Fundamentos y cálculos con el flash: los Profoto B2 como ejemplo

Aprovechando que unas pocas semanas he estado trabajando con unos Profoto B2, voy a profundizar un poco en las características a partir de las cuales debemos evaluar un flash, y sobretodo, entender cuales son las diferencias entre un flash tipo “cobra” o aquellos flashes con montura “hotshoe” que van acoplados a nuestra cámara, o las antorchas de estudio, o simplemente flashes de estudio.

¿Qué es un flash?

Como fuente de iluminación un flash es un destello formado por un arco eléctrico a través de un tubo de xenón. El resultado es un espectro discreto pero que ocupa de forma bastante uniforme todo el espectro visible, por lo que la luz resultante posee un CRI (Color Render Index) superior al 98%, por tanto ofrece unas cualidades óptimas para la reproducción del color.

A nivel de temperatura de color, suele presentar una disposición hacia el azul, por la riqueza en UV del arco eléctrico, por lo que la temperatura de color suele estar en torno a los 6000K.

¿Para qué se usa un flash?

Aunque parezca obvio que un flash es para aportar luz a una escena, otro uso que quizás se nos pase por alto es la capacidad de este para “congelar el movimiento” o hacer un control creativo de sujetos u objetos en movimiento jugando con la sincronización de la cortinilla.

Pero dado que la temática de esta web esta orientada a la imagen científica y de patrimonio, uno de los usos más frecuentes de los flashes es anular las posibles trepidaciones de nuestra cámara apoyándonos en el destello del flash. De esta forma podemos optimizar la reproducción de detalle de nuestro equipo.

Características de un flash

Aunque el atributo de calidad más relevante de un flash es la potencia, como veremos hay otros atributos como la temperatura de color, o más propiamente, la estabilidad de la misma, o la velocidad del destello como atributos de relevancia.

La potencia

Aunque la potencia es lo primero en lo que nos solemos fijar, describir la potencia de una cabeza de flash es especialmente complejo y paradójico.

El número guía

El número guía (Guide Number, GN) es la métrica de calidad más popular entre los flashes, y quizás hay algunas cosas que debemos tener en cuenta sobre esta métrica.

Primeramente el número guía, es una aplicación de la famosa y olvidada “ley de la inversa del cuadrado de la distancia”, es decir: la intensidad de una fuente de luz puntual disminuye con el cuadrado de la distancia entre la fuente de la luz y la escena.

E = I / d²

Donde E es la iluminancia, descrita en Lux, la I la luminancia descrita en Candelas, y d la distancia.

El número guía se describe por la relación entre la distancia y la apertura, o número f, es decir:

GN = d * f

De forma que el número f, se relaciona con la ley de la inversa del cuadrado en la medida que la luz crece o decrece en relación del doble o mitad a medida que alejamos o acercamos la fuente de luz de la escena.

Es decir, el número guía establece la potencia del flash en relación de la distancia de éste a la escena y el número f.

Aunque esto parece sencillo y eficiente, debemos tener en cuenta varios conceptos:

1. El número guía solo es aplicable cuando el flash esta montando en la cámara y el cabezal no esta con una cierta angulación. Si el ángulo entre cámara - flash y escena aumenta, la intensidad de la luz disminuye por la ley del coseno.
   
   
2. Los flashes tipo “cobra” realmente se comportan como un “cañón” cerrando el ángulo del haz para incrementar el alcance. Así por ejemplo el número guía de un Nikon SB-800 con el cabezal situado para una longitud focal de 24mm tiene un número guía, en metros, de 30 y para una longitud focal de 105 un número guía de 56. Esto no quiere decir que el flash incremente su potencia a mayor longitud focal, sino que el ángulo del haz se proyecta disminuye en ángulo.

Si por un casual se nos ocurre comparar una cabeza de flash de estudio con una tipo cobra a nivel de número de guía, podemos encontrarnos con la sorpresa que un flash de estudio puede llegar a tener menos número guía que uno tipo cobra. Esto simplemente es por lo hablado con anterioridad: un flash cobra tiene un haz con una angulación muy reducida, de ahí la famosa caída de luz que se suele observar en ciertas fotografías con este tipos de flashes. Por la contra una cabeza de estudio, tiene un haz especialmente amplio. Aunque muchos fabricantes aporten números guía en las cabezas de flash de estudio, este es muy poco orientativo, ya que la angulación respecto a cámara y escena es especialmente variable por lo que raras veces podremos aplicar el concepto de número guía para calcular la exposición con un flash de estudio.

La potencia en Ws

Sin embargo cuando revisamos las características de las cabezas de flash para estudio, la métrica más habitual para describir su potencia es la del vatio segundo (Ws) o lo que es lo mismo Julios

Esta métrica se desarrolla a partir de la electrónica que monta el equipo, en esencia el condensador ( o en su anglicismo capacitor). Por ejemplo si un equipo monta un condensador de 1200uF y 300V si aplicamos la siguiente ecuación:

Ws = (C*V²) / 2

Donde C es el condensador en micro-faradios y V el voltaje en kilo-voltios, por tanto obtenemos:

1200*0.33² / 2 = 65Ws

Sin embargo, aunque la métrica de Ws sea ampliamente usada, no deja de ser curioso que es una estimación de la “entrada” de energía en el tubo del flash, no de la salida de energía en forma de luz.

Para relacionar Ws con numero guía se usa una regla que suele coincidir bastante bien:

NG = RAIZ(Ws) * distancia

Así, si Profoto nos informa que para sus B2 el número guía es 32 a 2m, obtendríamos lo mismo:

RAIZ(250)*2 = 31,6

A nivel un fotométrico una cabeza de flash se expresa, o debería expresarse en “lumens por segundo” (Q) en relación a la eficiencia (φ) del tubo de flash expresada a su vez en lumens por segundo:

Q = Ws * φ

Sin embargo, desafortunadamente, raras veces podremos obtener el dato de la eficiencia de un tubo de flash por parte de los fabricantes de equipos destinados a fotografía, dicho valor puede oscilar entre los 40 a los 80 lumens por segundo, por lo que es difícil hacer una estimación adecuada sin conocer el dato exacto. 

Otra métrica que se ha usado en la “antiguedad” (entre los años 70-90) y ahora, quizás más relacionada actualmente con entornos industriales (balizas, señalización vial, etc), es el BCPS o Beam Candlepower Seconds, que viene a ser como la cantidad de energía expresada en candelas segundo contenida en un pulso de flash.

Según Kodak los BCPS se puede relacionar con el número guía a través de la ecuación:

NGpies = RAIZ( BCPS * ISO / 20 )
NGmetros = RAIZ(BCPS * ISO / 220)

De hecho estas ecuaciones, o revisando la tabla de Kodak nos permiten deducir una supuesta BCPS a partir de un NG.

Aunque realmente la mejor forma de conocer el flujo luminoso es utilizar una sonda de medición, en mi caso el espectrofotómetro i1pro con el software BabelColor CT&A. A una distancia de 1m me da una medición cercana a los 1700 lumens por segundo, lo que vendría a darme así mismo un NG de 28, por lo que los cálculos del NG en relación al BCPS se aproximarían bastante, y es probable que no coincidan por las condiciones de mi medición. Ya que en teoría despejando la BCPS conociendo la NG obtendríamos un BCPS de 2200 Lumens por segundo aproximadamente.

El BCPS es una métrica asociada a la geometría de un haz, es decir, se dice que es una medida “esférica”. Para adecuarla, en términos de Lumens, al Sistema Internacional la debemos procesar como:

Lumens = BCPS * 4π

Así, por ejemplo, podemos obtener una estimación, más comprensible de la cantidad emitida en Lumens de un flash, de esta forma si nuestros B2 emiten un haz de 2200 Lumens por segundo, esto equivaldría aproximadamente a un destello de 28.000 lumens.

¿Por qué se ha dejado de usar el BCPS?

Pues aunque desconozco la respuesta exacta, imagino que al final un flash de estudio al ser usando con accesorios para “modelar” la luz (reflectores, difusores, etc) en infinitas posiciones respecto a la escena, la cantidad de luz en términos objetivos que emita una cabeza de flash no acaba siendo relevante ya que es muy difícil de relacionar, por ejemplo, con la exposición. Y por la contra el número guía, aun siendo un dato muy poco representativo, es quizás, en los últimos tiempos un dato más familiar.

La velocidad

Otro parámetro relevante de un flash es la velocidad del destello. Es decir, si queremos nuestro flash para “congelar” objetos en movimiento, o evitar las trepidaciones de nuestro equipo, la velocidad del destello es un dato importante.

Por ejemplo Profoto no dice que los B2 tienen una velocidad de 1/1000 a 250Ws y 1/9300 a 1Ws y si usamos al modo “freeze” llega los 1/15000 de velocidad pero a 1Ws

Como vemos existe por tanto una relación entre el tiempo del destello y potencia. Y en efecto la cantidad de luz emitida por un flash depende del tiempo del destello. Es decir, cuando regulamos la potencia de un flash lo que regulamos es el tiempo del destello: a menos potencia, destellos más cortos, y a más potencia destellos más largos, por eso a tope de potencia los B2 no bajan del 1/1000 (la velocidad de destello habitual de casí cualquier flash) y si queremos usar la máxima velocidad de destello debemos usar los B2 a mínima potencia.

Acompañado de la velocidad, en la leyenda del fabricante, podemos ver la referencia t0.5, esto se refiere al método de cálculo de la velocidad. Este método esta basado en comenzar a estudiar la velocidad una vez alcanzado el 50% del pico máximo del destello, es decir, se mide el tiempo de la caída de luz una vez alcanzado el 50% del pico máximo. Algunos autores sostienen que se debería medir para un t0.1, es decir, que la medición del tiempo comience a partir del 10% ya que para el 50%, en términos “industriales” funciona, pero a nivel de exposición, se esta despreciando parte del tiempo del destello que al final colabora en la exposición.

Temperatura de color

Los flashes por la naturaleza del arco de xenón, más rico en UV que en IR, suelen tener una temperatura de color de 6000K. Profoto, en este caso, no nos indica este dato, quizás por se sobreentienda, o quizás porque dicha temperatura es variable en función de la potencia.

Esta variabilidad de la temperatura de color en función de la potencia, es algo tremendamente habitual en casi cualquier fuente de luz, los LEDs por ejemplo lo padecen bastante. Por ejemplo, en mis mediciones, a mínima potencia obtengo unos 6200K y a máxima potencia unos 5800K, es decir a media que aumenta la potencia, se incrementa ligeramente la emisión en la región del rojo que hace que baje la temperatura.

Sin embargo en flashes de calidad cuestionable, es interesante realizarles algunas pruebas de estabilidad de temperatura de color, tanto a diferente potencia, como en sucesivos disparos a misma potencia, para observar si hay una variabilidad excesiva en la temperatura de color.

Velocidad de carga o “reciclado”

Otro dato importante, dependiendo del tipo de fotografía que hagamos, es la velocidad con la que el flash esta listo para dispararse. Esto en flashes alimentados con la red eléctrica suele ser especialmente baja. Sin embargo, si usamos baterías esa velocidad puede incrementarse, al igual que dicho factor esta en relación a la potencia del flash. De esta forma para los B2 el fabricante le aporta un tiempo de carga máximo de 1.35s, que para estar alimentados por batería es un tiempo especialmente rápido.

Otras características

Los Profoto B2, al tratarse de equipos “on location” es decir, destinado para mover fuera del estudio a nuestras localizaciones, están alimentados por baterías. Profoto nos indica una capacidad de las baterías de unos 215 disparos, y ciertamente, he podido comprobar que dicho valor se cumple, combinando disparos a media potencia con máxima potencia, se pueden fácilmente más de 300 disparos por batería.

Una característica interesante de la baterías, es que poseen un tiempo de carga extremadamente bajo, en poco más de 30 minutos tenemos la batería cargada.

Conclusiones

Una de mis primeras apreciaciones positivas, es su tamaño especialmente compacto, fácilmente transportable dentro de una buena mochila de fotógrafo ya que las cabezas B2 ocupan aproximadamente el diámetro de un objetivo, y la batería no tiene un ancho mucho mayor a una DSLR, por lo que es fácil organizar dentro de una maleta/mochila de fotógrafo, al contrarío de otras marcas, que ya necesitan sus propias maletas.

Otro aspecto positivo, además de toda la electrónica, usabilidad, etc es la duración de las baterías, que dado que el kit “on location” viene con dos unidades, esto nos aporta cerca de 600 disparos, lo cual no esta nada mal para una sesión.

Como puntos en contra, quizás los veo un poco bajos de potencia para el precio que tienen. Aunque para retrato, y escenas cortas son óptimos, quizás se queden un poco cortos en escenas/distancias de disparo algo amplias, para lo cual ya debemos pasar a la serie B1 de 500Ws. Quizás Profoto ha buscado en este punto un equilibrio entre potencia y consumo de baterías, ya que más potencia en dicho equipo, implicaría un mayor consumo de batería, y probablemente un aumento de la velocidad de carga, con el consiguiente problema de reducir el número y frecuencia de disparos “en campo”.