Title: 關于閃光燈你應該知道的一些事
Date: 2016-04-30 10:45
tags: 攝影

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(一) 快門的前簾與后簾

單反上的快門都屬于焦平面快門(區別鏡間快門)，了解閃光同步速度之前，要先了解單反的快門的工作原理。
快門的機械部件最高可以在1/200秒內掃過整個感光元件 ，這個1/200s大概是目前單反的快門的極限，也叫閃光同步速度。
所以，閃光同步速度是單反機身的性能參數，而不是閃光燈的性能參數。
如果單反的同步速度只有1/200秒，那么如若需要更高速度的快門，比如1/4000或更高的快門速度，應該如何實現呢?

如果把快門做成一條狹縫，這個狹縫掃過整個感光元件需要1/200秒，感光元件上每行像素點受到光照時間就可以做到小于1/200秒了，只要狹縫做的足夠窄，也可以實現1/4000秒的高速快門。
焦平面快門有兩個門簾，第一個門簾先移動，第二門簾立刻跟上，就相當于上面的"狹縫"了。

假設機身的快門機械部分掃過整個CMOS的最短需要1/200秒，那么低于1/200的快門速度，我們稱之為"低速快門"，高于1/200的快門就需要以前后簾以"狹縫"的方式實現，也叫"高速快門"。

• 低速快門：前簾落下，快門完全打卡，CMOS完全曝光，然后后簾落下。
• 高速快門：前簾落下，后簾立刻跟上，前后簾之間只有一條狹縫，相當于光線通過狹縫，從上至下掃描過CMOS，這整個掃描過程大約是1/200秒。這里的1/200秒就是單反機身的閃光同步速度。

圖1：低速（左）和高速快門（右）示意圖:

圖1

圖2：看個更直觀的不同快門速度拍攝過程的示意圖（第一行的是高速快門，第二行是低速快門）：

圖2

了解了單反的閃光同步速度，我們再聊閃光系統。

(二) 閃光燈的特性

閃光燈并不是一瞬間就能達到最高亮度的，電容充放電需要時間，來看下圖中閃光強度和時間的關系，下圖中縱坐標是閃光強度，橫坐標是持續時間，大約為1/1000秒數量級，遠遠小于快門的1/200秒 ：

Image

我們在使用閃光燈時經常接觸到的一個參數: 閃光持續時間（T=0。5）
T=1的時候閃光燈達到最大亮度，T=0。5被稱作半峰值。
縱坐標第二次到達T=0。5光強度時所需時間，即被稱作閃光持續時間（T=0。5）。
但是要注意，上面的“閃光持續時間”并不是真正的閃光持續時間，從上圖可以看到第二次T=0。5之后，還有相當的光照強度，直到T=0。1剩下的光量才忽略不計。這段時間大約為3倍閃光持續時間（T=0。5）

除了強度上的波形變化，閃光的色溫也在隨電流能力的高低發生著漂移。所有的閃光燈會在閃光開始的瞬間產生色溫相對高的藍色光，轉而是色溫低的紅色光。
高色溫是短波藍光偏多，低色溫則反之。若一只閃光燈的閃光持續時間（T=0。5） 整體超越了快門時間（假設快門為1/200），后期的低色溫便不能進入相機曝光，閃光在整體上就出現了色溫偏高（冷）的現象。

(三) 閃光燈和快門速度的關系

上面了解到，單反無論使用低速快門還是高速快門，整個過程都不會小于1/200秒，也就是機械部分的極限。
但是要知道，閃光燈發光的持續時間是很短的，大約為1/1000秒。試想一下，如果閃光持續時間不夠1/200秒就結束了，機械狹縫還沒來得及走完整個感光元件，會導致什么樣的情況？

比如下圖：

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左邊兩張，快門速度低于1/200秒的情況下，整個畫面都能被閃光燈打亮。
當快門速度高于1/200以后（右邊幾張更明顯），會出現黑色的欠曝區域。在前簾剛剛打開，狹縫剛剛通過CMOS最左的時候，閃光燈開始閃光，畫面左側被打亮，然后閃光燈結束，剩下的右半邊CMOS都沒有被閃光燈打到，所以是黑色。

(四) 閃光燈的高速同步

如果要使用高速快門，又要閃光燈把整個CMOS區域都照亮，這里就要用到閃光燈的高速同步模式，注意區別上面的“閃光同步速度”。
閃光高速同步指的是，前后簾運行期間這1/200秒內，閃光燈以每秒5W次的頻率高速閃光，直至后簾完全關閉。

閃光燈正常模式和高速同步的工作模式如下圖所示

Image

以上圖為例：
上面一組是低于1/200快門速度的正常閃光模式。
下面一組是閃光燈的高速同步模式，閃光燈發出高頻閃光，在快門狹縫掃過整個CMOS期間一直頻閃，使整個CMOS都被照亮。
因為高頻閃光的強度遠低于瞬間閃光，所以高速同步模式下閃光強度非常小，遠不如第一種普通閃光。

閃光燈高速同步最常見的作用，比如在大晴天的正午下拍攝大光圈的糖水片，這種情況下光線非常充足，又要使用大光圈拍攝（獲得淺景深的虛化效果），快門速度會非常快，大約1/4000秒，這個速度高于閃光同步速度（1/200秒），這時候就需要閃光燈的高速同步來補光。

來舉個例子：例如一張照片的正確曝光值為：ISO 100， F16， 1/125秒， 閃燈TTL自動補光。如果我們想要得到一定的背景虛化效果，我們可以使用高速同步，將參數設置為: ISO 100， F2.8， 1/4000秒，閃光燈TTL高速模式進行補光。 這時將得到一個正常曝光背景虛化的畫面。

hss

注意上面最右邊的一張，這張圖片非常有意思，明明是在晴朗的戶外拍攝，但是背景顯得非常昏暗，看起來像是夜晚。
如果拍出了這樣的照片一定不要驚奇，這是因為你的快門速度太快了，環境光不足以正常曝光，所以背景顯得昏暗，但是拍攝主體被閃光燈打亮，所以得到一張背景欠曝，主體正常曝光的圖片，這也就是常說的用閃光燈進行“壓光”。

所以，關于閃光燈的高速同步，記住一句話: ** 快門速度越高，對閃光燈的要求也就越高**

(五) 使用閃光燈拍攝高速運動的物體

這種情況下真的不能用高速同步（HSS）了，而要使用閃光燈的高速閃光模式，
這種情況下，閃光燈要作為主光源，閃光燈在千分之一秒內完成閃光，閃光的一瞬間水滴被照亮，這樣運動的物體就被“凝固”了下來。
并且快門速度不能高于1/200秒（相機的閃光同步速度），否則畫面邊緣會出現未被照亮的黑邊。
同時要達到暗背景的效果，要使用小光圈和低ISO，閃光燈完全可以把環境光線壓下去，并且水滴是正常曝光的。
給出一組參考值：ISO 100，F16，320秒。所以，使用閃光燈的情況下拍攝高速運動的物體，并不一定需要1/8000這樣的高速快門，而是用“慢速快門”+“閃光燈作為主光源”

使用閃光燈凝固水滴

(六) 閃光燈的前簾同步和后簾同步

前簾同步就是指前簾打開的瞬間開始閃光，后簾同步就是后簾快要關閉之前開始閃光。
簡單粗暴的舉個栗子，假設閃光燈能持續1s，設置10s的快門，前簾同步就是第一秒閃，后簾同步就是最后一秒閃。
前簾同步和后簾同步都屬于慢門同步, 快門速度都低于1/200秒（單反的同步速度），所以前后簾同步只能在夜間或者光線較差的情況下使用，這時候閃光燈是作為主光源。

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如果被攝物體在運動，采用前簾同步會使物體的初始位置被照亮，留下清晰的影響，之后移動的軌跡由于曝光不夠形成虛影。如果采用后簾同步則正好相反，物體前面移動的軌跡由于曝光不足形成虛影，在最后的位置被照亮，形成清晰的影像，如下圖所示：

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如果快門速度低于閃光同步速度，比如夜間拍攝時快門大約1/100秒，這個時候快門不是狹縫的，而是整個CMOS完全打開曝光，這個時候應該選擇后簾同步，閃光持續時間在整個CMOS在完全打開狀態下。
如果快門速度高于閃光同步速度，比如白天的逆光拍攝大約1/2000秒快門，這時候快門會以狹縫的方式掃過CMOS，這個時候應該怎么辦？

選購閃光燈時應該注意的參數

• TTL功能：通過鏡頭測量曝光方式自動控制閃光燈功率，打開TTL的閃光過程是2次閃光的過程。第一次，閃光燈預閃一下，預閃的光線照射到被攝物體上，反射回來進入相機。相機的感光元件根據反攝回的光線經過復雜的計算，輸出一個指令給閃光燈，閃光燈調整自己的輸出強度在閃一次。這一次才是真正的曝光。
• 高速同步：可以理解為在大太陽下快門速度可以超過1/160或者1/200，比如4000-8000的快門速度（機頂普通閃光燈快門超過1/160或者1/200就沒法閃光了），常用的場景是大光圈在大逆光下補光。
• 閃光指數：簡稱GN，閃光燈的功率，越大越好，但也越貴。閃光指數 = 攝距 x 光圈，GN也不能單單只看數值的大小，因為閃光指數還要說明焦距和ISO，比如尼康SB-800的閃光指數標著53，實際是"53@85mm ISO 100"，如果在35mm鏡頭下，GN就變成了38，這是因為越廣的鏡頭要求閃光燈散射面積越大，強度也降低了。

閃光燈的其他知識tips

• 前簾同步和后簾同步，如果快門夠快，拍攝的主體不動，那么拍出來的效果沒有什么區別。換句話說，后簾同步總是和慢速快門一起使用的，主體應該是運動中（或者相機晃動），前后簾同步的情況下閃光燈是作為主光源的。
• 用閃光燈可以極大提高進光量，提高快門速度，這樣就可以拍攝凝固水滴這種高速運動，當然這種情況下你不能用高速同步閃光，因為功率太低不夠亮。
• 如果在電燈下拍攝，照片很容易呈現偏黃、紅色的暖色調，因為鎢絲燈的色溫低，而加用閃光燈，就可以有效地調整色溫，使被攝物色彩正確還原。
• 高速同步的意義在于，可以在光線強烈的環境下，使用大光圈拍攝出淺景深的效果，這時候閃光燈不是作為主光源，而是用來給主體補光。
• 如果在晴天環境下使用大光圈，最好是使用中性密度濾鏡，這樣可以不必使用高速閃光模式。
• 能不用高速閃光同步就不用，因為此模式下閃光燈浪費太多能量。特別是，不要想用高速閃光同步來克服較硬的日光，這做不到，因為在高速閃光同步模式下閃光燈的功率是很低的，用大功率外拍燈吧。
• 在明亮環境下使用閃光燈，可以設置快門速度在最高閃光同步速度或略微比最高閃光同步速度慢一點，這樣能發揮閃光燈的最大效率。這是因為更慢的快門速度意味著使用更小的光圈，而更小的光圈導致閃光燈的有效照明距離的更短（閃光指數＝光圈值×照明距離）。
• 如果沒有保護措施，連續使用1/1閃光能把某些閃光燈的燈頭透鏡（塑料）燒到局部熔化。
• 關于指數（GN）：不要只看GN的數值，還要看他的測試條件，同一只燈，如果它的燈頭能變焦，在長焦端的指數就比廣角端要大。按ISO200來測試也比ISO100測試的數值大

參考

• 關于電子閃光燈的一些概念 - 色影無忌文章

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