Фотографическая вспышка: история и современные технологии.

Введение

Устройство, создающее вспышку искусственного света
Техника частичной экспозиции в фотографии и кинематографе

Вспышка – это устройство, используемое в фотографии для создания кратковременного импульса света (обычно длительностью от 1/1000 до 1/200 секунды) с цветовой температурой около, чтобы помочь осветить сцену. Основное назначение вспышки – освещение темных сцен. Также вспышка используется для съемки быстродвижущихся объектов или изменения качества света. Термин "вспышка" может относиться как к самому световому импульсу, так и к электронному устройству, генерирующему этот импульс. Большинство современных вспышек – электронные, произошедшие от одноразовых фотоламп и горючих порошков. Современные камеры часто активируют вспышку автоматически. Встроенные вспышки обычно интегрированы непосредственно в корпус камеры. Некоторые камеры позволяют подключать отдельные вспышки через стандартный разъем для аксессуаров (горячий башмак). В профессиональном студийном оборудовании вспышки могут быть крупными, автономными блоками или студийными импульсными источниками, питаемыми от специальных аккумуляторных блоков или сети переменного тока. Они синхронизируются с камерой либо с помощью кабеля синхронизации вспышки или радиосигнала, либо работают по принципу световой синхронизации, когда только одна вспышка синхронизируется с камерой и, в свою очередь, запускает остальные, называемые ведомыми.

Флеш-лампа/флеш-порошок

Исследования магния, проведенные Бунзеном и Роско в 1859 году, показали, что горение этого металла производило свет, по своим свойствам близкий к дневному. Потенциальное применение в фотографии вдохновило Эдварда Сонштадта на изучение методов производства магния, чтобы обеспечить его надежное горение для этих целей. Он подал заявки на патенты в 1862 году, а к 1864 году основал Manchester Magnesium Company вместе с Эдвардом Меллором. С помощью инженера Уильяма Мэтера, который также был директором компании, они начали производить плоскую магниевую ленту, которая, как утверждалось, горела более равномерно и полностью, обеспечивая лучшее освещение, чем круглая проволока. Кроме того, этот процесс был проще и дешевле, чем изготовление круглой проволоки. Мэтеру также приписывают изобретение держателя для ленты, который служил лампой для ее горения. Различные держатели магниевой ленты производились другими компаниями, например, Pistol Flashmeter, который включал в себя нанесенную на корпус шкалу, позволявшую фотографу использовать необходимое количество ленты для заданной экспозиции. Упаковка также указывала на то, что магниевую ленту не обязательно отламывали перед поджогом. Альтернативой магниевой ленте стал флэш-порошок – смесь магниевого порошка и хлората калия, представленная его немецкими изобретателями Адольфом Митхе и Йоханнесом Гаедике в 1887 году. Определенное количество порошка помещали в поднос или желоб и поджигали вручную, что создавало короткую, яркую вспышку света, сопровождаемую дымом и шумом, ожидаемыми от подобного взрывного процесса. Это могло быть опасно для жизни, особенно если флэш-порошок был влажным. Электрически запускаемая вспышка была изобретена Джошуа Лайонелом Коуэном в 1899 году. В его патенте описывается устройство для воспламенения фотографского флэш-порошка с использованием гальванических элементов для нагрева проволочного запала. Время от времени предлагались различные варианты и альтернативы, некоторые из которых имели определенный успех, особенно среди любителей. В 1905 году один французский фотограф использовал в своей студии интенсивные, не взрывоопасные вспышки, создаваемые специальной механизированной угольной дуговой лампой, но более портативные и дешевые устройства постепенно стали преобладать. Вплоть до 1920-х годов фотография со вспышкой обычно подразумевала, что профессиональный фотограф рассыпал порошок в желоб Т-образной вспышки, поднимал ее вверх и затем запускал короткий и (обычно) безвредный пиротехнический эффект.

Studies of magnesium by Bunsen and Roscoe in 1859 showed that burning this metal produced a light with similar qualities to daylight. The potential application to photography inspired Edward Sonstadt to investigate methods of manufacturing magnesium so that it would burn reliably for this use. He applied for patents in 1862 and by 1864 had started the Manchester Magnesium Company with Edward Mellor. With the help of engineer William Mather, who was also a director of the company, they produced flat magnesium ribbon, which was said to burn more consistently and completely so giving better illumination than round wire. It also had the benefit of being a simpler and cheaper process than making round wire. Mather was also credited with the invention of a holder for the ribbon, which formed a lamp to burn it in. A variety of magnesium ribbon holders were produced by other manufacturers, such as the Pistol Flashmeter, which incorporated an inscribed ruler that allowed the photographer to use the correct length of ribbon for the exposure they needed. The packaging also implies that the magnesium ribbon was not necessarily broken off before being ignited. An alternative to magnesium ribbon was flash powder, a mixture of magnesium powder and potassium chlorate, was introduced by its German inventors Adolf Miethe and Johannes Gaedicke in 1887. A measured amount was put into a pan or trough and ignited by hand, producing a brief brilliant flash of light, along with the smoke and noise that might be expected from such an explosive event. This could be a life threatening activity, especially if the flash powder was damp. An electrically triggered flash lamp was invented by Joshua Lionel Cowen in 1899. His patent describes a device for igniting photographers' flash powder by using dry cell batteries to heat a wire fuse. Variations and alternatives were touted from time to time and a few found a measure of success, especially for amateur use. In 1905, one French photographer was using intense non explosive flashes produced by a special mechanized carbon arc lamp to photograph subjects in his studio, but more portable and less expensive devices prevailed. On through the 1920s, flash photography normally meant a professional photographer sprinkling powder into the trough of a T shaped flash lamp, holding it aloft, then triggering a brief and (usually) harmless bit of pyrotechnics.

Светодиодные лампы

Использование флеш-порошка в открытой лампе было заменено флеш-лампами; магниевые нити содержались в лампах, наполненных кислородным газом, и электрически воспламенялись контактом в затворе камеры. Коммерческое производство флеш-ламп началось в Германии в 1929 году. Каждую такую лампу можно было использовать только один раз, и она сильно нагревалась после использования, но удержание, что иначе было бы небольшим взрывом, стало важным достижением. Более поздним нововведением стало покрытие флеш-ламп пластиковой пленкой для сохранения целостности лампы в случае разрушения стекла во время вспышки. Синяя пластиковая пленка была предложена в качестве опции для соответствия спектрального качества вспышки цветной пленке, сбалансированной по дневному свету. Впоследствии магний был заменен цирконием, который давал более яркую вспышку. После воспламенения флеш-лампа требовала значительной задержки для достижения полной яркости и горела относительно долго по сравнению со скоростями затвора, необходимыми для замораживания движения и предотвращения смазывания изображения. Для обеспечения правильной синхронизации и максимального использования светового потока лампы на камерах изначально использовались более медленные скорости затвора (обычно от 1/10 до 1/50 секунды). Камеры с синхронизацией вспышки запускали флеш-лампу за долю секунды до открытия затвора, чтобы она успела достичь полной яркости, что позволяло использовать более высокие скорости затвора. Флеш-лампа Press 25, широко использовавшаяся в 1960-х годах, часто встречается в кинофильмах, где ее использовали журналисты, обычно с пресс-камерой или двухзеркальной камерой. Пиковая световая отдача составляла около миллиона люмен. Другими распространенными были лампы серии M, M 2, M 3 и т. д., которые имели небольшое ("миниатюрное") металлическое байонетное основание, припаянное к стеклянной колбе. Самой большой когда-либо произведенной флеш-лампой была GE Mazda No. 75, длиной более восьми дюймов и окружностью 14 дюймов, первоначально разработанная для ночной аэрофотосъемки во время Второй мировой войны. Полностью стеклянная лампа PF1 была представлена в 1954 году. Исключение металлического основания и множества этапов производства, необходимых для его крепления к стеклянной колбе, значительно снизило стоимость по сравнению с более крупными лампами серии M. Конструкция требовала удерживающего кольца из волокна вокруг основания для обеспечения контакта проводов со стеклянной базой. Адаптер позволял использовать лампу во вспышках, предназначенных для лампочек с байонетным креплением. PF1 (наряду с M2) имела более быстрое время воспламенения (меньшую задержку между контактом затвора и пиковой мощностью), поэтому ее можно было использовать с синхронизацией X при скоростях затвора ниже 1/30 секунды, в то время как для большинства ламп требовалась скорость затвора 1/15 при синхронизации X, чтобы затвор оставался открытым достаточно долго для воспламенения и горения лампы. В 1958 году была представлена меньшая, менее яркая версия AG 1, которая не требовала волокнистого кольца, была дешевле и быстро вытеснила PF1.

The use of flash powder in an open lamp was replaced by flashbulbs; magnesium filaments were contained in bulbs filled with oxygen gas, and electrically ignited by a contact in the camera shutter. Manufactured flashbulbs were first produced commercially in Germany in 1929. Such a bulb could only be used once, and was too hot to handle immediately after use, but the confinement of what would otherwise have amounted to a small explosion was an important advance. A later innovation was the coating of flashbulbs with a plastic film to maintain bulb integrity in the event of the glass shattering during the flash. A blue plastic film was introduced as an option to match the spectral quality of the flash to daylight balanced colour film. Subsequently, the magnesium was replaced by zirconium, which produced a brighter flash. There was a significant delay after ignition for a flashbulb to reach full brightness, and the bulb burned for a relatively long time, compared to shutter speeds required to stop motion and not display camera shake. Slower shutter speeds (typically from 1/10 to 1/50 of a second) were initially used on cameras to ensure proper synchronization and to make use of all the bulb's light output. Cameras with flash sync triggered the flashbulb a fraction of a second before opening the shutter to allow it to reach full brightness, allowing faster shutter speeds. A flashbulb widely used during the 1960s was the Press 25, the flashbulb often used by newspapermen in period movies, usually attached to a press camera or a twin lens reflex camera. Its peak light output was around a million lumens. Other flashbulbs in common use were the M series, M 2, M 3 etc., which had a small ("miniature") metal bayonet base fused to the glass bulb. The largest flashbulb ever produced was the GE Mazda No. 75, being over eight inches long with a girth of 14 inches, initially developed for nighttime aerial photography during World War II. The all glass PF1 bulb was introduced in 1954. Eliminating the metal base and the multiple manufacturing steps needed to attach it to the glass bulb cut the cost substantially compared to the larger M series bulbs. The design required a fibre ring around the base to hold the contact wires against the side of the glass base. An adapter was available allowing the bulb to fit into flash guns made for bayonet capped bulbs. The PF1 (along with the M2) had a faster ignition time (less delay between shutter contact and peak output), so it could be used with X synch below 1/30 of a second—while most bulbs require a shutter speed of 1/15 on X synch to keep the shutter open long enough for the bulb to ignite and burn. A smaller version which was not as bright but did not require the fibre ring, the AG 1, was introduced in 1958; it was cheaper, and rapidly supplanted the PF1.

Флешкубы, Магические кубы и Флипфлэш

В 1965 году компания Eastman Kodak из Рочестера, штат Нью-Йорк, заменила технологию отдельных флеш-ламп, использовавшуюся в ранних камерах Instamatic, на Flashcube, разработанный компанией Sylvania Electric Products. Flashcube – это модуль с четырьмя одноразовыми лампочками, каждая из которых установлена под углом 90° к другим в собственном отражателе. Для использования он крепился сверху на камеру с электрическим подключением к спуску затвора и батареей внутри камеры. После каждой вспышки механизм перемотки пленки также поворачивал Flashcube на 90° к новой лампочке. Такая конструкция позволяла пользователю делать четыре снимка подряд, прежде чем вставлять новый Flashcube. Более поздняя модель Magicube (или X Cube) от General Electric сохранила формат с четырьмя лампочками, но не требовала электропитания. Она не была взаимозаменяема с оригинальным Flashcube. Каждая лампочка в Magicube воспламенялась при освобождении одной из четырех предварительно взведенных пружин внутри куба. Пружина ударяла по капсюльному трубке в основании лампочки, содержащей фульминат, который, в свою очередь, воспламенял измельченную циркониевую фольгу, создавая вспышку. Magicube также можно было активировать ключом или скрепкой, вручную освобождая пружину. X Cube было альтернативным названием для Magicube, указывающим на форму гнезда камеры. Другими распространенными устройствами, использующими флеш-лампы, были Flashbar и Flipflash, обеспечивающие десять вспышек от одного устройства. Лампочки в Flipflash располагались вертикально, создавая расстояние между лампочкой и объективом, что устраняло эффект красных глаз. Название Flipflash произошло от того, что после использования половины лампочек устройство необходимо было переворачивать и вставлять обратно для использования оставшихся. Во многих камерах Flipflash лампочки воспламенялись электрическим током, вырабатываемым при механическом ударе пьезоэлектрического кристалла пружинным ударником, который взводился каждый раз при перемотке пленки.

Электронная вспышка

Электронная вспышка была представлена Гарольдом Юджином Эджертоном в 1931 году. Электронная вспышка достигает полной яркости почти мгновенно и имеет очень короткую длительность. Эджертон воспользовался этой короткой длительностью, чтобы создать несколько культовых фотографий, например, снимок пули, пробивающей яблоко. Крупная фотографическая компания Kodak поначалу неохотно принимала эту идею. Электронная вспышка, часто называемая "стробом" в США, после того как Эджертон использовал эту технику для стробоскопии, начала применяться в конце 1950-х годов, хотя ламповые вспышки оставались доминирующими в любительской фотографии до середины 1970-х годов. Первые устройства были дорогими, часто большими и тяжелыми; блок питания был отделен от головки вспышки и работал от большой свинцово-кислотной батареи, которую носили на плечевом ремне. К концу 1960-х годов стали доступны электронные вспышки, сопоставимые по размеру с традиционными ламповыми вспышками; цена, хотя и снизилась, все еще оставалась высокой. Электронная система вспышки в конечном итоге вытеснила ламповые вспышки по мере снижения цен. Уже в начале 1970-х годов любительские электронные вспышки стоили менее 100 долларов. Типичная электронная вспышка имеет электронную схему для зарядки конденсатора большой емкости до нескольких сотен вольт. Когда вспышка срабатывает при синхронизации с затвором камеры, конденсатор быстро разряжается через постоянную вспышечную лампу, создавая мгновенную вспышку, которая обычно длится менее 1/1000 секунды – меньше, чем выдержка затвора, – с полной яркостью до начала закрытия затвора, что позволяет легко синхронизировать максимальное открытие затвора с полной яркостью вспышки, в отличие от ламповых вспышек, которым требуется больше времени для достижения полной яркости и которые горят дольше, обычно 1/30 секунды. Одной электронной вспышкой часто оснащают камеру, устанавливая ее на аксессуарную шину или кронштейн; многие недорогие камеры имеют встроенную электронную вспышку. Для более сложного и дальнего освещения можно использовать несколько синхронизированных вспышек, расположенных в разных точках. Кольцевые вспышки, которые крепятся к объективу камеры, можно использовать для портретной и макросъемки без теней; некоторые объективы имеют встроенные кольцевые вспышки. В фотостудии используются более мощные и гибкие студийные вспышки. Обычно они оснащены пилотным светом – лампой, расположенной рядом со вспышечной лампой; непрерывное освещение пилотного света позволяет фотографу визуализировать эффект вспышки. В новых моделях светодиодные лампы заменяют предыдущие лампы накаливания, а пилотные лампы, как правило, пропорционально регулируются в зависимости от мощности вспышки, что требует диммируемых светодиодов и соответствующей схемы в головке. Несколько вспышек могут быть синхронизированы для многоточечного освещения. Мощность вспышки часто указывается в виде направленного числа, предназначенного для упрощения настройки экспозиции. Энергия, выделяемая более мощными студийными вспышками, такими как моноблоки, указывается в ватт-секундах. Canon называет свои электронные вспышки Speedlite, а Nikon – Speedlight; эти термины часто используются как общие для электронных вспышек, предназначенных для установки на и запуска с помощью горячей шины камеры.

The electronic flash tube was introduced by Harold Eugene Edgerton in 1931. The electronic flash reaches full brightness almost instantaneously, and is of very short duration. Edgerton took advantage of the short duration to make several iconic photographs, such as one of a bullet bursting through an apple. The large photographic company Kodak was initially reluctant to take up the idea. Electronic flash, often called "strobe" in the US following Edgerton's use of the technique for stroboscopy, came into some use in the late 1950s, although flashbulbs remained dominant in amateur photography until the mid 1970s. Early units were expensive, and often large and heavy; the power unit was separate from the flash head and was powered by a large lead acid battery carried with a shoulder strap. Towards the end of the 1960s electronic flashguns of similar size to conventional bulb guns became available; the price, although it had dropped, was still high. The electronic flash system eventually superseded bulb guns as prices came down. Already in the early 1970s, amateur electronic flashes were available for less than $100. A typical electronic flash unit has electronic circuitry to charge a high capacitance capacitor to several hundred volts. When the flash is triggered by the shutter's flash synchronization contact, the capacitor is discharged rapidly through a permanent flash tube, producing an immediate flash lasting typically less than 1/1000 of a second, shorter than shutter speeds used, with full brightness before the shutter has started to close, allowing easy synchronization of maximum shutter opening with full flash brightness, unlike flashbulbs which were slower to reach full brightness and burned for a longer time, typically 1/30 of a second. A single electronic flash unit is often mounted on a camera's accessory shoe or a bracket; many inexpensive cameras have an electronic flash unit built in. For more sophisticated and longer range lighting several synchronised flash units at different positions may be used. Ring flashes that fit to a camera's lens can be used for shadow free portrait and macro photography; some lenses have built in ring flash. In a photographic studio, more powerful and flexible studio flash systems are used. They usually contain a modelling light, a lamp close to the flash tube; the continuous illumination of the modelling light lets the photographer visualize the effect of the flash. LED lamps are replacing the previous incandescent light bulbs in new designs, modelling lights typically being proportionately variable to flash power require dimmable LEDs and suitable circuitry in the head. Multiple flashes may be synchronised for multi source lighting. The strength of a flash device is often indicated in terms of a guide number designed to simplify exposure setting. The energy released by larger studio flash units, such as monolights, is indicated in watt seconds. Canon names its electronic flash units Speedlite, and Nikon uses Speedlight; these terms are frequently used as generic terms for electronic flash units designed to be mounted on, and triggered by, a camera hot shoe.

Высокоскоростная вспышка

Разряд в воздушном промежутке – это высоковольтное устройство, генерирующее вспышку света с исключительно короткой длительностью, часто значительно менее одной микросекунды. Они широко используются учеными и инженерами для изучения чрезвычайно быстродвижущихся объектов или реакций, и известны благодаря созданию изображений пуль, пробивающих лампочки и воздушные шары (см. Гарольд Юджин Эджертон). Одним из способов создания высокоскоростной вспышки является метод взрывающей проволоки.

Многократная вспышка

Камера, использующая несколько вспышек, может применяться для определения границ глубины или создания стилизованных изображений. Исследователи из исследовательской лаборатории Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL) разработали такую камеру. Последовательное срабатывание стратегически расположенных вспышек создает тени, соответствующие глубине сцены. Эту информацию можно использовать для подавления или выделения деталей, а также для захвата сложных геометрических особенностей сцены (включая скрытые от взгляда), чтобы создать нефотореалистичное изображение. Такие изображения могут найти применение в технической или медицинской визуализации.

Интенсивность вспышки

В отличие от импульсных ламп, интенсивность электронной вспышки на некоторых устройствах можно регулировать. Для этого в компактных вспышках обычно изменяют время разряда конденсатора, а в более мощных (например, студийных) – величину заряда конденсатора. Изменение заряда конденсатора может приводить к изменению цветовой температуры, что требует цветокоррекции. Стабильной цветовой температуры вспышки можно добиться, используя соответствующую схему. Интенсивность вспышки обычно измеряется в ступенях экспозиции или в долях (1, 1/2, 1/4, 1/8 и т. д.). Некоторые моноблоки отображают значение "EV", чтобы фотограф мог оценить разницу в яркости между вспышками с разными показателями мощности в ватт-секундах. EV10.0 соответствует 6400 ватт-секунд, а EV9.0 – на одну ступень экспозиции меньше, то есть 3200 ватт-секунд.

Светодиодные вспышки, используемые в телефонах

Светодиоды с высоким током используются в качестве источников вспышки в камерофонах, хотя они менее яркие, чем ксеноновые лампы-вспышки. В отличие от ксеноновых ламп, светодиодам требуется лишь низкое напряжение, что исключает необходимость в высоковольтном конденсаторе. Они более энергоэффективны и очень компактны. Светодиодную вспышку также можно использовать для освещения при видеосъемке или в качестве вспомогательной лампы для автофокусировки при съемке в условиях низкой освещенности; ее также можно применять как универсальный источник света нефотографического назначения.

Синхронизация фокус-плоскость-закрышка

Электронные вспышки имеют ограничения по скорости затвора при использовании затворов с фокальной плоскостью. Затворы с фокальной плоскостью экспонируют изображение с помощью двух шторок, пересекающих сенсор. Первая шторка открывается, а вторая следует за ней с задержкой, равной номинальной скорости затвора. Типичный современный затвор с фокальной плоскостью в камере с полнокадровым или меньшим сенсором требует около 1/400 с – 1/300 с для пересечения сенсора, поэтому при выдержках короче этого времени лишь часть сенсора подвергается экспозиции в любой момент времени. Время, доступное для срабатывания одной вспышки, равномерно освещающей изображение, записанное на сенсор, равно времени выдержки минус время перемещения затвора. Соответственно, минимально возможное время выдержки равно времени перемещения затвора плюс длительность вспышки (плюс любые задержки при срабатывании вспышки). Например, у Nikon D850 время перемещения затвора составляет около 2,4 мс. Вспышка на полную мощность от современной встроенной или устанавливаемой в горячий башмак электронной вспышки имеет типичную длительность около 1 мс или немного меньше, поэтому минимально возможное время выдержки для равномерной экспозиции по всему сенсору при использовании вспышки на полную мощность составляет около 2,4 мс + 1,0 мс = 3,4 мс, что соответствует скорости затвора около 1/290 с. Однако для запуска вспышки требуется некоторое время. При максимальной (стандартной) скорости синхронизации X для D850 – 1/250 с – время выдержки составляет 1/250 с = 4,0 мс, поэтому для запуска и срабатывания вспышки доступно около 4,0 мс – 2,4 мс = 1,6 мс, а при длительности вспышки 1 мс для запуска вспышки в этом примере Nikon D850 доступно 1,6 мс – 1,0 мс = 0,6 мс. Камеры Nikon DSLR среднего и высокого класса с максимальной скоростью затвора 1/8000 с (примерно D7000 или D800 и выше) имеют необычную функцию, выбираемую в меню, которая увеличивает максимальную скорость синхронизации X до 1/320 с = 3,1 мс при использовании некоторых электронных вспышек. При 1/320 с доступно только 3,1 мс – 2,4 мс = 0,7 мс для запуска и срабатывания вспышки при достижении равномерной экспозиции, поэтому максимальная длительность вспышки, а следовательно, и максимальная мощность вспышки, должна быть и уменьшается. Современные (2018 год) камеры с затвором с фокальной плоскостью и полнокадровым или меньшим сенсором обычно имеют максимальную нормальную скорость синхронизации X 1/200 с или 1/250 с. Некоторые камеры ограничены 1/160 с. Скорости синхронизации X для камер среднего формата при использовании затворов с фокальной плоскостью несколько медленнее, например, 1/125 с, из-за большего времени перемещения затвора, необходимого для более широкой и тяжелой шторки, которая проходит большее расстояние по большему сенсору. В прошлом медленно тлеющие одноразовые лампы-вспышки позволяли использовать затворы с фокальной плоскостью на максимальной скорости, поскольку они производили непрерывный свет в течение времени, необходимого для прохождения экспонирующей щели через кадровое окно. Если такие лампы-вспышки будут найдены, их нельзя использовать на современных камерах, поскольку лампочка должна быть зажжена *перед* началом движения первой шторки затвора (M-синхронизация); X-синхронизация, используемая для электронных вспышек, обычно срабатывает только тогда, когда первая шторка затвора достигает конца своего хода. Высококачественные вспышки решают эту проблему, предлагая режим, обычно называемый FP-синхронизацией или HSS (High Speed Sync), который срабатывает вспышкой несколько раз в течение времени, когда щель проходит через сенсор. Такие устройства требуют связи с камерой и, следовательно, предназначены для конкретной марки камеры. Множественные вспышки приводят к значительному уменьшению числа направляющих, поскольку каждая из них является лишь частью общей мощности вспышки, но это все, что освещает какую-либо конкретную часть сенсора. В общем случае, если s – это скорость затвора, а t – время перемещения затвора, число направляющих уменьшается на. Например, если число направляющих равно 100, а время перемещения затвора составляет 5 мс (скорость затвора 1/200 с), а скорость затвора установлена на 1/2000 с (0,5 мс), число направляющих уменьшается в , или примерно в 3,16 раза, поэтому результирующее число направляющих при этой скорости будет около 32. Современные (2010 год) вспышки часто имеют гораздо более низкие числа направляющих в режиме HSS, чем в нормальных режимах, даже при скоростях ниже времени перемещения затвора. Например, цифровая вспышка Mecablitz 58 AF 1 имеет число направляющих 58 при нормальной работе, но только 20 в режиме HSS, даже на низких скоростях.

Electronic flash units have shutter speed limits with focal plane shutters. Focal plane shutters expose using two curtains that cross the sensor. The first one opens and the second curtain follows it after a delay equal to the nominal shutter speed. A typical modern focal plane shutter on a full frame or smaller sensor camera takes about 1/400 s to 1/300 s to cross the sensor, so at exposure times shorter than this only part of the sensor is uncovered at any one time. The time available to fire a single flash which uniformly illuminates the image recorded on the sensor is the exposure time minus the shutter travel time. Equivalently, the minimum possible exposure time is the shutter travel time plus the flash duration (plus any delays in triggering the flash). For example, a Nikon D850 has a shutter travel time of about 2.4 ms. A full power flash from a modern built in or hot shoe mounted electronic flash has a typical duration of about 1ms, or a little less, so the minimum possible exposure time for even exposure across the sensor with a full power flash is about 2.4 ms + 1.0 ms = 3.4 ms, corresponding to a shutter speed of about 1/290 s. However some time is required to trigger the flash. At the maximum (standard) D850 X sync shutter speed of 1/250 s, the exposure time is 1/250 s = 4.0 ms, so about 4.0 ms − 2.4 ms = 1.6 ms are available to trigger and fire the flash, and with a 1 ms flash duration, 1.6 ms − 1.0 ms = 0.6 ms are available to trigger the flash in this Nikon D850 example. Mid to high end Nikon DSLRs with a maximum shutter speed of 1/8000 s (roughly D7000 or D800 and above) have an unusual menu selectable feature which increases the maximum X Sync speed to 1/320 s = 3.1 ms with some electronic flashes. At 1/320 s only 3.1 ms − 2.4 ms = 0.7 ms are available to trigger and fire the flash while achieving a uniform flash exposure, so the maximum flash duration, and therefore maximum flash output, must be, and is, reduced. Contemporary (2018) focal plane shutter cameras with full frame or smaller sensors typically have maximum normal X sync speeds of 1/200 s or 1/250 s. Some cameras are limited to 1/160 s. X sync speeds for medium format cameras when using focal plane shutters are somewhat slower, e. g. 1/125 s, because of the greater shutter travel time required for a wider, heavier, shutter that travels farther across a larger sensor. In the past, slow burning single use flash bulbs allowed the use of focal plane shutters at maximum speed because they produced continuous light for the time taken for the exposing slit to cross the film gate. If these are found they cannot be used on modern cameras because the bulb must be fired *before* the first shutter curtain begins to move (M sync); the X sync used for electronic flash normally fires only when the first shutter curtain reaches the end of its travel. High end flash units address this problem by offering a mode, typically called FP sync or HSS (High Speed Sync), which fires the flash tube multiple times during the time the slit traverses the sensor. Such units require communication with the camera and are thus dedicated to a particular camera make. The multiple flashes result in a significant decrease in guide number, since each is only a part of the total flash power, but it is all that illuminates any particular part of the sensor. In general, if s is the shutter speed, and t is the shutter traverse time, the guide number reduces by For example, if the guide number is 100, and the shutter traverse time is 5 ms (a shutter speed of 1/200s), and the shutter speed is set to 1/2000 s (0.5 ms), the guide number reduces by a factor of , or about 3.16, so the resultant guide number at this speed would be about 32. Current (2010) flash units frequently have much lower guide numbers in HSS mode than in normal modes, even at speeds below the shutter traverse time. For example, the Mecablitz 58 AF 1 digital flash unit has a guide number of 58 in normal operation, but only 20 in HSS mode, even at low speeds.

Техника

Помимо использования в студии, вспышка может применяться как основной источник света при недостаточном окружающем освещении или как дополнительный источник в более сложных схемах освещения. Стандартная вспышка дает жесткий фронтальный свет, если не использовать модификаторы. Существует несколько техник для смягчения света от вспышки или создания других эффектов. Софтбоксы, диффузоры, покрывающие лампу вспышки, рассеивают прямой свет и уменьшают его резкость. Для этих целей часто используются отражатели, включая зонты, белые плоские фоны, драпировки и отражающие карты (даже с небольшими портативными вспышками). Техника отскока вспышки заключается в направлении света вспышки на отражающую поверхность, например, белый потолок или зонт-отражатель, которая затем отражает свет на объект. Ее можно использовать как заполняющий свет или, при использовании в помещении, как общее освещение для всей сцены. Отскок создает более мягкое и менее искусственное освещение, чем прямой свет вспышки, часто снижая общий контраст и расширяя детали в тенях и светах, и обычно требует большей мощности вспышки. Цветные гели также могут использоваться для изменения цвета света вспышки. Часто применяются коррекционные гели, чтобы свет вспышки соответствовал свету ламп накаливания (с использованием геля CTO) или люминесцентных ламп. Открытая вспышка, свободная вспышка или вспышка с ручным запуском – это режимы, в которых фотограф вручную запускает вспышку независимо от срабатывания затвора.

Недостатки

Использование вспышки на камере дает очень жесткий свет, что приводит к потере теней на изображении, поскольку единственный источник света находится практически в том же месте, что и камера. Балансировка мощности вспышки и окружающего освещения или использование выносной вспышки может помочь решить эти проблемы. Использование зонта или софтбокса (для этого вспышку необходимо отсоединить от камеры) создает более мягкие тени. Типичная проблема камер со встроенной вспышкой – низкая интенсивность вспышки; уровень производимого света часто недостаточен для получения хороших снимков на расстоянии более нескольких метров. В результате получаются темные, мутные изображения с избыточным шумом или "зернистостью". Чтобы получать хорошие снимки с помощью простых камер, важно не превышать рекомендуемое расстояние для съемки со вспышкой. Более мощные вспышки, особенно студийные и моноблоки, обеспечивают достаточную мощность для больших расстояний, даже при использовании зонта, и могут использоваться даже против солнечного света на небольших расстояниях. Камеры, автоматически срабатывающие вспышкой в условиях низкой освещенности, часто не учитывают расстояние до объекта, что приводит к срабатыванию даже тогда, когда объект находится на расстоянии нескольких десятков метров и не подвержен воздействию вспышки. На спортивных мероприятиях, концертах и т. д. трибуны или зал могут быть постоянно освещены вспышками, что отвлекает выступающих или игроков и не приносит никакой пользы фотографам. "Эффект красных глаз" – еще одна проблема вспышек, установленных на камере, и кольцевых вспышек. Поскольку сетчатка человеческого глаза отражает красный свет прямо в направлении, откуда он исходит, на фотографиях, сделанных прямо перед лицом, часто проявляется этот эффект. Его можно немного уменьшить, используя функцию "подавление эффекта красных глаз", доступную на многих камерах (предварительная вспышка, заставляющая зрачки сужаться). Однако очень хорошие результаты можно получить только с помощью вспышки, отделенной от камеры, расположенной на достаточном расстоянии от оптической оси, или с помощью вспышки с отражением, когда головка вспышки наклоняется для отражения света от стены, потолка или отражателя. В некоторых камерах логика измерения экспозиции вспышки запускает предварительную вспышку очень быстро перед основной вспышкой. В некоторых комбинациях камеры и людей это приводит к тому, что люди моргают на каждом снимке. Время реакции моргания составляет около 1/10 секунды. Если основная вспышка срабатывает примерно через этот интервал после предварительной вспышки TTL, люди будут щуриться или закрывать глаза. Решением может быть функция FEL (фиксация экспозиции вспышки), предлагаемая на некоторых более дорогих камерах, которая позволяет фотографу запускать измерительную вспышку раньше, задолго (многие секунды) до съемки. Многие производители камер не позволяют настраивать интервал предварительной вспышки TTL. Вспышка отвлекает людей, ограничивая количество снимков, которые можно сделать, не раздражая их. Фотографирование со вспышкой может быть запрещено в некоторых музеях, даже после приобретения разрешения на съемку. Настройка оборудования для вспышки может занять некоторое время, и, как и любое фиксирующее оборудование, его необходимо тщательно закреплять, особенно если оно подвешено, чтобы оно не упало на кого-либо. Легкий ветерок может легко опрокинуть вспышку с зонтом на стойке, если она не закреплена или не утяжелена мешком с песком. Более крупному оборудованию (например, моноблокам) потребуется источник питания переменного тока.

Using on camera flash will give a very harsh light, which results in a loss of shadows in the image, because the only lightsource is in practically the same place as the camera. Balancing the flash power and ambient lighting or using off camera flash can help overcome these issues. Using an umbrella or softbox (the flash will have to be off camera for this) makes softer shadows. A typical problem with cameras using built in flash units is the low intensity of the flash; the level of light produced will often not suffice for good pictures at distances of over or so. Dark, murky pictures with excessive image noise or "grain" will result. In order to get good flash pictures with simple cameras, it is important not to exceed the recommended distance for flash pictures. Larger flashes, especially studio units and monoblocks, have sufficient power for larger distances, even through an umbrella, and can even be used against sunlight at short distances. Cameras which automatically flash in low light conditions often do not take into account the distance to the subject, causing them to fire even when the subject is several tens of metres away and unaffected by the flash. In crowds at sports matches, concerts and so on, the stands or the auditorium can be a constant sea of flashes, resulting in distraction to the performers or players and providing absolutely no benefit to the photographers. The "red eye effect" is another problem with on camera and ring flash units. Since the retina of the human eye reflects red light straight back in the direction it came from, pictures taken from straight in front of a face often exhibit this effect. It can be somewhat reduced by using the "red eye reduction" found on many cameras (a pre flash that makes the subject's irises contract). However, very good results can be obtained only with a flash unit that is separated from the camera, sufficiently far from the optical axis, or by using bounce flash, where the flash head is angled to bounce light off a wall, ceiling or reflector. On some cameras the flash exposure measuring logic fires a pre flash very quickly before the real flash. In some camera/people combinations this will lead to shut eyes in every picture taken. The blink response time seems to be around 1/10 of a second. If the exposure flash is fired at approximately this interval after the TTL measuring flash, people will be squinting or have their eyes shut. One solution may be the FEL (flash exposure lock) offered on some more expensive cameras, which allows the photographer to fire the measuring flash at some earlier time, long (many seconds) before taking the real picture. Many camera manufacturers do not make the TTL pre flash interval configurable. Flash distracts people, limiting the number of pictures that can be taken without irritating them. Photographing with flash may not be permitted in some museums even after purchasing a permit for taking pictures. Flash equipment may take some time to set up, and like any grip equipment, may need to be carefully secured, especially if hanging overhead, so it does not fall on anyone. A small breeze can easily topple a flash with an umbrella on a lightstand if it is not tied down or sandbagged. Larger equipment (e. g., monoblocks) will need a supply of AC power.