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阔野清风的博客

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【转载】热靴学习笔记——闪光灯基础知识  

2013-02-26 21:16:20|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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       本文转载于《数码摄影论坛》,文章出自闪卓博识巴巴变论坛,原作者book_worm 。是一篇非常好的摄影技术文章,系统的介绍了闪光灯入门知识,将此文转载于此以便于学习了解闪光灯基本知识。

 

        前两天一个朋友到我家里来,用我简易的影棚拍照片,结果发现非常富有经验的他,却不了解闪光摄影如何控制曝光,还是像日光摄影时候常用的那样。所以,想想有必要把闪光摄影更基础的原理做一个整理,为了更好的说明,也拍摄了一系列的测试图片:

  “热靴闪灯”最初是被设计成连接在照相机“热靴”上的便携式闪光灯,与其他人造光源相比,热靴闪灯具有轻便、廉价、色温稳定、近距离瞬间闪光亮度高的优点,是外拍或组建家庭摄影棚非常理想的工具。

  热靴闪灯也是闪光灯的一种,从它的光学特性来看,实际上与影楼专用的大型影室灯或者外拍灯有着相通之处,都属于“瞬间光源”。这个“瞬间”是多少呢?不妨让我们来看一下上图这两款热靴闪灯的技术参数:

闪光灯亮度    Nikon SB-900    佳能 580EX II 
 输出量      闪光时间(秒)    闪光时间(秒) 
  1/1       1/880         1/1,000 
  1/2       1/1,100        1/2,000 
  1/4       1/2,550        1/4,000 
  1/8       1/5,000        1/9,000 
 1/16       1/10,000       1/15,000 
 1/32       1/20,000       1/21,000 
 1/64       1/35,700       1/30,000 
 1/128      1/38,500       1/35,000

  从上表中可以清楚地看到,闪光灯闪光的时间非常短,最长的时间是1/880秒,最短的竟然只有1/38,500秒。惊讶吧?你一眨眼的功夫,闪光灯可以闪光几万次。

  还记得你每次摄影时候用到的快门速度吗?1/200秒、1/50秒甚至更慢。即使在光照最强烈的正午,我们通常会用到的快门速度也不过是几千分之一秒。

  了解快门速度和闪光时间的差异有什么意义吗?是的,非常有意义,很多创意闪光照片的创作正是利用了这两者之间的差异。

  众所周知的,要想得到一张理想的照片,最关键地就是控制好进入相机的光线,那么怎样才能够控制好进入相机的光线呢?这问题太小儿科了(你当我是菜鸟?)不就是设定好光圈和快门嘛!是的,没错,光圈和快门,前者控制通光量,后者控制曝光时间。

  好吧,我们用你说的来做个试验,不过这次我们的试验环境是全黑的,只用闪光灯来照明。(本来我是打算让我儿子作为我的试验对象的,不过,你知道的,要让他坐在那里一动不动,可比登珠穆朗玛还要难上那么一点。算了,就请他贡献一个玩具出来吧,毕竟用一个玩具来换半个小时的自由还是值得的。)

  我把我的佳能 580EX II闪光灯设定到手动1/2输出(这样可以保证每次闪光的亮度是一致的),光圈设定为F8.0,然后分别用1/200、1/100、1/50、1/10秒的快门速度拍摄了下面这四幅照片。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识图片1



  怎么样?看出什么差别来了吗?没有?这就对了,确实没有什么差别。但是这很诡异,明明快门已经从1/200降低到1/10了,怎么会没有差异呢?看来光圈+快门的定律有问题了?哈哈,看来发现新的物理定律了!下一年度的诺&贝*尔物理学奖是不是有希望到手了?拿到奖金之后该怎么花呢?

  回来!走神走太远了吧?

  再来深入研究一下光圈和快门的作用吧。这还用研究?前面不是已经说过了嘛,光圈控制通光量,快门控制曝光时间。是的,这不错,可是快门是怎么来控制曝光时间的呢?

  很简单,按下相机的时候,快门打开,让相机的感光元件曝露在光线下,当到达设定的快门时间时,再关闭快门,隔绝感光元件与光线。

  那么好,回到我们上面的试验,第一张照片,我设定的快门速度是1/200秒,当我按下按钮时,快门打开,同时闪光灯被触发,但是闪光灯的时间只持续了1/2,000秒,在其余的(1/200-1/2000)秒时间里,快门是打开的,但是由于我的拍摄环境是全黑的,因此在这段时间里,相机的感光元件没有受到任何光线的照射;而第二张照片中,我设定的快门速度是1/100秒,由于我并没有修改闪光灯的输出设置,闪光灯仍然以1/2输出,闪光持续时间仍然是1/2,000秒,因此在我按下按钮之后,相机的感光元件在光线下曝露了1/2,000秒,然后在剩余的(1/100-1/2,000)秒时间中,快门并没有关闭,但是感光元件没有收到任何光线的照射。现在明白了吧?后面两张照片应该不用再说明了吧?

  或者,我们应当把“曝光”这两个字拆分开来,一个是“曝”,一个是“光”。设定快门速度只是控制了感光元件“曝”的时间,而闪光灯则控制了“光”的时间,两者的“交集”才是相机感光元件“曝光”的时间。

  说了这么多,是不是有点晕?没关系,你只要记住:

  在全黑的环境下,曝光跟快门速度无关!

  (要是等会我再告诉你,上面这句话是错误的,我估计你一定要发疯吧?别急,你就先记着这句话吧,它是错的,但是在绝大多数情况下,它是对的,因此它是有用的。)

  那么好了,既然快门速度跟曝光无关,那我们需要调整曝光的时候该怎么办呢?

  ——调整光圈!

  Great!回答正确!好吧,来试试看:


热靴学习笔记——闪光灯基础知识图片2



  这次我还是将闪光灯输出手动设定在1/2上,仍然在全黑的环境里进行拍摄,并且保持快门速度为1/200秒,我分别用F11、F8、F5.6、F4.0拍摄了四张照片。结果很明显,F11下明显欠曝,而F4下又明显过曝,F8和F5.6下的可以接受——光圈定律有效。

  那好,我们现在可以总结一下了:

  在全黑的环境下,曝光跟快门速度无关,而跟光圈有关!

  OK!注意到我前面的那句话了吗?我又一次特别注明了“全黑”环境?难道只是因为我是非常乐于而且擅长拍摄“黑夜里的黑猫”的原因?我们还是来看看如果是有光的环境下,会是什么结果吧。

  这次拍摄时我打开了室内的投影机,让它投射WaltDisney的图像到背景上,为了更好地反映最终的效果,我将相机的ISO设定为800,并且选用了F5.6的光圈,闪光灯依然是1/2输出。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识图片3



  我分别采用1/100、1/50、1/20、1/10秒的快门速度,拍摄了4张照片。怎么样?照片有了很明显的变化。是不是跟你在自然光下拍摄的照片变化一样了?

  是的,一样了。

  真的?再仔细看看。

  四张照片变化非常明显,但是仔细观察你会发现,变化明显的实际上只是背景部分,由暗到明变化很大,但是主体变化并不大,虽然快门速度在变化,但是第一张并没有欠曝,第四张也没有过曝。

  为什么呢?因为主体主要是受到瞬间光源——闪光灯的照射,快门速度对它没有影响,而背景则没有受到闪光灯的照射,它接受到的是持续光源——投影机光的照射,快门速度对它是有影响的。

  有兴趣的朋友不妨在拍摄夜景人像的时候尝试一下这个试验,你会发现这样一个规律:

  光圈决定主体,快门决定背景。


可是问题又来了,既然主体的曝光由光圈来控制,那在拍摄的时候,为了正确曝光,光圈就被限定死了,不是就无法利用光圈来改变景深了吗?正如前面所说的,在拍摄一幅夜景人像时,如果为了主体正确曝光,测试出来的光圈是F2.8,但这样一来,远处的背景就不可能清晰地显示出来了。怎么办?

  如果你恰好是夸父或者后羿,很可能你用的闪光灯是太阳做的,那么很遗憾,可能确实没什么好的办法。如果你跟我一样只是使用了电子闪光灯这样的小玩意,那就简单了,我们可以在它身上打主意。

  记得我在前面多次提到过,把闪光灯手动设定成几分之几输出。这是个什么概念呢?其实这就是指闪光灯的闪光量。把每支闪光灯最大输出设定成1的话,那么减小一半的输出量就是1/2,再减小一半就是1/4,以此类推。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片52810



  上面这组照片,是我在相同光圈条件下,通过改变闪光灯的输出量之后拍摄的,很显然,主体的曝光也可以通过闪光灯的输出量的调整来改变:闪光灯输出量越大,主体的曝光越充分。

  好了,到现在为止,我们又知道了一点,主体的曝光可以通过改变光圈来实现,光圈越大,主体的曝光就越充分;同时,主体的曝光也可以通过改变闪光灯的输出量来实现,输出量越大,主体的曝光就越充分。

  这话看起来是不是有点熟悉?是的,当初我们在学习光圈和快门的时候,不也是这样说的吗?实际上,你完全可以把光圈和闪光灯输出量的关系看成跟光圈和快门的关系一样。

  我们知道,在保持同样曝光量的情况下,我如果需要把光圈缩小一档,只需要把快门速度放慢一倍就可以了,现在也一样,如果需要把光圈缩小一档,只需要把闪光灯输出量放大一倍就可以了。

  实际运用中,除了一些高端闪光灯有微调之外,很多中、低端闪光灯输出量的调整通常是几何级数的调整(1、1/2、1/4、1/8……),但是有时候,我们会碰到这样的情况,当我们设定1/2输出的时候,显得太亮,而设定到1/4输出的时候,又显得太暗。怎么办呢?

  你还记得有人说过他的相机是“对焦基本靠瞅、虚化基本靠抖、变焦基本靠走,防抖基本靠手”吧?咱们活学活用,再加上一条:“调光基本靠凑”。中国有句俗话,“距离产生美”,通过改变闪光灯和主体之间的距离,一样可以达到影响曝光的作用。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片52811



  上面四张照片,是在光圈相同,闪光输出量相同的情况下,通过移动闪光灯的位置,来改变主体的曝光。曝光充分的,是闪光灯“凑”得近,反之,是闪光灯离得远。

  OK!现在我们基本上知道了闪光灯是怎么工作的,也知道了在闪光摄影中如何调整主体的曝光。现在我们来说最后一个问题。

  记得我前面在讲那句“在全黑环境下,曝光跟快门无关”的时候说过,这句话其实是错的。究竟错在哪里呢?

  我们再来做一组试验。为了更好地展示效果,这次我没有使用儿子的玩具,而是拿一支手电筒作为道具。

  我将闪光灯手动设置好输出量,光圈设定为F11,然后分别用1/200、1/250、1/320、1/400四个快门速度拍摄了四张照片:


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片52812



  结果出来了,第一张照片1/200秒和第二张照片的1/250秒几乎没有区别,重新印证了之前我们说过的理论,但是第三张1/320秒的照片在下边缘出现了一道黑条,第四张1/400秒的照片则超过1/3的部分变成了黑色。

  为什么这样?不是说曝光跟快门速度无关的吗?

  看来,我们又需要对相机的快门做进一步的研究了。传统的胶片相机和大部分单反相机,使用的是机械式快门(DC和少部分单反则使用了电子快门或者混合快门),而目前我们常用的单反相机,大多数都是机械式快门里的“焦平面快门”。焦平面快门是装在相机机身里,与相机感光元件相平行。

  焦平面快门的工作原理有点像一对卷轴式的窗帘。在低速快门的模式下,在相机快门未打开的时候,前帘遮挡住感光元件。当按下快门按钮之后,前帘开始向下移动,自然光线开始进入,一直到前帘运行到底部,快门完全打开,然后保持打开模式,直到达到设定的曝光时间后,后帘才开始向下移动遮挡光线。

快门-低速.gif

  前帘移动到底部,让快门完全打开,这样的一个机械运动是需要时间的,一般高档数码相机可以将这个速度提升到1/250秒或者更高一点,普通相机速度大约在1/125秒或1/180秒,有的甚至只有1/60秒。而这个速度,对于闪光摄影来说,就叫做“最高同步速度”。

  但是这样的快门速度显然不能够满足所有场合的摄影的需要,我们应该都有过经验,在正午强烈的阳光下,快门速度有时候需要设定成1/2000秒甚至更高。为了突破快门机械速度的限制,相机采用了一项技术,就是当前帘开始向下移动之后,不等它到达底部,快门完全打开,后帘就开始向下移动。这样一来,前帘打开到后帘遮盖之间的运动距离缩短了,只需要一个缝隙,你需要更高的快门速度,只需要调整前后帘之间的间隙就行了,这样一来,最高快门速度甚至可以达到1/8000秒。

快门-高速.gif

  但是,我们要知道这样的快门启闭方式,将使得感光元件不是整体暴露在光线下,而是自上而下渐次曝露在光线下。每一个感光小单元曝光时间是很短,但完成全部的曝光,总共需要的最短时间依然是前帘从顶部运行到底部的时间。

  这在持续光源的情况下,这是没有任何问题的,但是在配合使用闪光灯时,就出现问题了。前面我们提到,闪光灯是瞬间光源,发光的时间只有1/1000秒甚至更短,因此在高速快门的情况下,无论在哪一个时点进行瞬间闪光,都存在感应器被帘幕遮挡的部分无法被闪光照亮的情况,最终在照片上就会留下黑条。因此,闪光摄影必须要有一个瞬间,快门是完全打开的,相机快门完全打开所需要的最短时间,就是所谓的“最高同步速度”。

  上面我进行试验的时候,使用的相机是Canon 1D Mark IV,这个相机与非原厂TTL闪光灯连接(或者离线连接)时的最高同步速度是1/250秒,因此第一张照片、第二张照片都在最高同步速度之内,相机快门能够完全打开,因此曝光正常。但是第三张照片1/320秒的快门速度已经超过了最高同步速度,当闪光灯闪光的瞬间,前帘尚未移动到底部,因此在照片底部就留下了一条窄窄的黑条。而第四张照片,由于1/400秒的快门速度更高,闪光的瞬间,前帘大概才移动到2/3的位置,因此照片上留下了更大面积的黑条。

  因此,在使用闪光摄影的时候,切记,快门速度一定不要超过“最高同步速度”。

  低速模式下,闪光灯“前帘同步”闪光的作业示意图如下,在前帘移动到底部,快门完全打开的一瞬间,闪光灯触发闪光,随后快门继续保持打开状态,直到设定的快门时间到达,后帘开始向下移动遮盖快门。

快门-低速前帘.gif

  低速模式下“后帘同步”的作业示意图如下,前帘移动到底部,快门完全打开后,保持开启状态,直到设定的快门时间即将到达,闪光灯被触发闪光,闪光完成后,后帘就开始向下移动。

快门-低速后帘.gif

  你要是非要超过“最高同步速度”怎么办?当然,也是有办法的,只是需要你付出更高的代价。

  现在一些高端的闪光灯具备了“高速频闪”的功能,你前后帘不是可以同时移动,只露出一个缝隙来感光吗?那你每露出一个缝隙的时间,我就闪一次光,最终全部感光元件也会全部受到闪光的照射了。下图示意了高速频闪模式下闪光灯的工作状态:

快门-高速频闪.gif

  对于带TTL的闪光灯在直接连接在热靴上的时候,由于相机与闪光灯的“对话”,会让你无论设定的快门速度是多少,在拍摄时候都自动降低到“最高同步速度”,也会对曝光造成影响。我在一次外拍户外车展的车模时,由于当时户外光线强烈,而我为了虚化背景,又使用了大光圈,这样快门速度就在1/500秒,由于模特所处的位置稍微有点逆光,我就打算用闪光灯进行补光。结果拍下来的照片严重过曝,当时我百思不得其解,就算是我超过了最高同步速度,闪光补光也应该是补得不充分,照片偏暗才对啊,为何会过曝呢?后来才了解到,由于我使用的是TTL闪光灯,虽然我设定的快门速度是1/500秒,但在闪灯打开之后,它会让相机快门速度自动降低到1/250秒,这样当然会过曝了。

  我也就这个问题特别做了个试验,分别用Av、Tv、M、P档拍摄了对比照片(受拍摄角度限制,仅作曝光示意,无任何构图考虑)。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片52818



  上图上排是采用光圈优先(Av)模式,左图是未开闪光灯的情况下,我设定的光圈为F3.5,相机自动测光后设定的快门速度为1/800秒,曝光正常;右图仍然是F3.5光圈,但是把闪光灯打开了,相机自动把快门速度降低到1/300(我的佳能1D Mark Iv在连接原厂TTL闪灯的情况下,最高同步速度就是1/300秒),这样以来就明显过曝了。

  上图下排则是采用速度优先(Tv)模式,左图未开闪光灯的情况下,我设定快门速度为1/800,相机自动测光后设定的光圈为F3.5,这个拍摄系数实际上跟上排左图一样,因此曝光也正常;右图我没有做任何设定变动,只是打开了闪光灯,相机自动将快门速度降低到1/300秒,同时由于相机是速度优先模式,因此会根据降低后的1/300秒快门速度重新测光,并自动将光圈调整为F6.3,最终的曝光结果正常。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片52819

  上图上排采用了手动曝光模式(M档),左图我设定光圈F3.5,速度1/800秒,曝光正常;右图未做设置变动,只是打开闪光灯,相机自动把快门速度降低到1/300秒,光圈未调整,因此造成过曝。

  上图下排则采用了程序曝光模式(P档),由于程序曝光模式中,相机会自动设定光圈、快门组合,左图是未开闪光灯的情况下,相机设定的快门组合为光圈F4.5,快门速度1/500秒;右图打开闪光灯,相机自动设定的组合为光圈F6.3,快门1/300秒,照片曝光正常。

  总体来看,如果相机采用光圈优先或者手动模式时,一定要注意,如果快门速度超过最高同步速度,这时候如果打开连接在热靴上的TTL闪光灯,就会造成快门速度降低,从而照片过曝。而在速度优先以及程序曝光模式下,打开TTL闪光灯也会造成快门速度降低,但相机同时会调整光圈值,因此相片可以得到正常的曝光,但是景深的控制也相应被改变了。

  当然,如果TTL闪光灯设置为“高速同步”模式,则相机不会自动调整改变快门速度。


热靴学习笔记——闪光灯基础知识回复图片528110

                                                                                                                                                                 ( 转载完毕。)


         

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