Warum friert eine Verschlusszeit von ¹⁄₂₅₀ die Bewegung nicht ein, wenn ein Blitz dieser Dauer dies tut?

Ich habe gerade gelesen, dass ein normaler Blitz eine Szene innerhalb von 1/250 Sekunde beleuchtet. (Ein Blitz würde die Szene für 1/250 Sekunde beleuchtet halten, richtig?

Im Allgemeinen ist das falsch.

Blitzdauer ist Blitzdauer und Sync-Geschwindigkeit ist Sync-Geschwindigkeit. Äpfel und Orangen.

Die 1/250 Sekunde ist die Synchronisationszeit (vieler) Kameras. Das ist im Grunde die kürzeste Verschlusszeit, bei der der Verschluss während der Belichtung vollständig geöffnet ist. Bei kürzeren Verschlusszeiten bewegen sich beide Vorhänge des Verschlusses gleichzeitig, was bedeutet, dass die Belichtung durch einen sich bewegenden Schlitz erfolgt, der von beiden Verschlüssen gebildet wird.

Der Blitz belichtet die gesamte Szene. Wenn aber während der Blitzbelichtung nur ein Schlitz des Verschlusses geöffnet ist, wird auch nur dieser Schlitz des Bildes durch den Blitz aufgehellt – das Ergebnis sind zwei (oder drei) horizontale Bildteile mit unterschiedlichen Belichtungen. (entweder nur Umgebungslicht oder Umgebungslicht + Blitz)

Zusammenfassend: Um das gesamte Bild durch den Blitz belichtet zu bekommen, muss der Verschluss vollständig geöffnet sein, wenn der Blitz zündet. Die kürzeste Verschlusszeit dabei wird als Synchronzeit bezeichnet.

Und es ist die Synchronisationsgeschwindigkeit des Blitzes, richtig?

Die Synchronzeit ist eine Eigenschaft der Kamera, nicht des Blitzes

Die Blitzdauer hingegen ist die Zeit, in der der Blitz eingeschaltet ist. Ein Blitz ist nicht nur an oder aus . Die Leistung (Licht) eines Blitzes ist eine Kurve. flashhavoc.com hat eine großartige Erklärung:

Ein Blitzimpuls von einem Studioblitz mag für das menschliche Auge sehr schnell aussehen, aber es ist tatsächlich oft ein relativ langer Prozess, der aus einem hellen anfänglichen Ausbruch besteht, gefolgt von einem langen langsamen exponentiellen Abfall oder einem langen Lichtschweif. (Stellen Sie sich ein Feuerwerk vor, das mit einem hellen Ausbruch losgeht und sich dann langsam auflöst). Daher erscheinen Blitzdauerkurven oft wie unten gezeigt, eine kurze Spitze, gefolgt von einem langen Schweif aus abnehmendem Licht.

Dieses Bild von ihnen veranschaulicht diese Blitzkurve und die zwei verschiedenen Möglichkeiten, die Dauer dieser Kurve zu messen.

Das Problem ist, dass bei vielen Blitzen die Blitzdauer von der Leistungseinstellung abhängt . Wenn Sie die Leistung ändern, variiert die Blitzdauer.

Andy Gock hat in seinem Blogbeitrag eine Reihe von Blitzen (und Strobes) auf ihre Leuchtdauer getestet.

Lassen Sie mich die Ergebnisse für die Canon 580EX zitieren:

Power     μs  s
1       4000.0  1/250
2       1088.0  1/919
4        484.0  1/2066
8        266.0  1/3759
16       166.0  1/6024
32       105.6  1/9470
64        71.6  1/13966
128       50.4  1/19841

Wie Sie sehen können, beträgt die Dauer für volle Leistung (1) tatsächlich 1/250 Sekunde. Aber für alle anderen Einstellungen ist es kürzer.

Die Dauer wird so kurz, weil die unterschiedlichen Leistungseinstellungen durch vorzeitiges Abschalten des Blitzes erreicht werden. Dies schneidet die Kurve ab und führt somit zu kürzeren Blitzdauern. Andy hat all dies in seinem Blogbeitrag großartig illustriert.

Und (dann) warum können wir nicht 1/250 der Verschlusszeit verwenden, um Bewegungen an einem gut beleuchteten Ort einzufrieren?

Ein gut beleuchteter Ort eignet sich nicht zum Einfrieren von Bewegungen. Das liegt daran, dass das Umgebungslicht stark ist. Je stärker das Umgebungslicht ist, desto mehr Einfluss hat es auf die Gesamtbelichtung.

Um Bewegungen mit einem Blitz einzufrieren, wird der Einfluss des Umgebungslichts (das Unschärfe verursacht) so weit wie möglich reduziert, indem die Verschlusszeit so weit wie möglich reduziert wird, was normalerweise bedeutet, mit der Synchronzeit und im Dunkeln zu fotografieren Umgebung.

Auch bei Blitzdauer = Synchronzeit zündet der Blitz noch in dieser Kurve, d.h. während der Belichtung, zum Zeitpunkt der Kurve am Höhepunkt, ist die Blitzleistung sehr stark. Diese Periode mit starkem Blitz hat einen größeren Einfluss auf die Gesamtbelichtung und kann einen Unterschied in Bezug auf das Einfrieren von Bewegungen machen.

Ich habe gerade gelesen, dass ein normaler Blitz eine Szene innerhalb von 1/250 Sekunde beleuchtet. (Ein Blitz würde die Szene für 1/250 Sekunde beleuchtet halten, richtig?

Art, abhängig von den Besonderheiten des Blitzgeräts und der Leistungseinstellung. Zum Beispiel entlädt ein auf volle Leistung eingestelltes Canon 580EX Speedlite gemäß Andy Gocks Actual Measured Flash Durations of Small Speedlight Strobes über 1/250 s . Aber bei 1/128 Leistung liegt die Blitzdauer nahe bei 1/20000s. Die verlinkte Seite hat Dauern für eine Reihe von Lichtern und Sie können das gleiche Muster für alle Speedlights sehen (aber interessanterweise nicht alle Mondlichter).

Auch, und das ist wichtig, ist die Lichtverteilung über die Dauer des Blitzes nicht konstant. Schauen Sie sich das erste Bild im verlinkten Artikel an:

Sie können sehen, dass es gleich zu Beginn des Blitzes einen starken Peak gibt, gefolgt von einem exponentiellen Abfall. Selbst wenn es also 1/250 s dauert, bis der Blitz vollständig zündet, wird das meiste Licht in den ersten 1/1000 s abgegeben.

Und es ist die Synchronisationsgeschwindigkeit des Blitzes, richtig?)

Nein. Die Blitzsynchronzeit ist eine Eigenschaft der Kamera. Es ist die kürzeste Verschlusszeit, bei der der gesamte Sensor auf einmal belichtet wird. Damit die Kamera das gesamte Licht des Blitzes nutzen kann, muss die Blitzdauer kürzer sein als die Blitzsynchronzeit der Kamera.

Reicht also nur 1/250 der Beleuchtung aus, um Bewegungen in einem dunklen Raum einzufrieren?

Es kann sein. Es hängt alles davon ab, wie schnell sich das Motiv bewegt. Physische Bewegung ist kontinuierlich, daher können Sie die Bewegung natürlich nie wirklich mit einem schnellen Verschluss stoppen, aber Sie können ein Bild über eine so kurze Zeit aufnehmen, dass es während der Belichtung so wenig Bewegung gibt, dass es keine Bewegungsunschärfe gibt. Wenn Sie also ein sich relativ langsam bewegendes Objekt wie einen fallenden Wassertropfen aufnehmen, können Sie eine längere Belichtung verwenden, als wenn Sie ein Bild von einer Kugel machen, die einen Apfel durchbohrt.

Wie oben besprochen, wird das meiste Licht eines Blitzes jedoch viel schneller als 1/250 s geliefert. Wenn der intensivste Teil des Blitzes in den ersten 1/1000 s auftritt, erhalten Sie möglicherweise ein scharfes Bild eines sich schneller bewegenden Objekts, selbst wenn 1/250 s nicht wirklich schnell genug ist, um die Bewegung Ihres Motivs zu "stoppen".

Warum können wir nicht 1/250 verwenden, um die Bewegung an einem gut beleuchteten Ort zu stoppen?

Wenn 1/250 s schnell genug ist, um die Bewegung Ihres Motivs zu stoppen, können Sie dies sicherlich tun, wenn genügend Umgebungslicht vorhanden ist, um mit dieser Geschwindigkeit zu fotografieren. Das Umgebungslicht hat jedoch eine konstante Intensität, sodass Sie im Gegensatz zum Blitz während der gesamten 1/250s eine erhebliche Belichtung erhalten und Bewegungsunschärfe bei dieser Geschwindigkeit eher ein Problem darstellt.

Die Blitzsynchronzeit ist im Allgemeinen etwas langsamer als die Verschlusslaufzeit der Kamera, dh die Zeit, die beide Verschlussvorhänge benötigen, um sich von einer Kante des Sensors zur anderen zu bewegen. Sie können mit einer viel höheren Geschwindigkeit als bei Umgebungslicht fotografieren, aber Sie müssen wissen, dass die Dauer der gesamten Belichtung nicht kürzer sein darf als die Auslösezeit des Verschlusses. Bei höheren Verschlusszeiten sieht jeder Teil des Sensors nur diese kurze Belichtung, aber die Zeiten, zu denen zwei Teile des Sensors belichtet werden, sind unterschiedlich. Wenn sich das Motiv bewegt, kann das zu Bildverzerrungen wie dieser führen:

Dies wird als Rolling-Shutter-Effekt bezeichnet und ist nur dann ein Problem, wenn Sie sich schnell bewegende Objekte aufnehmen und ein Bild benötigen, das frei von zeitlichen Verzerrungen ist. Meistens bewegen sich unsere Motive nicht so schnell, dass es zu starken Verzerrungen kommt, und wir sind zufrieden mit den scharfen, gleichmäßig ausgeleuchteten Bildern, die uns ein Schlitzverschluss liefern kann. In anderen Fällen, z. B. wenn Sie die Fotografie verwenden, um etwas tatsächlich zu messen, kann die Verzerrung auffälliger und problematischer sein.

Das Fotografieren in einem dunklen Raum reduziert Bewegungsunschärfe, die durch Umgebungslicht sichtbar wird, aber was vielleicht noch wichtiger ist, ermöglicht es Ihnen auch, eine niedrigere Leistungseinstellung für Ihren Blitz zu verwenden. Es ist einfach, die Raumbeleuchtung mit einem auf volle Leistung eingestellten Blitz vollständig zu überwältigen, aber wie oben zu sehen ist, hat volle Leistung auch die längste Blitzdauer. Die niedrigste Leistungseinstellung am Blitz gibt Ihnen die kürzeste Blitzdauer und damit die größte Fähigkeit, Bewegungen zu stoppen, aber Sie können mit Umgebungslicht bei 1/128 Leistung nicht konkurrieren, also schalten Sie stattdessen das Licht aus.

Die Frage scheint eine falsche Annahme zu machen: dass bei einer Synchronzeit von 1/250 Sekunde der gesamte Sensor gleichzeitig für 1/250 Sekunde freigelegt wird. Das ist nicht der Fall. Die meiste Zeit wird durch das Öffnen des ersten Vorhangs und das Schließen des zweiten Vorhangs verbraucht. Es gibt nur einen kürzeren Moment zwischen dem Durchgang der beiden Vorhänge, wenn der gesamte Sensor gleichzeitig freigelegt wird. In diesem Moment muss der Blitz zünden und zumindest den größten Teil seiner Energie abgeben. Bei "langsamen" Blitzen wie einigen Studioblitzen muss eine Verschlusszeit verwendet werden, die länger als die Synchronzeit ist.

Bei einem Schlitzverschluss wird jeder Teil des Sensors gleich lang belichtet. Aber nicht jeder Teil des Sensors wird während der gleichen Zeitspanne belichtet. Ob bei einer Verschlusszeit von 30 Sekunden oder 1/8000 Sekunde, eine typische Kamera mit einer Synchronisationszeit von 1/200 Sekunde beginnt, den Anfang einer Seite des Sensors zu belichten (normalerweise die Oberseite, die die Unterseite der umgekehrten ist Bild) etwa 1/250-1/300 Sekunde vor dem letzten der anderen Seite. Ebenso wird dieselbe Seite von dem zweiten Vorhang die gleiche Zeit vor der anderen Seite bedeckt. Die Differenz zwischen dem Beginn der Bewegung des ersten Vorhangs , um den Sensor freizulegen, und dem Beginn der Bewegung des zweiten Vorhangs , um ihn wieder abzudecken, bestimmt die Belichtungszeit.

Wie gilt das für Flash? Das bedeutet, dass selbst bei einer Belichtungszeit mit Synchrongeschwindigkeit der gesamte Sensor gleichzeitig nur für einen Bruchteil der Gesamtbelichtungszeit freigelegt wird.

Auch die Unterscheidung zwischen verschiedenen Blitztypen sollte erwähnt werden. Die meisten auf Blitzschuhen montierten tragbaren Blitzgeräte (oft Speedlights genannt) regulieren die Leistung, indem sie die Dauer des Blitzes steuern. Je niedriger die gewählte Leistung, desto kürzer die Blitzzeit. Viele Studioblitze steuern die Leistung zumindest teilweise über die Blitzdauer. Viele variieren die Leistung jedoch auch über die Energiemenge, die vor dem Blitzzünden in die Kondensatoren geladen wird. Blitzgeräte mit voller Leistung haben im Allgemeinen kürzere Entladezeiten als Studiolichter mit voller Leistung. Ein Teil davon ist auf die größere Beleuchtungsleistung zurückzuführen, die die meisten Studioblitze im Vergleich zu den meisten Speedlights abgeben können.

Diese Unterschiede in den Entladungszeiten bedeuten, dass nicht unbedingt alle Blitze bei der Synchronisierungsgeschwindigkeit einer bestimmten Kamera richtig funktionieren. Bei einigen Blitzen kann eine viel längere Verschlusszeit als die Synchronzeit der Kamera erforderlich sein, damit die volle Dauer des Blitzes den gesamten Sensor beleuchten kann.

Bei der Hochgeschwindigkeitsfotografie, die verwendet wird, um die Bewegung von Hochgeschwindigkeitsobjekten "einzufrieren", werden sehr spezialisierte Blitzgeräte und sogar Arrays von Blitzgeräten verwendet. Diese Arten von Blitzen sind in der Lage, ihre gesamte Energie in einem sehr kurzen Zeitintervall freizusetzen. Für die schnellsten Motive, wie z. B. Geschosse im Flug, werden sie normalerweise in Umgebungen ohne Umgebungsbeleuchtung zum Zeitpunkt der Belichtung eingesetzt. Dies sind hochentwickelte (und im Allgemeinen sehr teure) Lichter, die alle Arten von Technologien verwenden, die von gewöhnlichen Studioblitzen oder Speedlights nicht verwendet werden.

1/250 ist die typische Zeit, die ein mechanischer Rollladenpanzer benötigt, um von einer Endposition in die andere zu fahren. Bei kürzeren Verschlusszeiten muss sich der Schließvorhang also bewegen, bevor der Öffnungsvorhang seine Reise beendet hat, und 1/250 ist die schnellste Verschlusszeit, bei der für einen Moment der gesamte Sensor (oder Filmrahmen) auf einmal belichtet wird . Der Blitz kann dann für diesen Moment ausgeschaltet werden, und die Beleuchtung der gesamten Szene wird in viel kürzerer Zeit als mit 1/250 aufgezeichnet. Beispielsweise beträgt die Blitzdauer des Nikon SB-900 1/880 bei voller Leistung und sogar noch kürzer bei niedrigeren Leistungsstufen.

1/250 an einem gut beleuchteten Ort ist also schwächer beim Einfrieren von Bewegungen, da in diesem Fall jeder Teil des Bildes tatsächlich für die gesamte 1/250 beleuchtet wird, nicht nur der kurze Knall.

Ihr Verständnis davon, wie ein Blitz funktioniert, ist falsch.

Die Blitzdauer liegt eher im Bereich von 1/1000 bis 1/8000. Aufgrund der Physik und des Designs muss der Verschluss 1/1000 länger geöffnet sein, damit der Blitz "synchronisiert".

Blitzfotografie beinhaltet normalerweise sowohl Umgebungslicht als auch Licht vom Blitz. Normalerweise verwenden wir gerne kürzere Verschlusszeiten, um das Umgebungslicht nicht einfallen zu lassen, und in den meisten Fällen wird das Bild nur durch den sehr kurzen 1/1000 bis 1/8000-Blitz des Speedlite beleuchtet.

Die meisten Kameras sind auf eine Verschlusszeit von 1/200 oder 1/250 begrenzt, bevor Sie auf Synchronisierungsprobleme stoßen. Dies liegt daran, dass die meisten DSLR-Kameras einen Vertikalverschluss in der Brennebene verwenden, der sich schrittweise öffnet und schließt, damit Licht den Bildsensor erreichen kann.

Manchmal verwenden wir eine langsame Verschlusszeit, um zusätzlich zu dem kurzen Lichtstoß des Blitzes absichtlich Umgebungslicht in die Szene zu lassen. Dies wird als "Dragging the Shutter" bezeichnet.