Title: 关于闪光灯你应该知道的一些事
Date: 2016-04-30 10:45
tags: 摄影
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(一) 快门的前帘与后帘
单反上的快门都属于焦平面快门(区别镜间快门)，了解闪光同步速度之前，要先了解单反的快门的工作原理。
快门的机械部件最高可以在1/200秒内扫过整个感光元件 ，这个1/200s大概是目前单反的快门的极限，也叫闪光同步速度。
所以，闪光同步速度是单反机身的性能参数，而不是闪光灯的性能参数。
如果单反的同步速度只有1/200秒，那么如若需要更高速度的快门，比如1/4000或更高的快门速度，应该如何实现呢?
如果把快门做成一条狭缝，这个狭缝扫过整个感光元件需要1/200秒，感光元件上每行像素点受到光照时间就可以做到小于1/200秒了，只要狭缝做的足够窄，也可以实现1/4000秒的高速快门。
焦平面快门有两个门帘，第一个门帘先移动，第二门帘立刻跟上，就相当于上面的"狭缝"了。
假设机身的快门机械部分扫过整个CMOS的最短需要1/200秒，那么低于1/200的快门速度，我们称之为"低速快门"，高于1/200的快门就需要以前后帘以"狭缝"的方式实现，也叫"高速快门"。
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低速快门：前帘落下，快门完全打卡，CMOS完全曝光，然后后帘落下。 -
高速快门：前帘落下，后帘立刻跟上，前后帘之间只有一条狭缝，相当于光线通过狭缝，从上至下扫描过CMOS，这整个扫描过程大约是1/200秒。这里的1/200秒就是单反机身的闪光同步速度。
图1：低速（左）和高速快门（右）示意图:
图2：看个更直观的不同快门速度拍摄过程的示意图（第一行的是高速快门，第二行是低速快门）：
了解了单反的闪光同步速度，我们再聊闪光系统。
(二) 闪光灯的特性
闪光灯并不是一瞬间就能达到最高亮度的，电容充放电需要时间，来看下图中闪光强度和时间的关系，下图中纵坐标是闪光强度，横坐标是持续时间，大约为1/1000秒数量级，远远小于快门的1/200秒 ：
我们在使用闪光灯时经常接触到的一个参数:
闪光持续时间（T=0。5）
T=1的时候闪光灯达到最大亮度，T=0。5被称作半峰值。
纵坐标第二次到达T=0。5光强度时所需时间，即被称作闪光持续时间（T=0。5）。
但是要注意，上面的“闪光持续时间”并不是真正的闪光持续时间，从上图可以看到第二次T=0。5之后，还有相当的光照强度，直到T=0。1剩下的光量才忽略不计。这段时间大约为3倍闪光持续时间（T=0。5）
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。
高色温是短波蓝光偏多，低色温则反之。若一只闪光灯的闪光持续时间（T=0。5） 整体超越了快门时间（假设快门为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（冷）的现象。
(三) 闪光灯和快门速度的关系
上面了解到，单反无论使用低速快门还是高速快门，整个过程都不会小于1/200秒，也就是机械部分的极限。
但是要知道，闪光灯发光的持续时间是很短的，大约为1/1000秒。试想一下，如果闪光持续时间不够1/200秒就结束了，机械狭缝还没来得及走完整个感光元件，会导致什么样的情况？
比如下图：
左边两张，快门速度低于1/200秒的情况下，整个画面都能被闪光灯打亮。
当快门速度高于1/200以后（右边几张更明显），会出现黑色的欠曝区域。在前帘刚刚打开，狭缝刚刚通过CMOS最左的时候，闪光灯开始闪光，画面左侧被打亮，然后闪光灯结束，剩下的右半边CMOS都没有被闪光灯打到，所以是黑色。
(四) 闪光灯的高速同步
如果要使用高速快门，又要闪光灯把整个CMOS区域都照亮，这里就要用到闪光灯的高速同步模式，注意区别上面的“闪光同步速度”。
闪光高速同步指的是，前后帘运行期间这1/200秒内，闪光灯以每秒5W次的频率高速闪光，直至后帘完全关闭。
闪光灯正常模式和高速同步的工作模式如下图所示
以上图为例：
上面一组是低于1/200快门速度的正常闪光模式。
下面一组是闪光灯的高速同步模式，闪光灯发出高频闪光，在快门狭缝扫过整个CMOS期间一直频闪，使整个CMOS都被照亮。
因为高频闪光的强度远低于瞬间闪光，所以高速同步模式下闪光强度非常小，远不如第一种普通闪光。
闪光灯高速同步最常见的作用，比如在大晴天的正午下拍摄大光圈的糖水片，这种情况下光线非常充足，又要使用大光圈拍摄（获得浅景深的虚化效果），快门速度会非常快，大约1/4000秒，这个速度高于闪光同步速度（1/200秒），这时候就需要闪光灯的高速同步来补光。
来举个例子：例如一张照片的正确曝光值为：ISO 100， F16， 1/125秒， 闪灯TTL自动补光。如果我们想要得到一定的背景虚化效果，我们可以使用高速同步，将参数设置为: ISO 100， F2.8， 1/4000秒，闪光灯TTL高速模式进行补光。 这时将得到一个正常曝光背景虚化的画面。
注意上面最右边的一张，这张图片非常有意思，明明是在晴朗的户外拍摄，但是背景显得非常昏暗，看起来像是夜晚。
如果拍出了这样的照片一定不要惊奇，这是因为你的快门速度太快了，环境光不足以正常曝光，所以背景显得昏暗，但是拍摄主体被闪光灯打亮，所以得到一张背景欠曝，主体正常曝光的图片，这也就是常说的用闪光灯进行“压光”。
所以，关于闪光灯的高速同步，记住一句话: ** 快门速度越高，对闪光灯的要求也就越高**
(五) 使用闪光灯拍摄高速运动的物体
这种情况下真的不能用高速同步（HSS）了，而要使用闪光灯的高速闪光模式，
这种情况下，闪光灯要作为主光源，闪光灯在千分之一秒内完成闪光，闪光的一瞬间水滴被照亮，这样运动的物体就被“凝固”了下来。
并且快门速度不能高于1/200秒（相机的闪光同步速度），否则画面边缘会出现未被照亮的黑边。
同时要达到暗背景的效果，要使用小光圈和低ISO，闪光灯完全可以把环境光线压下去，并且水滴是正常曝光的。
给出一组参考值：ISO 100，F16，320秒。所以，使用闪光灯的情况下拍摄高速运动的物体，并不一定需要1/8000这样的高速快门，而是用“慢速快门”+“闪光灯作为主光源”
(六) 闪光灯的前帘同步和后帘同步
前帘同步就是指前帘打开的瞬间开始闪光，后帘同步就是后帘快要关闭之前开始闪光。
简单粗暴的举个栗子，假设闪光灯能持续1s，设置10s的快门，前帘同步就是第一秒闪，后帘同步就是最后一秒闪。
前帘同步和后帘同步都属于慢门同步, 快门速度都低于1/200秒（单反的同步速度），所以前后帘同步只能在夜间或者光线较差的情况下使用，这时候闪光灯是作为主光源。
如果被摄物体在运动，采用前帘同步会使物体的初始位置被照亮，留下清晰的影响，之后移动的轨迹由于曝光不够形成虚影。如果采用后帘同步则正好相反，物体前面移动的轨迹由于曝光不足形成虚影，在最后的位置被照亮，形成清晰的影像，如下图所示：
如果快门速度低于闪光同步速度，比如夜间拍摄时快门大约1/100秒，这个时候快门不是狭缝的，而是整个CMOS完全打开曝光，这个时候应该选择后帘同步，闪光持续时间在整个CMOS在完全打开状态下。
如果快门速度高于闪光同步速度，比如白天的逆光拍摄大约1/2000秒快门，这时候快门会以狭缝的方式扫过CMOS，这个时候应该怎么办？
选购闪光灯时应该注意的参数
- TTL功能：通过镜头测量曝光方式自动控制闪光灯功率，打开TTL的闪光过程是2次闪光的过程。第一次，闪光灯预闪一下，预闪的光线照射到被摄物体上，反射回来进入相机。相机的感光元件根据反摄回的光线经过复杂的计算，输出一个指令给闪光灯，闪光灯调整自己的输出强度在闪一次。这一次才是真正的曝光。
- 高速同步：可以理解为在大太阳下快门速度可以超过1/160或者1/200，比如4000-8000的快门速度（机顶普通闪光灯快门超过1/160或者1/200就没法闪光了），常用的场景是大光圈在大逆光下补光。
- 闪光指数：简称GN，闪光灯的功率，越大越好，但也越贵。
闪光指数 = 摄距 x 光圈，GN也不能单单只看数值的大小，因为闪光指数还要说明焦距和ISO，比如尼康SB-800的闪光指数标着53，实际是"53@85mm ISO 100"，如果在35mm镜头下，GN就变成了38，这是因为越广的镜头要求闪光灯散射面积越大，强度也降低了。
闪光灯的其他知识tips
- 前帘同步和后帘同步，如果快门够快，拍摄的主体不动，那么拍出来的效果没有什么区别。换句话说，后帘同步总是和慢速快门一起使用的，主体应该是运动中（或者相机晃动），前后帘同步的情况下闪光灯是作为主光源的。
- 用闪光灯可以极大提高进光量，提高快门速度，这样就可以拍摄凝固水滴这种高速运动，当然这种情况下你不能用高速同步闪光，因为功率太低不够亮。
- 如果在电灯下拍摄，照片很容易呈现偏黄、红色的暖色调，因为钨丝灯的色温低，而加用闪光灯，就可以有效地调整色温，使被摄物色彩正确还原。
- 高速同步的意义在于，可以在光线强烈的环境下，使用大光圈拍摄出浅景深的效果，这时候闪光灯不是作为主光源，而是用来给主体补光。
- 如果在晴天环境下使用大光圈，最好是使用中性密度滤镜，这样可以不必使用高速闪光模式。
- 能不用高速闪光同步就不用，因为此模式下闪光灯浪费太多能量。特别是，不要想用高速闪光同步来克服较硬的日光，这做不到，因为在高速闪光同步模式下闪光灯的功率是很低的，用大功率外拍灯吧。
- 在明亮环境下使用闪光灯，可以设置快门速度在最高闪光同步速度或略微比最高闪光同步速度慢一点，这样能发挥闪光灯的最大效率。这是因为更慢的快门速度意味着使用更小的光圈，而更小的光圈导致闪光灯的有效照明距离的更短（闪光指数＝光圈值×照明距离）。
- 如果没有保护措施，连续使用1/1闪光能把某些闪光灯的灯头透镜（塑料）烧到局部熔化。
- 关于指数（GN）：不要只看GN的数值，还要看他的测试条件，同一只灯，如果它的灯头能变焦，在长焦端的指数就比广角端要大。按ISO200来测试也比ISO100测试的数值大
参考
- 关于电子闪光灯的一些概念 - 色影无忌文章
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