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对于相机来说，是否可更换镜头是一种重要的分类方式。一般来说，可更换镜头的相机相对更加专业一些。家用小型数码相机往往不可更换镜头，而专业级的相机基本上都是可以更换镜头的。
外界光线要经过镜头才能入射到相机内部，镜头的作用在于对外界光线进行复杂的处理，让成像的效果产生变化，或是拉近、或是推远。由于镜头结构的限制，单一镜头所能实现的效果有限。比如说变焦镜头可以起到视角推远或是拉近作用，但成像画质却有所欠缺；而想要得到比较好的画质，往往需要定焦镜头来实现。也就是说，单个镜头无法囊括光圈、体积，及变焦等所有的优点，所以才有了换镜头的需要。
家用型数码相机的成像质量一般不高，而日常生活中的摄影对于镜头的要求也不高。
专业级单反相机（或微单相机）的感光元器件往往是家用型数码相机的几倍甚至十几倍，其成像质量可以细微到发丝。
1. 单反相机
数码单反相机的全称是数码单镜头反光相机，英文缩写为DSLR（Digital、Single、Lens、Reflex Camera）。数码单反相机的工作原理是光线透过镜头到达反光镜，再反射到上面的对焦屏，通过五棱镜的折射（或反射）成像。使用者透过目镜可以在取景器中实时看到景物，整个过程是光学取景的。拍摄时按下快门，反光镜弹起，感光元件（CMOS或CCD）前面的快门幕帘打开，光线通过镜头到达感光元件，并转换成电子信号存储为图像文件。快门关闭后，反光镜恢复原位，取景器中可以再次看到对焦屏上的成像。
数码单反相机的取景与拍摄时的成像光路图：红色为取景时的光路；黄色为拍摄时的光路。
光圈f/2.8，快门1/50s，焦距200mm，感光度ISO100
单反相机的历史悠久，而数码单反相机则是近20多年来的主流摄影创作器材。上图是使用佳能EOS 5D相机拍摄的。
2. 单电、无反与微单相机
单电相机（Single Lens Translucent Camera）指的是单镜头电子取景相机，外观与单反相似，但采用半透镜技术替换了单反的反光镜，这样拍摄时就不会有反光镜频繁起落的问题，相机连拍速度就可以得到提升。单电与单反最大的区别在于单电将反光镜替换为半透镜（许多单电产品甚至直接取消了反光镜，且没有用半透镜替代，这类相机被称为无反相机），通过电子取景器（EVF）实现了实时取景，对于摄影效果可以做到所见即所得。
单电相机的感光元件与数码单反级别相同，在光线充足的条件下其画质表现尤佳，可以满足初学者各种题材的拍摄需求。单电相机目前配套可更换镜头规格和品种要少一些，因此拍摄自由度会受到一定制约。
单电相机顶部不再内置五棱镜，因此减小了相机体积和重量，让相机的便携性变得更强。但问题在于取景器不再是光学结构，使用时消耗电量较多。
微单的结构即成像光路图。
光圈f/1.4，快门20s，焦距24mm，感光度ISO3200
当前主流的无反相机，体积小、重量轻，性能也足够可靠，所以在拍摄那些当前比较流行的弱光、星空等题材时，你会发现许多摄影师已经将无反相机作为主力器材使用了。
3. 旁轴相机
单反和无反相机，外界光线都是通过镜头（TTL，即Through The Lens）后再进入取景器实现取景构图的。但旁轴相机不同，这种相机的取景光路并不通过镜头，而是通过独立取景器取景，并且取景器接收的光线也并不通过镜头。取景光轴位于摄影镜头光轴旁边，因而取名“旁轴”相机。
由于是独立取景器取景，因此近距离拍摄时，取景会存在一定视差，而高级旁轴相机有视差补偿机制。
旁轴相机取景与拍摄时的示意图。
富士X100旁轴相机，可以看到相机右上角有取景框。成像通过镜头，取景则通过右上角的取景器，两者并非同一线路。
光圈f/10，快门1/400s，焦距20mm，感光度ISO200
旁轴相机没有反光镜的限制，一般广角镜头可以做得非常贴近，一般来说，广角和标准焦距是它的强项。
相机底片的尺寸对成像画质的影响非常大，一般来说大底片相机成像画质要远高于小底片相机。在数码时代，所谓底片的大小，实际上是指感光元件的尺寸，也用画幅大小来表示。
数码相机的感光元件。
对于刚开始接触摄影的人来说，“画幅”这个词可能有些抽象。“幅”这个字含有幅度、尺寸的意思。对于传统的胶卷相机来说，就是胶卷尺寸大小；对于数码相机来说，就是感光器件的尺寸大小；不同画幅照相机可以产生不同大小的影像结果。根据不同的画幅，照相机主要可以分为大画幅、中画幅、全画幅、APS画幅等相机。
大画幅相机是指底片尺寸为4英寸×5英寸或大于4英寸×5英寸的照相机，换算成公制单位即101.5mm×127mm，而当前主流数码单反的底片（感光元件）尺寸为36mm×24mm，由此可见大画幅底片尺寸之大。底片尺寸较大，就会成像清晰、质感真切、影调与色调层次细腻动人、色彩饱和逼真、细节再现能力非常良好。大画幅相机品牌主要有仙娜、林哈夫等。
中画幅相机是指画幅大于全画幅36mm×24mm的尺寸，而小于101.5mm×127mm的大画幅的底片尺寸的相机。当前，中画幅相机使用宽度约为60cm的120/220底片，主要尺寸类型有60mm×45mm、60mm×60mm、60mm×70mm、60mm×90mm等。
大画幅相机镜头架和镜头沿单轨轨道或折叠基板滑动调节伸缩皮腔，可达到聚焦效果。
中画幅照片可以提供丰富的细节，但是高感和连拍等性能不如全画幅单反，所以比较适合用于影棚拍摄。并且中画幅相机非常昂贵，需要考虑是否值得使用。生产中画幅相机的著名品牌有哈苏、玛米亚富士、奥林帕斯、潘泰克斯、骑士等。
中画幅相机在便携性、电子性能上进一步提高，但在使用时仍然不能像当前主流的数码单反相机那样方便。
光圈f/5.6，快门1/320s，焦距90mm，感光度ISO200
中画幅相机成像，画质细腻、细节丰富、色彩真实自然（上图使用Hasselblad X1D相机拍摄）。
全画幅也称为135画幅。胶片相机时代，相机使用的胶卷尺寸为电影胶卷的尺寸，长边为35mm，这就是35mm画幅（后来相机胶卷的实际尺寸演变为了36mm×24mm，但35mm画幅这个名称却一直沿用了下来）。胶卷一次使用一个，用完就换一个，是一次性的（最常见的如前几年人们使用的傻瓜相机），所以就在35mm前加了1用来标注，这就是135mm画幅的由来。
到了数码时代，如果数码相机的感光元件CCD/CMOS尺寸等于135画幅胶卷的尺寸，那么这种相机就被称为全画幅相机。
APS画幅是一种尺寸更小的画幅形式。从胶片时代开始，相机生产厂商就设计了APS胶片系统，有APS-H、APS-C、APS-P三种画幅规格。APS-H是将全画幅裁掉一些，尺寸变为30.3mm×16.6mm，长宽比为16∶9，所以也称为满画幅；APS-C型是在APS-H画幅的左右两头各挡去一段，尺寸为24.9mm×16.6mm，长宽比为3∶2；APS-P型是满画幅的上下两边各挡去一段，尺寸为30.3mm×10.1mm，长宽比为3∶1，称为全景模式。佳能与尼康的入门及中档机型都是APS-C画幅。
不同画幅级别会有不同的标准，如中画幅就有多种级别的底片尺寸，并且有时候相差很大。
这个图显示了中画幅、全画幅、APS-C画幅及4/3画幅形式的感光元件大小比例。
画幅越大，同样焦距下拍照时的视角也越大。图中所示为全画幅与APS-C画幅的视角比例示意图。
光圈f/2.8，快门1/1250s，焦距70mm，感光度ISO250
当前的APS-C画幅数码单反，除画幅较小这一劣势之外，在明亮的环境中画质性能直追专业级的旗舰机型，上图是使用佳能EOS70D拍摄的。
把拍摄的数码照片放大观察，会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小点所组成的，这些小点就是构成图形图像的最小单位“像素（Pixel）”。每个像素点的明暗程度和色彩各不相同，聚集在一起形成数码图像整体的明暗和色彩。
数码相机一般会标注最高像素，而实际上最高像素是无法实现的，真正决定成像质量的是另外一个概念——有效像素。
最高像素是指感光元件所拥有的感光像素点的数量，这个数据通常包含了感光元件的非成像部分；而有效像素是指真正参与感光成像的像素值。以Canon EOS 60D为例，其CMOS最高像素为1900万，但由于CMOS有一部分像素并不参与成像，因此其有效像素为1800万。用户在购买数码相机时，通常会看到商家标榜“最高像素达到×××”和“有效像素达到×××”，此时用户应注重看数码相机的有效像素是多少，有效像素的数值才是决定图片质量的关键。
光圈f/5.6，快门1/125s，焦距200mm，感光度ISO100
如果像素很高，那么对照片进行裁剪等后期处理时的操作空间就会更大。上图这个画面就是由原照片裁切出来的，可以看到仍然能够满足印刷需求，非常清晰。