Фотоматериалы

2.1. Принцип фотографического процесса

Прежде чем рассмотреть отдельные типы фотопленок и фотобумаг, познакомимся с принципом фотографического процесса.

В основе фотографии лежит явление светочувствительности некоторых солей серебра, соединений этого металла с химическими элементами - галогенами: бромом, хлором или йодом. Под действием лучистой энергии в этих веществах происходят невидимые глазом изменения, образуется так называемое скрытое изображение, которое можно усилить специальной обработкой - проявлением. В результате многочисленных исследований выявились основные закономерности образования скрытого изображения, физико-химические механизмы проявления, разработаны методы получения широкого ассортимента фотографических эмульсий с различными свойствами.

Одна из главных особенностей фотослоя заключается в том, что почернение его пропорционально поглощенной энергии излучения: чем сильнее освещен фотоматериал или чем дольше действовал на него свет, тем почернение больше. Знакомое всем фотографам слово "экспозиция" объединяет эти величины, представляет собой произведение освещенности на время.

Различные эмульсии обладают неодинаковой светочувствительностью. Иными словами, для получения одного и того же почернения разным фотоматериалам нужна разная экспозиция. Существуют фотопленки, на которых можно фотографировать при очень малой освещенности объектов, например ночью. Для съемок в иных условиях при ярком солнце выпускают пленки меньшей светочувствительности.

Помимо светочувствительности важна и цветочувствительность. Для одних фотоматериалов добиваются, чтобы она соответствовала чувствительности человеческого глаза к различным цветам: при равной энергии излучения желтый цвет нам кажется светлее, чем красный или фиолетовый. Для других фотослоев сохраняют естественную чувствительность солей серебра в основном к сине-голубым лучам, и это дает возможность, например, обрабатывать фотобумагу при красном или желто-зеленом свете лабораторного фонаря, к которому она нечувствительна.

Еще одно важное качество фотослоя - контраст. На разных сортах фотоматериалов одинаковое изменение экспозиции приводит к разному изменению почернения. Применяя высококонтрастные пленки и соответствующую обработку, можно добиться, чтобы карандашный рисунок выглядел так, словно он сделан тушью, или, наоборот, при съемке портрета смягчить контраст света и тени, изобразить лицо более мягко. На ил. 2.1 изображен график зависимости почернения фотослоя от экспозиции. Этот график называется характеристической кривой^* и позволяет определить важнейшие параметры фотоматериала. Оптическая плотность при нулевой экспозиции характеризует прозрачность неэкспонированной (но обработанной) фотопленки и называется плотностью вуали. Криволинейные части графика - это области недодержек (слева внизу) и передержек (справа вверху), в которых почернения непропорциональны экспозициям, и потому передача тонов не может быть правильной. Средняя прямолинейная часть - область нормальных экспозиций. Угол ее наклона определяет контраст фотоматериала, а тангенс этого угла называется коэффициентом контрастности.

^* (Характеристические кривые строят в логарифмических координатах.)

Светочувствительность фотоматериала определяется той минимальной экспозицией, которая при стандартных условиях проявления дает определенный фотографический эффект^*. В системе ГОСТ единицы светочувствительности - это величины, обратные экспозиции; так, если для получения необходимого почернения экспозиция составила 1\100 лс (люкс-секунд), то чувствительность равна 100 ед. ГОСТ. Существуют разные системы определения светочувствительности: в СССР приняты единицы ГОСТ, в США и Японии - ASA, в европейских странах DIN. Дело, конечно, не в названиях, а в различных критериях, исходных позициях, положенных в основу той или иной системы. Для удобства пользования данными о зарубежных фотоматериалах был введен приблизительный перевод их светочувствительности в единицы ГОСТ (табл. 2.1).

^* (В системе ГОСТ этот эффект - почернение, оптическая плотность которого на 0,2 превосходит плотность вуали.)

Ил. 2.1. Зависимость почернения фотослоя от экспозиции (характеристическая кривая)

Таблица 2.1. Приблизительное сравнение единиц светочувствительности по старому ГОСТ

В системах ГОСТ и ASA экспозиция изменяется обратно пропорционально чувствительности (вдвое более чувствительной пленке соответствует удвоенное число). В системе DIN двукратное изменение чувствительности соответствует изменению числа на 3 единицы.

С 1987 года действует новый ГОСТ, соответствующий рекомендациям международной организации по стандартизации ISO. Изменены числа светочувствительности, которые указываются на упаковках фотоматериалов, шкалах экспонометрических и других устройств. Новая шкала стала более дробной - соседние значения светочувствительности отличаются не на 1/2 ступени диафрагмы, как это было ранее, а на 1\3.

В табл. 2.2 приведены уточненные соотношения между числами светочувствительности, а в скобках указаны числа, не имеющие точного эквивалента в новом ГОСТ.

Важное качество фотоматериала - его способность воспроизводить мелкие детали. Она характеризуется максимальным числом линий на 1 мм фотослоя, которые могут быть изображены раздельно (при этом ширина промежутков равна толщине линий). Эта величина называется разрешающей способностью. Фотопленки с меньшей чувствительностью, как правило, имеют лучшую разрешающую способность, более мелкое зерно, меньшую плотность вуали.

Таблица 2.2. Уточненные сравнения единиц светочувствительности по новому ГОСТ

Фотоэмульсия содержит помимо светочувствительных солей серебра некоторые добавки, от которых зависят ее основные свойства. Все компоненты равномерно взвешены в специальной фотографической желатине. Изготовленная по особой технологий эмульсия в жидком виде наносится на основу: прозрачную полимерную пленку, стеклянную пластинку или специально подготовленную бумагу.

Почернение фотослоя возрастает с увеличением экспозиции, поэтому распределение оптических плотностей на фотопленке получается таким, что более светлым местам объекта соответствует более темное поле, и наоборот; такое изображение называется негативным.

Чтобы получить правильное позитивное изображение, нужно процесс повторить: воспроизвести негатив негатива. Такая последовательность называется негативно-позитивным процессом.

Для съемки используют фотоматериал на прозрачной подложке, фотопленку. При проявлении на экспонированных участках галоидное серебро восстанавливается до металлического, мельчайшие непрозрачные серебряные зерна образуют изображение. Но чтобы оно оставалось стабильным, нужно удалить оставшуюся невосстановленной часть светочувствительных зерен. Это достигается в растворе фиксажа (закрепителя).

При позитивной печати плотность негатива определяет экспозицию отдельных участков изображения на фотобумаге. Почернение ее, как и любого фотослоя, возрастает с увеличением экспозиции, то есть наиболее светлым местам негатива соответствуют самые глубокие почернения позитива.

Какое же количество светочувствительных зерен негативного материала растворяется при фиксировании? Все, что осталось невосстановленным, что не участвует в образовании негатива. На тех участках, где негативное изображение плотное, в фиксаж перешло мало галоидного серебра, а там, где негатив прозрачный, - много. Такое распределение соответствует позитивному. Если бы удалось на негативной пленке поменять местами восстановленные и оставшиеся серебряные зерна, можно было бы получить сразу позитивное изображение. Подобные процессы существуют, и называются они процессами с обращением, а материалы, специально для них разработанные, - обращаемыми.

На цветных фотоматериалах все многообразие красок получается смешением трех основных цветов: синего, зеленого и красного. Поэтому цветная пленка имеет три очувствленных к соответствующим лучам эмульсионных слоя, каждый из которых содержит особое вещество - цветную компоненту. При проявлении, соединяясь с продуктами окисления проявителя, эта компонента образует краситель. Как и черно-белые, цветные фотоматериалы могут быть предназначены для негативно-позитивного или обращаемого процессов.