Тема 5. Вспышка
Свет, освещение – это одна из основ фотографии. Именно свет выявляет форму, объем, фактуру и цвет предметов окружающего нас мира. Наше зрение – мощнейший инструмент восприятия. Мы отлично видим окружающие нас предметы и при ярком контрастном свете солнца, и в пасмурную погоду, и при искусственном освещении, и даже в сумерках. Однако средства фотографии не столь совершенны. И матрица цифрового аппарата, и пленка требуют для получения изображения вполне определенных параметров освещения фотографируемой сцены. А так как часто приходится снимать в местах с недостаточным освещением и быстродвижущиеся предметы, то тогда и появилась потребность в оперативном искусственном свете – вспышке.
Устройство фотовспышек
Конструкция практически любой электронной фотовспышки состоит из трех главных элементов:
газоразрядной лампы;
накопительного конденсатора;
устройства запуска.
Преобразование электрической энергии в световую энергию происходит благодаря импульсной газоразрядной лампе. Она представляет собой герметичную стеклянную трубку (прямой, дугообразной или кольцевой формы), заполненную инертным газом (чаще всего используется ксенон). В торцах трубки впаяны два электрода, изготовленные из тугоплавких металлов.
К этим электродам подключается мощный источник высокого напряжения – конденсатор. Он запасает в себе энергию, которая при разряде будет превращена в свет.
Третий электрод импульсной лампы – поджигающий. Он делается из проволоки или в виде полоски токопроводящей мастики.
Устройство запуска – это повышающий автотрансформатор, на первичную обмотку которого через синхроконтакт фотоаппарата разряжается пусковой конденсатор небольшой емкости. При этом на выводе вторичной (высоковольтной) обмотки, подключенной к поджигающему электроду газоразрядной лампы, возникает переменный потенциал очень высокого напряжения (несколько тысяч вольт).
Соответственно электронная фотовспышка работает следующим образом.
Накопительный конденсатор, заряженный до высокого напряжения (порядка 300—400 вольт), подсоединен к газоразрядной лампе. Однако такого напряжения на электродах лампы все же недостаточно для того, чтобы разряд произошел самопроизвольно. Для этого (естественно, в момент полного открытия затвора, при срабатывании синхроконтакта) высоковольтный импульс, подаваемый на поджигающий электрод лампы, ионизирует газ внутри нее и приводит к началу разряда конденсатора через лампу-вспышку. За время разряда, длящегося тысячные доли секунды и сопровождаемого интенсивной световой вспышкой, напряжение на конденсаторе падает, и разряд прекращается.
После этого накопительный конденсатор снова заряжается, и при повторной подаче импульса на поджигающий электрод лампа может дать следующую вспышку.
На использовании подобных принципов построены практически все нынешние фотовспышки от простых и недорогих до самых сложных автоматических.
Основные параметры фотовспышек
Энергия вспышки
Максимальная энергия импульса – одна из самых главных характеристик фотовспышки. Чем больше энергия, тем больше света может дать вспышка. Максимальную энергию вспышки всегда достаточно легко подсчитать, поскольку она определяется только емкостью накопительного конденсатора и напряжением на нем. Однако эта величина, практически никогда не используется (к ней обращаются разве что только фотографы-профессионалы, работающие со студийными вспышками).
Дело в том, что для расчетов экспозиции при съемке со вспышкой важна не величина энергии вспышки, а результат ее действия – освещенность объекта съемки в результате вспышки. Ну а рассчитать освещенность объекта съемки исходя из энергии вспышки не так просто.
В эту формулу кроме энергии вспышки входят еще много самых разных величин – и расстояние до объекта съемки, и светоотдача импульсной лампы, и параметры отражателя и рассеивателя, направляющих свет вспышки. В итоге получается сложная формула, которой оперировать при репортажной съемке весьма неудобно, да и классифицировать вспышки по их основному параметру – «дальнобойности» такая формула возможности не дает. Однако выход был найден благодаря особой характеристике вспышки – «ведущее число».
Ведущее число вспышки (GN - Guide Number)
Максимальное расстояние (в метрах или футах), на котором вспышка может осветить объект для правильной экспозиции, при диафрагме f/1 и пленке ISO100.
Общая формула связывающая ведущее число с диафрагмой и расстоянием:
расстояние = GN / диафрагменное число, для пленки ISO100. При съемке на другую пленку, полученное расстояние надо умножить на корень квадратный из чувствительности вашей пленки деленной на 100 (1.41 для ISO 200, 2 для ISO 400, и т.д.)
Как известно, если размеры источника света (вспышки) значительно меньше расстояния до объекта съемки, то освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света. То есть из двух объектов, расположенных по отношению к источнику света один вдвое дальше другого, ближний будет освещен в четыре раза сильнее. Соответственно для сохранения постоянным количества света, падающего на пленку в фотоаппарате при съемке каждого из этих объектов, диафрагма объектива должна будет отличаться на две ступени. Если, к примеру, для правильной экспозиции одного объекта, расположенного на расстоянии 1 метра от источника света (вспышки), оптимальное значение диафрагмы будет 5,6, то для расположенного вдвое дальше диафрагму придется открыть до значения 2,8.
И вот тут обнаруживается довольно удобная закономерность: если перемножить значения расстояния до объекта съемки и соответствующего одному уровню экспозиции диафрагменного числа объектива, то эта величина будет иметь постоянное значение – в нашем примере 5,6 метра (5,6 х 1 метр или 2,8 х 2 метра). Выведенная таким образом величина весьма часто используется в фотографии, где ее принято называть «ведущим числом» вспышки.
Для определения необходимой диафрагмы, которую нужно установить на объективе, достаточно ведущее число вспышки разделить на расстояние до объекта съемки и (для удобства) округлить до ближайшего стандартного диафрагменного числа.
Поскольку для более чувствительных пленок количество света, необходимое для создания нормальной экспозиции, будет меньше, следовательно, объектив при съемке нужно будет диафрагмировать больше на столько ступеней, во сколько раз отличается чувствительность примененной пленки от ISO 100.
Воспользовавшись данными предыдущего примера, можно подсчитать, что для тех же световых условий, при которых для пленки чувствительностью ISO 100 нормальное изображение получалось при диафрагме 5,6, при использовании пленки с чувствительностью ISO 400 диафрагму нужно будет закрыть еще на два деления – до 11. Соответственно и значение ведущего числа этой же вспышки для пленки ISO 400 возрастет вдвое – до значения 11.
То есть уменьшение (увеличение) чувствительности пленки в два раза приводит к уменьшению (увеличению) ведущего числа вспышки примерно в 1,5 раза (точнее в 1,41 раза – квадратный корень из двух).
Обычно принято обозначать ведущее число вспышки. Однако могут встречаться и другие маркировки, например, в США и некоторых других странах, где метрическими мерами не пользуются, ведущее число принято выражать в футах (соответственно его значение становится примерно в 3 раза больше ведущего числа в метрах).
В случае зумированной вспышки ее ведущее число всегда фигурирует в названии (или в рекламе) в максимальном значении, то есть при минимальном угле освещения и наиболее эффективном режиме срабатывания. Естественно, при увеличении угла рассеивания света ведущее число падает, при переходе в режим высокоскоростной синхронизации FP/HSS тоже падает (в несколько раз).
Ведущее число вспышки может также снижаться благодаря другим факторам – например из-за недостаточно продолжительных перерывов между вспышками, из-за загрязнения (помутнения) стекла рассеивателя и т.д.
Впрочем, «дальнобойность» вспышки наиболее остро востребована при использовании длиннофокусной оптики. Ведь при съемке объектов на большом расстоянии применяется чаще всего именно длиннофокусная оптика, отличающаяся к тому же еще и заметно меньшей светосилой, чем нормальная или широкоугольная.
Поэтому зумированные вспышки, даже обладая меньшей максимальной энергией, чем их незумированные аналоги, все же более удобны и более универсальны. К примеру, при сравнении вспышек Minolta Program 2500 (D) и 3600HS (D) оказывается, что формально более мощная (исходя из маркировки) 3600HS (D) на самом деле имеет меньшую энергию, так как ее ведущее число в положении зум-рефлектора «28 мм» составляет всего 22, в то время как у 2500 (D) при таких же условиях ведущее число выше – 25.
Однако при съемке 35-мм объективом эти вспышки сравниваются по эффективности, а при использовании длиннофокусной оптики (85 мм и более) эффективность более мощной вспышки 3600HS (D) уже очевидна – ведущее число 36 против 25.
Угол рассеивания света
Поскольку фотографические объективы имеют вполне определенный угол зрения, то при съемке этими объективами с применением вспышки угол рассеивания света должен совпадать с углом зрения объектива, то есть светить во все стороны – не лучший вариант, поскольку в этом случае основная часть энергии вспышки будет израсходована впустую.
Гораздо эффективнее вести «снайперский огонь», а именно – освещать объект съемки только в пределах поля зрения объектива. Для этого нужно собрать весь свет от вспышки в концентрированный пучок, угол расхождения которого точно бы соответствовал углу зрения используемого объектива. Впрочем, надо обращать внимание на один важный момент. Если вспышка освещает меньшую площадь, чем «видит» объектив, то по краям (в первую очередь по углам) фотографии появятся неприятные затемнения (виньетирование).
Подобные эффекты нередко мы видим на фотографиях, сделанных дешевыми «мыльницами». Так что тут приходится идти на компромисс – выбирать угол рассеивания света вспышки достаточно большим, чтобы не возникало проблем с затемнением углов кадра при съемке самым широкоугольным из наиболее часто используемых объективов. Однако угол не должен быть слишком широким, чтобы ведущее число вспышки было как можно больше.
Поэтому производители при разработке вспышек с жестко расположенным рефлектором обычно выбирают оптимальный угол рассеивания, соответствующий углу зрения объектива 35 мм (Canon Speedlite 480EG) или 28 мм (Minolta Program Flash 2500 (D)).
У некоторых вспышек рассеиватель сделан подвижным (например, Sigma EF-500 Super), благодаря чему появляется возможность ручной (автоматической) подстройки угла рассеивания света, а значит и оптимизации ведущего числа.
К примеру, при пользовании длиннофокусным объективом можно сдвинуть рассеиватель в положение «теле», значительно повысив ведущее число («дальнобойность») вспышки в сравнении с положением, соответствующим углу зрения широкоугольного объектива. Однако при репортажной съемке зум-объективом достаточно неудобно каждый раз при изменении фокусного расстояния объектива передвигать рассеиватель вспышки в соответствующее положение.
Ошибка, сделанная в спешке, может стоить дорого – световой пучок, концентрированный более чем необходимо, осветит только центральную часть кадра, а края останутся темными. Поэтому, чтобы избавить себя от этой заботы, приходится жертвовать ведущим числом, устанавливая зум-головку вспышки в широкоугольное положение, гарантированно покрывающее поле зрения объектива.
Автозуммирование вспышки
В системах автофокусных зеркальных фотоаппаратов, благодаря способности объектива и камеры сообщать вспышке текущее фокусное расстояние объектива, появилась возможность автоматически согласовывать угол рассеивания света вспышки с углом зрения объектива.
Для этого во вспышку встроен электропривод, изменяющий расстояние между рассеивателем и отражателем и, соответственно, автоматически меняющий угол рассеивания света вспышки в зависимости от фокусного расстояния объектива, установленного на камере.
Рис. 36
Механизм автозуммирования
В современных вспышках рассеиватель укреплен неподвижно в корпусе, а моторный привод передвигает отражатель вспышки вместе с укрепленной на нем лампой-вспышкой. Такая конструкция позволила создать не только надежные, мощные и достаточно компактные вспышки, но и решить вопрос максимально экономного расходования энергии батарей.
Большинство современных вспышек без каких-либо дополнительных насадок позволяют использовать как широкоугольную оптику с фокусным расстоянием от 24 мм, так и длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием 85-105 мм и более, имея в любом случае максимально сфокусированный мощный световой пучок.
К примеру, ведущее число вспышки Minolta Program Flash 5600HS (D) при использовании объектива 24 мм составляет 30 (в метрах для пленки ISO 100), а при фокусном расстоянии объектива 85 мм и более увеличивается почти вдвое – до 56. При этом зумирование головки вспышки происходит практически бесступенчато.
Синхронизация с фотоаппаратом
Срабатывание вспышки происходит практически мгновенно. Максимальная продолжительность импульса света редко превышает 1/500 долю секунды, а чаще всего происходит даже быстрее – вплоть до 1/10 000 доли секунды. Поэтому очень важно, чтобы вспышка произошла точно в тот момент, когда затвор аппарата будет открыт полностью.
Фокальный (шторно-щелевой) затвор, которым обычно оснащаются зеркальные фотоаппараты, работает на совершенно другом принципе — одна шторка открывает кадровое окно, а вторая его закрывает.
Синхроконтакт шторного затвора срабатывает либо после того, как открывающая шторка полностью открыла кадр, либо перед тем, как начинает движение вторая, закрывающая шторка.
Выдержка, при которой вторая шторка начинает свое движение сразу после того, как первая полностью открыла кадровое окно, обычно называется «выдержкой синхронизации» (или х-синхронизация).
На более длинных выдержках шторный затвор открывается полностью, что не создает проблем при пользовании вспышкой. А вот короткие выдержки в шторно-щелевом затворе образуются за счет того, что вторая (закрывающая) шторка начинает свое движение еще до того, как первая дойдет до края кадрового окна.
Соответственно при срабатывании синхроконтакта на коротких выдержках вспышка проэкспонирует не весь кадр, а только его часть, попавшую в щель между первой и второй шторками. Поэтому (если не применять некоторые технические ухищрения, о которых речь пойдет ниже) использовать вспышку можно только при выдержках более длинных, чем выдержка х-синхронизации.
Для затворов современных зеркальных фотокамер кратчайшая выдержка полного открытия кадрового окна равняется: 1/200 секунды (Canon EOS 350D), 1/250 секунды (Canon EOS 30D, Canon EOS 5D), 1/500 секунды (Nikon D70s, Nikon D200).
Синхронизация на сверхкоротких выдержках
Идея синхронизации на сверхкоротких выдержках, реализованная уже на подавляющем большинстве зеркальных фотоаппаратов под названиями HSS (High Speed Sync.) и FP (Focal Plane sync.).
Принцип работы заключается в том, что вспышка излучает не один мощный импульс света, а генерирует в течение всего времени работы затвора множество маломощных импульсов с очень высокой частотой следования, которые практически сливаются в один продолжительный импульс света.
Такой принцип синхронизации позволил «отодвинуть» границу использования вспышки до выдержек порядка 1/8000 секунды, давая возможность использовать, например, портретную светосильную оптику на открытых диафрагмах даже при ярком солнце.
Недостатки работы вспышки на сверхкоротких выдержках: в первую очередь это значительное уменьшение ведущего числа вспышки при переходе в режим сверхскоростной синхронизации. Мало того, ведущее число вспышки в таком режиме дополнительно уменьшается пропорционально выдержке (ведь с уменьшением ширины щели затвора на коротких выдержках количество света от вспышки, попадающего на пленку, становится тем меньше, чем уже щель).
Поскольку работа в режиме высокоскоростной синхронизации требует изменения управления, как вспышкой, так и аппаратом, воспользоваться этим режимом можно лишь в том случае, когда и аппарат, и вспышка поддерживают его.
Синхронизация по второй шторке затвора
Обычно синхроконтакт в фотоаппарате работает так, что запускающий импульс вспышка получает тогда, когда затвор фотоаппарата откроется полностью. Однако некоторые современные фотоаппараты могут допускать изменение настройки типа синхронизации на так называемую синхронизацию по второй шторке затвора (обычно обозначаемой как «rear»), то есть режима, при котором запуск вспышки происходит перед тем, как вторая, закрывающая, шторка затвора начнет свое движение.
Синхронизация по второй шторке (или замедленная синхронизация). Этот режим предназначен для лучшего изображения движущихся объектов в темноте, а принцип его работы проще всего проиллюстрировать примером.
Предположим, что мы снимаем автомобиль, который движется по темной улице слева направо с включенными фарами и габаритными огнями. Для того, чтобы лучше проработать темный фон, применим длительную выдержку (например, 1,5 с), разрешим использование вспышки и, как только машина появится в кадре, нажмем на спусковую кнопку. Что же получилось? Вспышка сработала в момент открытия затвора («по первой шторке»), ее короткий импульс (доли секунды) ярко осветил наш автомобиль, но после этого экспозиция продолжилась, и, поскольку машина также продолжала движение, в правую часть кадра попал «шлейф» от ее включенных осветительных приборов.
Таким образом, мы получили композицию с хорошо освещенным автомобилем в левой части кадра и его «световым следом» - в правой. При просмотре такого снимка складывается впечатление, что машина двигалась задним ходом, что выглядит неестественно, да и не соответствует действительности.
Поэтому для съемки подобных сюжетов удобна синхронизация по «второй шторке», когда вспышка срабатывает не при открытии затвора, а непосредственно перед его закрытием (т.е. не в начале, а в конце экспозиции). В нашем примере замедленная синхронизация приводит к тому, что «шлейф» остается в левой части кадра, а проработанная машина оказывается в правой. Такой снимок выглядит достовернее, поэтому если вы планируете много снимать в темноте со вспышкой, функция синхронизации по «второй шторке» будет нелишней.