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闪光灯小百科


2012-10-08 20:45:03 (3101)


闪光灯发展简史

闪光灯对摄影效率可以说有决定性的影响。在没有闪光灯的时代,你可能无法想象拍一张照片的时间有多漫长。尤其是当年胶片的感光度只有大约ISO 25,光圈大约是f/8甚至更低。单靠自然光,被拍摄者要保持固定姿态10几秒甚至1分钟,其困难程度可想而知。

其实不少学者早已开始研究使用人造光线辅助摄影。早在1839年,已有科学家利用石灰灯(limelight)为显微镜影像曝光到银版摄影片(daguerreotype)之上,需时5分钟,比自然曝光所需的30分钟快了许多。等到1859年,有英国科学家发现燃烧镁条所产生的强光可以辅助拍摄高速移动的对象,也就是镁光灯的雏型,后来改良成镁及氯酸钾的混合粉末作为闪光燃料。到了1927年,美国的通用电力(GE)发明了闪光灯泡(Flash blub),才打开了电力闪光灯与快门同步的第一道门。


镁光灯用的粉末闪光燃料


Kodak Brownie Hawkeye装上闪光灯的模样,灯泡蓝膜起校色作用。

设有机顶闪光灯插座的单反相机,早在1935年已由德国的Exakta发明出来。该灯脚座仅限插上闪光灯,需要另一条接线(PC sync)引发闪光,做到快门与闪光灯同步。闪光灯在当年一直是专业摄影师才用的工具,就连当年的镁光灯,也普遍使用于新闻摄影超过半个世纪至20世纪50年代。闪光灯得以普及是到了20世纪60年代,当年柯达推出126及110胶片相机,同时推出了闪光方砖(flash cube),内有四颗闪光灯泡,每曝光一张胶片就用一颗,四颗用完就要换。这个发明,让一般人也可以享受闪光灯摄影的乐趣。


Exakta的Exa 1B,机顶设有热靴,并非今天的单点触发型


Kodak Instamatic X15 装上闪光砖的模样

20世纪60年代也可以说是闪光灯变革的重要年代,氙气闪光管(xenon flashtube)开始应用于设有热靴的闪光灯上。初期推出时仍无法控制光量,直到美国的Honeywell发展出自动测光闪光灯(automatic flash),才开始有对应距离及光圈进行测光系统,可改变光量,及后晶闸管及储电电容的出现,可控制电量及将剩余的电力储存起来,成为现代专业闪光灯的雏型。


Honeywell的自动闪光灯

灯顶有光圈及距离转盘,再由闪光灯自行测光。


Vivitar 283是早期使用晶闸管的闪光灯,不少人都曾拥有过一支。

直到约30年前,奥林巴斯推出胶片单反相机Olympus OM2(约1978年),同时推出了设有TTL测光的闪光灯系列,成为日后各大相机生产商的发展目标,也可以说是改变现代摄影技术发展的一个重要转折点。


Olympus T32对闪光灯的发展可谓影响深远


现代闪光灯代表之一的Canon 580EX II,己发展到防尘防滴等能应付恶劣工作环境的需要

你需要闪光灯吗?

这不是个多余的问题,用不用闪光灯,对于一些人来说是哲学问题。摄影巨匠布列松(Henri Cartier Bresson)为了保持拍摄景物自然与真实的感觉,一直不用闪光灯进行摄影;著名战地记者麦富林(Don Mccullin),在战场上绝不用闪光灯,否则会被发现行踪,只有人物专访才会用到。或许这些事实能给你一些安慰,因为你使用闪光灯摄影的技术,可能比这两位大师都要出色。除非你是以上两位大师的死忠,否则只要是有心摄影,尤其是使用数码单反时,很少会不用外置闪光灯。可以肯定,有闪光灯至少可以选择用或不用,但没有时才想到要用就太迟。

正如前篇发展简史所述,没有闪光灯,摄影工作不仅没有效率可言,我们还会错过很多肉眼看不到的精彩世界。假如你的摄影题材包括以下几种,相信闪光灯应该是必备的:

  • 人像 ─ 突出主体轮廓、在阴暗环境下补光、制造气氛;
  • 微距 ─ 自然光源不足或被遮挡,需要人工光源;
  • 婚礼/活动 ─ 室内外游走纪录重要时刻,兼顾广角及近距摄影;
  • 运动/高速 ─ 凝固主体的动作,如守门员扑球或水滴皇冠等;
  • 商品 ─ 保持商品色调一致,或制造特定色调。


基本上配备两支闪光灯、遥控线及外置电池组,就可应付大部份的摄影工作

决定了主题,也就决定了对闪光灯性能和数量上的需求。例如婚礼摄影,一支GN 42或以上的闪光灯加一个外置电池组就可应付;如果是严肃人像摄影,做足三点灯光(three points light)如主光、背光及侧光的话,就需要三支闪光灯。再进一步,也许是考虑是否需要用到影楼灯 (studio flash),不过这已经超出了我们讨论热靴闪光灯(hotshoe flash)的范围。不过随着技术进步,不少外置闪光灯只要指数足够,其实已经差不多可以达到影楼灯的效果,还具有携带便利性的优势。

最后一点必需提及的是,如中长焦距拍摄又只能手持的话,会因镜头晃动造成影像模糊。利用闪光灯就可以使用较快的快门,加上防抖功能的帮助,还可以使用较低的感光度,令画面的细致度进一步提升。

闪光灯之“四两拨千斤”

闪光灯闪光一次,电压需要达到1000V以上。那为什么4颗AA电池就可以推动一支闪光灯呢?

闪光灯之所以能够发光,是使用高压电子闪光管内的氙气(Xenon),使氙气原子离子化(ionize)而产生强光,原理和发光管接近,只是发光管是不断的供电,而闪光灯供电只是一瞬间。

闪光灯的内部可分成多个部份,包括变压器(Transistor)、振频器(Oscillator)、电容(Capacitor)及闪光管(Flashtube)。要将6V的直流电变成1000V,需要通过两次升压过程。变压器内由两组电线圈组成,以振频器令线圈振荡,变成电磁铁的电感原理,在交换过程将电压提升至高达300V的交流电。以下就是过程:


闪光灯内部分布简图

1.接通电源后,振频器配合第一组线圈,与第二组线圈产生感应电流,由于第二组线圈比第一组大,会产生升电压降电流作用,使电压由6V升压至300V的交流电。在升压过程中,会听到高频声响;

2.第二组线圈的交流电会通过一个单向二极管,将电流由交流电变回直流电,储藏在电容内,即进行充电;

3.电容与一个个带电阻的指示灯连接,尤如一个自动开关,当灯全亮时,就会中断充电过程;

4.闪光灯连接相机,当快门打开时,同时也就是闭合闪光灯回路,接通电容后,电流会通过第二个升压器,将300V电流再升压至1000V以上;

5.在超高电压下,大量电子冲击闪光管内的氙气,令绝缘的氙气进入电离状态,转化成光能,形成一次闪光。

这是最基本的闪光过程,如果是带自动测光组件的闪光灯,在闪光过程中会同时测光,当亮度足够时就将放电回路截断,减少电容内电力的无谓损耗。此时电池再供电,因为电容有余下的电力,不用由零开始充电,可延长电池寿命。

浅谈TTL

在历史上,TTL的发展分为两个阶段:相机内置TTL测光组件,及带有TTL功能的闪光灯。有趣的是,相机内置TTL发布差不多15多年后,才有TTL闪光灯的出现。TTL的出现,给用户带来最大的方便就是即使在仓卒情况下拍摄,来不及估计距离、调整光圈等,在用闪光灯时都不会有太大偏差,使新闻摄影等工作变得更加方便。

从外测光到内测光

TTL的全称是Through The Lens,意指“通过镜头”。没有TTL之前,相机测光主要靠机身外的Cds(Cadmium-Sulfide硫化镉光敏电阻),这种测光方式易受环境光影响,也不能反映光线经过多层镜片或滤镜造成的光量损失,容易导致曝光不足。而TTL的测光组件设在机身内部,大约在镜头后接近底片/传感器的位置。由于是测量通过镜头后的光线,所以TTL测光的准确度比外测光更加优秀。

先说说TTL相机的历史,其实关于世界上首部使用TTL测光系统的相机还存在争论。因为在60年代,几家相机公司包括拓普康、尼康及宾得等都先后推出有TTL测光的相机,宾得先于1960年提出这个概念,但直到1964年推出Spotmatic才正式量产,反而拓普康于1963年先行进入市场,略占先机。


1963年第一台推出市场的TTL测光相机Topcon RE Super


1964年推出的Pentax Spotmatic

宾得于1971年推出Pentax ES,意指electronic shutter,是全球首部可以由TTL系统连动控制快门速度的单反相机。由于使用电子控制,变成无段式快门,突破原本机械快门预设限制,如1/53秒或1/1300秒的速度都可以达到,令曝光的精确度提高。不过当年宾得并没有将此概念进一步发展,推出具备TTL的闪光灯。约7年后,即1978年,由奥林巴斯推出了全球首支TTL闪光灯Olympus T32,TTL测光加闪光系统才正式出现。


1971年推出的Pentax ES

从自动测光到TTL测光

最初的闪光灯不能改变输出量,每次闪光都是全输出。主体与相机之间的距离如果有所改变,就要靠调整光圈来控制闪光的接收量,从而得到合适的曝光。后来出现了设有外置测光原件的自动闪光灯,可以根据主体的受光程度来控制闪光输出。至于闪光灯控制光量的方法,在于控制闪光开与关的时间。闪光发生的时间仅在1/1000至1/10000秒之间,当快门开启时,闪光灯同时输出。当测光组件认为对象反射的光量足够时,就会在曝光中途、快门仍然保持开启时终止闪光输出。主体的曝光于是就靠闪灯来完成,至于背景环境的曝光,主要靠快门开启的时间来决定。

不过自动闪光灯也存在相机外测光的问题,如果镜头装上滤镜,就会影响闪灯输出的准确性。而TTL闪光灯出现后,因为可从镜头测光得到光圈及主体亮度等数据,就能如实反映所需光量,更精确地控制闪光时间,省下过去要计算光圈及距离的麻烦。现代闪光灯更可以做到变焦连动,帮助调整照射范围,令电源更有效利用而不致浪费。


设有外置测光组件的闪灯,安装滤镜后便要手动调高输出


TTL闪光灯的测光组件设在机身内部,即使加上滤镜、使用跳灯甚至离机闪灯也可进行准确的输出

但有一点要留意,与自动测光、曝光一样,TTL闪光灯仅是提供一个正常的曝光量,有需要时仍可通过闪光灯输出补偿(Flash Compensatoin)作出改动,一般闪光灯都有1/3级的EV调整。所以TTL最好作为正常曝光的参考指标,有需要时再作出改动,而非铁板一块。

另一方面,当我们将相机设定在自动曝光模式(如P或Auto)时,相机很多时都会将光圈及快门固定在某一数值。如果我们希望对景深、主体的动态表达及背景的亮度等进行控制,就需要使用手动曝光模式。

与快门“无关”

给大家提一个问题,看看闪光灯的手动选项,有焦距、光圈、曝光值(EV)、ISO等,是否有一个选项没有了?是的,没有快门。对于闪光灯初学者来说,这个发现可能会令他们突然语塞,之前学过光圈和快门组合的概念,为何闪光灯却没的“相关”的快门设定?TTL测光的闪灯不是也应该计算快门的吗?

闪光灯 = 快门?

来做一个试验,准备闪光灯和相机,找一件对象做目标,尽量找一个近乎全黑的房子拍摄。相机用手动模式,镜头光圈设为f/8,闪光灯设为TTL模式。拍摄时手持,不用脚架,用对焦辅助灯对焦后,手动调校快门,分别用1/200、1/60、1/10、1秒各试拍一张。接着打开室内灯,再用刚才的快门去拍。


全黑环境下使用闪光灯的效果


带有光源环境下使用闪光灯的效果

检查照片,你会发现在全黑环境用闪光灯拍摄的照片,除了构图可能会因手持时微微移动外,对象在曝光时是完全没有分别的,也没有因为手抖而不清晰;但当打开室内光源后,在1/10秒及1秒时用闪光灯,手抖的模糊图像就出现了。

此时谜团解开了一半,曝光1秒的抖动,是因为传感器闪光过后继续接收环境光。而全黑拍摄时的清晰画面,则说明了闪光灯在曝光过程中与快门没有太大关系。记得第四节提过吗?闪光灯的工作时间在1/1,000与1/10,000之间。其实在闪灯输出的一瞬间,本身就是一个快门动作。而这个极短暂的曝光时间,甚至可以超过机械快门达到的极限。例如一些凝结高速动作(如发射中的子弹)的照片,就是用闪光灯在极短时间内输出足够光线曝光的特性,与相机的快门速度无关。

瞬发光与持续性光

闪光灯是瞬间光源,亮度强但维持的时间短;持续光则不断提供光源,阳光和灯光都是持续性光。

在只用一种光源曝光(闪光灯或灯泡)的情况下,假设使用相同光圈、感光度,我们要从闪光灯或灯泡吸收同样能量的光线,闪光灯只需1/1,000至1/10,000秒便能输出所需光量,而灯泡则需要更长时间(比如1秒)才能输出同样能量。当相机的快门设定为1/200秒时,闪光灯工作时间又比快门速度快,所以相机即使将快门速度设定在1/200秒,仍可吸收到闪光灯输出的光线。而使用灯泡时,因为输出功率远不及闪光灯,所以需要延长快门时间,吸收更多的持续光线到足够为止。

光圈管主体,快门管背景

在日常应用时,我们很少会在全黑情况下拍摄,即使在晚上的街道或者室内,也会存在一定的环境光。假设我们在海边拍摄以港口作背景的人像照,这时用闪灯拍摄,人物曝光就由闪光灯决定。而背景由于距离太远,闪灯光线不能到达,因此背景的曝光就要靠慢速的快门来对环境光曝光。改变快门速度会改变背景的亮度,而主体的曝光就只受闪光灯影响。

如果在现场光较强的环境(如酒楼)用闪灯拍摄,使用太快的快门速度会令背景太暗,大大减弱现场气氛;使用太慢的快门速度,主体则会受现场光影响,容易因手抖而模糊。那么我们应该用多快的快门呢?视乎现场光线的强弱,我们只要使用比现场光快一级的快门速度,就可以保留到背景的气氛,又可减少手抖的影响。例如相机测光表指示背景的曝光需要1/15秒、f/4光圈,那么我们便可用手动模式,将快门设定为1/30秒。

用光圈或EV调校

在全黑环境用闪光灯拍摄,快门并不会改变主体的受光量。当闪光灯在手动模式输出固定的功率,改变光圈就能改变曝光度。但要留意,如果用TTL模式,闪光灯会自动根据光圈调整闪灯输出,那就需要通过加减闪灯EV获得所需的曝光效果了。

指数、光圈、距离与焦距

凡用过闪光灯的人都会明白,闪光灯不能照亮全世界,任何闪光灯的输出光量及射程都有极限,不过闪光灯规格繁多,输出光量有别,要了解甚什么别的闪光灯适合自己,答案就在GN(Guide Number,闪光指数)。

从光圈与距离看GN

GN常见于用来表示于闪光灯的型号,如Canon 580EX II、Sony HVL-FM58A等,他们的GN都是58。闪光灯的GN越高,代表其输出功率越大,可照射的距离越远。不过要留意GN并不完全代表着闪灯的输出功率,“输出功率”是指闪灯的最大输出光量值,是一个固定值;而“闪光指数”则会随着感光度或闪光灯的焦距而改变。例如A及B两支闪光灯,厂方的标示同样是GN40,不过A是在35mm焦距计算的,而B是在85mm焦距计算的,那么A实际上拥有更高的输出功率。

在没有TTL闪光灯的年代,要使用闪光灯得到正确的曝光需要用GN计数的,其公式如下︰

闪光指数/闪光距离 = 镜头光圈值

假设闪光指数是GN40、闪灯与被摄主体的距离是5米,那么我们就需要将光圈设定于40/5 = f/8了。

如果我们知道闪光灯GN以及镜头的光圈,那么我们也可以计算出照射距离,其公式如下︰

闪光指数/镜头光圈值 = 闪光距离

例如闪光灯为GN40,在ISO 100、光圈f/8的设定下,最远可以照射到5米(40/8)。再远的话,被摄体就会曝光不足。 如需照得更远,可以加大光圈,或将ISO提高。如光圈加大至f/4,GN 40的有效范围就能增加到10米(40/4 = 10)。

大家发现,如果主体距离增加一倍的话,光圈需要增加2级才能够补偿(f/8>f/5.6>f/4)。同样道理,如果想维持景深,保持光圈在f/8的话,如要提高ISO来得到足够曝光,则是由100>200>400,也是2级,才能补偿距离增加一倍的影响。

假设输出光量保持不变,就会出现受光量越远越弱的情况,2倍距离就会变成1/2×1/2 = 1/4受光量,3倍距离就会变成 1/3×1/3 = 1/9受光量,如此类推。

简单点说,这是因为距离增加1倍(2X),光线散开面积会增加4倍,所以当改变距离而输出光量相同的话,实际受光会被摊薄,光线到达对象时就只有1/4光量。所以调整光圈时就要加2级,或将感光度加2级才能补充4倍的入光量,达到正常曝光。因此我们知道随着距离增加,散射面积就会增加,闪光强度就会相对下降,形成一个反比例关系。

所以选择闪光灯时,要注意每支闪光灯提供的数据,最大指数有时只反映最长焦段的输出光量,例如规格为“ISO 100/105mm/GN 58”,即只在焦距为105mm才能提供GN 58的光量。如果焦距缩短,角度加阔,GN指数就会相应下调。好像Nikon SB800规格就说明105mm为GN 56;35mm为GN 38,正是因为35mm的散射面积比105mm焦段大所致。


当闪光灯设定在长焦距时,闪光灯会将覆盖角度收窄,令有效射程加长,所以除了对象的距离,闪光灯改变焦距也是原因之一。


Nikon SB800的GN模式,在改变焦距或光圈时,可以看到对应的有效范围,很有参考价值。

有一点要注意,以GN计算闪光灯照射有效距离,仅在直射对象时才有参考价值,如果要反射天花或反光板,GN对摄影的参考作用就较少。但肯定的是由于反射后的散射面积扩大,加上反射面本身亦会或多或少吸收部分光能,有效射程一定会大幅缩短。

浅谈慢速同步

近年一些入门级单反相机或半专业数码相机,甚至是普通的DC,闪光灯都会设有一个“慢速同步”的选项,用途常见于夜间拍摄人像。由于背景距离太远,闪光灯对夜间背景不起作用,所以就要用慢快门拖长曝光时间使背景有足够曝光,同时靠闪灯使主体曝光,故出现“慢速同步”的设定。


这是新手常犯的错误,只用一般闪光模式,照亮前景,背景没有足够时间曝光


使用夜景人像模式,由于是慢速闪光设定,前后景都可以准确曝光

夜景模式 = 慢速同步

只要快门在相机的最高同步速度以下,闪光灯都可以与快门同步,只是快门时间越长,受环境光影响越大。大家此时应该明白,所谓慢速同步其实是混合环境光与闪光灯的摄影手法。闪灯用来使近距离的主体曝光,快门用来控制背景的曝光量。

所以相机内置的“夜景人像”模式,其实就是默认的慢速同步程序。设定会因相机及预设ISO而异,可能会被拖慢至1/15秒、1/8秒,甚至1秒也不定,所以要使用脚架避免背景模糊不清。


入门单反如Nikon D3000,内部慢速闪光+防红眼选项中,已经有一幅夜景人像示范照,可见夜景人像已使用了慢速闪光。

故意玩弄残影

明白这个道理后,慢速同步其实可以玩出一些特别效果。大家不妨尝试故意用较慢的快门如1/4-1/2之间,用闪光灯拍摄移动的对象,会发现拍到对象移动残影的同时,又可以拍到对象动作凝固的一刻。这种手法,有些摄影师会用在舞会之中,看清舞者身影的同时, 还带有跳舞的动感,非常有趣。


使用1/100秒同步,对象动作被凝固,没有残影留下。(ISO 400、1/100秒、f/10、闪光灯输出1/8)


使用1/2秒同步,闪光后因为环境光的关系,令画面留有残影。(ISO 400、1/2 秒、 f10、flash ouput 1/8)

不过要注意的是,闪光同步有前帘及后帘同步的设定,也会令摄影效果有所分别。

前帘同步与后帘同步

深入研究闪光灯同步设定的选择,会发现有所谓“前帘 同步”(front curtain/1st curtain sync)及“后帘同步”(rear curtain/2nd curtain sync)。闪前与闪后,摄影效果会大不同。


每款相机进入设定的方法都略有分别。(上)尼康为按入机身左则的闪光键选择;(左下)索尼只需按Fn选择闪光灯部份,就可进入选择;而(右下)佳能则可在闪光灯功能设定选单内设定快门同步选择

前与后关乎方向性

前帘同步是一般相机预设的闪光同步设定,程序如下:

快门打开>开始曝光,闪光灯同时闪光>继续曝光>关上快门

后帘同步则是要通过设置才能运用的选项,程序如下:

快门打开>曝光>曝光快完成时,闪光灯闪光>关上快门

我们就以拍摄一张钞票下落至地面作示范,以脚架固定相机拍摄。

拍摄设定:ISO 400、f/8、1/3秒、闪光灯输出1/4(闪光灯向反光板反射)

(左)以前帘同步拍摄;(右)以后帘同步拍摄

使用前帘快门拍摄,闪灯在发出闪光一瞬间凝固了钞票的影像,不过由于曝光仍未结束,钞票仍在下落,于是在下方形成残影,感觉反而像钞票往上冲,效果不太自然。

使用后帘快门拍摄,先曝光1/3秒,留有残影,在曝光即将结束、钞票落地一刻前闪光,凝固动作,效果自然多了。

由此可见,前帘和后帘与残影的方向有关,凡残影要跟随在对象后,如亮灯行走中的汽车,就需要用后帘快门。相反,如果残影跟主体没有方向之分,用前帘也无所谓,如玩火的杂技表演者,又或者一般静态夜景人像拍摄。

有一点要留意,如果闪光同步是较高速度如1/200或1/100秒等,由于环境光进入快门的时间较短,前帘与后帘同步的效果几乎没有差别。

拍摄夜景人像也可用后帘同步

在拍摄夜景人像时,也建议使用后帘同步。原因在于长曝光的关系,前帘同步先闪曝光,易令人误会拍摄已经完成,一旦移动就会破坏画面;如用后帘同步,待背景曝光后再闪光,被摄者因为有意识保持姿势,就不会引起移动破坏画面的问题。现在时兴拍摄光绘,大家不妨分别用前后帘试试效果,当然拍摄前请准备脚架。

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