フラッシュ最大同調速度について

フラッシュ最大同調速度の歴史、進化、事実：

Maximum Flash Sync Speed：これは複雑なトピックであり、詳細な説明に値するものなので、まず最初に、写真の歴史書に少し戻って、それがどのように進化してきたか、そして実際の世界でどのように機能しているかについてお話しします。 最後に、フラッシュ撮影に与える影響と、フラッシュ同調速度を最大にして撮影することが、フラッシュを最も効率的に使用する方法について説明します。 フラッシュ撮影のファンにとって、フラッシュ同調速度の最大値という概念は、素晴らしい写真とゴミ箱行きの写真の違いになり得るので、絶対に理解しておく必要があります。 ただし、「最大ストロボ同調速度」と「ストロボ高速同調」を知らない方には、理論的に少し難しいかもしれませんが、ご存知の方には、できるだけシンプルで実用的な解説を心がけたいと思います。 また、実際にどのように動作するのか、写真を使って説明します。 また、この記事はフラッシュ高速同期の記事と連動しているので、この記事を読んだら、フラッシュ高速同期の記事も見てみてください。

歴史:

最新のデジタル一眼レフの時代には、フラッシュは電子的に制御され、コマンドを与えるとほぼ瞬時にパルスが発生します。 しかし、その昔、フラッシュはハウジングに入った電球がカメラのシャッターの接点と電気的にリンクしていました。 この電球は、照度がピークに達するまでの時間が、M（Medium）、F（Fast）、X（Instant）、FP（Flat Peak）などの文字で規定されていた。 Mは25ミリ秒、Fは5ミリ秒、Xはほぼ瞬時に最大光度に達する。 最後のフラットピークと呼ばれるクラスは、ニコンがハイスピードシンクロのブランドとして使用しているものであり、重要なものです。

電球のクラスごとに異なるシンクロ方法が必要でした。結局、電球に発光を指示するのはカメラで、電球のクラスごとに最大照度に達するまでの時間が異なるため、この時間を考慮してシャッターを操作する必要があったのです。 そのため、M型電球にはMシンクロ、F型電球にはFシンクロといった具合に、シャッター機構を使い分けていた。 このシンクロの違いは、あくまでもカメラ内部でのシャッターの動作に関わるものである。 M電球の場合、シャッターが完全に開く20ミリ秒前にシャッター接点が作動（フラッシュの発光を知らせる）する。 これによって、シャッターが完全に開いてから、電球が最大光量になるようになっている。 F級電球も同様で、シャッターが完全に開く5ミリ秒前にシャッター接点が作動し、シャッターが完全に開いてからバルブがフルパワーになるようにしています。 最近のフラッシュガンに搭載されているようなX型（キセノン）電球の場合、シャッターが全開になるとすぐにシャッター接点が作動し、すべてが電子化されているので、ほとんど遅れなく瞬時にフラッシュが発光されます。 つまり、技術的には、フラッシュを発光させるという点では、ディレイタイムだけが進歩したことになります。 現代のデジタル一眼レフカメラ用フラッシュ（スピードライト）システムにおいては、ディレイタイムは事実上ゼロであると考えることができます。 この記事の残りの部分では、X-Syncシステムのみを説明します。これは、現代のデジタル一眼レフカメラとフラッシュの組み合わせのほとんどが使用しているものだからです。 実際、M、F、Xシステムを覚える必要はありません。フラッシュが数十年の間にどのように進化してきたかをよりよく理解していただくために、これらのシステムを取り上げただけです。

フォーカルプレーンシャッター機構：

カメラ本体で考慮すべき重要なコンポーネントはシャッター機構で、この種のものでは常にそうですが、さまざまなタイプのシャッターがあります。 この記事では、「フォーカルプレーンシャッター」のみを取り上げます。

Focal Plane Shutterメカニズムでは、フィルムまたはセンサーは、前幕と後幕という2つの幕の間の開口部を使用して露光されます。 シャッタースピードによって、前幕が完全に開いてから後幕が閉じるまでの時間は、長いか短いかのどちらかになります。 1/30、1/60などの遅いシャッタースピードでは、ほとんどの場合、後幕が閉じ始める前に前幕が完全に開き、フィルムやセンサーへの開口部は遮られることなく、つまり完全に開いていることになります。 一方、1/4000や1/8000のシャッタースピードでは、前幕が開くと同時に後幕が閉まり、センサーとフィルムはシャッター機構の前幕と後幕の間の小さな隙間から、センサー幅を移動して均一に露光されることになります。 これは右の図で示されています。

最大フラッシュ同調速度の動作：

では、最大フラッシュ同調速度はどこに位置するのでしょうか？ フォーカルプレーンシャッターの機構がこの2枚の幕で構成されていることを考えると、最大発光同調速度とは、その機種で前幕と後幕がカメラのセンサーやフィルムを妨げない最大のシャッター速度のことを指します。 つまり、平たく言えば、前幕が完全に開き、後幕がまだ閉じ始めていない状態で、フラッシュユニットの光パルスに対してセンサーが大きく開いているということです。 カメラのフラッシュ同調速度を1/200秒に設定し、1/250秒で撮影する場合、カメラの中で物理的に起こることは次のとおりです。

1. 前幕が開き、カメラセンサーの幅を横断し始めます。
2. 前幕が完全に開く前に後幕が閉じ始め、カメラセンサーの一部を覆います。
3. 前幕が完全に開くとすぐにフラッシュが発光し、シーンを照らします
4. この光にさらされたセンサーの部分は光のパルスを記録しますが、後幕が閉じ始めたため、センサーの一部はフラッシュ光のパルスを記録せず、後幕が閉じ始める前の周囲光だけを記録して覆い隠されることになります。
5. この黒い帯は、フラッシュが発光したときに後幕がセンサー/フィルムを隠しているのです。

フラッシュなしの写真にはこの問題はありません。 しかし、フラッシュが使用される場合、タイミングは非常に重要で、均一な露光を確実にするために、フラッシュから発せられる光のパルスは、シャッターが完全に開き、センサーに障害がないときにトリガーされなければならず、そうでなければバンドまたは不均一な露光が発生することになります。

最初の一連の画像を見てください。 最初の7枚は、シャッタースピードが最大シンクロスピードの1/250秒以下で撮影されています。 最後の画像は、1/320sで撮影しています。 これはフラッシュの最大同調速度を超えており、その結果フラッシュは高速同調モードで動作します。 フラッシュ露出が大幅に低下していることに注目してください。通常のXシンクロからハイスピードシンクロに移行すると、フラッシュ露出が約2～3段分低下します。 以下の写真はすべてカメラにフラッシュを取り付けた状態です。 最初の7枚の写真がそれぞれ同じであることがおわかりいただけると思います。 これは、フラッシュ同調速度の最大値である1/250秒までは、フラッシュの露出にまったく差がないからです（フラッシュは最大同調速度以下ではシャッター速度に影響されないため）。 しかし、魔法のような最大フラッシュ同調速度（最後の写真）を超えると、状況は一変します。 以下の一連の写真で変化したのは、シャッタースピードだけです。 ISO、絞り、フラッシュとカメラの位置、フラッシュヘッドのズーム位置、フラッシュパワー、その他は実際、すべて一定だったのです。

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では、上記の順序で進めていきます。 最大同調速度（この場合1/250秒）を超えて、ハイスピードシンクロを有効にしていない、またはハイスピードシンクロ対応のフラッシュユニットやTTLインテリジェントトリガーを持っていない場合、どうなるでしょうか？ 最高シンクロ速度を超えるとブラックバンドが発生し始め、カメラの最高シンクロ速度を超えれば超えるほどブラックバンドが顕著になります。 この一連の画像でも、変化したのはシャッタースピードだけです。

上記の写真は最大同期速度が250分の1のカメラとカメラ外に取り付けられたフラッシュで撮影されています。 実は最後の一連の画像にはちょっとしたストーリーがあるのです。 Nikon D800とSB910にポケットウィザードフレックスTT5とミニTT1ユニットを使用して、上記の写真に見られるバンディングを再現することは絶対に不可能だと断言することができます。 私はそれを行う方法を見つけるためにしようとして3日間の最高の部分を過ごした。 ポップアップフラッシュをコマンダーとして使用したり、マスター/スレーブセットアップで2台目のSB910フラッシュを使用したり、ポケットウィザードユーティリティを使ってミニTT1を基本トリガーに変換しましたが、オフカメラのフラッシュをトリガーしないため、それもうまくいきませんでした（どうやらでTTLチャンネルをオフにすると、ミニTT1がキャノンやニコン対応カメラの基本トリガー装置に変換しないようなのです）。 TTLホットシューの接点にテープを貼って通信できないようにしたりもしましたが、微妙なところで面倒なのであきらめました。 ポケットウィザード・プラスIIというベーシックなトリガーがあればうまくいっただろうが、ミニやフレックスという賢いトリガーではシミュレートできないようだ。 結局、私はあきらめ、友人のジョン（彼のFlickr作品はここにあります）が画像を提供してくれました。 ジョンは、D700と基本的なトリガーを使用し、TTLやHSSの情報が送信されないため、スレーブフラッシュはシャッタースピードに全く気付かず、標準のXシンクロモードで発光し、ハイスピードシンクロ（キヤノンはHSS、ニコンはAuto FPとブランドされています）を使用することはありません。 したがって、Flex TT5とMini TT1をお持ちの方は、キヤノンやニコンのハイエンドカメラとハイスピードシンクロ対応フラッシュを使用していれば、フラッシュ写真家の悪夢であった醜いバンドが発生することはないでしょうから、安心してください。 もし、バンドが出た場合は、フラッシュが誤作動したか、タイミングがずれていたことになる（右の写真など）。 このケースでは、私は3つのリモートフラッシュを持っていました。すべてFlex TT5で、カメラ上のミニTT1とAC3ゾーンコントローラで制御していました。 写真では、背景のフラッシュ（サーモンカラーのフィルター付き）は正しく発光し、ヘアライトフラッシュも正しく発光していますが、メインライトはシャッターが半分閉まるまで決して発光していないことがわかります。 そして、これはD800のフラッシュ同調速度を最大1/250Auto FPに設定し、1/250sで動作させたものである。 これはたった一度のことなので、正直言って運が良かっただけで、これからお話しする伝搬遅延というオフカメラフラッシュのバグではないと思っています。

Propagation Delay:

さらに複雑なことに、フラッシュ同期速度を最大にして撮影しても、写真にリアシャッターが表示される問題が発生することがあります。 これは伝搬遅延と呼ばれるもので、オフカメラでフラッシュを使用し、特定のカメラの最高フラッシュ同期速度で撮影した場合、ほぼ確実に発生するものです。 カメラに装着したフラッシュを最高同調速度で使用することは、カメラとフラッシュの組み合わせでメーカーが意図した限界の状態でカメラを使用することになります。 シャッター接点が作動してフラッシュを発光させてから、フラッシュが完全に発光するまでの時間は、後幕が閉じ始める前と判断されます。 カメラにフラッシュを装着した場合、カメラとフラッシュは一体となり、内部通信は瞬時に行われると考えてよいでしょう。 オフカメラフラッシュの場合、外部フラッシュを発光させるために無線トリガーまたは赤外線を使用しなければならないため、より多くのミスが発生します。 シャッター音が送信機に伝わり、送信機が発光し、その信号を受信機が拾って、受信機がフラッシュに発光を指示します。

多くのハイエンドカメラでは、2つの最大同期速度があります。 例えば、ハイエンドのニコンでは、1/250 Auto FPと1/320 Auto FPの2つの同期速度があります。 これは通常、ニコンのカメラのメニューE1で見ることができます。 オートFPのテキストがない他の速度があり、これらは単に非HSSシャッター速度です。 カメラはフラッシュが接続されていることを認識すると、シャッタースピードが選択したものより上に行くことを許可しません。 オートFP（オートフラットピーク/オートフォーカルプレーン）は高速シンクロ（キヤノンのカメラではHSS）を意味し、このシャッタースピードを超えるとフラッシュは高速シンクロモードで動作することを意味します。 最近のニコンの場合、なぜハイスピードシンクロの数値が2つあるのでしょうか？ これは興味深いことで、オフカメラフラッシュを多用するフォトグラファーにとっては重要なことです。 ニコンの1/320sオートFPの場合、ニコンがここで言っているのは、これがオンカメラフラッシュでブラックバンドなしに通常のフラッシュXシンクが発生する限界、最大値であるということです。 フラッシュをカメラから外した時点で、あなたはカバーされません。 左上の写真を見てください。 これは、D800とSB-910で、最大同調速度（メニュー項目E1）を1/320 Auto FPに設定して撮影したものです。 シャッタースピードは1/320に設定されているので、通常のXシンクロでフラッシュを動作させたままです。 出来上がった画像を見ていただければわかると思いますが、シャッターの影は全くありません。 いい感じです。 では、右下の写真を見てください。 ポケットウィザードのようなハイエンドラジオトリガーを使っても同期が十分でないため、シャッターがフレームに写り込んでいます。 ポケットウィザードがフレックスTT5とミニTT1の組み合わせを2つの最大同期速度のうち小さい方で使用することを推奨しているのはこのためで、決して大きい方ではありません。

では、どのようにして伝搬遅延を回避するのでしょうか。

1. カメラのフラッシュ同調速度の最大値以下で撮影する。 一般的なルールとして、オフカメラフラッシュを使用する場合は、最大フラッシュ同調速度の1/3以下の速度で撮影するのがベストです。 または、カメラに1つの最大フラッシュ同期速度しかない場合、オフカメラフラッシュを使用するときはこれより1/3段低い速度で撮影します。
2. フラッシュユニットの高速同期機能（利用可能な場合）を使用します。

高速シンクロについては、こちらで詳しく説明していますので割愛しますが、この機能を使用する主なデメリットは、フラッシュのパワーが大幅に低下してしまうことです。 ハイスピードシンクロを使用した場合、フラッシュの露出が2段以上低下することがありますが、驚くことではありません。

The Magic Number:

フラッシュ使用時にフラッシュ同調速度を最大にすると、ISOを一定にしたまま絞りを開放にできるため、明るい日差しの中での撮影では大きなメリットになります。 なぜか？ フラッシュはISOと絞りのみで露出が決まるため、絞りを開けると（周囲とフラッシュの光を多く取り込み）同じフラッシュ露出でもフラッシュがそれほど働かなくなります。 また、絞りを開けるとフラッシュとの距離が遠くなり、被写体から離れた場所にフラッシュを設置することができます。これは、特定の状況（例えば、人物のグループや環境写真）において非常に重要です。 フラッシュに距離目盛りが付いている場合、絞りを開けると、フラッシュユニットの背面に距離が表示されます。 いずれにせよ、どちらのシナリオもベターです。 フラッシュが遠くにあれば、より拡散した光が得られます。 フラッシュに負担をかけないということは、リサイクルタイムが早くなり、より速く撮影できるということです。 明るいバックライトや明るい日中のように、直射日光とフラッシュのバランスをとる必要があるような極端な状況では、フラッシュガンのパワーを最大限に引き出す必要があります。フラッシュユニットは小さなものですが、設定を最適化すれば、明るい状況にも対応できるような、驚くべきパワーを出すことができますが、このパワーを最適化することが重要なポイントになります。

それでは、仮定の例で説明しましょう。 つまり、1/100、F16、ISO100の露出設定で、「晴天の16法則」を使用します。 F/16の絞りは小さいので、フラッシュが出せる限界の範囲外で動作している可能性が高いです。 つまり、周辺光量は適正でも、絞りが小さいため、スピードライトの出力が足りず、露出アンダーになっている可能性があります。 フラッシュ同調速度が1/250秒のカメラであれば、フラッシュの露出はシャッター速度に依存しないので、1/250秒と1/100秒のフラッシュ露出は同じになります（同じ絞り、ISOの場合）。 ここで、「晴天16」の設定を変更して、シャッタースピードを1/250sにすると、1/100sより1.5段速いシャッタースピードで撮影することになります。 F10はF16より1.3絞り広いので、1.3絞り開けてF10にする必要があります。 つまり、1/100s, ISO100, f/16と1/250s, ISO100, f/10の設定は、周辺光量の点では全く同じということになります。 絞りとシャッタースピードは1/3刻みで以下の表にまとめました。

As 1/100s, ISO100、F16と1/250s、ISO100、F10は全く同じで、これらの設定は全く同じ環境露出を記録することになります。 では、何が違うのでしょうか？ 違いは、同じ固定フラッシュ出力で、より広いF/10の絞りは、F/16よりも大きなフラッシュ露出を可能にすることです。 F10の絞りは、明るい条件下でフラッシュが可能な限界の範囲内、またはその近辺にあります。 固定マニュアルフラッシュ設定において、F/16でのフラッシュ露出がアンダーであった場合、同じマニュアル設定において、F/10でのフラッシュ露出は正しく露出されるかもしれませんので、F/16と同じフラッシュ露出を提供するには、フラッシュをさらに遠ざけ、距離を長くするか、フラッシュユニットの出力を下げる必要があります。 2つの可能性があります。 カメラの最低「ベース」ISOで、カメラのXシンクロの限界（カメラ内またはカメラ外）であれば、絞りを開けるために、シャッター速度を上げるか、高速フラッシュシンクロモード（フラッシュの出力を大幅に削減できる）を起動するか、NDフィルターを使用することが可能です。 4段（ND16倍）のNDフィルターを付けると、絞りをF2.5まで開けることができ、絞りを4段開けることで4段分のNDフィルターの効果を打ち消すことができるので、フラッシュ露出は変わりません。

まとめると、フラッシュ同調速度を最大にすることで、最も大きな絞りを使用でき、フラッシュを最も効率よく作動させ、より速いリサイクルタイムと素早い撮影を可能にし、またフラッシュと被写体の距離を伸ばすことができ、それ自身の明らかな利点もあります（アンブレラとソフトボックスで使用します）。 これは魔法の数字です。 一般的に、屋外でフラッシュを使って撮影する場合、最大限の発光量が必要な場合は、常にカメラのフラッシュ同調速度を最大にする必要があります。 スポーツや野生動物の動きなど、どうしても速いシャッタースピードが必要な場合のみ、このシャッタースピードを超えるとよいでしょう。 ただし、ハイスピードシンクロ（HSS）を使用した場合、思い通りの露出が得られないことがあるので、スピードライトやより強力なフラッシュを追加で使用する必要があります。