Показатели потребительских свойств фотоматериалов
Контроль свойств светочувствительных материалов осуществляется методами фотографической сенситометрии1.
О сенситометрических факторах потребительских свойств фотоматериала — его светочувствительности, контрастности, фотографической широте и др. — можно судить, если сопоставить количество освещения, сообщаемое материалу, с плотностями полученных почернений. Удобно такое сопоставление производить графически, так как этот метод прост и нагляден. Принято оптические плотности (D) сопоставлять с логарифмами экспозиций, вызвавших эти плотности.
График зависимости плотности (D) от логарифмов экспозиции характеризует важнейшие свойства фотографического материала и называется потому характеристической кривой (см. рис.);
Для различных фотоматериалов и режимов их обработки положение характеристической кривой относительно осей координат может быть различным, угол ее наклона и форма отдельных ее частей могут несколько видоизменяться, сам же характер кривой постоянен; она имеет несколько областей-участков определенной формы.
По ней можно видеть, что с увеличением освещенности фотоматериала оптическая плотность изображения возрастает неодинаково. В нижнем участке характеристической кри-
вой, называемой областью недодержек, градации яркости передаются с малым контрастом. С увеличением освещенности фотоматериала контрастность возрастает.
Средний прямолинейный участок кривой называется областью нормальных экспозиций. На этом участке осуществляется прямо пропорциональное воспроизведение оптических плотностей фотографируемого объекта. Чем больше интервал прямо пропорционального воспроизведения оптических плотностей, тем менее опасны погрешности в выборе экспозиции.
Показателями потребительских свойств светочувствительного материала являются:
♦ светочувствительность;
♦ контрастность;
♦ фотографическая широта;
♦ разрешающая способность;
♦ спектральная чувствительность;
♦ оптическая плотность вуали;
♦ формат.
Светочувствительность (S) — способность фотоматериала реагировать на световое излучение. Она зависит от размеров микрокристаллов и их состава. Более крупные микрокристаллы обусловливают большую светочувствительность, чем мелкие того же состава.
Светочувствительность различных галогенидов серебра неодинакова: чувствительнее всего бромистое серебро, затем хлористое и наименее чувствительно — йодистое.
Чем меньше экспозиция, вызывающая на данном материале некоторое почернение, тем более чувствителен к свету этот материал. Поэтому светочувствительность можно определить как величину обратную экспозиции, вызывающей на данном материале известную плотность: измеряется в относительных единицах:
где S — светочувствительность;
HD — экспозиция, вызывающая плотность D;
К — коэффициент пропорциональности.
Светочувствительность измеряется в относительных единицах, в разных странах действуют разные стандарты:
в России — ГОСТ/ISO;
в США — ASA;
в Японии — ISO/ASA;
в ФРГ — DIN.
Общая тенденция, наметившаяся в последние годы в маркировке единиц светочувствительности на упаковках фотопленок и других изделиях фототехники, сводится к маркировке только единиц ISO.
Для того чтобы получить хорошие фотографии при недостаточном освещении без вспышки, нужна пленка повышенной чувствительности. При ярком освещении требуется менее чувствительная пленка.
Чем меньше чувствительность пленки, тем меньше ее зернистость, и наоборот, чем выше чувствительность, тем более зернистыми являются изображения. Поэтому нужно использовать пленку самой низкой чувствительности, которая пригодна для данной ситуации.
Низкочувствительные пленки (50+100 ед. ISO) пригодны для съемки хорошо освещенного и неподвижного объекта. Размеры "зерен" таких пленок малы, и, следовательно, негативное изображение будет мелкозернистым. С такого негатива может быть получен отпечаток хорошего качества и с большим увеличением.
Пленки средней чувствительности (100—400 ед. ISO) являются отличным фотоматериалом общего назначения, пригодным для различных видов съемки.
Высокочувствительные пленки (400 ед. ISO и выше) обычно используются для репортерской фотосъемки быстродви-жущихся объектов, а также для съемки в условиях слабого освещения.
Контрастность — это свойство светочувствительного слоя передавать шкалу яркостей фотографируемого объекта различными приращениями плотностей. Контрастность будет тем выше, чем больше разница этих приращений.
Она характеризуется коэффициентом контрастности, который равен тангенсу угла наклона прямолинейного участка характеристической кривой (см. рис.):
Коэффициент контрастности иногда называют гаммой фотографического материала в соответствии с его обозначением у.
Контрастность фотографического материала зависит от его природы (состава эмульсии, технологии ее изготовления) и времени проявления. С увеличением времени проявления (до известного предела) контрастность фотоматериала увеличивается.
Фотоматериал считается нормальным, если его коэффициент контрастности равен единице, малоконтрастным (мягким) — если он меньше единицы, и контрастным — если больше единицы. Таким образом, чем больше угол наклона характеристической кривой, тем контрастнее пленка, и наоборот.
При подборе фотоматериала по контрастности необходимо учитывать следующие факторы:
♦ с повышением контрастности материала растет его зернистость и, следовательно, ухудшается качество изображения;
♦ с контрастного материала труднее получить отпечаток, имеющий хорошо проработанные детали, как на темных участках, так и на светлых;
♦ контрастные негативные фотоматериалы не способны воспроизводить одновременно очень яркие и очень темные участки объекта съемки даже при правильно выбранной экспозиции.
Контрастные фотоматериалы применяются при съемке чертежей, штриховых рисунков и т. д.
Малоконтрастные (мягкие) фотоматериалы применяются в тех случаях, когда снимаемый сюжет характеризуется большим диапазоном яркостей.
Фотографичаская широта. Разность логарифмов экспозиций, отвечающих концу и началу прямолинейного участка характеристической кривой, называется фотографической широтой материала (см. рис.):
Фотографическая широта фотоматериала характеризуется способностью точно воспроизводить различные детали объекта съемки в определенном интервале выдержек. Практически из этого следует, что имеется определенный диапазон возможных выдержек, которые зависят не только от типа данной пленки, но и от контрастности объекта съемки. Например, диапазон возможных выдержек будет при прочих равных условиях большим для объекта слабо контрастного (пейзаж при пасмурной погоде), чем для объекта более контрастного (съемка против света, частично освещенные предметы).
Если интервал яркостей объекта съемки равен фотографической широте фотоматериала, то пропорциональная передача яркостей объекта съемки без потери деталей возможна только при одной точно определенной выдержке. При отклонении от этой выдержки происходит потеря либо световых, либо теневых деталей негатива.
Если интервал яркостей объекта съемки больше фотографической широты фотоматериала, то сохранение всех деталей невозможно ни при какой выдержке.
Если интервал яркостей объекта съемки меньше фотографической широты фотоматериала, то пропорциональная передача яркостей возможна при различных выдержках.
Разрешающая способность — это величина, характеризующая способность светочувствительного слоя четко воспроизводить мелкие детали объекта. Она измеряется количеством линий на 1 мм, при котором еще возможно различить соседние линии.
Для определения разрешающей способности фотографируют миру. Мира — изображение, состоящее из ряда штрихов. Стандартная мира имеет 25 групп штрихов. Штрихи каждой группы одинаковы по ширине, а также одинаковы по ширине промежутки между ними. Разные группы отличаются по ширине штрихов и по ширине промежутков (см.
рис.).
Миру фотографируют при помощи прибора — резольво-метра, затем рассматривают негативы миры — резольвог-рамму под микроскопом и находят, какое количество штрихов раздельно передает данный фотографический материал. Наибольшее количество штрихов, приходящихся на 1 мм оптического изображения и раздельно передаваемых материалом, является мерой разрешающей способности этого материала.
Разрешающая способность зависит от размеров кристаллов галогенида серебра, толщины светочувствительного слоя, режима обработки.
Фотоматериалы с меньшей светочувствительностью, как правило, имеют лучшую разрешающую способность.
Спектральная чувствительность (цветочувствительность) (S() — способность фотографического слоя реагировать на лучи различных частей спектра. Фотографическая эмульсия неодинаково чувствительна к свету с различной длиной волны. Спектральная чувствительность характеризуется степенью сенсибилизации. Без оптически сенсибилизирующего красителя эмульсия чувствительна только к сине-фиолетовой части видимого спектра. Такие фотоматериалы называются несенсибилизированными. Для эмульсий с красителями сенсибилизация может быть ортохроматической (эмульсия приобретает дополнительную чувствительность к зелено-желтой части спектра), панхроматической (к оранжево-красной части) и инфрахроматической (к темно-красной части спектра и началу инфракрасной области), но при этом между дополнительно возникшей и основной чувствительностью возникает провал: ортохроматические материалы почти не чувствуют голубой части спектра, панхроматические — зелено-голубой и отчасти желтой. Этот недостаток исправляют введением второго красителя, поглощающего свет в области провала и выравнивающего чувствительность по всей используемой части спектра. Полученные таким образом материалы называют соответственно изоортохроматическими (чувствительными ко всем длинам волн короче 600 нм, т.е. до оранжевой части спектра), изопанхроматическими (чувствительными ко всем длинам волн короче 730 нм, т.е. почти до границы видимой части спектра с инфракрасной) и изохроматическими (чувствительными ко всем длинам волн короче 650 нм, т.е. включая оранжевую и часть красной области). Разная сенсибилизация материалов регламентирует особенности применения их при съемке, а также способ их обработки после экспонирования.
Цветное изображение является суммой одноцветных изображений, образованных в различных слоях цветофотографи-ческого материала. Свойства каждого слоя определяются характеристической кривой этого слоя, а свойства материала в целом определяются как формой и положением отдельных характеристических кривых, так и их соотношением. Для характеристики свойств отдельных слоев вводится понятие цветной плотности, так как оптическая плотность не может охарактеризовать эффект действия света при получении окрашенного изображения.
Величины цветных плотностей определяются следующими выражениями:
где D —
желтая плотность; она характеризует фотографический результат действия света на желтый слой цветофо-тографического материала. Желтая плотность показывает степень ослабления синих лучей при их прохождении через желтое изображение. Чем больше плотность, тем сильнее ослабляются синие лучи;
D — пурпурная плотность, является мерой ослабления зеленых лучей при их прохождении через пурпурное изображение;
D — голубая плотность, показывает, как ослабляются красные лучи, проходящие через голубое изображение.
Соотношение отдельных характеристических кривых цветофотографического материала называется балансом этого материала. Правильно сбалансированным называется материал, характеристические кривые всех трех слоев которого совпадают.
Важными характеристиками цветофотографического материала являются баланс по светочувствительности "Bs" и баланс по контрастности "Бу".
Балансом по светочувствительности называется отношение наибольшей светочувствительности к наименьшей для отдельных слоев цветофотографического материала.
Балансом по контрастности называется разность наибольшего и наименьшего коэффициентов контрастности, определенных для отдельных слоев цветофотографического материала. Чем ближе баланс к правильному, т.е. чем точнее совпадают отдельные характеристические кривые, тем правильнее передаются на цветном изображении черные, белые и все оттенки серых цветов.
Разбалансирование по светочувствительности практически исправляют при цветном копировании с применением корректирующих светофильтров, а разбалансирование по контрастности исправлению не поддается.
Оптическая плотность вуали (Dо) — это характеристика неэкспонированного светочувствительного слоя после химической обработки. Плотности вуали соответствует самый нижний участок характеристической кривой АВ (см. рис.). Она не зависит от экспозиции и определяется свойствами самого фотоматериала и условиями его химической обработки.
Оптическая плотность вуали — степень почернения участков фотографического слоя, на которые свет перед проявлением не действовал. Вуаль образуется в результате того, что при созревании эмульсии возникают не только центры светочувствительности, но и некоторое количество центров "скрытой вуали", которые по характеру действия при проявлении аналогичны частицам скрытого изображения. Величина вуали зависит от светочувствительности фотослоя (чем выше светочувствительность, тем интенсивнее вуаль), продолжительности проявления (длительное проявление вызывает увеличение вуали), условий и длительности хранения фотоматериалов.
Формат фотопленок. Самая распространенная на сегодняшний день — это пленка формата 135, представляющая собой пленку шириной 35 мм, перфорированную с обеих сторон. Поставляется она чаще всего заправленной в металлические одноразовые кассеты. Стандартная длина этих пленок 12, 24 и 36 кадров размером 24x36 мм. Указанное на упаковке количество кадров — это, как правило, рабочие кадры, а для заправки в фотоаппарат дополнительно выделено 4 кадра в начале и один кадр — в конце пленки.
На использование пленок формата 135 рассчитано большинство как профессиональных, так и любительских фотоаппаратов. Поэтому ассортимент пленок этого типа самый широкий.
Кроме пленок формата 135 выпускаются пленки форматом 120 и 220 для среднеформатных фотоаппаратов. Пленка
формата 120 представляет собой неперфорированную пленку шириной 61,5 мм, приклеенную началом к бумажной ленте — ракорду, вдвое большей длины, чем сама пленка. Ракорд предназначен для защиты пленки от света при зарядке в фотоаппарат. Сама пленка намотана на пластмассовую катушку. Пленка формата 220 отличается от пленок формата 120 вдвое большей длиной.
В фотоаппаратах системы APS, предназначенных для любительских фотографий, применяется фотопленка формата 1x240.