Лекція 7

§5. Спектральна сенситометрія

Ми розглядали методи і засоби виміру властивостей фотоматеріалів для отримання зображення чорно-білих об’єктів при опроміненні “білим” світлом. Це є інтегральна сенситометрія. Вона дозволяє визначити ці властивості, які необхідні при відновленні шкали сірих кольорів. Виникає необхідність врахування дії на світлочутливі шари променів різного спектрального складу.

Для фотографічної практики необхідно вияснити ефект, який викликаний опроміненням змішаними променями окремих спектральних зон, – кольорова сенситометрія, оскільки такі суміші мають певне забарвлення.

Спектральна сенситометрія вивчає розподіл фотографічної чутливості по спектру.

Для кольорової сенситометрії є важливим:

1- визначення кольорочутливості через фотографування спеціальних кольорових таблиць;

2- ефективна світлочутливість, яка виміряна за допомогою світлофільтрів, що виділяють певну область спектра.

 

§6. Механізм спектральної сенсибілізації

Спектральна (монохроматична) чутливість S_λ, розраховується як

;

К – коефіцієнт пропорційності;

H_λ=E_λt – світлова експозиція монохроматичного випромінювання;

D_кр=D₀+1,0 – критеріальна оптична густина.

Для аналізу дії випромінювання різних довжин хвиль на фотошар, здійснюють спектральні дослідження фотоматеріалу, експонуючи його монохроматичне випромінювання. Будують криву спектральної чутливості фотоматеріалу S_λ=f(λ).

По спектральній чутливості чорно-білі матеріали поділяють на несенсибілізовані та спектрально сенсибілізовані: ортохроматичні, панхроматичні, ізопанхроматичні, інфрахроматичні.

Несенсибілізовані фотоматеріали характеризуються чутливістю до синьо-фіолетової частини видимого спектру, що обумовлено власною чутливістю галогеніду срібла (межа власної чутливості галогеніду срібла AgCl~425нм, AgBr~480нм, AgBr/AgI~520нм). До несенсибілізованих відносять фотопапір, позитивні кіноплівки, деякі негативні фототехнічні плівки. При зйомці кольорового об’єкту на несенсибілізований фотоматеріал є істотні спотворення в передачі тонів. Крива видності людського ока і крива спектральної чутливості не збігаються.

Несенсибілізовані фотоматеріали не реагують на зелені, жовті, червоні промені, вони передаються чорними.

Сенсибілізовані фотоматеріали окрім власної чутливості, зв’язаної з природою галогеніду срібла, мають додаткову чутливість до довгохвильвої частини видимого спектру.

Ортохроматичні фотоматеріали (“ортос” – правильний) відчувають синьо-фіолетову та жовто-зелену частини спектру; панхроматичні (“пан” – весь) реагують на всі промені видимого спектру, до зеленої частини – чутливість знижується; ізопанхроматичні (“ізос” – рівний) майже однаково реагують на випромінювання всіх довжин хвиль видимого спектру.

Для реєстрації ультрафіолетового випромінювання: близький УФ (~290-400нм), дальній УФ (~200-290нм), вакуумний УФ (~10-200нм) УФ області спектру використовують особливі фотоматеріали, емульсійний шар яких містить мало желатини. Це обумовлено тим, що желатин в в зоні довжин хвиль 100÷200нм в процесі експонування інтенсивно поглинає УФ-випромінювання, що практично не досягає мікрокристалів галогеніду срібла. Тут спостерігається різке пониження світлочутливості галогеніду срібла за рахунок екранування желатином мікрокристалів емульсійного шару. Враховуючи цю обставину, в УФ фотографії використовують емульсії, які містять високу концентрацію сферичних мікрокристалів галогеніду срібла і в малій кількості желатину.

Ефект спектральної сенсибілізації пояснюється за допомогою теорії утворення прихованого зображення, що пропонується Герні і Моттом. На першій стадії в процесі експонування мікрокристалу галогеніду срібла у фотошарі довгохвильовий квант світла hν збуджує молекулу сенсибілізатора F, який адсорбується на поверхні мікрокристалу

.

Збуджена молекула сенсибілізатора F^*, у термодинамічному рівноважному стані, інжектує електрон ē, який захоплюється срібним домішковим центром світлочутливості мікрокристалу галогеніду срібла, що складається з n атомів срібла ([Ag]_n) і заряджає його від’ємно

.

У кристалічній гратці галогеніду срібла міжвузельний іон срібла притягується до від’ємно зарядженого центру світлочутливості і нейтралізується на ньому, утворюючи атом срібла:

.

Як наслідок центр світлочутливості збільшується на один атом срібла. Катіон сенсибілізатора F⁺, отримуючи електрон від іону брому, відновлюється у молекулу сенсибілізатора F, а атоми брому видаляються з кристалу та зв’язуються з желатиною

.

При досягненні критичного розміру центр скритого зображення здатний каталізувати відновлення мікрокристалу, експонованого випромінювання, що виходить за межу власної чутливості галогеніду срібла.

 

§7. Яскравісні властивості об’єктів

Задачею фотографії є досягнення раціонального регулювання окремих стадій процесу високоякісного зображення, тобто такого, яке наближується до оригіналу, а інколи перевищує його, підсилюючи співвідношення яскравостей. Ця задача відноситься до проблем градаційного процесу, тобто фотографічного відновлення яскравостей (тону) об’єкту. Це є основою фотографічної сенситометрії. Ця область сенситометричної науки складає розділ сенситометрії, який присвячений вивченню та виміру певних властивостей фотоматеріалів, які встановлюють закономірності відновлення тонів (яскравостей) у фотографічному зображенні.

Можливості фотовідновлення будь-якого об’єкту обумовлено не лише сенситометричними параметрами фотоматеріалів, але й кількісними характеристиками самих об’єктів.

Тому для проведення фотопроцесу необхідно враховувати не лише яскравісні та спектральні особливості об’єкту, але й геометричні розміри та форму деталей.

Перша задача розв’язується на основі теорії відновлення тонів, а друга – вивченням структурних властивостей проявленого зображення.

Для визначення фізичної величини оптичної густини можна прийняти F₀=1, F=F_відн і. оскільки яскравість ~ світловому потоку, то можна записати

.

Співвідношення яскравостей об’єкту, тобто контраст, можна розглядати як параметр, що характеризує відношення крайніх, мінімальної та максимальної яскравостей, а також суміжних ділянок.

Перша величина, або загальний контраст, задається інтервалом яскравостей або . Цю величину можна оцінювати інтервалом оптичних густин .

Контраст суміжних ділянок, або деталей яскравості, задається величиною

, де В₁=В, або .

В основному, інтервал більшості об’єктів не перевищує 1,3:2,5.

 

§8. Фотографічне відновлення у двоступеневому процесі

Отримання фотографічного зображення складається з одного або декількох проміжних ступенів. При тиражуванні фільмокопій позитиви друкують не через перший оригінальний позитив, в через дві проміжні стадії, т.з. контратипирування, тобто отримання додаткового позитиву і дубль-негативу, який використовується при масовому копіюванні. Таким чином, зберігається оригінальний негатив. Однак найбільш поширеним є двоступеневий негативно-позитивний процес. Характер тоновідновлення є одним з основних показників якості фотографічного зображення.

У двоступеневому процесі враховуються дві характеристичні криві, тобто спотворення, які викликані одним шаром, можуть бути виправленні другим.

Оскільки негативна ступінь передує позитивній, то для відновлення спотворень необхідно вірно підібрати позитивний фотоматеріал по відношенню до негативного і правильної передачі градації світлотіні об’єкту на відбитку. Для пояснення фізичної сутності правильної передачі будують - позитивна, - негативна.

Логарифмічний масштаб обумовлений законом Вебера-Фехнера.

Якщо в цих графіках залежність і буде прямою, то це є правильна передача, тобто правильне тоновідновлення в чорно-білих кольорах. Ця вимога описується рівнянням , де кутовий коефіцієнт - постійний протягом всього інтервалу яскравостей.

Для оцінки правильності передачі характеру об’єкту необхідно співставити основні параметри двох частин процесу.

Негативний процес позитивний процес

1) або 2)

- експозиція при друці

(Н_н – експозиція

у фокальній площині)

3) , 4)

5) ,

.

З (2) і (5) випливає ; або (_*)

Підставляємо у (_*) вираз (4):

Підставляючи сюди умову пропорційної передачі , то отримаємо , замінюючи (3), отримаємо . Згідно з (1) можна замінити і отримати

або

Для прямолінійної ділянки характеристичної кривої, можна записати , якщо К=1, то спостерігається повна відповідність відбитку до об’єкту, якщо К><1, то буде більш або менш контрастний об’єкт, порівняно з із загальним контрастом об’єкту

Правильний відбиток може бути, коли негатив проявлений до γ_н, то необхідно з боку позитивного процесу виконати умову γ_п=1/γ_н. Якщо відомі для позитивного шару і умови обробки, що дають певне значення γ_п, то негатив повинен бути проявлений до значення γ_н=1/γ_п.

Необхідна умова – повна відповідність інтервалу густини негатива та інтервалу експозицій позитиву. Якщо γ_п=γ_н, то буде оптимальне відновлення оригіналу, інакше будуть спотворення в тіні або світлі фотооб’єкту.