Ослабитель света

Сенситометр должен иметь спектрально-неизбирательный ослабитель света, уменьшающий световой поток в 2^n/2 раза, где n - целое число.

Таким требованиям удовлетворяют сенситометры ЦС-3 (отечественного производства) и SO-2 (производства ПНР). Экспонирование цветных негативных и обращаемых фотопленок, применяемых при естественном освещении, производится при цветовой температуре источника Т=5500 К; для негативных и обращаемых фотопленок, применяемых при искусственном освещении, и позитивных - при Т=3200 К.

Для химико-фотографической обработки сенситограмм кинопленок Госкино СССР использует базовую проявочную машину, эксплуатационные показатели качества которой соответствуют рабочим машинам предприятий.

Другие виды фотографических материалов должны обрабатываться в устройствах, проверяемых в порядке, согласованном между предприятиями-изготовителями и потребителями фотографических материалов. Химико-фотографическую обработку фотопленок производят в режимах, установленных для определенного типа не ранее чем через 0,5 ч и не позднее 2 ч после экспонирования.

После экспонирования в сенситометре и химико-фотографической обработки на образце испытуемого фотоматериала получается изображение модулятора экспозиции (оптического клина), называемое сенситограммой (рис. 28).

Рис. 28. Сенситограмма

Устройства для измерения оптических плотностей сенситограмм называются денситометрами.

Согласно ГОСТ 9160-82, к денситометрам предъявляются следующие требования.

1. По оптико-геометрическим условиям для всех фотографических материалов денситометры должны обеспечивать измерение диффузных оптических плотностей D_#. Используют денситометры двух типов: образец освещается рассеянным светом и направленным пучком света.

В денситометре первого типа фотоприемник должен воспринимать свет, прошедший через образец в направлении, перпендикулярном к его поверхности, и находящийся внутри конуса с углом при вершине не более 20°.

В денситометре второго типа освещение осуществляется пучком света, падающим в направлении нормали внутри конуса с углом при вершине не более 20°.

Фотоприемник должен воспринимать весь свет, прошедший через образец и находящийся внутри конуса с углом при вершине не менее 120°. Денситометры обоих типов при измерении любого спектрально неизбирательного образца должны давать одинаковые значения плотностей в пределах заданной погрешности измерения. Если значения различаются, показания денситометра второго типа должны быть приведены к показаниям денситометра первого типа градиуровкой по установленным образцам плотностей. Градуировку производят без цветных измерительных светофильтров (синего, зеленого и красного).

2. По спектральным характеристикам денситометры должны отвечать условиям измерения визуальных эквивалентно-серых плотностей (ВЭСП) на позитивных и обращаемых для съемки фотоматериалах и копировальных плотностей (КП) на негативных и контратипных фотографических материалах.

Спектральные чувствительности фотоприемников денситометров должны определяться распределением энергии в спектре излучения источника освещения, спектральной чувствительностью бесфильтрового фотоприемника и характеристиками измерительных светофильтров.

Излучение источника света должно иметь непрерывный спектр и цветовую температуру N=3000±200 К.

Фотоприемник бесфильтрового денситометра по своей светочувствительности в зонах пропускания измерительных светофильтров должен обеспечивать измерение плотностей в диапазоне 0-4.

Таким требованиям отвечают денситометры ДП-1 (рис. 29) и ДП-2 отечественного производства. Эти денситометры предназначены для измерения диффузных оптических плотностей черно-белых и цветных фотоматериалов на прозрачной подложке. В основу метода измерения оптической плотности в проходящем свете положено свойство фотоумножителя (ФЭУ) изменять напряжение на диодах пропорционально логарифму изменения освещенности фотокатода при условии, что величина анодного тока ФЭУ постоянна. Это позволяет градуировать шкалу денситометра, измеряющего ток делителя ФЭУ, в единицах оптической плотности.

Рис. 29. Общий вид денситометра ДП-1

Общая плотность полей сенситограммы состоит из плотностей желтого, пурпурного и голубого красителей, образующихся соответственно в сине-, зелено- и красночувствительных слоях фотоматериала. Измерение плотностей красителей в отдельных слоях фотоматериала производится с помощью соответствующих светофильтров. Плотность желтого красителя в синечувствительном слое измеряется за синим светофильтром, так как желтый краситель прозрачен для зеленых и красных лучей, синие же лучи он задерживает в большем или меньшем количестве в зависимости от его плотности.

Аналогично плотность пурпурного красителя в среднем слое измеряется за зеленым светофильтром, а голубого в нижнем слое - за красным светофильтром.

Оптическая плотность фотографического изображения зависит от поверхностной концентрации образующихся веществ: металлического серебра или красителей.

В черно-белой фотографии взаимозависимость между оптической плотностью и количеством образовавшегося серебра - величина постоянная.

В цветной фотографии взаимосвязь между оптической плотностью и поверхностной концентрацией красителей, образующихся в трех эмульсионных слоях, значительно усложняется. Поэтому в сенситометрии цветных фотоматериалов существуют понятия копировальных (эффективных) (КП) и визуальных эквивалентно-серых плотностей (ВЭСП).

Цветные плотности в отдельных слоях сенситограммы на цветной негативной и контратипной пленках выражаются величинами нейтрально-серой плотности, действие которой на соответствующий слой позитивной цветной фотопленки или цветной фотобумаги аналогично действию данной цветной плотности. Такие величины нейтрально-серой плотности называются копировальными плотностями. За единицу копировальной плотности в отдельном слое принято такое поглощение света, которое в сумме с поглощениями двух других слоев оказывает на хорошо сбалансированный цветной позитивный фотоматериал такое же действие, как серебряное изображение с оптической плотностью, равной единице. В этом случае все три красителя имеют одну и ту же величину КП.

Визуальная эквивалентно-серая плотность красителя каждого слоя позитивной цветной пленки выражается оптической плотностью такого серого поля, которое может быть получено при добавлении к данному количеству красителя определенного количества красителей двух других слоев. За единицу ВЭСП в отдельном слое принимается такое количество красителя, которое в смеси с определенными количествами двух других красителей в пленке не отличимо (при определенных условиях рассматривания) от ахроматического поля с оптической плотностью, равной единице. При таком смешении все три красителя оцениваются одной и той же величиной ВЭСП.

По результатам замеров на специальном сенситометрическом бланке строят три характеристических кривых - кривые зависимости между логарифмами экспозиции и соответствующими им копировальными плотностями для негативной пленки или визуальными эквивалентно-серыми плотностями для позитивной и обращаемой цветных фотопленок.

Для каждой характеристической кривой находят основные сенситометрические величины, которые называются частичными, а по ним определяют общие показатели, характеризующие фотографический материал в целом.

Одной из важнейших характеристик фотоматериала является его светочувствительность, т. е. способность изменяться под действием света. Она определяется по величине экспозиции, которую необходимо сообщить фотоматериалу для получения определенного фотографического эффекта

где H - экспозиция, E - освещенность фотослоя, t - время освещения. Светочувствительность связана с экспозицией обратно пропорциональной зависимостью

где K - постоянный коэффициент, H_кр - экспозиция, необходимая для получения определенного фотоэффекта.

Из формулы видно, что чем меньше экспозиция, необходимая для получения определенной плотности на фотоматериале, тем больше светочувствительность фотоматериала. H_кр - это такая экспозиция (количество света), при которой получается плотность, превышающая минимальную плотность D_мин на какую-то определенную величину. Фотографический эффект, по которому определяется числовое значение светочувствительности, называется критерием светочувствительности и обозначается D_кр.

Различные типы цветных фотоматериалов имеют неодинаковые значения постоянного коэффициента и критерия светочувствительности.

Для цветных негативных фотопленок общего назначения они соответственно равны √2 и 0,15. Все частичные величины светочувствительности S_с, S_з, S_к определяются по формуле

По характеристическим кривым светочувствительность определяется следующим образом: на каждой характеристической кривой находят D_кр - плотность, на 0,15 превышающую минимальную плотность, опускают из этой точки перпендикуляр до пересечения с соответствующей шкалой светочувствительности, на которой и читают ее значение (рис. 30).

Рис. 30. Определение светочувствительности цветных негативных фотопленок общего назначения

Минимальная оптическая плотность D_мин определяется оптической плотностью неэкспонированного участка сенситограммы: для маскированных негативных фотопленок и обращаемых кинопленок для телевидения используют значение D_мин каждого слоя, для немаскированных фотоматериалов - наибольшее значение D_мин из трех частичных.

Частичные значения светочувствительности цветных негативных кинопленок определяют по формуле

контратипных и позитивных кинопленок, технических позитивных пленок, обращаемых кинопленок для телевидения, любительской кинематографии, профессиональной и любительской фотографии по формуле

Общую светочувствительность негативных кинопленок S определяют как среднее арифметическое трех частичных светочувствительностей обращаемых кинопленок - по наибольшей, остальных цветных фотоматериалов - по наименьшей светочувствительности.

Светочувствительность фотоматериала и другие сенситометрические характеристики зависят от степени его проявления (времени проявления и температуры проявителя). С увеличением степени проявления значения этих характеристик растет, а с уменьшением - падает. Поэтому фотоматериалы проявляются до определенного предела.

Степень проявленности негативных и позитивных кинопленок определяют по среднему градиенту, а остальных цветных фотоматериалов - по коэффициенту контрастности. Для всех типов цветных фотоматериалов научно-технической документацией предусмотрены их значения для определения светочувствительности.

Средний градиент цветных негативных кинопленок определяется разностью плотностей двух точек характеристической кривой, отстоящих друг от друга на расстоянии по оси lgH, равном 1,3. Меньшая плотность соответствует точке D_кр.

Формула для определения среднего градиента следующая:

Средний градиент определяют графически (рис. 31): из точки на характеристической кривой, соответствующей плотности D_кр, опускают перпендикуляр на ось lgH и вправо по оси откладывают величину, равную 1,3. Затем из конечной точки восставляют перпендикуляр до пересечения с характеристической кривой. В точке пересечения определяют числовое значение второй (большой) плотности для определения ΔD. Таким образом, средний градиент определяется тангенсом угла наклона участка, характеристической кривой, ограниченной двумя точками D_кр и D_ḡ, отстоящими друг от друга по оси lgH на расстоянии 1,3.

Рис. 31. Графическое определение среднего градиента цветных негативных кинопленок

Для цветных позитивных кинопленок определяют градиенты нижнего, верхнего участка и средний. Величина среднего градиента определяется тангенсом угла наклона прямой к оси логарифмов экспозиции. Эта прямая проходит через две точки: первая соответствует оптической плотности 0,90+D_мин, а вторая отстает от нее по оси логарифмов экспозиции на величину, равную 0,5, в сторону увеличения экспозиции. Для определения средних градиентов применяются специальные шаблоны. В этом случае вычислений не требуется.

Контрастность фотоматериала характеризуется его способностью передавать большими или меньшими различиями по плотности различия в яркостях снимаемого объекта. Степень контрастности фотоматериала характеризуется углом наклона прямолинейного участка характеристической кривой к оси логарифмов экспозиции. Тангенс этого угла называется коэффициентом контрастности и обозначается буквой у.

Коэффициент контрастности каждого слоя цветного фотоматериала (γ_с; γ_з; γ_к или γ_ж; γ_п; γ_г) определяют тангенсом угла (α) наклона прямолинейного участка соответствующей характеристической кривой к оси логарифмов экспозиции по формуле

где D_к - плотность, соответствующая концу прямолинейного участка характеристической кривой; D_н - плотность, соответствующая началу прямолинейного участка характеристической кривой; lgH_к, lgH_н - соответствующие этим плотностям логарифмы экспозиции.

Для определения коэффициента контрастности можно взять две любые плотности, лежащие на прямолинейном участке характеристической кривой (не обязательно конечную и начальную) D₂ и D₁ и соответствующие им логарифмы экспозиции lgH₂ и lgH₁.

Обычно частичные коэффициенты контрастности определяются графическим путем или с помощью гаммаметра. При графическом способе определения коэффициентов контрастности прямолинейный участок характеристической кривой с помощью линейки и треугольника переносится параллельно самому себе в определенную точку на оси логарифмов экспозиции. Эта точка отмечается на сенситометрическом бланке штрихом с точкой наверху и располагается от правой вертикальной оси на расстоянии, равном единице в масштабе вертикальной шкалы.

Для обращаемых фотопленок, используемых на телевидении, определяют общий коэффициент контрастности. Он равен значению наибольшего частичного коэффициента контрастности, относящегося к зеленочувствительному или красночувствительному слою.

Фотографическую широту, характеризующую способность фотоматериала линейно передавать интервал яркостей объекта съемки, определяют величиной отрезка, соответствующего проекции прямолинейного участка характеристической кривой на ось логарифмов количества освещения и вычисляется по формуле

В сенситометрии фотографическая широта определяется в логарифмическом выражении. Общую фотографическую широту негативных и обращаемых кинопленок L_м определяют интервалом логарифмов, в пределах которого все три характеристические кривые прямолинейны (рис. 32). Для остальных цветных фотоматериалов - по широте того слоя, у которого она имеет наименьшее значение.

Рис. 32. Определение фотошироты цветных негативных фотопленок

Оптическая плотность вуали D₀ определяется как разность между минимальной плотностью и плотностью нулевого фона.

Оптическая плотность нулевого фона D₀₀ определяется плотностью неэкспонированного образца, подвергнутого полной химико-фотографической обработке, но без проявляющих веществ в проявителях.

Максимальную оптическую плотность D_макс определяют плотностью образца, экспонированного таким образом, что дальнейшее увеличение экспозиции не вызывает ее повышения.

На обращаемых фотопленках максимальную оптическую плотность определяют на неэкспонированных участках образца, подвергнутого полной химико-фотографической обработке.

Если бы три слоя цветных фотографических материалов имели одинаковые значения величин светочувствительности и коэффициентов контрастности, то три характеристических кривых слились бы в одну. Обычно цветные фотографические материалы имеют различные значения величин частичной светочувствительности, коэффициентов контрастности и средних градиентов.

Для характеристики качества цветопередачи определяются балансы по светочувствительности, контрастности и средним градиентам.

Баланс по светочувствительности определяют как отношение максимальной и минимальной частичных светочувствительностей:

Он зависит не только от светочувствительности отдельных эмульсионных слоев, но и от спектрального состава света, при котором ведется фотографическая съемка или печать. Цветные фотоматериалы по светочувствительности балансируются к источникам света с определенной цветовой температурой. Если цветовая температура источника света отличается от той, к которой сбалансирован данный цветной фотоматериал, то изменяется и баланс по светочувствительности, так как на отдельные светочувствительные слои будет действовать другое количество света соответствующего спектрального состава.

Если цветной фотоматериал значительно разбалансирован по светочувствительности, то при одной и той же экспозиции количество образовавшегося красителя в отдельных слоях будет различно.

Характеристические кривые цветной негативной фотопленки, у которой преобладает светочувствительность среднего зеленочувствительного слоя, показаны на рис. 33. Негативное изображение будет иметь пурпурный оттенок вследствие образования большого количества пурпурного красителя в среднем зеленочувствительном слое. При небольших отклонениях светочувствительности отдельных слоев получаются небольшие различия в количестве образовавшегося красителя, которые могут быть компенсированы при печати, а в отдельных случаях - при фотосъемке с помощью конверсионных светофильтров.

Рис. 33. Характеристические кривые цветной негативной фотопленки, разбалансированной по светочувствительности

Баланс по контрастности Б_γ или средним градиентам Б_ḡ цветных фотоматериалов определяется разностью между наибольшим и наименьшим частичными коэффициентами контрастности или средними градиентами по формулам: Б_γ=γ_макс-γ_мин; Б_ḡ=ḡ_макс-ḡ_мин.

При наличии большого расхождения между частичными коэффициентами контрастности или средними градиентами возникают также искажения в цветопередаче, которые нельзя исправить.

При повышенном контрасте среднего слоя (рис. 34) в темных участках негатива образуется много пурпурного красителя, а в светлых - наоборот, мало пурпурного по сравнению с желтым и голубым. Темные участки на негативе будут иметь пурпурный оттенок, а светлые - зеленый, т. е. оттенки в светах и тенях объекта являются взаимодополнительными. Следовательно, убрать их при печати нельзя, так как если убрать один оттенок, то второй будет усиливаться. Поэтому к цветным фотоматериалам в отношении баланса коэффициентов контрастности или средних градиентов предъявляются более жесткие требования.

Рис. 34. Характеристические кривые цветной негативной фотопленки, разбалансированной по контрасту

Если цветной негативный или позитивный фотоматериал сильно разбалансирован по светочувствительности и контрастности отдельных слоев, то получить правильную передачу цветов объекта в изображении невозможно.

При полном сенситометрическом испытании на специальных бланках или миллиметровой бумаге строят кривые кинетики проявления, характеризующие зависимость сенситометрических величин от времени проявления.

По этим кривым определяют оптимальное время проявления, соответствующее рекомендуемой степени проявленности испытуемого материала, а также сенситометрические характеристики при оптимальном времени проявления.

Структурометрические свойства фотоматериалов - разрешающая способность и зернистость.

Разрешающая способность, т. е. способность фотоматериала передавать раздельно мелкие близко расположенные детали, цветных фотоматериалов определяется так же, как и черно-белых, и характеризуется количеством линий, раздельно воспроизводимых на 1 мм изображения.

Для цветных фотоматериалов определяется разрешающая способность каждого слоя и цветного фотоматериала в целом. Для этого в резольвометре фотографируют испытательную таблицу (миру) четыре раза: один раз - освещая ее белым светом, второй - за синим, третий - за зеленым и четвертый - за красным светофильтрами.

В первом случае получают изображение миры во всех трех слоях, во втором - желтое изображение миры в верхнем слое, в третьем - пурпурное изображение в среднем слое и в четвертом - голубое изображение в нижнем слое.

Наибольшую разрешающую способность имеет верхний слой и наименьшую - нижний вследствие рассеяния света в двух верхних слоях. Общая разрешающая способность цветных многослойных фотоматериалов приблизительно равна среднему арифметическому из трех значений отдельных слоев. Качество воспроизведения мелких деталей на цветных фотоматериалах кроме разрешающей способности зависит от цвета деталей и цвета окружающего их фона.

Фотографическое изображение имеет зернистую структуру, которая обычно обнаруживается только при увеличении. При определении зернистости различные поля цветной сенситограммы печатаются при различных масштабах увеличения.

При помощи корректирующих светофильтров добиваются, чтобы получаемые изображения были нейтрально-серого цвета и имели оптическую плотность порядка 0,5-0,7. При визуальном рассматривании определяют тот максимальный масштаб увеличения, при котором зернистость становится заметна. Согласно методики, предложенной проф. Ю. Н. Гороховским, зернистость определяют таким образом:

где G - фактор зернистости; n - кратность увеличения.

Чем больше максимальный масштаб увеличения, тем меньше фактор зернистости.

Сенситометрические испытания цветной фотобумаги производятся аналогично описанному способу. Сенситометр для экспонирования образцов цветной фотобумаги должен удовлетворять следующим требованиям:

источник света сенситометра должен обеспечить спектральный состав излучения, соответствующий цветовой температуре 3200+50 К или 2850±30 К;

источник света должен обеспечивать уровень освещенности в плоскости испытуемого фотоматериала, необходимый для получения полной характеристической кривой при продолжительности экспонирования не более 10 с и не менее 0,1 с.

В сенситометре предусмотрено устройство для корректирующих светофильтров, обеспечивающих получение сенситограмм нейтрально-серого цвета.

Модулятор экспозиции должен обеспечивать экспонирование по шкале освещенности.

Константа модулятора (ступенчатого клина) должна быть 0,150±0,005 или 0,100±0,005.

Для химико-фотографической обработки образцов фотографической бумаги применяют устройства (бачки и кюветы), в которых поддерживается необходимая температура.

Химико-фотографическая обработка производится не раньше 0,5 ч и не позже 1 ч после экспонирования в обычном режиме. В 1 л цветного проявителя при сенситометрических испытаниях допускается обработка 0,25 м² цветной фотобумаги, а в остальных растворах по 0,5 м².

Измерение плотностей красителей цветных сенситограмм производится на денситометрах, работающих в отраженном свете.

Все сенситометрические показатели определяются по сенситограмме нейтрально-серого цвета, который определяют визуально.

По плотностям сенситограммы, измеренной в трех зонах спектра (синей, зеленой и красной), на сенситометрическом бланке строят три характеристические кривые. По каждой характеристической кривой определяют значения частичных сенситометрических величин: светочувствительности S, коэффициента контрастности γ, два градиента g₁ и g₂, максимальную D_макс и минимальную D_мин оптические плотности.

Значения частичных светочувствительностей определяют по формуле

где H_кр определяется по D_кр=0,6+D_мин.

За величину светочувствительности фотобумаги принимают значение светочувствительности зеленочувствительного слоя.

Значение частичных коэффициентов контрастности вычисляют по формуле

или по сенситометрическому бланку.

За величину коэффициента контрастности фотобумаги принимают значение коэффициента контрастности зеленочувствительного слоя.

Градиент фотобумаги - это отношение приращения оптической плотности между соответствующими точками к приращению логарифма экспозиции на этом участке. Одна из этих точек равна плотности D=0,6+D_мин. Градиент g₁ определяется для участка характеристической кривой, расположенного выше этой плотности, а другой - ниже (рис. 35):

Рис. 35. Определение градиентов цветной фотобумаги

где D_в=0,6+D_мин, D_c - отстоит от точки D_в на расстоянии, равном 0,5 по шкале логарифмов экспозиции;

где плотность D_a отстоит от плотности D_в на расстоянии, равном 0,4lgH. Обычно градиенты определяются с помощью трафарета (рис. 36).

Рис. 36. Трафарет для определения градиентов фотобумаги

За величину градиентов g₁ и g₂ фотобумаги принимают значения градиентов зеленочувствительного слоя.

Баланс коэффициентов контрастности Б_γ, или баланс градиентов определяют разностью между наибольшим и наименьшим частичными коэффициентами контрастности или градиентами.

Максимальная оптическая плотность D_макс для каждого светочувствительного слоя определяется величиной плотности поля сенситограммы, экспонированного таким образом, что дальнейшее увеличение экспозиции не вызывает повышения этой плотности, и обозначается

Минимальная оптическая плотность D_мин для каждого светочувствительного слоя определяется величиной плотности, образовавшейся в неэкспонированном образце фотографической бумаги, прошедшем все стадии химико-фотографической обработки, и обозначается

Значение корректирующих светофильтров, при которых сенситограмма получается нейтрально-серого цвета, записывают на этикетке фотобумаги. Эти светофильтры называются балансными, и по их плотности судят о степени сбалансированности отдельных слоев фотобумаги. Они учитываются при подборе фотобумаги для печати, а также при замене одной фотобумаги другой.