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攝影五花八門相談室(閃燈原理,ETTL,GN值與ISO,M模式與自動閃)

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  • TA的每日心情
    開心
    2020-12-30 00:36
  • 簽到天數: 597 天

    [LV.9]以壇為家II

    發表於 2014-3-20 04:30:04 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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    本帖最後由 curtis 於 2014-3-20 20:06 編輯

    大家好!!

    這一回我來談關於閃燈的原理與光圈快門和ISO的關係,

    閃燈原理在許多網路流傳資料,甚至業者的官方資料說明中都有相當大的出入,

    也就是一般攝影愛好者所難理解的地方,因而也使得運用閃燈自如成為一項難以達成的技術,

    很多人也就以背數值,記參數,拼拼湊湊的印象,對閃燈也產生了畏懼感!

    甚至網路流傳的錯誤論述也被當成真實理論.

    所以我特別要介紹確實的閃燈運作原理,以正視聽,端正風氣,讓大家更能運閃自如!!

    攝影用的燈為何是以閃光而非連續光來照明呢?

    是因為早期就是以鎂粉燃燒照亮當作光源來拍攝的嗎?

    這就牽涉到照明的強度問題,請大家想一下,當我們在大太陽下,燈光的照度可以將陽光下的景物照得更亮嗎?

    除非是強力的水銀燈才可能吧! 單單一只照明用的燈泡是不可能的.

    但是閃光燈可以,閃光燈可以在瞬間將太陽下的人物面孔照射出更高的照度,可是閃光是無法持續的照明,

    因此,也正好是符合照片影像拍攝所需要的條件,於是閃光燈就成為照相機最佳搭檔,

    很多人問,很多人在踏入攝影活動時,都會問,我該買閃光燈嗎?答案是,絕對是你第一個附屬配備,不用疑慮,就是它,你該買!

    可是當你抱回一支尚不熟悉的閃光燈回家時,問題來了,該從何開始?該怎麼搭配相機與閃光燈做出正確的閃光呢?

    翻遍說明說,只告訴你ETTL,就是電子式通過鏡頭測量閃光,但那到底是什麼呢?


    閃光燈控制原理

    閃光燈發閃的強度是經由充了高壓電的電容器對閃光燈管放電,通電的時間長短就決定閃光總量的大小,

    也就是說電流通過燈管的時間長短決定了輸出強度,這有時候可以用GN值來表示,而不是以照度來標稱,

    GN值的定義是 GN=光圈X距離 ,光圈會決定瞬間進入鏡頭的光量,而距離與鏡頭焦角度會成為照射範圍的參數,

    一般在標示閃燈閃燈能力是以最大GN來標稱,條件是在ISO100與105mm的鏡頭角度範圍中為基準.

    看下圖,我說明閃光燈輸出強度的控制方式,

    閃燈強度是以高壓電流經燈管的時間長短決定照射強度(通常以GN來表示)

    越大的閃燈會有越細的刻度,比如說有的閃燈可以最小輸出  最大GN值/128,有的閃燈只能最小到 最大GN/64.

    然而都是以橫軸時間的大小來決定發閃強度,一般來說,最大發閃時間也不過只有(2~3ms)而已,這個時間就很重要(/1500秒~1/333秒),

    這會牽涉到快門時間,以及高速閃燈時最大可輸出GN值,先記著就好,後面會詳細述說!

    (錯誤的資訊在網路流傳說,閃光發出時會以高頻來點亮燈,那是錯誤的,在電子控制設計上,不會將閃燈做這種控制,只有在閃燈輸功能[頻閃]時才會多次點亮點滅,
    且是以低頻方式閃爍.)
    (正確的說法是只要在全開啟中依照所需將閃燈關閉,這才是正確的做法,事實上也是這樣的.)

    #1 閃燈強度控制





    ETTL是什麼原理

    ETTL就是預定閃光強度經由閃光反射進入鏡頭後,由電子測光器來判斷該閃多久,以獲得滿足曝光的閃光時間,再通知閃燈何時該停止發閃.

    由下圖,我列舉出三個方式,都屬於ETTL,TTL等做法的應用方式,

    第一個是單反相機,因為反光鏡升起後,機頂得測光元件就被遮蓋,所以一定要有預閃,預閃是一個小小的量,且要在反光鏡升起前先發出,

    再由相機計算出發閃時間來控制閃燈,可是這在大太陽下就慘了,因為微小的預閃不足以壓過太陽光,以致會使相機計算出錯誤的閃光時間,

    後面我會提出解決方法來說明,

    第二個,是無反相機,無反相機測預閃,是直接在CMOS上分出小區塊來計算曝光,且此時快門簾是完全再開啟狀態,當預閃後,計算出的閃燈開啟時間會控制閃燈輸出.

    第三個,也是無反相機,閃光直接發出,COMS再獲得滿足值的同時關閉閃燈,這要有高速的計算才可能達到,

    #2 ETTL的原理





    以上的TTL控制閃燈方式,都有缺陷,所以更先進的做法就是增加鏡頭測距資料,以及鏡頭焦長(可得知閃光擴散角度控制,來校正閃光時間),

    總共就是三大分類的TTL,

    A單純以測光滿足點控制

    B加入預閃來精確控制

    C再加入鏡頭當時資料來校正控制




    使用閃燈與配件的優勢

    請參考下列四張圖,


    #1 無閃燈



    #2 閃光燈直拍  F4 有效距離範圍  1-12m



    #3 重複再拍一張以測試誤差  F4 有效距離範圍  1-12m



    #4 加入閃燈柔光罩 F4 1-3.5m







    其實2,3的妞妞比較有精神,最大GN值=48(因為是70mm拍攝,比標準105mm要擴散些,

    4的妞妞比較愛睏,但是請看背後的灰卡,才是要點,

    4看起來陰影較淡一些,可是身體黃色更飽和,這就是柔光所要做的目的,代價是有很高的光損,有效範圍減低很多!!最大GN值剩下14



    光圈值與GN值的關係


    請看以下四張圖,

    #1 光圈值與GN值的關係 F5.6 有效距離範圍 1-8m GNmax=44.8


    #2 光圈值與GN值的關係 F8 有效距離範圍 1-6m GNmax=48


    #3 光圈值與GN值的關係 F11 有效距離範圍 1-4m GNmax=44


    #4 光圈值與GN值的關係 F16 有效距離範圍 1-3m GNmax=48


    光圈每1EV變化,計算出的GNmax都差不多,在m誤差的小數點範圍內.

    所以光圈是不會影響GNmax的!(請記下在腦中)





    GN值與ISO的關係

    請看下列四圖

    #1 GN值與ISO的關係 F22 ISO 100 有效距離範圍 1-2m GNmax=44



    #2 GN值與ISO的關係 F22 ISO 200 有效距離範圍 1-3m GNmax=66



    #3 GN值與ISO的關係 F22 ISO 400 有效距離範圍 1-4m GNmax=88



    #4 GN值與ISO的關係 F22 ISO 800 有效距離範圍 1-6m GNmax=132



    所以這裡可以算出每ISO增加1EV刻度,對於閃燈最大GNmax要增加1.414倍,(真爽),

    66/44, 88/66, 132/88 這樣算來的,也說成 ISO比值的平方根倍,千萬不能說是與ISO的平方根倍,這是錯的!

    先別爽,增加ISO來拍攝會增加背景曝光量,請記住,因為快門不變,光圈不變,每增ISO 1EV刻度,背景就要亮上一倍,所以要小心搭配使用!




    M模式閃燈(全手動)

    請看這四圖,我要說明的是,手動是不容易讓曝光精準的,最後兩張是出力減少2EV刻度,光圈增2EV刻度,拍出結果是相同的!(可惜我都過曝了)

    #1 M模式閃燈  出力 1/128 F8



    #2 M模式閃燈  出力 1/64 F8



    #3 M模式閃燈  出力 1/32 F8



    #4 M模式閃燈  出力 1/128 F4



    3, 4,圖 1/32出力 F8 --> 1/128 F4 ,這運用在景深控制時是有效的,但也可由ETTL來完成,所以實在是不必,(我想有人想砍我了)因為有人一輩子都用M閃燈模式在拍照!


    這一項,大家會感興趣的

    M模式機身設定配合閃光燈自動模式拍攝
    低速快門與閃燈自動模式關係


    閃光燈自動模式,與ETTL模式不相同,閃燈只需要有ISO參數,

    因為閃燈本身是具有測光元件,所以在閃燈自動模式時,只要由閃燈自己測得滿足CMOS曝光量,就可以停止輸出.

    這功能在搭配手動鏡,沒有光圈與鏡頭資訊下,只要機身提供ISO參數給閃燈即可,是手動鏡最佳麻吉!
    #1 變化快門與自動閃燈  T 1/250 F5.6



    #2 變化快門與自動閃燈  T 1/125 F5.6



    #3 變化快門與自動閃燈  T 1/60 F5.6



    #4 變化快門與自動閃燈  T 1/30 F5.6


    這裡我將光圈固定,變化快門接近同步快門速率與低於同步快門速率,所拍結果主體都會一致,

    運用在夜間人像(AV模式)拍攝時因背景暗,快門速率會降低,但是閃光燈會依照光圈與ISO和距離產生出力,因此使得背景得以獲得感光細節,

    也驗證了前面閃燈出力時間的理論,只要是低於同步速率之下,測光條件不過曝,更低速的快門是閃燈曝光不變的!



    最後這一項,曾有版友跟我爭論,我驗證過我的結論是無誤的.


    高速閃燈(H+模式)

    高速閃燈變化最多,配合TV模式或AV模式都可使快門速率高於同步速率,但是缺點就是,因快門高於同步速率時,閃光燈縱使是全力輸出,

    相機因快門開啟時間短於出力時間,因此可獲得的最大GNmax是有限制的!也就是說有可能只有GNmax/128可用,更低當然就等於沒利用到閃燈了!

    以下,我逐條解說

    #1 高速閃燈模式 T 1/1000 F5.6 ISO 100 距離約1M 可以正常曝光



    #2 高速閃燈模式 T 1/2000 F5.6 ISO 100 距離約1M 可以正常曝光



    #3 高速閃燈模式 T 1/4000 F5.6 ISO 100 距離約1M 可以正常曝光



    以上可以得知,高速閃燈在快門變化時還是可以在近距獲得正常曝光,但對於背景光一定會造成曝光量下降的結果.

    也因為近距拍攝,閃燈僅以最小開啟時間出力,即可滿足曝光正常所需,如前面我講述的閃燈出力理論.(不要再有人說是閃光燈高頻閃,什麼的了!)

    #4 高速閃燈模式 T 1/8000 F5.6 ISO 100 距離約1M 曝光稍微不足



    1/8000已經是我相機極限快門了,此時出現快門阻斷使得相機也無法獲得充足的曝光情況了,下圖!

    #5 高速閃燈模式 T 1/8000 F8 ISO 100 距離約1M 曝光嚴重不足



    我以提高ISO來對應,使得相機得以更低於閃光最小輸出來滿足曝光.

    #6 高速閃燈模式 T 1/8000 F8 ISO 250 距離約1M 可以正常曝光



    以上就是所有的閃燈原理與應用方式,接下來,我希望各位提出問題討論,明日將以討論今天課程內容為主,謝謝您的參與!!









    絕招大公開(真的會被專業人士批,都教會了,低手變高手,業餘變專業,專業沒得混)

    1.剛才說到很多人還在用, M模式閃燈,我偶而也會拿來拍幾張,可是我會以測光表先對背景與主體測自然光曝光值,再加上閃燈後測主曝光值,通常為了閃掉主體人物臉部的陰影,

      補的要剛好,或乾脆壓掉背景光1/3~2/3EV,主體剛好的曝光度,背景稍暗,這樣的測光表配合閃燈來拍攝,是相當的漂亮,會使色彩非常飽合!!!

      而且當使用外拍棚燈時,非得先測光表測好,相機只提供PC接點做觸發用,沒辦法ETTL,或AUTO閃燈的! 這就類似 MANUAL閃燈模式.

    2.背光時閃燈操作,這時候因為背光已經強過主體正面亮度甚高,要如何來拍攝主體也正確曝光的照片呢?
      
    第一,用更多支閃燈連動成群組閃燈,保證閃燈強度超越背景光,這是不切實際,燒錢的做法!

    第二,採用離閃方式(引線,無線電傳輸)這樣可以拉近閃燈與主體距離,只做局部閃光,機身測光要注意如果降低了ISO或縮小光圈值,都會讓閃燈GNmax不足,這一點要特別小心,
            
            然後我會降低機身曝光補償,低個1EV~2EV拍出效果會不同,這可嘗試您的喜好,我會以不過曝最亮區域為準.另外就是閃燈直接以M模式給參數,或AUTO,

            或ETTL(嚐試預閃因背光變成無效時,光圈與距離參數還可以正確時,出力其實是會正確的),總之,這時ETTL預閃是一定失效的.只能靠光圈值與距離和鏡頭焦長資訊,來使閃燈發出正確出力!




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    參與人數 11毒性 +520 魔力 +570 +194 +172 +82 +104 +118 +54 收起 理由
    [email protected] + 30 + 30 + 6 + 6 + 6 受益良多
    陳景文@FB + 30 + 30 + 6 + 6 + 6 + 6 + 6 + 6 原創風味
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    [發帖際遇]: curtis 認真爬文,增加了 4 MP 魔力. 幸運榜 / 衰神榜
  • TA的每日心情
    奮鬥
    2021-2-17 12:39
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    [LV.6]常住居民II

    發表於 2014-3-20 08:43:46 | 顯示全部樓層
    談一下背光的閃燈控制?

    搞到最後  外閃還是需要開 M mode

    ETTL 在背光情境  似乎沒啥用處?

    點評

    哇!!被抓包了,剛才前面才說要在後面解答說!! 我補上,在最後絕招那一項!  詳情 回復 發表於 2014-3-20 08:55
  • TA的每日心情
    開心
    2020-12-30 00:36
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    [LV.9]以壇為家II

     樓主| 發表於 2014-3-20 08:55:13 | 顯示全部樓層
    binglien 發表於 2014-3-20 08:43
    談一下背光的閃燈控制?

    搞到最後  外閃還是需要開 M mode

    哇!!被抓包了,剛才前面才說要在後面解答說!!

    我補上,在最後絕招那一項!
  • TA的每日心情
    開心
    13 小時前
  • 簽到天數: 2429 天

    [LV.Master]伴壇終老

    發表於 2014-3-20 10:34:22 | 顯示全部樓層
    謝謝分享

    竟然被抓包

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    [發帖際遇]: seanyeh 就是愛標新立異,增加了作品的 2 MP 魔力. 幸運榜 / 衰神榜

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    發表於 2014-3-20 14:32:11 | 顯示全部樓層
    學習了

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  • TA的每日心情
    開心
    2014-12-16 13:17
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    [LV.1]初來乍到

    發表於 2014-3-20 14:58:03 | 顯示全部樓層
    謝謝77大  這篇非常實用  受教了  謝謝喔

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    希望大家都不用再摸索,有任何提問都歡迎您喔!  詳情 回復 發表於 2014-3-20 15:09

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    開心
    2020-12-30 00:36
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    [LV.9]以壇為家II

     樓主| 發表於 2014-3-20 15:09:24 | 顯示全部樓層
    一之眼 發表於 2014-3-20 14:58
    謝謝77大  這篇非常實用  受教了  謝謝喔

    希望大家都不用再摸索,有任何提問都歡迎您喔!
  • TA的每日心情
    開心
    2019-3-24 20:22
  • 簽到天數: 765 天

    [LV.10]以壇為家III

    發表於 2014-3-21 00:51:55 | 顯示全部樓層
    好像有點複雜

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    嗯啊! 我也覺得,可是在拍樣張過程中,我幾乎完全沒思考什麼,就依序拍出來了! 可以只看您想知道的部份,再來組合其他部份,就容易閱讀了!  發表於 2014-3-21 01:50

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  • TA的每日心情
    開心
    2020-12-30 00:36
  • 簽到天數: 597 天

    [LV.9]以壇為家II

     樓主| 發表於 2014-4-4 11:13:20 | 顯示全部樓層


    綜合回答幾位朋友提的問題,

    我是學電機的,電子電路與控制都是我專精的項目!

    1.閃光燈管,發光或是度量能力強度,叫做功率(單位是瓦特W).
      
      瓦特是瞬時的度量刻度,與時間是無關的.
      
      閃光管發出多少有效能量,叫做效率,通常不會很高,電能轉換為光能,本來就不會是高效率的轉換.

      所以頂多閃光管瞬時電壓乘上電流再乘上低效率,發光的結果,不過就是幾瓦特的[功率].

    2.給予閃光燈管發光的電力是高壓電,非常高,是以KV(千伏特)來計算的,查過廠商資料,最低都要上千伏特,
      設計上,閃光燈內是以數顆電容與高壓二極體,與一組電子開關電路組合成[倍壓電路]對每一段電容器充電,
      
    3.控制發光強度的電路,是一顆高壓電子開關(高壓電晶體,或高壓FET,更大型的也會用IGBT),這個強度是具有時間參與度量,比如說全功率輸出,就是將電容器在可能的放電時間內都將能量釋放給燈管,
      要控制輸出能量就要在電容釋出適當能量之瞬間將此電子開關[開路,off],這是最簡單且有效的方式,

    4.上述3,也可以在充電時僅充部分能量(電容器端電壓會低),然後閃光時將電容儲能釋放給閃光燈管,
      這樣控制的方式,目前大多都不再採用,多改以3的方式來控制了!

    5.以電容組數量來控制閃燈出力,就是倍壓電路會對幾組電容充電,閃光時控制投入的組數,以使閃燈放電時間有所不同,來達到控制出力之目的,這也很少用了,因為電容會增加非常多顆,沒經濟效益,

    6.閃光管出力標示,一般還是以瓦特(W)來標示,不會是[GN]這樣標示,GN不代表科學的度量單位,瓦特才是科學度量單位,

    7.GN是在適當條件下(非絕對要ISO100,擴散角度多少),從來沒有科學單位定義過GN值,是業界,與使用者,對於拍照使用閃燈上的一種標示協定方式而已,

    8.每個人都可以在自己設定的條件下定義GN值[這個條件下可以固定某些不變動的項目,比如ISO,比如投射角度],當然也能標示出GN對照表,其目的是在選擇光圈與距離時有參考依據,而暫時無需考慮其他沒變更的因素!

    9.GN,Guide Number,本來意思就是一組參考數值,是基於便利拍照使用閃燈時,距離與光圈組合和閃光燈(手動)可快速參照選擇設定的一種參考數據.

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    話說我的 580 換了燈泡後 應該又可以撐很久了 不用換新神燈  詳情 回復 發表於 2015-4-10 09:00

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    參與人數 1毒性 +800 魔力 +800 收起 理由
    binglien + 800 + 800

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  • TA的每日心情
    奮鬥
    2021-2-17 12:39
  • 簽到天數: 63 天

    [LV.6]常住居民II

    發表於 2015-4-10 09:00:32 | 顯示全部樓層
    curtis 發表於 2014-4-4 11:13
    綜合回答幾位朋友提的問題,

    我是學電機的,電子電路與控制都是我專精的項目!

    話說我的 580 換了燈泡後

    應該又可以撐很久了 不用換新神燈

    點評

    當然是的! 高壓電容器的衰減,通常沒有燈管來的快,幾萬次閃光放電之後,燈管可能已經衰減的很差了(70%以下), 而電容都還可以維持在90%以上的容量. 另外,ETTL的控制方式,是會透過機身來判斷受光量,其實只要再最大GN值的  詳情 回復 發表於 2015-4-10 09:17
    [發帖際遇]: binglien 太久沒有欣賞美麗攝影作品,喪失了 2 MP 魔力. 幸運榜 / 衰神榜
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    開心
    2020-12-30 00:36
  • 簽到天數: 597 天

    [LV.9]以壇為家II

     樓主| 發表於 2015-4-10 09:17:51 | 顯示全部樓層
    binglien 發表於 2015-4-10 09:00
    話說我的 580 換了燈泡後

    應該又可以撐很久了  不用換新神燈  ...

    當然是的!
    高壓電容器的衰減,通常沒有燈管來的快,幾萬次閃光放電之後,燈管可能已經衰減的很差了(70%以下),
    而電容都還可以維持在90%以上的容量.
    另外,ETTL的控制方式,是會透過機身來判斷受光量,其實只要再最大GN值的80%內使用,大致也不怕老化的問題!
    但是光色是否會變化(色溫),這就在於燈管與反光板與塑膠擴散片的技術了!

    點評

    慢慢撐 說明可以等到八字頭的神燈降臨!  詳情 回復 發表於 2015-4-10 20:10
  • TA的每日心情
    奮鬥
    2021-2-17 12:39
  • 簽到天數: 63 天

    [LV.6]常住居民II

    發表於 2015-4-10 20:10:14 | 顯示全部樓層
    curtis 發表於 2015-4-10 09:17
    當然是的!
    高壓電容器的衰減,通常沒有燈管來的快,幾萬次閃光放電之後,燈管可能已經衰減的很差了(70%以下) ...

    慢慢撐

    說不定可以等到八字頭的神燈降臨!


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