大尺寸 CMOS 制造就丢出了一对王炸——那就是 D800 上的 IMX094 和 D600 上的 IMX128。当年大家肯定都看过许多 D800 对 5D3 拉阴影的对比,这就是 EXMOR 传感器低噪声的功劳。
索尼进军 CMOS 行业后,并没有止步于相机和手机,还广泛进军汽车和监控等方面的 CMOS 制造,总归就是一句话:我全都要。
这样也给索尼半导体的 CIS 带来更大的产量优势,进入了一个良好的良性循环,并且推出了一个颇具前瞻性的 NEX 卡口。
在那些年,一股“CIS 必然朝着小型化的方向发展”的妖风吹了起来,不少厂家纷纷开发只能容纳小尺寸 CMOS 的卡口,并且满心欢喜地期待能打掉全画幅单反成为新的行业标准,不过物理定律是残酷的,全画幅等效光圈上就是有着极大的优势,而其机身尺寸和重量又恰好是一个还不错的平衡点,在这场妖风袭来的过程中——富士、奥林巴斯、松下、三星都被坑了。
但索尼没有。
许多人说索尼最开始设计 E 卡口是为了 APS-C 尺寸的 CMOS,强上全画幅后必然镜头设计会有极大限制,不过事实证明这存粹是一派胡言。
在 E/FE 卡口的发展史上,有一台“是 E 卡口但不是相机”的机器扮演了非常重要的角色,也是它告诉我们,E 卡口从最开始就是为全画幅设计的。


它就是 VG900,E/FE 卡口首台全画幅机器,不过,它是一台摄像机。
在这台机器上,有无数的爱好者去尝试转接各种单反镜头,得出了 E 卡口足以容纳全画幅并拥有良好的画质表现,也是在这台机器上,索尼全画幅相机标志性的金橙圈设计首次出现。
如果说 VG900 是引路人,那 a7/a7R 就是无反时代向单反发起挑战的第一声枪响。
a6000 则是无反时代的 5D2,将无反的理念带入千家万户。
a7S 则是全画幅无反尝试取代部分小成本制作里摄像机的一个探索。
a7R2 标志着无反向静态画质单反发起了冲击。
a9 自然不必说,3600MPPS 的速度,1/150s 的刷新,无黑视 20fps 连拍 + 60fps 对焦,最接近无反究极形态的一台机器——而这是在 a9 上那块 IMX310 在很多情况下被关闭了 DRAM 的前提下实现的,满血版 IMX310 会强得多。
索尼在无反发展路上也踩过坑,比如 QX 系列相机,和奥林巴斯 Air 系列一样,发现把成像模组分离出去搭配手机取景这条道路并不能走通,取景延迟太高,体验不好,而且不介意带多一个设备的人往往会更倾向于选择相机。
哈苏、徕卡:我玩我的

哈苏和徕卡属于比较高冷的品牌,哈苏搞了个 X1D 大家都知道了,徕卡则是发展了 TL/SL 的 L 卡口系统,然后里面许多机器和镜头都是读作徕卡写作松下,暂时按下不表。
X1D 的有趣之处主要在于镜间快门,这一点和其它中画幅系统比较接近,镜间快门能提供更快的闪光同步速度,但也会对转接造成一些麻烦。
徕卡 SL 是一台非常好玩的机器,它是无反首次尝试脱离微单的概念,其庞大的体积和重量带来的是同时代最优秀的 EVF 观感和最佳的握持手感,算是一代很有趣的机型。
总归是剑走偏锋的两家人呐……
富士:2mm 的错误

富士最大的痛,就是 X 卡口定小了,但就算是 X 卡口这个 APS-C 卡口,富士也给我们带来了很多精彩的小众机型,其中不乏不少复古、精致的机器。
富士这家公司在无反浪潮中并没有贡献什么推动行业进步的技术发明,X-Trans 这个 CFA 也是富士在自娱自乐。
令人比较印象深刻的是后来推出的 GFX 系统,GFX50S 让许多人第一次接触中画幅无反,50R 让中画幅旁轴得以重生,GFX100 则是首次把 4433 提升到 1 亿像素,而且由于 4433 和全画幅面积差距并不是太大,许多全画幅单反镜头也得以转接到富士系统上。
佳能:从勇者到恶龙

佳能在 30 多年前祭出了 EF 卡口,这个全电子卡口的生命力至今依旧非常旺盛,EF-M 本质就是换了一个物理规格的 EF 卡口,一个 30 多年前的卡口到今天仍能正常使用,并满足需求,可见佳能是多么有前瞻性。
在过去几十年里,佳能在电子、机械和光学上都有许多革新——超声波马达、镜头光学防抖、电磁光圈、EFCS、各种新式特殊镜片、大型萤石镜片,等等。
不过近十几年佳能的 CMOS 一直没有什么技术大更新,近几年才憋出来 OCADC,至于什么高大上的背照式和堆栈式一概没有,这大概就是从勇者变成恶龙的故事吧。
近两年 RF 系统看起来比 EF-M 系统做得要更加认真,一枚 f/2 变焦和两枚高素质 f/1.2 定焦是非常棒的镜头,或许会成为下一个勇者,谁知道呢?
尼康:从被 NTR 到大仇得报……了吗?

尼康这个玩家在单反数码化前还是非常有存在感的,数码化以后因为非全电子化的卡口一直挺烦的,而且因为自产 CMOS 凉了所以把 CMOS 制造任务给了索尼,电子方面没什么成就但是光学方面依旧是颇有建树。
2002-2007 年,尼康一台全画幅相机都没有,并且在 2005 年尼康更是号称数码时代全画幅是没有必要的,APS-C 就够用了——后来自然也是疯狂打脸。
无反时代尼康因为 CMOS 这个事情也是非常难受,原本除了索尼外还有瑞萨和东芝可以帮忙生产,算是有几个备份。然而后来这两家 CIS 厂都被索尼吃掉了。
尼康 1 系还在的时候,养着 Aptina,如果 1 系一直做下去的话,代替手机 CMOS 充当一下技术试验田也是很棒的。但是尼康最后没有买下 Aptina,最后被安森美(On-Semi)收购了。
尼康就这么被 NTR 了……后来推出的 Z 系列又用回了索尼 CMOS……
徕卡、松下、适马:一起玩吧

L 卡口联盟,徕卡松下我们已经聊过,此处略过。
适马为 L 卡口带来了一批亲民的定焦镜头,以及昨天发布的 35mm f/1.2 和 14-24mm f/2.8 则是适马在无反市场交出的第一份原生镜头答卷。
大疆:另类头号玩家

大疆的无反相机一直是为无人机优化的,Zenmuse X 系列,包括后来推出的 DL 卡口也都展现了其独特的设计取向。
DL 卡口理论上塞全画幅和 4433 中画幅都没有问题,是很有潜力的一个卡口。
其 DL 镜头则取消了光圈环对焦环等机构,尽可能地减重,这是明显的为航拍优化的表现。
此外大疆收购哈苏以后也为 XCD 系统推出了新镜头,这也是相当不错的成绩。
【急就番外】适马:第一台全电子化相机!



适马推出 FP,这是世界上第一台完全去除了机械快门的无反相机,这也是向全电子化相机迈出的重要一步,尽管采用的不是堆栈式传感器所以速度方面还有很大的提升空间,但这个方向是走对了吧。
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jaivy | 来自浙江
太祖  奥林巴斯E330,具有AB模式,A模式就是单反模式,B模式是实时取景,使用一颗独立的感光器取景,主感光器成像,B模式后来被索尼的阿花单电借鉴。
太宗 奥林巴斯E410,同样是AB模式,A模式是单反,但B模式使用主感光器取景和成像,和现在的无反的成像流程一毛一样
B模式开始了分支剧情
然后有了奥林巴斯和松下联合发布M43的事情,名义上的第一台商品化的无反相机是松下G1
再后来就是无方系统遍地开花了

至于

  • 「无反相机」有哪些特点?
  • 相比于传统相机和单反相机,它有哪些优势和缺点?
  • 有哪些经典的「无反相机」?
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guy1268 | 来自广东
评论区网友提示,那么我就在开头说说“无反相机”这个命名但一些原委吧。
无反相机真正在英文语境下被定义是在2015年7月23日,Consumer Electronics Association正式将英文名称订为Mirrorless Interchangeable Lens Cameras (MILC)。而在中文语境下,其实此前商家有五花八门的命名,和民间的俗称,比如:微单、单电、小单反等等。
这种定义其实只是为了帮助消费者和零售商更好的定义和说明他们的产品而作出的。基本上“无反相机”具备两个特点:没有反光镜结构、可更换镜头(电子取景器也许不是无反的必要条件,但是无反相机本来就是针对取景方式而命名的一种命名,所以笔者认为电子取景器也非常重要,事实上在市场上,电子取景器的性能也是非常重要的考量参数。)
相关链接:
CTA - CEA Introduces New Terminology for Digital Imaging Sector谢邀,
这个答案一共分成三个部分,对应了原题中的三个小问题。有一点长并且多图预警。
1、无反相机的特定:
如果要解释“无反相机“,先要说几句什么是单反。因为其实这个词汇本来就是相较于“单反相机”而言的。
·什么是单反?


单反光镜相机
专业摄影师必备家伙,摄影爱好者没个单反都不好意思跟妹子打招呼。背着它随便找个景点一站,妹子主动来找你搭话“小哥哥看你相机特专业,能帮我们拍张照吗?”
(单反表示:哥只能帮你到这了。)


图片来自《美国纽约摄影学院摄影教程》

       单反光镜相机顾名思义是只有一个反光镜的相机,反光镜和机身上方的五棱镜组成了一个可以让摄影师“所见即所得”的光路。专业摄影师选择它的一个重要的原因就是取景框明亮,没有延迟(相较于电子取景器而言)和视差(相较于旁轴相机而言)
       而也正是因为这五棱镜的原因,让单反往往十分笨重,特别是到了数码时代,单反相机反而比胶片时代更加笨拙。


        1991年柯达公司用尼康f3改装出了世界上第一台数码单反,此后数年,尼康佳能纷纷研制出自己的数码单反。时至今日已经走过了20个春秋,勤劳勇敢的人类致力于找到“明亮取景器、所见即所得”和轻便兼得的办法,在手机只有6寸大的时代,单反显得有点太不上进了。


那么,究竟是什么让数码单反如此笨重呢?让我们来看看数码单反相机的内部构造。


整个相机结构可以简化成两部分:取景与成像。
快门闭合时,五棱镜和反光镜构成取景的光路,用来取景。
快门开启时,反光镜抬起,光线直接射到传感器用来把光信号转化为电信号,数码元件用来解析信号从而生成我们看到的画面。
相机工程师和我们一样,端详了许久这个结构,觉得成像部分不能缩减,毕竟相机是用来拍照的。于是,一拍大腿,“反光镜!就决定是你了!
2011年8月24日,数码产品中的高富帅索尼发布了第一台全画幅数码无反相机,也为无反光镜提供了解决办法。


索尼的解决办法,是一张膜……


        前面我们说过,传统单反在快门开启时,反光镜会抬起,让光线直接投射到感光元件上,这是因为反光镜是反光而不透光的存在。于是,索尼A77使用一种半透膜来代替原来的反光镜,半透膜既透光又一定程度的反光,刚好满足了取景和成像两方面的要求。
(但实际上,早在胶片年代,尼康光学就曾经尝试用半透镜去代替反光镜从而取消反光镜抬起、增加快门速度。)


        索尼为无反相机提供了非常好的解决途径,而且从相关测评结果上看,索尼的半透膜表现出色,光线损失在可以接受的范围内,并且在成像、对焦等领域都有很好的表现。
      但是即使如此,我们只是发明了一种“单反相机”的变异体,虽然在快门速度等方面有所提升,但体积笨重怎么办?(摄影专业学生表示:救救孩子)
       这面反光镜真的是让照相机设计的工程师们操碎了心,于是,设计师们一狠心,干脆取消了它!


奥林巴斯em1 mark2内部结构

(工程师们擦擦汗表示:这样看着爽多了)
2013年10月16日正式发布世界首款全画幅无反相机A7、A7r。


至此,无反相机开启了全画幅时代。
无反相机特点总结:
1、没有反光镜结构,用电子取景器(这里不考虑a77了)来解决取景光路和拍摄光路冲突问题。
2、没有因为没有反光镜结构,通常体积更加小巧、质量更轻。(后附对比图片)
3、在镜头群方面,各个商家有自己的打算,但总体上镜头群丰富、堪比单反相机。


尼康D850和2018年发售的无反相机Z7比较

2、无反相较于传统相机
其实这个比较起来非常困难了,首先,无反是数码时代的产物,基本上只能跟数码相机在统一语境里,而电子产品的问题,往往都是长江后浪推前浪的,今天起来的问题,往往明天就是最普遍的技术。就目前的无反相机进程而言,有几个尚未解决的问题,算是无反的缺点吧。
(1)电子取景器太过费电,这算是数码产品的同病了,我们实在是很难兼顾强大的功能和续航能力。
(2)因为机身设计非常紧凑,通常卡槽非常紧张。2018年上市的尼康Z7为了机身的小巧,也在卡槽的问题上牺牲,只保留了一个卡槽。
(3)在高端专业级别的相机里,无反价格高出单反不是一点点。
3、无反相机推荐(鉴赏)
(1)莱卡SL 全画幅无反
2400 万像素 CMOS 传感器 (24x36 mm),机身体积:13.33 x 5.08 x 11.43 cm
(2)奥林巴斯om-d E-M10 Mark III,3/4画幅


采用5轴稳定系统,被认为是市场上最好的。触屏加折叠屏幕的电子取景器,支持4K视频。
(3)索尼Alpha a7 II,全画幅无反
是a7的第二个版本,它于2014年发布。虽然已经发布a7 III,但就性价比而言笔者认为2更具有吸引力。
(4)Fujifilm X-H1 ,APS-C画幅


2018年初刚刚发布,旨在进入高端市场。价格也接近万元。自带手柄增加了电池续航。有效像素2430万,静态画面和摄像都表现出色。
(5)尼康Z6,全画幅
机身防抖,4K视频,24.5MP传感器,12fps连拍功能,折叠触摸屏,支持蓝牙和WIFi连接。
(6)富士X-A5,APS-C画幅


入门级无反光镜相机,2018年推出,2420万有效像素,“自拍式”折叠触摸屏。
(7)哈苏X1D II 50C,中画幅
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在无反这条路上,哈苏做出了自己的中画幅相机,并在2019年6月19日推出了2代产品,价格不足4w,可以说非常亲民。它的机身重量仅为 650g,配备有 3.6寸触控屏幕和 OLED EVF。一块 5000 万像素的中画幅传感器,同样具备 16bit 色彩深度以及 14 档动态范围,也支持哈苏自家的 HNCS 哈苏自然色彩解决方案。同时还支持双 UHS-II SD 卡,GPS、Wi-Fi、USB-C……
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cf1986 | 来自广东
无反,现在我们市场主流意义语境下的无反相机
并不是旁轴的延伸,而是单反的进化
相机的历史,从一开始就是同轴的,旁轴是为了取景拍摄方便不得已为之的一种妥协
无论是测距旁轴,还是双镜头反光,都是在底片拍摄和同轴取景的连续性之间的取舍中对同轴的让步。
一句话可以概括摄影光学最大的难题——摄像头不可能是透明的
(这里还有一些“实体时间穿越”不可能等等的例子,都在说明这个问题)
而在光电时代之前,胶片是不可能完成同轴同步取景任务的
所以第一代独立单镜头无反光镜相机,实际上是单反上的live view的去繁从简——既然你都LV了,那还留着反光板干什么,或者可以说,是把早就用数字取景的卡片机逻辑用在了可换镜头机身上了而已
08年奥巴就有了原型机,这个长得像饭盒的机器,其实更像去掉取景器的单反而不是去掉取景器的旁轴,因为旁轴旁轴,去掉取景器就不叫旁轴了


后来为了照顾明亮环境下的取景体验,松下G1加入了EVF


可以说M43开启了同轴相机的纯电气化、小型化的时代,但直到今日的这十年,市场上最大的赢家,是索尼
其实三星nx系统的发布要早于索尼,同样是apsc系统,类似的家电厂标签,三星在10-15年对NX系统的经营并不怠慢,后期甚至还有nx1这样的性能怪兽,但这个品牌在当时的市场环境下无法拿到主流消费者口碑的话语权,传统摄影是品牌鄙视链最严重的领域之一,三星后来裁掉了自己的相机部门,电气光学专门搞去做手机,所以第二年才有了S7所谓夜视仪的技惊四座。


其实NX1这机器要啥有啥,性能还贼强,要说真的不赖,可惜生不逢时

长得有些像nex3但更简陋和“美术”一些

现在我们知道索尼正在用E卡口这个平台全面发展,从轻型时尚相机到高端职业用途,从商业静态摄影到专业影视制作,从体育运动到随身vlog全面开花
但这个系统在其刚刚出世的时候,是被认为“不看好”“玩具”“无法胜任单反的工作”的
所以在10年-12年e卡口的初生期,主流摄影用户,包括职业用户和其他品牌爱好者是看不上NEX系统的
不看好NEX系统 - α|Sony/KM/M SLR/DSLM论坛所以实际上除了索尼本品牌的老用户(自动转接福利和品牌情结),以及像我这样更偏向数字爱好者而不是摄影爱好者的索尼标签玩家之外,主流摄影玩家并没有很迅速地进入市场。
但柳暗花明,让nex系统没有成为索尼日常不赚钱交朋友的实验品的,是随之兴起的转接潮流,转接玩法撑起了nex从镜头到整个系统不完善的时期,直到A7R2的发布索尼全幅系统开始正式以业界的领导者出现
这中间也有一些其他的品牌也在做,富士的小而美路线一直维护住了小众长尾粉丝群体的同时开始向中画幅上探,GFX已经有了第二代相机


APSC系统还有佳能当年为了分一杯羹出的EOSM系统,也算活了下来,出了不少时尚走量的机器,和单反一样,请了明星打了广告,过得还凑合,淘宝上也有点牌面


而当年的M43联盟也是几家欢乐几家愁,松下的GH系列以及整个系统已经成了多代以来公认的视频创作者推荐机型,奥林巴斯却除了几款旗舰机型还有报道之外淡出了大家的视野,em5三代我在16年就说可能有,结果现在还没有,而现在松下正式发布S系统全幅,奥林巴斯还不知道什么时候跟进,还有国产大疆和小蚁的进入,也没有了后话


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至于其他一些品牌系统则和三星一样,仅仅留在了尚不久远的记忆中
GXR系统是理光看到无反系统的可拓展性后搞出来的模块化思路,但其实短法兰距和快速的技术更迭使一体机身本来自由度就不低,GXR反而显得画蛇添足麻烦了很多,后来理光一门心思做小相机了,单反这块还是收了宾得继续搞


至于宾得自己的品牌,更是搞出了两套系统
沿用PK长法兰距的K01,造型一言难尽


这个据说是大师设计的造型当年引发了无数吐槽

和小芝麻底,现在手机都比它底大的Q系统


当年据说还有一部分爱好者,但如今也不更新了

C家出eosm蹭市场,N家自然也不会落后,J系列一寸底小微单上市以来一直被diss从未被关注,结果这个规格让索尼拿去搞了rx一系列一体化小型相机搞得风生水起,也是为他人做嫁衣了


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可见,很多厂商为了适应市场的同时延续原有系统的市场优势,也就是不愿改变,都做出了两套系统来参与无反市场竞争,但结果却是一直坚持e卡口的索尼成了业界的领导者,18年可以说是全面无反年,很多厂商后知后觉终于开始进入135全幅市场正面与索尼竞争,于是就有了现在的局面
所以说,要做一个系统,就好好做,把握好时机积极升级技术,而不是抱残守缺,等到清醒过来发现已经落后很多了
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易奇 | 来自吉林
无反相机,通常指无反光镜可换镜头相机( mirrorless interchangeable-lens camera (MILC))。如果给无反相机下个定义,就是不借助其他光学设备完成取景、对焦的可换镜头相机。
旁轴相机(RF)使用旁轴取景器取景,合像式测距仪对焦。单反相机(SLR)使用镜头后,焦平面前的反光板或半透镜以及对焦屏,五棱镜完成取景、对焦。双反相机(TLR)使用另一支镜头和反光板、对焦屏完成取景对焦,且大多不可换镜头。固定镜头数码相机符合无反相机的大部分定义,但不可换镜头。
看到这里就会发现,无反相机并不是一个新鲜事物,胶片时代将毛玻璃屏放置于焦平面进行取景对焦的相机就是无反相机。从最早的相机到后来成系统的大画幅相机,都可以视为无反相机。进入数字时代,毛玻璃和胶片被统一为CCD或CMOS传感器,并且获得了更多的功能,无反相机的回归就是必然。
现代无反相机的特点:可换镜头,且镜头和传感器之间不存在焦平面快门以外的元件。直接使用传感器进行取景,对焦,测光。通常法兰距较短。
将无反相机与传统相机比较,不妨先看看传统相机的特点。
RF旁轴相机,镜头和焦平面间可以没有其他组件,因此机身能够做得较为轻薄。镜头设计不受法兰距影响,镜片可以深入机身,广角镜头及大光圈镜头设计难度低,但大尺寸镜头遮挡取景器。使用黄斑合像对焦,机身宽度不能过小否则基线长度不够。取景器存在视差,且取景器通常为固定倍率,不能随着更换镜头变换取景范围,只能使用框线不精确地提供参考。使用长焦镜头时取景困难,使用广角镜头时要外接取景器。成像时仅快门工作,非常安静。合像式测距仪组件结构复杂,价格高昂。
SLR单反相机,镜头和焦平面间存在反光镜箱,且镜箱尺寸随着画幅增大而增大,机身沉重。镜头设计受到法兰距影响,镜片无法深入机身,广角镜头需要使用反望远结构,大光圈镜头受法兰距和卡口口径双重制约。手动对焦较为困难,自动对焦依靠相位对焦可以达到很高速度,但半透镜反光板使得取景器亮度下降。通过镜头取景亮度较低。取景器没有视差,配合景深预览可以做到和成像效果完全一致。机身内高速活动部件较多,有明显噪音,价格较高且长时间使用存在可靠性问题。
TLR双反相机,虽然存在反光镜,但整体结构紧凑,胶片时代不可用空间较单反少,中画幅下更加轻便。取景镜头设计受反光板影响,成像镜头设计受机身尺寸影响,因此多为固定镜头。取景和单反类似,但存在视差。通过镜头取景亮度较低。反光板不需要运动,成像时仅快门工作,非常安静。运动部件少,光学结构简单,整体价格低廉。数码化潜力小,最早被淘汰。
相比于传统相机,无反相机有以下优缺点。
优点:镜头和焦平面间无多余组件,机身轻薄。镜头设计不受法兰距影响,且大尺寸镜头不会遮挡取景器,镜头设计几乎没有限制。可以设计出小尺寸广角镜头和超大光圈镜头。通过传感器取景,手动对焦可以实现放大对焦,自动对焦精度和工作范围优于单反相机。取景器经过数码增益,暗光条件下依然可以预览所得图像,平时取景器亮度更高,且不会因为强光源导致炫目。结构极其简单,造价低,产品质量容易控制。
关于对焦部分,单反使用的对焦模块为线形CCD,两条线为一对。线条越宽灵敏度越高,且线条间距越大对应可用光圈越大,间距越小对应光圈越小。受到结构的制约,通常最大可对焦光圈只有f2.8,最小可用光圈f8,且不是每一个对焦点均可用。对焦点也无法置于画面边缘,对焦覆盖范围小。
而无反相机的片上相位使用半月形遮罩设计,通过对焦像素所成的半月形像收敛为点函数来对焦,全像素双核也采用同样的设计。这种设计不存在检测线长度问题,且使用全部光线进行对焦,理论上支持的最大光圈等同于镜头最大光圈,最小可对焦光圈仅取决于传感器制造水平,可以做到90%以上覆盖范围(极边缘无法获得完整对焦信息)。
说完优点说缺点:无反相机一切功能均使用传感器完成,功耗较同水平单反更高。传感器长时间工作存在热噪。由此可以看出,无反相机的缺点均为技术性缺点,将随着技术的进步而消失。而优点是由固有结构决定的,单反相机无反获得。因此无反相机必然成为未来的主流。至于很多人认为无反相机容易进灰,实际上单反相机复杂的镜箱反而更加容易藏匿灰尘,即使表面上清理干净,传感器也可能在不换镜头的情况下出现尘埃,而无反相机结构简单,清理容易。因此我并不认为这一项构成无反相机的优缺点。
无反相机的历史与经典无反相机。
2004年,爱普生R-D1(APS-C)发布,这是第一台非单反结构的可换镜头数码相机,但并不能使用传感器取景。
2008年,第一台严格意义的无反相机松下DMC-G1(M43)发布,M43成为第一个无反相机卡口。
2009年,理光GXR模块化相机发布,使用徕卡M卡口组件(APS-C)时可视为第一台M卡口无反相机。
2010年,三星NX10(APS-C)与索尼NEX-3(APS-C)发布,无反相机进入APS-C画幅时代,向着主流可换镜头相机市场发展。
2011年,宾得Q系统面世,使用1/2.3英寸传感器,是世界上最小的可换镜头相机系统。同年尼康1系统发布,使用1寸传感器。
2013年,索尼A7、A7R(FF)发布,E卡口在2013-2018年间成为世界上唯一的全画幅无反相机卡口。
2016年,哈苏X1D(4433)发布,无反相机迈入中画幅市场。
2017年,索尼A9发布,无反相机第一次挑战顶级135数码相机,且20fps连续追焦拍摄刷新了135相机性能记录。
短短10多年时间,无反相机从无到有,借助电子技术的发展达到了相机界的顶峰。
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