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快门高速原理 初步了解高速闪光与同步  

2013-11-01 13:38:16|  分类: 摄影技术指导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  高速闪光和高速同步闪光绝非一个意思。后者一般多被简称为高速同步。它的发光具有一定意义的频闪特性。而前者指闪光持续时间极为短暂。要弄清楚这个,就不能从宏观方面分析闪光和快门。

  闪光灯发光是一个瞬间,这个瞬间具体有多少时间一直是被应用人忽略的问题。闪光灯的教程中一般会给个含糊的区间——极短的千分之一秒内完成发光。在我们看来,极短的时间里充电的电容放电,灯管内惰性气体发光。既然已经是极短时间完成的,那闪光就不存在持续的问题了。但当你开始接触影室闪光灯时,就会发现一个显眼的参数描述,闪光持续时间T=0.5 1/800秒。此外,银燕的灯头往往土了拉几的浅黄色也让人困惑不已,这样不会导致色温偏低吗?

  对闪光的微观分析就能得出上述的结果。在国际标准化协会中,T=0.5是一只闪光灯的重要参数。


高速闪光与同步

  从电容开始放电到放电结束,闪光持续了一个虽然短但却存在的阶段。上图就描绘了该过程。在开始放电时所释放的能量极大,然后逐渐变小。呈现一个波形的数学规律。刚开始释放电能时,电容器内仍充满电,释放的电流最高,在释放的过程中,电容器因为降低电压的原因使得闪光管收到的电流也随之降低,直至放电完毕。事实上纵坐标第二次到达T=0.1时,余下光线已经可忽略不计。国际标准化协会ISO和德国工业工业协会DIN都同意使用半峰值作为闪光持续时间的恒定标准,即第二次到达T=0.5时所需时间。

高速闪光与同步
偏黄的银燕闪光灯头

  除了强度上的波形变化,闪光的色温也在随电流能力的高低发生着漂移。所有的闪光灯会在闪光开始的瞬间产生色温相对高的蓝色光,转而是色温低的红色光。人眼无法识别微观的过程,总结之下感受到白光的放射。白光是可见光各波等比例的光线,高色温是短波蓝光偏多,低色温则反之。若一只闪光灯的发光时间整体超越了快门时间(一般为1/200),后期的低色温便不能进入相机曝光,闪光在整体上就出现了色温偏高的现象。很多闪光灯在使用时间过长后均会产生色温不准,画面偏冷的现象,其原因便是此。而某些闪光灯因无法做到短发光持续时间,就只能通过灯头镀膜,以减少短波蓝光的透过,从而实现标准色温。银燕灯头偏黄显旧的用心就很好解释了。对于这种低功率且廉价的闪光灯,我们应该理解其纯摄影应用设计。

  即使是大名鼎鼎的布朗,高功率(如1000W的影室闪光灯)的灯光在T=0.1时,也有1/80的持续时间。这就很难凝固高速运动的物体。我指的是子弹类的速度。高速闪光灯就是指闪光持续时间非常短暂,能达到数千分之一秒。这种灯光并不常见,所拍摄的题材也非常局部的被限定在科研摄影中。


高速闪光与同步

高速闪光灯拍摄高速运动物瞬间

  而另一个概念“高速同步”就比较常见于商业、民用摄影中。几乎所有的原厂闪光灯都带有该功能。我们都知道闪光同步速度,当相机的快门超过时,强行闪光会导致画面曝光不均匀。快门超越时间越多,黑色未曝光部分比例越大。同步速度按相机而异,一般多在1/200秒左右,部分高端相机可达1/250。

高速闪光与同步
快门设置超过同步速度,闪光不同步

高速闪光与同步
高速同步闪光

  高速同步即指当快门设置比同步速度更高时,仍能实现整幅画面均匀接收闪光。现在的问题是,既然都能使用高速快门,为何还需要闪光灯。答案是闪光灯的运用不仅仅是弱光时补光,很多时候还要运用于强光下的修饰,还有帮助相机实现小景深。

 了解高速同步闪光需要先弄清闪光同步的缘由。正常情况下,闪光灯在一次拍摄中,只发光一次。这次发光发生在快门完全开启后,在快门闭合前。只有这样,该次摄影才能用到闪光,我们管这个过程叫做同步。倘若闪光灯在快门开启前就已经发光完毕;或在快门关闭后才发光;或快门未完全开启时已发光完毕,该次摄影将不能运用到本次闪光(或不完全运用到),称之为闪光不同步。大部分单反相机的特征是使用焦平面快门。焦平面快门在机身中,位于传感器之前,为布帘或钢片组成,其运动实现快门开启与闭合。焦平面快门实现的高速快门只是一个假象,并非像低速时通过开启时间控制决定。


高速闪光与同步

焦平面快门

高速闪光与同步
焦平面快门运动原理

  如上图所示。焦平面快门是多片平行的钢片构成,在一般的低速快门设置下,快门的开启闭合如A所示(黑色即为快门钢片结构,白色表示快门打开程度);而设置高速快门时则为B所示,并非机械运动时间短暂,实为通过快门钢片相对运动,以较小的夹缝扫描过传感器,缩小进光量,相对提高快门。

  回到闪光同步的问题。一般的相机在使用1/200左右的快门时,快门运动均为第一种情况,故只要闪光灯及时被触发,整个传感器就可应用到全部闪光,实现同步;而当快门设置超过相应速度时,快门运动为B图所示,由于快门钢片的组合运动,传感器未完全暴露接受进光时,闪光已结束,故照片会出现一道黑影。相机的快门速度设置的越高,黑影所占比例越大。


高速闪光与同步

  FP高速同步闪光就是迎合这种需要而设计。使用高速快门时,闪光灯发光与普通发光模式完全不同。

高速闪光与同步

  保证传感器均匀受到闪光照射,就需要闪光灯在快门行走中持续发光。让闪光灯保持持续发光就要通过高频的方式。即闪光灯以每秒近五万次的频率闪光,直至快门完全关闭。当然它是以牺牲指数为代价,一般仅为普通模式下的1/32,故只能近距离使用。

作者:吴玮

 

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