Đèn Flash - Lịch sử và công nghệ flash cho nhiếp ảnh

1. Khởi điểm: Từ thập niên 60 của thế kỷ XIX

Để đảm bảo cung cấp đủ AS cho quá trình chụp ảnh khi điều kiện AS thực quá yếu, người ta chế tạo ra 1 thiết bị có thể phát ra AS mạnh. Thiết bị đầu tiên được sử dụng tạo ra nguồn sáng mạnh bằng cách đốt cháy hổn hợp bột nhôm và magnesium, lượng hổn hợp này phụ thuộc và kinh nghiệm của người chụp. 

2. Bóng flash chỉ dùng 1 lần:

 Khỏang thập niên 30 của thế kỷ XX
Các bóng đèn flash phát sáng được chế tạo hàng lọat đảm bảo cung cấp nguồn sáng ổn định theo cùng 1 công suất mặc định, trong buổi đầu sơ khai, các bóng flash này chỉ phát sáng cực mạnh một lần duy nhất rồi “ đứt bóng”.

3. Các lọai đèn flash chỉ phát sáng 1 công suất duy nhất:. 

Khỏang năm 1953, theo đà tiến bộ của kỹ thuật, các thiết bị flash ra đời, có thể sử dụng nhiều lần với cường độ phát sáng ổn định trong suốt tuổi thọ của chúng (tất nhiên là càng về cuối, bóng flash cũng yếu dân trước khi “đứt bóng”).

Với các lọai đèn flash trên, do CS phát ra mặc định sẳn trước nên người chụp phải có chút kinh nghiệm khi sử dụng để không bị thừa sáng hay thiếu sáng.
Để dể dàng tính tóan, khái niệm Guide Number (GN) ra đời, Công thức tính GN như sau (ở ISO 100):
GN (mét) = Khẩu độ x khỏang cách (mét)
GN (feet) = Khẩu độ x khỏang cách (feet)
Ví dụ: Ta có 1 đèn flash với GN = 32, khi đó cách cài đặt trên camera sẽ là:
- Chủ thể cách 4 m, nếu muốn chụp đúng sáng ta phải cài đặt khẩu là 32/4 = f/8.
- Chủ thể cách 6m, nếu muốn chụp đúng sáng ta phải cài đặt khẩu là 32/6 = f/5.6.
Đây là nguyên tắc các cụ xưa gọi là “bước vào khép khẩu, bước ra mở khẩu”

4. Các lọai đèn Auto:

a. Lọai 1 nấc auto: Để thuận tiện hơn cho các nhà nhiếp ảnh các lọai đèn flash auto ra đời. Nguyên lý cơ bản của autoflash: Một con sensor được đặt trong chính flash chủ, khi nhận được AS flash phản xạ, nó tự động cắt nguồn điện cung cấp cho bóng flash ==> flash ngừng phát sáng.

Ưu điểm: Công suất phát sáng của flash phụ thuộc vào khỏang cách chủ thể và flash => Nâng cao tuổi thọ của flash, trong 1 chừng mực nào đó Auto flash giúp đánh việc flash ổn định, hình không cháy sáng 
Khuyết điểm: Ngay khi nhận AS phản xạ và ra lệnh tắt flash, một nguồn AS thừa vẫn có do thời gian phản xạ và độ trể của thiết bị, nên không hòan tòan chính xác. Mặt khác do nhận AS phản xạ, nếu có một vật thể phản xạ nằm ngay trước chủ thể (so với flash) Flash sẽ tắt ngay và chủ thể sẽ không nhận được AS.

b. Lọai nhiều nấc auto
Để hạn chế khuyết điểm trên, các flash với nhiều nấc auto ra đời:
- Chỉ đơn thuần cơ khí: Thu hẹp góc nhận AS phản xạ của sensor nhằm lọai bỏ bớt những vật phản xạ nằm ở rìa khung ảnh.
- Kết hợp với việc điều tiết cường độ nhận sáng của sensor: Khi thu hẹp góc nhận sáng để nhận AS phản xạ của chủ thể ở trung tâm + khi chụp chủ thể ở xa hơn, các nhà SX đã tăng thêm công suất nhận AS phản xạ của sensor để đảm bảo chức năng Auto họat động chính xác hơn.


Khuyết điểm chung của các đèn Auto:
- Mặc dầu mang tên là auto, nhưng flash chỉ tự động giảm công suất phát khi chủ thể ở gần hơn khỏang cách đúng sáng cho phép phù hợp với GN và khẩu độ trên flash yêu cầu.
VD như: 
- Đối với Auto 1 của Metz 32 CT4 là ISO 100, khẩu 8, khỏang cách tối đa 4m. Nếu ta cài đặt f/8 chủ thể trong khỏang <4m thì flash auto hòan tòan chính xác, nhưng nếu ta cài đặt khẩu f/4 hay f/5.6 thì ảnh chắc chắn dư sáng vì flash không hiểu khẩu ta cài đặt. Ngược lại nếu ta cài đặt khẩu f/11 hay f/16 thì ảnh sẽ thiếu sáng
- Đối với Auto 2 của Metz 32 CT4 là ISO 100, khẩu 4, khỏang cách tối đa 8m. Nếu ta cài đặt f/4 trong khỏang 4m< chủ thể <8m thì flash auto hòan tòan chính xác, nhưng nếu ta cài đặt khẩu f/2 hay f/2.8 thì ảnh chắc chắn dư sáng vì flash không hiểu khẩu ta cài đặt và ngược lại. 

Tuy nhiên, một số flash auto đời sau của Nikon như SB-26, SB -28 ... và một số flash nhãn hiệu khác, cho phép ta cài cặt liên thông khẩu độ bằng tay trên flash tương ứng với khẩu độ ta cài cặt trên lens, khi đó auto sẽ khắc phục nhược điểm này

Để khắc phục những nhược điểm này, chế độ đo sáng TTL ra đời

5. Các Lọai Đèn Flash TTL: 

Chủ yếu dùng cho các máy film từ thế hệ đầu tới thế hệ giữa. Lúc này các máy film cũng đã có thêm các chức năng Av, Tv, M và P (tự động) mode 

Thực chất khởi điểm của TTL rất đơn giản: Thay con sensor cảm nhận AS flash phản xạ từ chủ thể nằm trên flash ở những auto flash (như nguyên lý trên) bằng việc đem nó vào trong camera là liên thông giữa camera và flash bằng cách thêm 2 tiếp điểm ngay chổ hotshoe :D. Nếu sensor nằm trên thân máy thì có gì khác với sensor nằn trên flash, điềm cải tiến quan trọng ở đây là nhét sensor vào trong thân máy, khiến nó phải đo sáng thông qua ống kính và thuật ngữ TTL ra đời : Through The Lens = Xuyên qua lens
Nhưng con sensor không thể nằm chình ình cản đường AS đi vào film, các nhà nghiên cứu nhét nó vào trước bản film, thiết lập cho nó công thức mặc định để nhận AS phản xạ từ chính bản film.

(Ảnh minh họa) 



Chức năng họat động của sensor như sau:
a. Đối với máy film cơ hòan tòan:
- Người chụp set thông số AS theo ý mình, nhấn shutter, gương lật lên, màng trập mở, flash phát sáng đồng thời hay trước lúc đóng màng trập 1 tí phụ thuộc và việc ta chọn 1st curtain hay 2nd curtain flash. 
- AS từ flash đến chủ thể (nằm trong khuôn hình của thấu kính, chiếm diện tích lớn và gần nhất) phản xạ lại, đi xuyên qua thấu kính (đã khóa khẩu độ) đập vào bản film phản xạ lại, đập vào con sensor nhận flash, Ngay khi nhận AS phản xạ này, nó chuyển ngay tín hiệu cắt điên cung cấp cho bóng flash lên flash thông qua các tiếp xúc ở hoshoe, flash ngưng phát sáng.
b. Đối với các máy film có Av, Tv, M và P (tự động) mode. Đương nhiên có cả chức năng hiểu và set ISO theo đúng ISO film.
- Ngay khi khởi động chế độ đo sáng bằng cách nhấn nửa nút shutter, nhấn nút khóa sáng hay gì gì đó . Camera tự động đo sáng theo AS thực và nhớ thông số này
- Khi nhấn shutter hòan tòan, gương lật lên màng trập mở, flash phát sáng bình thường, thời điểm phát sáng là đồng thời hay trước lúc đóng màng trập 1 tí phụ thuộc và việc ta chọn 1st curtain hay 2nd curtain flash.
- AS từ flash đến chủ thể (nằm trong khuôn hình của thấu kính, chiếm diện tích lớn và gần nhất) phản xạ lại, đi xuyên qua thấu kính (đã khóa khẩu độ) đập vào bản film phản xạ lại, đập vào con sensor nhận flash, Ngay khi nhận AS phản xạ này, nó chuyển ngay tín hiệu cắt điên cung cấp cho bóng flash lên flash thông qua các tiếp xúc ở hoshoe, flash ngưng phát sáng.
Thời gian đóng mở màng trập hòan tòan do việc cài đặt của bạn hoặc do tự động cài đặt của camera (theo AS thực), không phụ thuộc vào con sensor nhận AS flash (nó chỉ có 1 nhiệm vụ duy nhất là cắt flash)

Ưu điểm của PP TTL:
- So với Auto flash, là 1 bước tiến đáng kể khi sensor nằm trong camera và đo sáng qua lens (đã khóa khẩu), sensor lúc này hiểu được khẩu đã khóa trên lens thông qua lượng AS nhận được và khi cường độ AS “đủ” nó ra lệnh tắt flash thông qua các tiếp xúc trên hotshoe.
- Kết hợp với thông số ISO trên camera, thông tin này được vào bộ xử lý của sensor flash và nó tự động điều chỉnh công thức để tính tóan lượng AS nhận được như thế nào là “đủ” so với từng mức ISO.

Nhược điểm:
- Do nhận AS phản xa từ bản film nên nó lệ thuộc vào độ phản xạ của từng lọai film.
- Do chỉ đo sáng nặng vùng trung tâm của bản film, nếu chủ thể không nằm ở vị trí trung tâm nó sẽ đo sáng sai một chút.
- Do sensor chỉ thực hiện đo sáng được ngay trong quá trình phơi sáng, vì lúc này gương đã lật lên và shuter curtain đã mở nên khó cân bằng ánh sáng flash với ánh sáng ambiance.
- Lệnh cắt flash được đưa ra ngay khi sensor “đủ” sáng, mà là AS phản xạ nên ngay khi flash tắt thì AS phản xạ vẫn còn tiếp tục tác động vào film

Canon có cải tiến bằng A-TTL mode khi dùng đến 3 vùng đo sáng thay vì 1 vùng trung tâm như TTL mode

Canon: Các lọai đèn E, EZ và EX (như 270EX, 380EX, 420EX, 430EX, 430EX II, MR-14EX, MT-24EX, 550EX, 480EX 580EX II: E-TTL có chức năng hổ trợ ngược TTL và A-TTL).
Nikon: Các lọai đèn SB-XX và SB-XXX (như SB-400, SB 600, SB-800, SB-900: I-TTL có chức năng hổ trợ ngược TTL).
Vivitar: các lọai đèn có chữ TTL phía sau hoặc trên đèn có công tắc, đèn báo TTL.
Metz: các lọai đèn có chữ TTL phiá sau như 30TTL1 ...
Lưu ý: Một số Metz flash có chức năng TTL tươg thích với Canon, Nikon, Pentax, Contax, Yashica ... nhưng phải có adapter hotshoe ra chân tương thích.

6. E-TTL (Evaluative Through The lens) – Canon Flash:

(Một số thuật ngữ và khái niệm:)
- AS thực: Ánh sáng thực tế liên tục của khuôn hình
- Công suất Flash: Để điều chỉnh công suất flash, hầu hết các nhà SX đều giảm công suất bằng việc giảm thời gian phát sáng của flash, ta gọi tắt bằng thuật ngữ giảm CS flash

Ra đời năm 1995, kỹ thuật này được áp dụng cho các máy film đời cuối và các máy DSLR.

E-TTL mettering flash khác hẳn với những kỹ thuật trước đây. 
Một nguồn sáng phụ (cũng là preflash công suất khỏang 1/128 full power) với công suất cố định sẽ phát ngay trước khi gương phản xạ lật lên để soi sáng chủ thể. Ánh sáng phản xạ đi vào lens phản xạ qua gương lật và đi lên sensor đo sáng và được chính hệ thống đo sáng của camera tính toán để quyết định công suất phát của main flash. Hành trình của preflash giống hệt như hành trình của ánh sáng ambiance khi đi vào hệ thống đo sáng của camera.

E-TTL flash mettering diễn ra tuần tự như sau:
- Đo sáng (half press shutter – hay nút khác tùy bạn chỉnh trong CF bofy, máy canh nét, đo sáng và cho ra các thông số khẩu độ, tốc độ tương ứng với ISO và chế độ chụp mà bạn đang chọn là P, Av, Tv, hay M. 
Lúc này máy chỉ đo và cho kết quả theo ánh sáng thực

- Full press, ngay trước khi gương phản xạ lật lên, flash sẽ phát ra một nguồn sáng (preflash khỏang 1/128 full power). Ánh sáng flash phản xạ sẽ được chính hệ thống đo sáng của camera ước lượng (evaluate) để đưa ra công suất phát của main flash. 
Sau đó, gương lật lên, màn trập mở ra, sensor (film) được lộ sáng. Sensor (film) tiếp tục lộ sáng theo thời gian phơi sáng đã được thiết lập trong quá trình đo sáng bằng AS thực tế.

- Hết thời gian phơi sáng, các màn trập và gương đóng lại và trở về vị trí ban đầu.
Lưu ý: nếu bạn chụp tốc độ < 1/25s và để chế độ 2nd curtain bạn sẽ phân biệt được preflash và main flash, Tốc độ > 1/125s hay để chến độ 1st curtain, bạn sẽ không phân biệt được.


Ưu điểm của E-TTL:
- E-TTL không còn dùng flash sensor để tính toán và quyết định khỏang thời gian flash phát. Việc tính tóan này do chính hệ thống đo sáng của camera thực hiện. 
Như vậy, trong trường hợp này, hệ thống đo sáng của camera sẽ thực hiện 2 lần việc đo sáng: Đo sáng AS thực để đưa ra khẩu độ, tốc độ phù hợp với điều kiện thực và đo sáng flash để đưa ra công suất flash thích hợp.
- Đo sáng flash diễn ra trước khi film được phơi sáng (vì lúc đó gương phản xạ vẫn chưa lật lên) và với cùng một hệ thống đo sáng, nên việc xác định công suất flash dễ cân bằng với AS thực hơn. Trong khi TTL & A-TTL dùng OTF để đo ánh sáng phản xạ từ bản film, tức là việc xác định công suất flash diễn ra khi film đang lộ sáng. 

- Tóm lại, so với TTL & A-TTL, hệ thống đo sáng flash E-TTL đã tiến bộ rất nhiều khi thay đổi hẳn phương pháp đo sáng. Với việc sử dụng chính sensor đo sáng của camera, toàn bộ diện tích sensor được dùng để ước lượng (evaluate) ánh sáng phản xạ của preflash, đồng thời nó cũng tính đến việc ưu tiên (weight) vào điểm được focus. Nếu chụp ở chế độ manual focus thì điểm focus trung tâm (center focus) sẽ được ưu tiên. Dùng chính sensor đo sáng này thì hiển nhiên kết quả đo sáng sẽ chính xác hơn rất nhiều so với OTF sensor.
- Cũng nhờ vào kỹ thuật đo sáng flash trước khi film lộ sáng nên có thêm chức năng Flash exposure lock (FEL) tương tự như Exposure lock (EL) với ánh sáng thực. Ta có thể khóa CS flash
- Tuy nhiên, kỹ thuật E-TTL đôi lúc cũng không hoàn thành chính xác nhiệm vụ trước những đối tượng có mức độ phản xạ ánh sáng phức tạp (quá mạnh hoặc quá yếu). 
Những camera body support chức năng E-TTL: 
- Tất cả các body EOS SLR kể từ Elan II/EOS 50 trở đi (ra đời từ năm 1995 trở lại đây)
- Các máy EOS DSLR chỉ sử dụng E-TTL (II) đơn giản vì kỹ thuật này tiến bộ hơn.
Những flash unit support chức năng E-TTL:
- Tất cả các đèn flash của Canon serie EX.
- Flash của những hãng thứ ba for Canon: xem catalog

7. E-TTL flash: Đo sáng bằng preflash hay đo sáng bằng khỏang cách từ camera đến chủ thể (distance) hay cả hai 

Về mặt lý thuyết có 2 vấn đề đặt ra:
- Các lọai auto flash sử dụng nguyên lý ngưng phát sáng ngay khi nhận được AS phản hồi: Hòan tòan dựa trên nguyên lý khỏang cách, có kết hợp với các chế độ auto khẩu (A1, A2, A3, A4....).
- Các lọai TTL flash cũng dựa trên nguyên lý AS phản hồi: Hòan tòan dựa trên nguyên lý khỏang cách, kết hợp với khẩu đã khép sẳn trên lens lúc màng trập mở + tính tóan cho phù hợp với ISO set trên camera.
- Các lọai E-TTL flash là bước tiến quan trọng khí dùng AS pre-flash để đo sáng riêng cho AS flash, nhưng nó vẫn cần thông tin khỏang cách chủ thể và máy để bù trừ khi tính toán.