1.4.2. Пути и этапы решения репродукционной задачи

Трехкомпонентная теория цветового зрения помогает наметить и пути решения репродукционной задачи. Три процесса, лежащие в основе цветового восприятия человеком картин окружающего мира,- цветоделение, градационный и синтез цвета - положены и в основу технических способов воспроизведения цветного изображения. Решаются эти задачи в два этапа.

Первый - регистрация распределения мощности излучений зональных световых потоков по площади оригинала - цветоделительная и градационная стадии. Эти две стадии очень тесно связаны друг с другом. Некоторые авторы не рассматривают их по отдельности и объединяют в одну - цветоделение.

Второй этап - создание устройства, воспроизводящего распределение световых потоков оригинала,- цветовоспроизведение.

В различных областях техники (телевидении, полиграфии, фотографии) используется множество различных средств для конкретного осуществления этих этапов. В ходе развития цветной фотографии тоже предлагались различные методы получения цветного изображения: растровый, пигментный, на основе интерференции света и др. Некоторые из этих способов давали прекрасное воспроизведение цветов, однако были сложны, дороги, требовали высокой квалификации исполнителя и не могли поэтому получить массового развития.

От указанных недостатков свободен цветофотографический процесс на многослойных материалах с компонентами цветного проявления. Промышленное развитие этого способа началось в конце 30-х годов нашего столетия. Фотографическая съемка на таких фотоматериалах в принципе не отличается от съемки на черно-белых материалах - применяются те же фото- и кинокамеры и т. д. Процесс химико-фотографической обработки цветных фотоматериалов также принципиально не отличается от обработки черно-белых, хотя состоит из большего числа операций. Печать цветных отпечатков (диапозитивов) хотя и заметно сложнее, чем в черно-белой фотографии, однако это различие также не является принципиальным.

Специфические трудности получения цветных изображений смещены, в основном, в стадию промышленного изготовления соответствующих светочувствительных материалов. Поэтому описываемый ниже способ доступен не только высококвалифицированным специалистам, но и рядовым фотографам, в том числе фотолюбителям. Вместе с тем, этот метод дает цветное изображение высокого качества.

1.4.2.1. Цветоделительная и градационная стадии

Цветоделение (анализ цвета) - разделение излучений объекта съемки на три основных зональных (красный, зеленый, синий) потока. В цветной фотографии на многослойных материалах процесс цветоделения достигается путем нанесения на общую основу трех эмульсионных слоев, каждый из которых обладает избирательной спектральной чувствительностью к одному из основных потоков.

Градационная стадия - выявление относительных количеств зональных потоков и образование в экспонированных фотослоях трех частичных изображений, Оптические плотности которых пропорциональны интенсивности действующего на этот участок света. Для каждого отдельного слоя эта стадия аналогична градационной стадии получения черно-белого изображения.

В многослойных цветных материалах изображение в каждом слое строится из красителей. Так как в цветной фотографии принят субтрактивный синтез, то цвет красителя в слое ~ дополнительный к цвету, к которому чувствителен этот слой: в синечувствительном слое изображение из желтого красителя, в зеленочувствительном - из пурпурного, в красночувствительном из голубого. (Более подробно о выборе цвета изображения см. разд. 3.1.)

Рис. 1.15. Принципиальная схема строения цветных фотоматериалов: 1 - синечувствительный слой с желтой компонентой; 2 - зеленочувствительный слой с пурпурной компонентой; 3 - красночувствительный слой с голубой компонентой; 4 - основа

Описанные методы осуществления цветоделительной и градационной стадий используются во всех типах многослойных цветных фотоматериалов: негативных, позитивных, и обращаемых пленках, цветных фотобумагах и др. Благодаря этому у всех цветных фотоматериалов, независимо от назначения, одна и та же принципиальная схема строения - рис. 1.15. (Подчеркнем - принципиальная схема. У реальных фотоматериалов строение как правило более сложное.)

1.4.2.2. Схема воспроизведении цветного изображения на многослойных фотоматериалах

На рис. 1.16 (см. цветную вклейку) показан процесс цветоделения при съемке (печати) на цветной фотоматериал. Для удобства в качестве объекта съемки 2 выбрана таблица, включающая первичные и дополнительные к ним цвета, а также белый и черный.

Рис. 1.16. Схема цветоделения при съемке (печати) на многослойных цветных фотоматериалах: 1 - источник света; 2 - объект съемки; 3 - фотоматериал (заштрихованы засвеченные участки светочувствительного слоя) ; С, З, К - цвета излучения белого света, к которым чувствителен фотослой; Ж, П, Г - цвет, образующийся в слое красителя

Объект съемки освещается источником белого или близкого к нему) света, который, как мы знаем, можно рассматривать как сумму трех цветоделенных потоков - синего, зеленого и красного.

Каждый участок (деталь) объекта съемки поглощает и отражает (или пропускает) различные сочетания цветоделенных потоков, в соответствии с окраской.

Отраженные от объекта съемки (прошедшие через объект) лучи света попадают на соответствующие участки фотоматериала. Каждый зональный световой поток оказывает воздействие только на тот фотослой, который к этому свету чувствителен.

Участок оригинала черного цвета поглощает все три составляющие белого света, на соответствующем ему участке фотоматериала ни один из фотослоев не подвергается действию света (не будет засвечен).

На участок, соответствующий белому полю оригинала, воздействуют все три составляющие белого света - все три светочувствительных слоя будут засвечены.

Каждый участок оригинала, окрашенный в один из первичных (синий, зеленый или красный) цветов пропускает одну (в цвет которой окрашен) и задерживает две других составляющих белого света. На участке фотоматериала будет засвечен только один слой, у которого спектральная чувствительность совпадает с цветом поля оригинала.

Голубой, пурпурный и желтый участки оригинала поглощают по одной и пропускают по две составляющие белого цвета. При экспонировании на участке фотоматериала, соответствующем голубому полю оригинала, будут засвечены два слоя - сине- и зелено-чувствительный, соответствующем пурпурному - сине- и красночувствительный, соответствующем желтому - зелено- и красночувствительный.

Собственно, процесс цветоделения этим исчерпывается и по описанной схеме осуществляется на всех видах цветных фотоматериалов. Различие в назначении (негативно-позитивные или обращаемые) определяет то, какой эффект в фотослое вызывает воздействие на него света.

В слоях негативно-позитивных материалов количество образовавшегося красителя прямо пропорционально действию света - чем интенсивнее свет, тем больше красителя. Там, где свет не действовал, краситель не образуется.

У обращаемых материалов, наоборот, количество образующегося красителя обратно пропорционально действию света - чем интенсивнее свет, тем меньше красителя. Там, где свет не действовал, максимальное количество красителя, там где действовал свет достаточно большой интенсивности, красителя нет.

Схема воспроизведения цветного изображения в процессе с обращением. В свете изложенного выше в п. 1.4.2.2 рассмотрим рис. 1.17 (на цветной вклейке).

Рис. 1.17. Схема образования цветного изображения на обращаемых фотоматериалах: 1 - фотоматериал после стадии цветоделения (см. рис. 1.16) ; 2 - фотоматериал после обработки по процессу с обращением

На участке обращаемого материала, соответствующем черному полю оригинала, свет не действовал ни на один из светочувствительных слоев - во всех трех слоях образуются красители (естественно, как и везде дальше, после химико-фотографической обработки), на участке, соответствующем белому полю, наоборот, во всех трех слоях красителей не будет.

Свет синего, зеленого и красного цветов засвечивает один слой - красители образуются в двух незасвеченных. На участке, где действовал свет от синего поля, будет засвечен синечувствительный слой, а в двух других образуются: в зеленочувствительном пурпурный и в красночувствительном голубой красители. Там, где действовал зеленый свет и засветил зеленочувствительный слой, образуются красители: желтый в синечувствительном слое и голубой в красночувствительном. Там, где действовал красный, образуются желтый и пурпурный красители.

На участках, соответствующих голубому, пурпурному и желтому полям объекта, засвечиваются по два светочувствительных слоя (смотри схему цветоделения) - краситель образуется в одном - незасвеченном. Голубой свет засвечивает сине- и зеленочувствительные слои - в незасвеченном красночувствительном слое образуется голубой краситель. Пурпурный свет засвечивает сине- и красночувствительные слои - в незасвеченном зеленочувствительном образуется пурпурный краситель. Аналогично желтый свет вызывает образование желтого красителя.

(Полученное на фотоматериале распределение красителей (цветное обращенное изображение) позволяет воспроизвести, репродуцировать объект съемки, т. е. при рассматривании цвета соответствующих участков оригинала и изображения совпадают.

Для рассматривания полученного обращенного фотографического изображения, его освещают белым светом. Каждый участок изображения поглощает некоторые составляющие света, в зависимости от, цвета образовавшихся на этом участке красителей. Оставшиеся зональные световые потоки (прошедшие через прозрачный диапозитив или отраженные от фотобумажного отпечатка) попадают на сетчатку глава и вызывают ощущение определенного цвета (рис. 1.18 - см. цветную вклейку).

Рис. 1.18. Схема рассматривания цветного обращенного (позитивного) изображения: 1 - источник света; 2 - фотоматериал после обработки (см. рис. 1.17); 3 - изображение объекта съемки

Напомним, что фотографическое изображение построено из красителей: голубой пропускает синие и зеленые световые потоки и задерживает красный? пурпурный пропускает синий и красный, задерживает беленый; желтый пропускает зеленый и красный, задерживает синий.

На участке изображения, соответствующем черному полю оригинала, образовавшиеся во всех слоях красители не пропустят ни одного из зональных световых потоков (каждый из трех красителей задержит один из трех потоков). На сетчатку глаза свет не поступит - это воспринимается как черный цвет.

Там где действовал белый свет, красителей не образовалось. Свет, освещающий изображение, пройдет беспрепятственно. На сетчатку будут воздействовать все три зональных световых потока - это даст ощущение белого цвета.

Участки изображения, соответствующие синему, зеленому и красному полям оригинала, содержат по два красителя, каждый из которых поглощает. одну из составляющих белого света. При рассмотрении этого участка на глаз будет воздействовать только одна (непоглощенная) составляющая. Например, там где действовал свет от красного поля, желтый краситель поглотит синий, а пурпурный - зеленый световой поток. Оставшийся красный вызовет у зрителя ощущение красного цвета. Восприятие синего и зеленого *-o по аналогичной схеме. На участке изображения, соответствующем голубому полю оригинала, образовался голубой краситель, соответствующем пурпурному - пурпурный, желтому - желтый. Цвета всех участков совпадают с оригиналом.

Схема воспроизведения цветного изображения в негативно-позитивном процессе. Цветоделительные стадии у обоих процессов полностью совпадают, но эффекты воздействия света на светочувствительный слой различны. У негативных и позитивных материалов количество образовавшегося в слое красителя прямо пропорционально действию света (см, п. 2.1.1.2).

Исходя из этого правила и общей схемы цветоделения, (рис. 1.17), легко определить цвет участков негативного изображения (рис. 1.19) - оба рисунка на цветной вклейке).

Рис. 1.19. Схема образования цветного негативного изображения на негативно-позитивных фотоматериалах: 1 - после стадии цветоделения (см. рис. 1.16); 2 - после обработки

Участок изображения, соответствующий черному полю объекта, будет иметь белый цвет. И наоборот, белому участку объекта соответствует черный участок изображения. Каждому из первичных цветов оригинала- синему, зеленому и красному - на негативе соответствует дополнительный к нему цвет субтрактивного синтеза - желтый, пурпурный, голубой. И наоборот, каждому из цветов субтрактивного синтеза оригинала - голубому, пурпурному, желтому - соответствует дополнительный к нему один из первичных цветов - красный, зеленый, синий (рис, 1.20 на цветной вклейке).

Рис. 1.20. Схема рассматривания цветного негативного изображения: 1 - источник света; 2 - фотоматериал после обработки (см. рис. 1.19); 3 - изображение объекта съемки

Как видим, цветное негативное фотографическое изображение воспроизводит объект съемки в дополнительных цветах (белый и черный можно условно считать парой дополнительных цветов).

Зритель, естественно, не увидит на нем соответствия цветам оригинала. Да это и не нужно: негатив предназначен не для рассматривания, а для печати с него цветного позитивного изображения (копирования).

Рис. 1.21. Схема образования цветного позитивного изображения в негативно-позитивном процессе (печать и обработка): 1 - источник света; 2 - негативное изображение объекта съемки (см. рис. 1.19); 3 - позитивный фотоматериал после стадии цветоделения; 4 - он же после обработки (распределение красителей в слоях такое же, как у обращенного изображения на рис. 1.17)

Поскольку цветной позитивный фотоматериал устроен в принципе так же, как и негативный, то мы можем рассматривать процесс печати, как съемку, в которой объектом является негатив (рис. 1.21 на цветной вклейке). Тогда на позитивном материале после съемки и обработки мы получим негативное изображение негатива - позитив. Цвет участка позитивного изображения ("дополнительный к дополнительному") будет совпадать с цветом соответствующего участка оригинала.

1.4.2.3. Воспроизведение реальных объектов

В приведенных в п. 1.4.2.2 схемах эффект от действия излучения на светочувствительные слои рассматривается в его, так сказать, крайних вариантах!

краситель совсем не образуется - образуется весь "возможный" на данном участке краситель. Такие эффекты вызывают или полное отсутствие светового потока (можно интерпретировать как цвет излучения с яркостью В = 0) или свет очень большой интенсивности, который может излучать цветная поверхность очень большой яркости. Поэтому формально эти схемы показывают воспроизведение только цветных полей с нулевой и максимальной яркостью.

Как же воспроизводятся цвета объектов "промежуточной" яркости, которые вызывают образование не всего, а лишь части красителя? Поскольку количество образовавшегося красителя пропорционально действию светового потока (неважно, что для негативных и позитивных материалов пропорциональность прямая, а для - обращаемых - обратная), то нисколько не изменяя сущности схемы воспроизведения* можно вместо "образовался краситель" сказать "образовался краситель в количестве, пропорциональном интенсивности действующего светового потока". Следовательно, цвет объектов любой яркости воспроизводится в соответствии с рассмотренной схемой.

Мы рассмотрели схемы воспроизведения восьми цветов ("наиболее важных" для теории фотографического процесса). Как происходит фотографическое воспроизведение всех остальных?

Во всех случаях при построении схем каждый из рассматриваемых цветов мы представляли в виде зональных (красного, зеленого, синего) световых потоков. В соответствии с трехкомпонентной теорией цветового зрения не только эти восемь, но и любой цвет может быть представлен сочетанием трех зональных световых потоков разной интенсивности. Это позволяет сделать вывод, что по рассмотренной схеме осуществляется фотографическое воспроизведение любого цвета.