Tài liệu X-sync, H-sync, exposure time - Phần 2 pptx

X-sync, H-sync, exposure time -
Phần 2
5. Cấu tạo màn trập
Mấy phần trên chủ yếu giới thiệu về nguyên lý hoạt động của màn
trập lúc bình thường và khi kết hợp với flash. Về cấu tạo cơ khí của nó,
chắc các bác cũng ít khi để ý. Với máy SLR thì còn dễ, chỉ cần mở cái
back cover mỗi khi tháo lắp film là thấy, còn với DSLR thì coi như chẳng
bao giờ, vì hơi mạo hiểm với sensor. Em nhặt mấy cái hình trên net, nếu
bác nào quan tâm.
Cấu tạo và phương thức vận hành của màn trập chủ yếu dựa vào
chiều di chuyển của chúng, có 2 loại chính.
5.1 Màn trập quét theo chiều ngang - Horizontal shutter curtain
Đây là kiểu mà các máy ảnh đời cũ hay dùng, hai màn trập di
chuyển theo chiều ngang.

Màn trập quét ngang của Nikon F3
và dưới đây là nguyên lý hoạt động của nó

Hai màn trập là hai lá kim loại mỏng, độ đàn hồi cao, chạy đi chạy lại
trong những thanh ray để làm nhiệm vụ phơi sáng.
Ưu điểm: độ bền cực cao, cấu trúc đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm: Tốc độ màn trập X-sync rất thấp (khoảng 1/60 đến
1/90 sec) vì mấy lý do:
- Do di chuyển theo chiều ngang nên quãng đường vận hành của
màn trập dài,
- Việc cuốn lá kim loại dài đòi hỏi thời gian và công sức khá nhiều.
Một nhược điểm lớn nữa là do màn trập dịch chuyển theo chiều
ngang, trong khi gương lại lật theo chiều dọc, do đó, khi bấm chụp, phải
đợi cho gương lật lên hoàn toàn thì First curtain mới bắt đầu chạy được để
đảm bảo chiều dọc bản film được lộ sáng hoàn toàn. Điều này làm cho
shutter lag cao.

Để khắc phục những nhược điểm trên, các nhà chế tạo hướng vào
loại màn trập quét theo chiều dọc.
5.2 Màn trập quét theo chiều dọc - Vertical shutter curtain
Phần lớn các máy ảnh hiện đại ngày nay đều dùng loại màn trập
quét dọc này.

Màn trập quét dọc của Nikon F5
Việc di chuyển theo chiều dọc đã giúp màn trập rút ngắn rất nhiều
thời gian vận hành nhờ quãng đường di chuyển ngắn hơn.
Ngoài ra, để tăng tốc độ X-sync, màn trập 1 lá kim loại to và nặng nề
được thay thế bằng loại có kết cấu từ nhiều lá (blade). Cụ thể là gồm 4 lá,
2 lá bằng hợp kim nhôm, 2 lá bằng carbon fiber.
Những lá kim loại này rất mỏng, nhẹ nên thời gian và tiêu hao năng
lượng khi vận hành khá nhỏ. Từng lá sẽ được rút dần từ dưới lên trên.
Phương thức này cũng dễ dàng đồng bộ với chuyển động của gương lật,
làm giảm đáng kể shutter lag. Rất hiểu quả trong việc chụp ảnh ở tốc độ
cao, so với loại màn trập quét ngang.
Nhược điểm chính của loại màn trập này là cấu trúc cơ khí điều
khiển và vận hành các lá kim loại phức tạp hơn. Các lá kim loại mỏng, hẹp
mà kích thước lại dài (theo chiều dài bản film) nên khi chuyển động rất dễ
rung, ảnh hưởng đến độ nét của ảnh. Đây là một lý do rất "tế nhị" khi có ý
kiến cho rằng body cũng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh! Tuy nhiên,
lĩnh vực này vẫn tiếp tục được các nhà chế tạo tìm tòi, nghiên cứu để các
lá kim loại vận hành ngày càng hoàn thiện hơn, nâng cao được X-sync,
tuổi thọ và tính ổn định của màn trập. Cũng vì thế mà các máy (D)SLR
ngày nay mới có thêm một tiêu chí về "tuổi thọ" là số kiểu chụp, tương
đương số lần hoạt động của màn trập.

Màn trập quét dọc của máy Nikon FE2, với tốc độ X-sync 1/200sec
và tốc độ chụp cao nhất 1/4000sec. Tốc độ này là điều đáng nể vào những

năm của thập kỷ 80.

Máy Nikon FM2 được thay thế bằng loại màn trập làm từ Titanium.
Kích thước bộ phận cơ khí cải thiện đáng kể, nhỏ gọn hơn rất nhiều. Niềm
tự hào của Nikon đến nỗi họ đã đóng triện lên cái ổ trập này. Theo như
quảng cáo thì loại màn trập titanium này cho phép tuổi thọ camera đạt tới
ít nhất là 100.000 shots !
6. Màn trập điện tử
Những thuật ngữ X-sync, H-sync chỉ có ý nghĩa với các máy (D)SLR
sử dụng màn trập cơ khí để điều tiết thời gian phơi sáng. Còn đối với các
máy digital compact sử dụng màn trập điện tử thì k0 còn khái niệm X-sync
nữa, đồng thời, mọi tốc độ chụp đều coi như H-sync.
Lý do X-sync k0 còn nữa bởi vì màn trập cơ khí cũng k0 tồn tại trong
những máy DC P&S nữa. Ở những máy này, ánh sáng đi thẳng qua lens,
k0 có gương, k0 có màn trập, ánh sáng tiếp xúc trực tiếp với sensor. Tuy
nhiên, khi chưa tiến hành thao tác "chụp ảnh", sensor sẽ ở trạng thái OFF,
tức là k0 được tiếp điện, k0 có phản ứng gì với ánh sáng cả. Chỉ khi bấm
chụp, sự phơi sáng được tiến hành khi sensor được tiếp điện và chuyển
sang trạng thái ON. Các pixel sẽ tiếp nhận thông tin ánh sáng để thực hiện
quá trình số hóa. Thời gian ở trạng thái ON của sensor chính là tốc độ
chụp, là thời gian phơi sáng được máy / người chụp thiết lập. Kết thúc
khoảng thời gian này, sensor lại trở lại trạng thái OFF. Thực tế là chẳng có
cái màn (curtain) nào cả, thời gian phơi sáng được điều tiết bởi tín hiệu
điện tử trong việc cung cấp (ON) và ngắt điện (OFF) cho sensor. Nên gọi
bóng gió là "màn trập điện tử".
Như vậy, trong bất cứ hoàn cảnh nào, sensor cũng được phơi sáng
100% diện tích của nó. Do đó, việc fill flash có thể thực hiện với bất cứ tốc
độ chụp nào, trong điều kiện công suất flash cho phép. Có điều, GN của
những build in flash trên các máy P&S đều rất nhỏ (do giới hạn kích thước
flash và dung lượng pin dùng chung với camera) nên ưu thế H-sync này

coi như k0 đáng kể.

7. Nikon D70 với X-sync 1/500 sec!
Có thể nói đây là chiếc SLR cho tốc độ X-sync cao nhất hiện nay
nhờ kết hợp ưu thế màn trập điện tử. Những máy đầu bảng như Nikon F5
hay Canon 1Ds Mark II cũng chỉ dừng lại ở tốc độ X-sync 1/250 sec.
Thực tế thì tốc độ màn trập cơ khí của D70 cũng chỉ là 1/200 hoặc
1/250 sec (chưa kiểm chứng nhưng k0 thể vượt qua giá trị này). Và khi
chụp fill flash ở tốc độ trên X-sync, up to 1/500sec, cơ chế diễn ra như
sau:
1. Bấm chụp, gương lật lên,
2. First curtain kéo lên với tốc độ 1/250sec (e.g),
2bis. Lúc này sensor ở trạng thái OFF,
3. Khi first curtain mở hết, 100% sensor được lộ sáng, bắt đầu tiếp
điện cho sensor nhận ánh sáng, trạng thái ON, đồng thời kích hoạt flash,
3bis. Thời gian phát của xung flash là rất ngắn, cỡ phần nghìn sec,
4. Sau khoảng thời gian 1/500sec, ngắt điện, đưa sensor trở về
trạng thái OFF,
5. Second curtain kéo lên,
6. Gương hạ xuống và mọi thứ trở lại vị trí ban đầu.
Note:
- Việc second curtain kéo lên (step 5) chỉ là thủ tục theo đúng trình
tự cơ khí, chứ k0 còn tác dụng điều tiết thời gian phơi sáng nữa vì trước
đó sensor đã bị ngắt điện rồi.
- Thời gian phơi sáng vẫn đảm bảo đúng 1/500sec.
- Thời gian để hoàn thành thủ tục bằng 1/250 (FC) + 1/500
(exposure time) + 1/250 (SC). Không kể thời gian làm việc của gương.
+ Như vậy, thời gian hoàn thành thủ tục có lâu hơn một chút
(1/250sec) so với cơ chế cơ khí bình thường và nó tương đương với thời
gian chụp một pose ảnh có thời gian phới sáng thực sự là (1/250 + 1/500)

sec, chậm hơn tốc độ X-sync cơ khí.
+ Phải đợi một khoảng thời gian trễ (lag time) đúng bằng X-sync cơ
khí (1/250sec) để FC mở hoàn toàn, rồi sau đó mới tiến hành phơi sáng
(cấp điện cho sensor) được. So với trường hợp bình thường, sensor có
thể bắt đầu phơi sáng ngay khi FC bắt đầu xuất phát.
- Tuy nhiên, con số 1/250sec kia sẽ chỉ giành cho những ai cực kỳ
khó tính nếu thấy cần phải phàn nàn về lag time. Đổi lại, ta được hẳn một
pose ảnh fill flash với toàn bộ công suất (GN) của đèn, nếu cần.

Trong thực tế, khi tốc độ H-sync trên 1/500sec thì D70 sẽ lại quay
về với phương pháp đồng bộ truyền thống, tức là vẫn phụ thuộc vào giới
hạn của X-sync cơ khí. Cho nên, lợi thế về X-sync 1/500sec này chỉ phát
huy được khi tốc độ chụp nằm trong khoảng 1/250sec đến 1/500sec mà
thôi.

Tới đây thì có một câu hỏi đặt ra:
Tốc độ phát xung của flash là rất cao, cỡ phần nghìn sec, vậy tại
sao k0 tận dụng tối đa lợi thế của màn trập điện tử để nâng X-sync điện tử
lên cao hơn, cỡ 1/750 sec chẳng hạn ?
Tôi cũng chưa biết trả lời thế nào, chỉ đưa ra một vài lý do thế này:
- Bình thường, khi chưa rơi vào trạng thái standby, thì sensor của
DSLR luôn trong trạng thái ON, chẳng khác gì bản film luôn thường trực
chờ được phơi sáng. Muốn chuyển sang cơ chế màn chập điện tử thì nó
lại phải quay về trạng thái OFF trước. Việc thay đổi liên tục giữa hai cơ
chế (trạng thái) này có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy của sensor khi vận
hành chăng ?
- Việc tăng X-sync điện tử, đồng nghĩa với giảm thời gian ở trạng
thái ON tức thời của sensor. Nếu thời gian đó quá ngắn, có thể k0 đủ để
nạp đầy năng lượng cho toàn bề mặt rộng lớn của sensor DSLR giúp nó
làm việc có hiệu quả nhất. So với máy P&S, diện tích của sensor DSLR

lớn hơn rất nhiều bởi kích thước mỗi pixel rất to nên đòi hỏi năng lượng
nhiều hơn. Đây cũng là nguyên nhân chính làm giá thành của DSLR cao.

và cũng còn có thể có nhiều nguyên nhân quan trọng nữa. Bởi
thực tế cho thấy các máy Pro k0 mặn mà lắm với X-sync điện tử mà vẫn
hoàn toàn trung thành với X-sync cơ khí truyền thống. Phải chăng,
1/250sec cũng đã là quá đủ ?!