СЕНСИТОМЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

 

Существующая общая система сенситометрии предусматривает установление прямым экспериментом (сенситометрическим испытанием) зависимости между параметрами действующего на материал излучения и возникшим фотографическим эффектом. Для этого прежде всего необходимо уметь измерять характеристики излучения и фотографического эффекта.

В физике существует давно и хорошо разработанный раздел— фотометрия, в котором определены величины, характеризующие излучение света. Основные из них: световой поток Ф, сила света I, освещенность Е, яркость В, количество освещения или экспозиция Н, цветовая температура Т — описаны в п. 1.1. Дополним только, что определение световых величин основано на экспериментальных данных по восприятию глазом излучений различного спектрального состава, т.е. на функции видности человеческого глаза.

Для измерения фотографического эффекта в черно-белой фотографии используется понятие оптической плотности (см. также п. 1.1.2.2). В общем случае оптическая плотность D определяется как десятичный логарифм значения величины, обратной коэффициенту пропускания, т.е. показывает, во сколько раз падающий световой поток больше светового потока, прошедшего через измеряемую среду.

Оптическая плотность пропорциональна визуальной оценке яркости, поэтому может рассматриваться в качестве характеристики объекта и изображения по его восприятию глазом или действию на фотоматериал. С другой стороны, в соответствии с законом Бугера оптическая плотность пропорциональна количеству светопоглощающего вещества в слое (серебра) и может служить мерой фотографического эффекта. Эти два свойства оптической плотности и определяют удобство использования ее в сенситометрии черно-белых фотоматериалов.

В цветной фотографии выбор величины для определения фотографического эффекта и ее измерение значительно более сложны.

Прежде всего это связано с тем, что оптическая плотность участка цветного изображения зависит от спектрального состава освещения и спектральной чувствительности приемника.

 

Поясним это на примере. Пусть на пленке участок цветного изображения образован желтым красителем, который пропускает зеленые и.красные лучи и задерживает синие. Если осветить пленку красным светом, то на рассматриваемом участке красные лучи почти не будут поглощены, количества воздействующего и прошедшего через участок света будут близки, т.е. оптическая плотность будет мала; Если осветить этот же участок синим светом, который почти весь поглотится, то количество прошедшего через этот участок света будет значительно меньше, чем воздействующего, т.е. оптическая плотность будет велика.

Нетрудно представить аналогичный пример, показывающий, как изменяется оптическая плотность одного и того же участка цветного изображения в зависимости от того, к каким лучам чувствителен приемник, который воспринимает свет.

 

Итак, пользоваться понятием оптической плотности в том же значении, какое было принято в черно-белой фотографии, в цветной нельзя. Для оценки цветного изображения была принята величина эффективная оптическая плотность — оптическая плотность, определенная при заданном спектральном составе освещения в отношении заданного светочувствительного приемника. В зависимости от спектральной чувствительности приемника различают визуальную D_в, копировальную D_кп и другие виды эффективной оптической плотности.

Если в черно-белой фотографии оптическая плотность характеризует фотографическое изображение по его воздействию на приемник (глаз, фотоматериал и др.) и одновременно служит мерой количества серебра изображения, т.е. мерой фотографического эффекта, то в цветной фотографии такого соответствия нет по следующим причинам. Цветное изображение состоит из трех красителей. Определение эффективной оптической плотности каждого из них проводится в зоне его максимума поглощения. Красители цветных фотоматериалов далеки от идеальных — каждый из них имеет паразитное поглощение в зоне максимума поглощения двух других. Поэтому на определяемое значение эффективной оптической плотности одного из красителей будет существенно влиять количество остальных.

 

Например, видимый на цветном фотографическом изображении желтый цвет определяется не только желтым красителем, но (хотя и в меньшей степени) и пурпурным, к голубым. Так же, естественно, обстоит дело и с другими цветами.

 

В связи с этим в цветной фотографии необходимо измерять два вида оптических плотностей: общую (или интегральную) и частичные.

Общая эффективная оптическая плотность всех «наложенных» слоев красителей характеризует фотографическое цветное изображение по его воздействию на. приемник.

Частичные эффективные оптические плотности отдельных слоев цветного изображения служат мерой концентрации образовавшегося в слое красителя, т.е. мерой фотографического эффекта. По ним можно судить о фотографических свойствах отдельных слоев, их значения используются для построения характеристических кривых.

Для получения полной информации о фотографических свойствах цветного фотоматериала необходимо было бы определить его свойства для всего многообразия источников света с разным спектральным составом излучения и для всевозможных приемников света с различной спектральной чувствительностью. Однако такие испытания настолько громоздки и сложны, что практически не могут быть реализованы.

В основу цветной сенситометрии положен более простой метод, который тем не менее позволяет определить фотографические свойства с точностью, необходимой для практического использования фотоматериала. Метод заключается в определении правильности передачи полей почернения нейтральносерого клина полями фотографического изображения этого клина, состоящего из голубого, пурпурного и желтого красителей фотоматериала.

Для освещения применяют излучение, близкое по спектральному составу к свету, при котором фотоматериал используется на практике. Для определения фотоэффекта каждого светочувствительного слоя используются различные частичные эффективные оптические плотности в зависимости от назначения фотоматериала. У позитивных (пленки, фотобумаги) и обращаемых фотоматериалов, которые предназначены для непосредственного рассматривания изображения человеком, — визуально-эквивалентные серые плотности (ВЭСП). У негативных, предназначенных для печати (копирования) с них, — копировально-эквивалентныв серые плотности (КЭСП).

При определении свойств черно-белых фотоматериалов используется аналогичный метод — нахождение соответствия между оптическими плотностями полей нейтрально-серого клина и соответствующими полями его фотографического изображения.

Фотоматериал подвергают действию строго дозированных количеств света с заданными спектральными свойствами и обрабатывают в стандартных условиях. Измеряют величины, выбранные для определения фотографического эффекта. Строят график зависимости между экспозицией и фотоэффектом — характеристическую кривую (см. п. 4.1.2) — и по ней определяют фотографические свойства.

Используемые при проведении испытаний приборы и, главное, формулы и критерии для нахождения фотографических характеристик определяют конкретные сенситометрические системы. В Советском Союзе использовались сенситометрические системы, предусмотренные ГОСТами. Среди зарубежных наибольшее распространение имели АSА (США, Англия, Япония) и DIN (ФРГ, ГДР).

Для определения фотографических свойств черно-белых материалов достаточно построить одну характеристическую кривую. Для цветных, у которых имеется три светочувствительных слоя, их должно быть получено три — для каждого из цветоделенных изображений.

В принципе, построение характеристической кривой и определение показателей для отдельных слоев цветных фотоматериалов производятся так же, как для черно-белых, — разница лишь в том, что для определения фотографического эффекта используются другие величины. Поэтому для простоты изложения ниже методы определения и физическая сущность показателей рассматриваются на примере черно-белых фотоматериалов; при необходимости указаны особенности, характерные для сенситометрии цветных фотоматериалов.

Экспонирование светом заданного спектрального состава проводят на специальных приборах — сенситометрах, в которых при постоянной выдержке дозировани освещенности осуществляется с помощью сенситометрического клина — пластинки, разные участки (поля) которой имеют различные нейтрально-серые оптические плотности, отличающиеся друг от друга на постоянную величину (константу клина). В результате фотоматериал, располагающийся при экспонировании за клином, получает на соответствующих участках строго дозированную экспозицию, значение которой на каждом участке (поле) заранее известно. Условия экспонирования выбирают таким образом, чтобы приблизить испытания фотоматериала к практическим условиям его использования. После химико-фотографической обработки в специальной проявочной машине получают сенситограмму — фотографическое изображение клина (рис. 4.1.).