Flits-synchronisatie
.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
Zelfbouw
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
.
 
 

Voor we over "Flitssynchronisatie" kunnen praten is het nodig om even dieper in te gaan hoe een sluiter van een camera werkt.

Omdat we bij het fotograferen maar een heel korte belichting van de sensor wensen, zullen we een manier moeten hebben op het licht dat door de lens op sensor wordt geprojecteerd, af te schermen van de sensor.
Daarvoor gebruiken we een mechanische sluiter.
De kleinere pocket camera's hebben geen "mechanische" sluiter, de signalen van de sensor worden elektronisch aan en af geschakeld.
( wat je hoort bij deze camera's is een nabootsing van het vertrouwde geluid van het openen en sluiten van een mechanische camera sluiter).
De duurdere digitale camera's hebben net zoals hun analoge voorgangers wel een mechanische sluiter.

Hoe werkt een camera sluiter?


Bedoeling van de sluiter is om gedurende een heel korte periode (sluitertijd) de sensor te laten belichten.
Het komt er op aan dat de "tijdsduur" waarmee de sensor belicht wordt op alle plaatsen van de sensor gelijk is.
Daarom bestaat de constructie van de sluiter uit twee "gordijnen" (2 kunststof plaatjes) die de sensor kunnen afdekken.

In rust schermt het eerste gordijn (afdekplaatje) het licht af van de sensor.
Het tweede gordijn (afdekplaatje) is boven de sensor gepositioneerd en schermt het licht niet af.
Drukken we op de ontspanknop van de camera, dan gaat het 1ste gordijn open.
Het eerste gordijn schuift van boven naar beneden, waardoor de sensor het eerst bovenaan belicht wordt, om verder steeds meer belicht te worden tot het eerste gordijn volledig is opengeschoven
De sensor is nu volledig belicht met het beeld wat door de lens op de sensor wordt geprojecteerd.
Na een tijd die afhankelijk is van de "sluitertijd ", gaat het 2de gordijn naar beneden. De sensor wordt het eerst bovenaan afgedekt, het 2de gordijn schuift verder naar beneden tot wanneer de sensor volledig afgedekt is.

De snelheid waarmee beide gordijnen bewegen is gelijk, en blijft dezelfde onafhankelijk van de gevraagde sluitertijd.
Aangezien het eerste gordijn eerst de bovenkant van de sensor vrij maakt voor belichting, maar nadien ook het 2de gordijn eerst de bovenkant van de sensor afdekt , zal de tijd dat de sensor belicht wordt op alle plaatsen gelijk zijn.
Bemerk dat het beeld op de sensor 180° gedraaid is t.o.v. het werkelijke beeld, bekijken we de foto, dan zal is eerst de onderkant van de foto belicht worden, en op het laatste moment de bovenkant .
De gordijnen kunnen ook afhankelijk van merk en type, van boven naar onder of van links naar rechts schuiven, maar bij de meeste digitale spiegelreflex camera gebeurt dit van boven naar onder.

 

In bovenstaand diagram is het verloop van het 1ste en 2de gordijn voorgesteld voor een sluitertijd van 1/100sec (10ms)
De bewegingssnelheid van de gordijnen hangt af van het type toestel.
Bij toestellen met een max. flitssynchronisatie snelheid van 1/200s (zie verder) , gaan de gordijnen volledig open of dicht in +/- 4ms (1/250s)
Het 1ste en 2de gordijn openen en sluiten beide in 4ms.

tijdstip t0: 1ste gordijn gaat open
tijdstip t1: 1ms na de start van "sluiter openen" is 1/4 van de sensor (bovenkant) belicht
tijdstip t2 :na 2ms is de helft van de sensor belicht
tijdstip t4: na 4ms is het eerste gordijn open en is de sensor volledig belicht
tijdstip t10: 10ms na de start van "sluiter open" begint het 2de gordijn te sluiten.
tijdstip t11: na 11ms is reeds 1/4 van de bovenkant van de sensor afgedekt.
tijdstip t14: op 14ms is het 2de gordijn volledig dicht.

Bemerk dat:
De bovenkant van de sensor, tussen het tijdstip: 0 en 10 belicht is
De onderkant van de sensor belicht wordt tussen tijdstip 4 en 14
Voor iedere pixel op de sensor onafhankelijk van zijn plaats, de belichting 10ms duurt.
Het belichtings-moment afhangt van de plaats op de sensor
Het "totale traject van belichten" 14ms duurt voor een sluitertijd van 10ms (1/100s).

Het "totale traject van belichten = sluitertijd + 4ms voor alle mogelijke sluitertijden (geldig voor camera's met 1/200s synchrosnelheid)

Flits-synchronisatie

Het zal duidelijk zijn dat indien we willen flitsen, het moment van flitsen zal afhangen van het hoe en wanneer de sluiter (gordijnen) open gaat.
Flitsen en het open gaan van de gordijnen zal "gesynchroniseerd moeten verlopen.
Wanneer we flitsen, wensen we dat beide gordijnen volledig open zijn, anders zal een gedeelte van de foto niet belicht zijn door de flits.
Het eerste ogenblik dat beide gordijnen samen open zijn is op tijdstip 4ms, dit is het moment waarop een flits mag starten.
De maximum flitssynchronisatiesnelheid is de minimum sluitertijd waarbij nog kan geflitst worden.

De flitssynchronisatie snelheid

Op bovenstaande foto is het openen en sluiten van de gordijnen voorgesteld bij een sluitertijd van 1/200 en 1/250sec.

De belichting van een foto gebeurt zoals hierboven beschreven in 2 fasen.
Eerst gaat het eerste gordijn open, daarna sluit het 2de gordijn.
Beide sluiter-gordijnen bewegen aan dezelfde snelheid, waardoor we er zeker van zijn dat alle plaatsen op de sensor, even lang zijn belicht.
Het moment waarop de belichting start hangt af van de plaats op de sensor: bovenaan de sensor start de belichting 4ms vroeger dan onderaan.

In bovenstaande figuur zijn 2 situaties weergegeven : sluitertijd 1/200 en 1/250sec
Bij camera's met een max. flitssynchronisatie tot 1/200, is de "gordijn-snelheid " van dicht naar open en omgekeerd: 1/250 sec (4ms)
Het 1ste gordijn heeft dus 4ms nodig om volledig open te gaan, het 2de gordijn heeft 4 msec nodig op terug dicht te gaan.
Die tijd is toestel afhankelijk, maar blijft gelijk bij hetzelfde toestel, onafhankelijk van de ingestelde sluitertijd.

Bekijken we de 2 geschetste situaties wat nader:

sluitertijd : 1/200sec (5ms)

Wordt de ontspanknop ingedrukt dan zal ekele ms later, (indien niet moet worden scherpgesteld) het eerste gordijn openen tijdstip:" t 0".
Het eerste gordijn is volledig open na 4ms.
Na 5 ms begint het 2de gordijn te sluiten en is volledig dicht na 9 ms.
Bij een sluitertijd van 1/200s (5ms) duurt de hele cyclus van belichting dus 9ms!!
Iedere (pixel) plaats op de sensor zal echter in totaal maar 5ms belicht worden.
We zien dat beide gordijnen enkel gedurende 1ms "samen volledig open zijn, de tijd ervoor en erna is de belichting van de sensor slechts plaatselijk.
Gedurende deze 1ms volledige belichting (van "t 4" tot "t 5"), willen we dan ook dat de flitser ontsteekt.
Dit is de reden van de vertraging (delay= 3.8ms) tussen de start "openen 1ste gordijn" en de start van de flits.
Het moment van ontsteken van de flits wordt door de camera (via de hotshoe) aan de flitser doorgegeven.
Wanneer de flits zijn halve flitssterkte bereikt (op moment:t 4) is de sluiter volledig open.
De flits heeft nu 1ms tijd (t4 tot t5) om de foto volledig te belichten, nadien begint het 2de gordijn dicht te gaan.

Aangezien het beeld op de sensor 180° gedraaid staat, wordt dus eerst de onderkant van het beeld (foto) belicht, en het laatst de bovenkant .
Bij het sluiten gebeurt hetzelfde : eerst de onderkant , en laatst de bovenkant van de foto.
Is de sluitertijd langer dan 5ms, vb s=1/100s (10ms) dan zal de sensor gedurende 6ms "volledig" worden belicht , de snelheid van openen en sluiten van de gordijnen is dezelfde. Een eventuele flits wordt altijd na 3,8ms gestart (uitzonderingen bespreken we verder)

In ons voorbeeld is de maximum sluitertijd waarmee kan geflitst worden dus 1/200sec.
Dit noemt men de" maximum flitssynchronisatie snelheid". (x=1/200sec)

 

sluitertijd : 1/250s (4ms)

Is de sluitertijd korter dan de flitssynchronisatie snelheid dan is er geen tijd meer om de sensor met een enkele flits volledig te belichten.
Bij 1/250s , gaat het 2de gordijn reeds dicht op het ogenblik dat het 1ste gordijn (op t 4) net open is.
Beide gordijnen zijn dan ook maar een heel kort ogenblik samen open, onvoldoende tijd om met een flits het volledig beeld te belichten.
Beide gordijnen samen, zijn pas dicht na 8ms, terwijl de belichtingstijd van ieder punt op de sensor 4ms bedraagt.

Al met al valt de belichting bij de testfoto (flits manueel off camera) nog redelijk mee, buiten het zwarte randje onderaan de foto is de belichting egaal.
Dit betekent dat in de praktijk de "gordijn snelheid van de (D90) camera sneller is dan de theoretische 4ms, hij leunt waarschijnlijk dichter bij 3ms aan maar net niet die 3ms om een perfect door een met flits belicht beeld te garanderen bij een sluitertijd 1/250s

 

Sluitertijd 1/320 (3,14ms)


Hierboven een foto genomen met een sluitersnelheid: 1/320s waarbij een (Off camera) slave flitser werd gebruikt, de camera weet niet dat er geflitst wordt en schakelt dus niet over op Supersnelle synchro flitsen (zie verder). We zien duidelijk een zwarte band onderaan de foto. Het 2de gordijn was reeds gedeeltelijk dicht op het ogenblik van flitsen. De flits start na 3,8ms, terwijl het 2de gordijn reeds na 3,15ms start.

Nota: je kunt er ook rekening mee houden dat bij 1/320s onderaan in beeld een zwarte lijn zal verschijnen en nadien het zwart gedeelte gewoon wegcroppen.

Sluitertijd 1/1000s (1ms)

Is de sluitertijd nog korter dan 4ms (1/250), dan zal het 2de gordijn reeds beginnen sluiten als het eerste gordijn nog aan het openen is, we krijgen dus een "gordijn spleet" die voor de sensor beweegt, hoe smaller de spleet hoe korter de belichtingstijd, de snelheid van bewegen van de gordijnen is altijd dezelfde.
Hier een voorbeeld van een 1/1000s (1ms) sluitertijd.
De totale belichtings traject is in dit voorbeeld :1+ 4ms= 5ms voor een sluitertijd van 1ms
In dit geval is de breedte van de "gordijnspleet" =1/4 van de sensorhoogte

Flitsen op het tweede gordijn

 

Wat tot nu toe werd beschreven noemt men flitssynchronisatie op het eerste gordijn (= standaard flitsen).
De flits start onmiddellijk na het volledig openen van het eerste gordijn (op t 4)
Voor het fotograferen en flitsen van bewegende voorwerpen is het beter, om met flitsen te wachten tot op het allerlaatste moment, net voordat het 2de gordijn dicht gaat.
Dit noemt men flitssynchronisatie op het 2de gordijn.
Meer hierover vind je in de rubriek: "1ste en 2de gordijn"

 

Supersnelle flitssynchronisatie (FP) - High speed synchro (HSS)

Supersnelle flitssynchronisatie wordt gebruikt vanaf het moment de sluitertijd zo kort is geworden, dat beide gordijnen op geen enkel moment meer samen volledig open zijn.
Met ons toestel (D90) is dit vanaf een sluitertijd van 1/250 s, het 2de gordijn gaat dicht op het ogenblik dat het 1ste gordijn volledig open gaat.
Flitsen we met 1 korte flits dan zal het beeld niet volledig meer belicht worden.

Als we willen flitsen, zal dat gedurende de ganse tijd tussen: het "1ste gordijn opent" (t0) en het" 2de gordijn is gesloten" (t8) moeten gebeuren.
Dit is enkel mogelijk indien de camera en de flitser hiervoor zijn uitgerust.
De flitser geeft dan niet één flits maar duizenden (+/-50khz) korte flitsen af.
Het flitsen start reeds vóór het moment dat het 1ste gordijn open gaat, en stopt pas als het 2de gordijn gesloten is.
Bij een sluitertijd van 1/250sec moet er dus minimum 8ms lang geflitst worden voor een juiste belichting van de foto.

Consequentie van dit langdurig flitsen is wel dat het max. vermogen van de flits met 1 stop daalt.
Supersnelle flitssynchronisatie kan niet met de interne pop-up flits, met uitgeklapte pop-up flits kunnen we de sluitersnelheid niet hoger dan 1/200 instellen.
De Speedlight flitser SB800 en de Nikon D90 camera zijn hiervoor wel uitgerust.
Schakel via het camera menu op "e Bracketing/flits"- "e5 auto FP: On" dan zal de SB800 flitser bij alle modes automatisch op FP (focale plane) overschakelen van zodra de sluitersnelheid 1/250 of hoger wordt.
De "FP " functie kunnen we gerust op "ON " laten staan , van zodra de sluitersnelheid op 1/200 of lager wordt gezet, wordt door de camera op "normaal " flitsen overgeschakeld.

Hypersync

Soms is er nog wat verwarring tussen High speed synchro en Hypersync.
Zoals hierboven vermeld start de flitser bij HSS voor het 1ste gordijn open gaat en geeft daarna heel veel korte flitsen tot het 2de gordijn sluit.
Bij Hypersync, start de flits ook voor het 1ste gordijn open gaat, maar de flits wordt niet onderbroken blijft langer doorgaan tot hij volledig uitgeput is (full power flits). De flitsduur (T1) van dergelijke flitsers is +/-1/250 sec
Voordeel is dat de flits op zijn volle vermogen blijft flitsen, nadeel is dat bij tijdstip t1, de flits reeds op halve kracht is (-1stop) dus minder licht afgeeft, je krijgt dus een gradient in de belichting
De onderkant van de foto zal iets meer belicht zijn dan de bovenkant.
Vooral studioflitsers met batterijvoeding met zgn Hypersync mogelijkheid werken meestal op deze manier.
Hierdoor kan je buiten, de studio flitser ook op hogere sluitersnelheden gebruiken.

"Off" camera flitsen (FP) bij hoge sluitersnelheden

* Met Pocket Wizard
Met sommige triggers zoals "Pocket Wizard" kan je Off camera , toch "High speed sync" flitsen. Alle communicatie van de camera wordt door de trigger doorgegeven aan de off camera flitsers, voorwaarde is dat de flitsers uitgerust zijn voor HSS (FP) flitsen.
Lange tijd was Pocket Wizard trigger zowat de enige waarmee off camera HSS kon flitsen, maar ondertussen zijn er meerdere merken op de markt die dit kunnen.

*Alternatieve methode:
Beschik je over een camera en flitser (vb Nikon D90-SB800) combinatie die geschikt is voor Supersnel flitsen (HSS), dan is het ook mogelijk om met "gewone flitsers op vol vermogen (als slave) mee te flitsen.

SB800 "on camera"
Je plaatst de SB800 op de camera, stel de camera in op FP flitsen, op bv 1/1000 (1ms).
De SB800 flitser richt je naar boven (weg van het onderwerp) en op manueel (M) 1/128 (minimum flitskracht). De andere (slave) flitsers worden met een kabel of RF trigger met de PC uitgang van de SB800 gekoppeld.
Op het ogenblik dat SB 800 flitser begint (HSS) te flitsen (net voor sluiter opengaat) geeft hij een trigger signaal naar de andere flitsers waardoor deze ook flitsen.
Voorwaarde voor een goede belichting is dat de slave flitsers een voldoende lange flitsduur hebben.
Ze moeten dus manueel en op "vol vermogen" staan , studio flitsers met langere sluitertijd zijn hier dus ook erg geschikt voor.
Sommige flitsers (vb Vivitar flitsers) hebben een vol vermogenflits die tot 10ms kan duren (zie flitstijden), dit soort flitsers zijn hiervoor dan ook heel geschikt.
De filtsers kunnen probleemloos getriggerd worden door een draadloze trigger vb een Cactus V4 geeft geen enkel probleem.
De zender wordt dan aan de PC uitgang van de SB800 gekoppend.

Een andere mogelijkheid zou zijn om een triggercircuit te maken die vb 3 of 4 flitsers kan aansturen die telkens 1ms later ontsteken.
Zo krijgen we gegarandeerd een volledige belichting van het onderwerp.
Het is wel aan te raden om dezelfde type flitsers te gebruiken (met zelfde vermogen) om geen helderheid en kleurverschillen op de foto te krijgen.
Voordeel van deze opstelling is dat we "gewone " flitsers op vol vermogen in de buurt van het model kunnen gebruiken, op hoge sluitersnelheid, onafhankelijk van de plaats van de camera tov het model.
Nadeel is dat op de camera een (zware) SB800 moet worden demonteerd, misschien lukt het ook met een SU800 draadloze speedlight commender en een SB800 als slave, dat heb ik niet uitgetest indien iemand dat zou kunnen testen graag een seintje.

 

 

Links:

Paul Duncan: prachtig filmpje legt in enkele minuten het concept uit

 

© Beertje
laatste update : 14/11/2014