Вспышка на фотоаппарате сейчас стала обязательным аксессуаром, применяемым почти во всех видах и жанрах съемки. Однако так было не всегда – фотовспышки начали применяться далеко не с первых шагов фотографии. Причиной тому были и низкая светосила применяемой оптики, и малая светочувствительность фотоматериалов, вынуждавшие в самом начале развития фотографии ограничиваться лишь съемками при ярком солнечном свете, да и в этом случае выдержка при экспонировании исчислялись в лучшем случае минутами. Именно так появились на свет первые фотоснимки Л. Дагера, Н. Ньепса и Ф. Талбота – родоначальников фотографии. На них были запечатлены в основном пейзажи.
При съемке с весьма продолжительными выдержками лишь пейзажи выходили достаточно четкими и резкими, ведь заставить живого человека высидеть в одной позе, не шевелясь, достаточное для нормального экспонирования фотослоя время было практически невозможно, а о жанровых сценах и, тем более, о репортаже речь вообще не шла.
Время шло, и с его течением одновременно совершенствовались как фотоматериалы, так и фотографическая оптика. В результате этого процесса выдержки при съемке становились все короче и короче, позволив со временем перейти и к съемке жанровых и репортажных кадров. Но солнечный свет непостоянен, в одно время его интенсивность более чем достаточна для съемки, а через пол-часа Солнце может спрятаться за облака, или вообще – уйти за горизонт. Да и в помещении создать при помощи обычных осветительных приборов – ламп накаливания – столь высокий уровень освещенности, чтобы выдержка при съемке не растягивалась на секунды и минуты, весьма сложно. Поэтому фотографы-репортеры в случаях, когда интенсивность постоянного света не позволяла производить съемку с моментальными выдержками, начали применять "карманное солнце" – фотовспышку.
Первые фотовспышки использовали энергию свечения сгорающей в кислороде воздуха специальной смеси, основной составной частью которой был порошок металлического магния. Длительность свечения такой вспышки была весьма невелика, составляя всего доли секунды, зато количество света, испускаемое вспышкой, было весьма значительным. Поэтому моментальная съемка событий дала ощутимый толчок репортажной фотографии, ведь событие можно было снимать практически "влет", без длительной подготовки и расстановки осветительной аппаратуры.
Да и сами вспышки постепенно превратились из простой подставки-полочки, на которую насыпалась точно отмеренная доза порошка, поджигаемого в решающий момент, в достаточно компактные и удобные осветительные приборы. Алюминиевые фольга или нить, заменившие магниевый порошок, а также кислород, с которым металл реагировал при горении, "переселились" в герметичные колбы, снабженные отражателем и рассеивателем. Электрический поджиг, который можно было осуществлять синхроконтактом затвора фотоаппарата, сделал пользование вспышкой значительно более удобным. Ну а проблема одноразовости такой вспышки была решена созданием многозарядных сменных головок с несколькими готовыми к употреблению вспышками.
Одноразовые вспышки продолжали использоваться даже тогда, когда появились электронные вспышки – те, кто начинал заниматься фотографией еще в советское время, наверняка вспомнят компактную и достаточно мощную вспышку "Зеленоград" и сменные "кубики" к ней. Для использования этой вспышки не нужно было искать для каждого кадра работающую розетку в помещении, путаться в проводах или питать сетевую вспышку от тяжелой, дорогой и дефицитной 300-вольтовой батареи "Молния".
С дальнейшим развитием электроники, появлением компактных конденсаторов большой емкости, емких аккумуляторов и надежных полупроводниковых преобразователей напряжения одноразовые вспышки бесповоротно сдали свои позиции вспышкам электронным, использующим электрическую энергию, накапливаемую в электролитическом конденсаторе большой емкости. В свет эта энергия преобразуется во время практически мгновенного разряда конденсатора через газонаполненную стеклянную колбу – лампу-вспышку. На использовании подобных принципов построены практически все нынешние фотовспышки, поэтому особо углубляться в физику этих процессов мы не будем, ведь гораздо интереснее и полезнее более подробно рассмотреть принципы использования света фотовспышек в фотографии, а также – базовые и более продвинутые режимы работы вспышек.
Энергия вспышки
Количество энергии, запасенной в накопительном конденсаторе фотовспышки, зависит практически только от емкости этого конденсатора и напряжения на нем. Поэтому, если ни один из этих параметров не изменяется с течением времени самопроизвольно, то можно считать постоянным и количество света, "производимого" за одну вспышку, ведь коэффициент преобразования электрической энергии в свет (именуемый коэффициентом светоотдачи лампы-вспышки), можно также рассматривать как величину постоянную. Но точное количество света, излучаемое источником света, для нужд фотографии практически не представляет никакой пользы. Ведь, даже используя солнечный свет в качестве основного источника света, мы практически никогда не задумываемся, какое количество света испускает Солнце. Так же обстоит дело и при использовании фотовспышек – количество света, попадающее на пленку, зависит не только от энергии вспышки, но и от множества других факторов, на значении которых в расчете правильной экспозиции со вспышкой мы сейчас и остановимся более подробно.
Ведущее число вспышки
Обычно размеры осветителя фотовспышки (состоящего из лампы-вспышки, отражателя и рассеивателя) невелики в сравнении с расстоянием до объекта съемки. Поэтому свет от вспышки по характеру распостранения можно считать близким к теоретической модели – точечному источнику света. Из всех параметров физической модели источника света нам интересна будет в первую очередь относительная зависимость освещенности поверхности от расстояния до источника света. В случае точечного источника света освещенность поверхности, на которую падает свет под прямым углом, обратно пропорциональна квадрату расстояния от нее 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 метр 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 метров (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" (GN в англоязычной литературе) вспышки. С помощью ведущего числа процедура расчета необходимой диафрагмы при известных параметрах вспышки и расстоянии до объекта съемки становится занятием весьма простым и достаточно точным. 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.
Величина ведущего числа вспышки определяется для какого-то одного значения светочувствительности пленки, обычно – для пленки ISO100. Поскольку для более чувствительных пленок количество света, необходимое для создания нормальной экспозиции, будет меньше, следовательно объектив при съемке нужно будет задиафрагмировать больше на столько ступеней, во сколько раз отличается чувствительность примененной пленки от стандартной ISO100. Воспользовавшись данными предыдущего примера, можно подсчитать, что для тех же световых условий, при которых для пленки чувствительностью ISO100 нормальное изображение получалось при диафрагме 5.6, при использовании пленки с чувствительность ISO400 диафрагму нужно будет закрыть еще на два деления – до 11. Соответственно и значение ведущего числа этой же вспышки для пленки ISO400 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 в метрах для пленки ISO100. 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 сразу больше примерно в 3 раза).
Угол рассеяния светового пучка
Свет от лампы-вспышки, если не применять специальных отражателей и рассеивателей, распостраняется во все стороны, освещая все вокруг. Однако, поскольку у фотографических объективов угол зрения 360 градусов не встречается, поэтому получается, что значительная часть энергии вспышки в этом случае уходит впустую, так как тратится на освещение предметов, не попадающих в кадр. Поэтому для более оптимального расходования энергии вспышки лампа-вспышка, как правило, дополняется специальной конструкцией из расположенного за лампой глубокого зеркального отражателя и находящегося перед лампой прозрачного рассеивателя.
Вся эта конструкция в целом служит для направления всего света от лампы-вспышки в сторону объекта съемки и как можно более равномерного его распределения по площади кадра. Для получения на снимке нормального, без темных пятен по углам кадра, изображения создаваемый вспышкой пучок света должен соответствовать полю зрения объектива. Если световое пятно вспышки покрывает больший угол, чем "видит" объектив, то тут ничего страшного не произойдет; главное – чтобы этот угол не был меньше.
И тут возникает некоторый компромисс. Чем более направленно сфокусирован луч света от вспышки, тем большую освещенность он создает и, соответственно, у вспышки будет большая "дальнобойность" (большее ведущее число). Однако для использования широкоугольных объективов угол рассеяния света от вспышки должен быть как можно больше. Разрешить этот компромисс можно разными путями.
Можно оптимизировать угол рассеяния светового пучка вспышки для работы с наиболее часто используемыми объективами – например с фокусным расстоянием от 35мм и более. Так устроены наиболее распостраненные ручные и автоматические вспышки от совсем маленьких и недорогих (Unomat Top) до самых мощных репортерских вспышек (Metz Mecablitz 60CT-4). На некоторых вспышках возможно применение дополнительных рассеивателей, увеличивающих угол рассеяния света (Unomat B24auto) и снижающих при этом ведущее число вспышки, а для дорогих профессиональных вспышек (например – для вспышек Metz серий 45 и 60) выпускаются также и теленасадки, концентрирующие свет.
Можно усложнить конструкцию вспышки и сделать рассеиватель таким образом, чтобы угол рассеяния света вспышки можно было изменять вручную (Soligor 30DA).
Однако коренным образом проблема оптимизации угла рассеяния светового пучка вспышки при использовании объективов с разных фокусным расстоянием решена была только в системах автофокусных зеркальных фотоаппаратов благодаря способности объектива и камеры сообщать вспышке текущее фокусное расстояние объектива.
Для использования этой информации во вспышку встроен электропривод, изменяющий расстояние между рассеивателем и отражателем, и автоматически меняющий, соответственно, угол рассеяния света вспышки в зависимости от фокусного расстояния объектива, установленного на камере. 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 топ-вспышек без каких-либо дополнительных насадок может использовать как широкоугольную оптику с фокусным расстоянием от 24мм, так и длиннофокусные объективы с фокусным расстоянием 85-105мм и более, имея в этом случае максимально сфокусированный мощный световой пучок. К примеру, ведущее число вспышки Minolta Program Flash 5600HS (D) при использовании 24мм объектива составляет 30 (в метрах для пленки ISO100), а при фокусном расстоянии объектива 85мм и более увеличивается почти вдвое – до 56! При этом зумирование головки вспышки происходит практически бесступенчато.
В связи с этим хотелось бы сделать небольшое отступление к предыдущей теме. Чем больше ведущее число, тем более сильный световой импульс способна создать вспышка. Поэтому ведущее число, по существу, является одной из самых важных характеристик вспышки. Поэтому характеристика ведущего числа вспышки зачастую фигурирует в названии вспышки: Unomat B24auto (ведущее число 24), Canon Speedlite 550EX (ведущее число 55), Minolta Program flash 3500xi (ведущее число 35), Metz 32MZ-3 (ведущее число 32).
Однако немалое количество современных вспышек имеют зумированный осветитель, соответственно, ведущее число этих вспышек имеет разное значение для разных положений зум-рефлектора. Большинство производителей предпочитает акцентировать внимание покупателя именно на максимальном значении ведущего числа вспышки, достигаемого при максимальной концентрации света, не уточняя при этом, что речь идет о положении зум-рефлектора при работе только с длиннофокусной оптикой (с фокусным расстоянием 85-105мм и более). Другие – приводят в названии вспышки значение ее ведущего числа для положения зум-рефлектора 50мм (некоторые вспышки Metz), или не соотносят название вспышки с ее ведущим числом вообще (вспышки Nikon Speedlight). Поэтому при сравнении вспышек между собой обязательно нужно знать не только их ведущее число, но и положение зум-рефлектора при этом.
В итоге получается, например, что вспышка Canon Speedlite 480EG (ведущее число 48) на самом деле гораздо мощнее, чем Canon Speedlite 550EX (ведущее число 55), поскольку для первой указано значение ведущего числа при работе с 35мм объективом, а для второй – с объективом 105мм (на зуме 35мм у Speedlite 550EX ведущее число падает до значения 36).
Синхронизация со вспышками
Согласно закону взаимозаместимости, регулировать количество света, падающее на фотопленку, можно не только изменением относительного отверстия объектива (изменением диафрагмы), но и при помощи изменения выдержки затвора. Почему же мы, рассказывая о вспышечной автоматике, ни слова не сказали о выдержке?
Причины этому есть. В отличие от света постоянного, испускаемый электронной лампой-вспышкой свет заключен в весьма узкие временные рамки. В большинстве случаев максимальная длительность светового импульса вспышки составляет величину порядка 1/500 - 1/1000 секунды, причем значительная часть энергии излучается за гораздо более короткий промежуток времени. Скорость же затворов, используемых в современных пленочных фотоаппаратах, значительно ниже. Для центральных затворов типичная кратчайшая выдержка составляет 1/500 секунды и более, а фокальные затворы и того медленнее – полное открытие кадра у них происходит на выдержках от 1/30 секунды (Pentax 67II) до 1/300 секунды (Minolta Dynax 9). Поэтому изменение выдержки при работе со вспышкой не окажет практически никакого влияния на количество света от вспышки, падающее на пленку. Остановимся немного подробнее на особенностях синхронизации (сопряжения со вспышкой) затворов разного типа.
Поскольку вспышка происходит практически мгновенно, то затвор фотоаппарата в момент запуска вспышки должен быть полностью открыт. Для центрального затвора, на любых выдержках открывающегося полностью, применение вспышки не вызывает никаких трудностей. А вот фокальные (также называемые шторно-щелевыми) затворы уже имеют серьезные ограничения на совместимость с такой вспышкой. На коротких выдержках шторно-щелевые затворы открываются не полностью – экспонирование пленки производится узкой щелью между шторками, пробегающей вдоль пленки. Если на таких выдержках сработает вспышка, то будет экспонирована только часть кадра, размер которой определяет ширина щели. В фотоаппаратах со шторно-щелевыми затворами импульсную лампу-вспышку можно применять только на выдержках не короче выдержки полного открытия кадрового окна. Значение кратчайшей выдержки, на которой кадровое окно затвора фотоаппарата открывается полностью, обычно обозначено на диске выдержек красной маркировкой, буквой "х" или символом молнии, а на современных фотоаппаратах при установке фотовспышки выдержки, на которых затвор фотоаппарата уже не открывает кадрового окна полностью, становятся недоступными.