Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение

Подождите немного. Документ загружается.

показа при свете дуговой лампы (кинопленка), а поскольку ее свет белее света лампы на



каливания, кривые эти почти совпадают друг с другом. Проекционный серый стимул в

этом случае будет почти таким же, как и при рассматривании пленки на дневном свету.

Кривые рис. 14.9 (с) — это характеристические кривые отражающих фотоматериа

лов (фотобумаг). Мы видим, что они вновь почти совпадают друг с другом, то есть се

рый стимул типичных условий просмотра этих материалов близок к серому при днев

ном свете (как было показано в разделе 5.6, в целях улучшения передачи оттенков

кожи некоторыми фотоматериалами «серые» тона могут специально воспроизводить

ся с небольшой подцветкой).

Стоит отметить, что кривые рис. 14.9 нелинейны: в дополнение к «подошве» и

«плечу», то есть участкам соответственно наименьших и наибольших оптических

плотностей, кривые демонстрируют плавный рост коэффициента контрастности (гам

ма) по мере роста оптических плотностей элементов изображения. Замечено, что такие

изменения гамма дают более визуально комфортные изображения, чем те, что получе

ны на материалах с прямыми характеристическими кривыми: высокие значения диф

ференциальной (точечной) гамма на высоких оптических плотностях улучшают раз

личимость деталей в глубоких тенях изображений за счет определенного вклада в ком

пенсацию эффектов паразитных подсветок при съемке и в просмотровой ситуации, в

то время как низкие дифференциальные значения гамма на низких оптических плот

ностях предотвращают «огрубление» светов и отодвигают границу допустимых по

грешностей экспозиции, то есть увеличивают фотографическую широту фотопленки

(см. гл. 6).

У обращаемых фотопленок (рис. 14.9 [а]), ориентированных на проекционный по

каз в затемненном помещении, гамма на оптических плотностях порядка 1.0 (т.е. при

мерно соответствующих среднесерому) лежит в районе 1.5, что дает визуально ком

фортные изображения как на чернобелых, так и на цветных фотоматериалах

(Clark, 1953). При этом должно сказать, что гамма 1.0 — недостаточна, поскольку тем

ные области будут восприниматься слишком светлыми изза высветляющего эффекта

темного окружения (что обсуждалось в гл. 6).

Кривые рис. 14.9 (b), относятся к цветным контратипным пленкам, работающим

в связке с цветными негативными пленками с гамма 0.65. Следовательно, чтобы

в комбинации с негативной пленкой пленка контратипная давала результирующую

гамма в районе 1.6, дифференциальное значение гамма на оптической плотности 1.0 у

нее должно быть весьма высоким — порядка 2.4 (0.65´2.4 = 1.6). Результирующее зна

чение гамма негативнопозитивной системы такого типа будет выше, чем у обращае

мых фотопленок (рис. 14.9 [а]), поскольку система эта разработана для нужд профес

сионального кинематографа, в котором, как правило, имеется возможность удержать

контрастность светов на достаточно низком уровне. Сочетание низкой контрастности

светов с высокой гамма результирующего изображения дает весьма выгодный рост ко

лориметрической чистоты его элементов.

Кривые, показанные на рис. 14.9 (с), относятся к цветным фотобумагам, ориенти

рованным на получение отпечатков с низкоконтрастных негативных фотопленок.

Среднесерый в изображениях, выполненных на отражающих носителях, обычно вос

производится на оптических плотностях порядка 0.5 при уровне гамма фотобумаги в

районе 1.6 (которая, будучи объединенной с гамма 0.65 негативной фотопленки, выда

ет общий коэффициент контрастности порядка 1.0 [ср. раздел 6.4 и 11.10]). Мы видим,

что результирующая гамма негативнопозитивной системы данного типа ниже, чем у

291

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

292

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Рис. 14.9 Типичные характеристические кривые цветных фотопленок как функции от деся

тичного логарифма экспозиции светом балансной цветности. На большинстве уровней экспо

зиции эти пленки воспроизводят серые цветовые стимулы, когда рассматриваются в свете с

предписанной цветностью.

(а) — цветная обращаемая фотопленка класса Kodachrome, предназначенная к проекцион

ному показу слайдов в свете лампы накаливания; (b) — цветная позитивная пленка класса

Eastman Color Print, предназначенная к кинопроекционному показу (дуговые лампы) изобра

жений, полученных с низкоконтрастных негативов; (с) — цветная фотобумага класса

Ektacolor, предназначенная к производству отпечатков с низкоконтрастных негативных фото



пленок класса Kodacolor.

слайдсистем, поскольку темные области изображений обычно не подвержены эффек



ту высветления за счет темного окружения (Bartleson и Breneman, 1967).

Когда пленки рис. 14.9 (а) используются не для проекционного показа, а в качестве

оригиналов для производства слайдов или отражающих отпечатков на материалах,

которым свойственно аналогичное поведение гамма, — нестабильность гамма этих

пленок должна быть компенсирована. Если коррекцию не выполнить, то градиент

гамма всей системы удвоится, в результате чего контрастность теней окажется избы

точной, а светов — недостаточной (см. рис. 6.15).

На рис. 14.10 даны характеристические кривые промежуточной негативной плен

ки, обеспечивающей необходимую коррекцию гамма в ситуации, когда со слайда с ха

рактеристической кривой рис. 14.9 (а) изображение печатается на фотобумаге с харак

теристической кривой рис. 14.9 (с): при этом мы знаем, что дифференциальная гамма

слайдизображения варьирует от 0.3 в тенях до 1.0 в светах, в результате чего изобра

жение, полученное со слайда на негативной пленке с гамма 0.65, будет менять диффе

ренциальную гамма от 2.0 в тенях, но только до 0.65 — в высоких светах.

14.17 ЭФФЕКТЫ ФОРМ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКИХ КРИВЫХ

Одной из главных задач денситометрии в фотографии является выявление формы

характеристической кривой фотоматериала, что позволяет контролировать измене

ния тоновоспроизведения на разных уровнях оптической плотности. Сразу заметим,

что для полноты информации необходим учет величин паразитной подсветки в фото

аппарате и просмотровой паразитной подсветки, которые всегда немного отличны от

сенситометрической и денситометрической паразитных подсветок соответственно.

Плюс к тому, когда исследуется система, состоящая из нескольких репродукционных

этапов (будь то контактная печать или проекционная), должен учитываться еще и эф

фект паразитной подсветки печати (см. гл. 6 и раздел 13.10).

14.17.1 Эффекты нелинейности

Тот факт, что фотографические характеристические кривые никогда не бывают

строго линейны, существенно усложняет ситуацию (см. рис. 14.11). Для простоты ил

люстрации сего тезиса допустим, что интегральные оптические плотности некоей экс

понированной и обработанной цветной обращаемой фотопленки таковы, что серая

шкала при данном освещении представлена тремя кривыми, лежащими одна поверх

другой (рис. 14.11 [а]). Если такую пленку экспонировать светом иной цветности, ска

жем, чуть более синим, результат может оказаться подобен тому, что показан на

рис. 14.11 (b): «синяя» кривая будет смещена относительно двух других кривых вдоль

оси логарифмов экспозиции.

Положение можно поправить за счет желтого фильтра на объективе фотоаппара

та, в результате чего «синяя» кривая сместится назад (рис. 14.11 [с]). Однако исход

ный «синий» сдвиг кривой невозможно компенсировать с помощью желтого фильтра

на объективе проектора (или непосредственно на самом слайде), поскольку «синяя»

кривая сместится в этом случае не горизонтально (т.е. вдоль оси экспозиций), а верти

кально — вдоль оси оптических плотностей (рис. 14.11 [d]).

Если бы характеристические кривые фотопленок были линейны, то для их све

дения можно было бы использовать как горизонтальный, так и вертикальный сдвиги;

однако коль скоро графики нелинейны, вертикальный сдвиг приводит к «гиперкор



293

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

рекции» на низких плотностях и «гипокоррекции» на высоких («гиперкоррекция» на

очень высоких плотностях в отношении слайдов обычно не столь значима).

Отметим, что общий сдвиг хроматического баланса от желтого, через серый, к сине

му существенно снижает качество результирующего изображения. По этой причине,

когда цветная обращаемая пленка экспонируется при свете, отличном от того, под кото

рый она была сбалансирована, для получения наилучших результатов должен приме

няться коррекционный фильтр на объективе именно фотоаппарата, но не проектора.

Наоборот: когда точно известно, что предстоит съемка при осветителях с разными цвет

ностями и, следовательно, использование коррекционных фильтров на объективе аппа

рата невозможно, — должна использоваться пленка с линейной характеристической

кривой, поскольку коррекцию изображений на такой пленке можно успешно выпол

нить путем их проектирования через коррекционные фильтры.

Также интересно отметить то, что в описанных случаях определенная коррекция

возникает сама за счет хроматической адаптации зрения по изображению; последняя

наступает почти моментально, что легко продемонстрировать с помощью т.н. двух

цветных проекций Эдвина Лэнда (Land, 1959): в опытах Лэнда зрение наблюдателей

эффективно обесцвечивало свет лампы проектора за счет адаптации по изображению.

Однако когда характеристическая кривая фотопленки нелинейна, степень цвето

вого сдвига на разных оптических плотностях будет разной, и сдвиг этот уже не смо

жет имитировать смену освещения в зарегистрированной сцене. В результате степень

визуальной адаптации будет много меньше желаемой.

14.17.2 Эффекты насыщения и разбеливания

Ограниченность диапазона экспозиций, в рамках которого фотоматериал способен

выдать адекватный отклик, при выходе за пределы этого диапазона может привести к

серьезным изменениям цветового тона элементов изображения. К примеру,

294

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Рис. 14.10 Характеристические кривые промежуточной негативной пленки, гамма которой

так растет по мере роста экспозиции, что нивелирует гаммавариации обращаемых фотопле

нок класса Kodachrome (рис. 14.9 [а]).

красноватопурпурный объект сцены обычно по максимуму экспонирует красночувст

вительный слой фотоматериала, по минимуму — зеленочувствительный и в средней

степени — синечувствительный. Когда уровень экспозиции плавно растет (напри

мер, за счет увеличения освещенности объекта в сцене, просвета диафрагмы объекти



295

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Рис. 14.11 Характеристические кривые типичной цветной обращаемой фотопленки: (а) — экс

позиция светом, соответствующим цветовому балансу пленки; (b) — экспозиция светом, цвет

ность которого смещена в синюю сторону от балансной; (с) — то же, что (b), но с коррекцией при

помощи желтого фильтра на объективе камеры; (d) — неудачная попытка коррекции с помо

щью желтого фильтра на объективе проектора или на слайде.

ва либо выдержки), предел наступает тогда, когда красночувствительный слой выхо



дит на максимум своего отклика, что в свою очередь ведет к нехватке тоновых модуля

ций в изображении и сдвигу его цветового тона в пурпурную сторону. Если уровень

экспозиции повышать дальше, то на максимум выходит отклик по синечувствитель

ному слою, а поскольку максимальные отклики всех трех слоев могут в этом случае

оказаться одинаковыми, отличие между красным и синим откликами исчезнет и изо

бражение объекта станет пурпурным. Наконец, когда на максимум выходит отклик

зеленочувствительного слоя, то все три отклика уравниваются и изображение стано

вится просто белым. Следовательно, цвет изображения красноватопурпурного объек

та будет меняться от исходного через пурпурный к белому.

Разбеливаются (т.е. теряют свою колориметрическую чистоту при одновременном

росте фотометрической яркости. — Прим. пер.) только те стимулы сцены, что вызыва

ют одинаковые отклики какихлибо двух (но не трех) светочувствительных слоев, —

они выходят на белый плавно, то есть не давая какихлибо сдвигов цветового тона.

К таким стимулам относятся: однозначные красный, зеленый, синий, голубой, пур

пурный и желтый.

Отметим, что аналогичные явления возникают в телевидении и в полиграфии, по

скольку и в первом, и во втором случаях трихроматические каналы (или печатные

формы) дают отклики лишь в узком диапазоне экспозиций. Изменения в цветовом

тоне тем заметнее, чем ниже уровень яркостных модуляций или чем выше степень раз

беливания цветового стимула.

Возникновение описанных эффектов более вероятно в отношении стимулов высо

кой колориметрической чистоты, поскольку различие в экспозиции трех фотографи

ческих слоев, каналов или печатных форм в этом случае больше. По этой же причине

такие эффекты чаще проявляют себя в фотоматериалах с высокими уровнями меж

слойного эффекта (см. раздел 15.5), маскирования (см. разделы 15.6 и 23.13) или мат

рицирования (см. раздел 19.2).

Описанные явления наиболее заметны в отношении красноватопурпурных и

синеватопурпурных стимулов, поскольку последние могут обладать очень высокой

колориметрической чистотой (см. рис. 14.12).

Наконец, отметим, что сходные эффекты могут возникать при заниженных уров

нях экспозиции, но, поскольку последние в основном касаются темных областей изо

бражения, эти явления не столь выражены.

14.18 КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПЛОТНОСТИ

При сравнении результатов денситометрии фотоматериалов, построенных на раз

ных наборах красителей, возникает необходимость в колориметрических измерени

ях, что выполнимо с помощью денситометров, оснащенных соответствующими фильт

рами. Таким образом, если комбинация спектрального распределения энергии света,

испускаемого лампой денситометра и подкорректированного оптикой прибора, спек

тральных коэффициентов пропускания трех измерительных фильтров и спектраль

ной чувствительности фотоэлемента таковы, что описываются функциями:

296

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Сдвиг цветового тона в фиолетовую сторону при разбеливании синих стимулов всегда хоро



шо заметен, что объясняется особенностями (формой) цветового охвата человеческого зре



ния. — Прим. пер.

297

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Рис. 14.12 Стимулы высочайшей колориметрической чистоты, которые в солнечные дни порой

создаются лепестками цветов и листвой, иногда можно воспроизвести в проходящем свете (т.е.

с помощью диапозитивов). В нашем примере высокочистый краснопурпурный цветовой сти

мул высокой фотометрической яркости (не подверженный эффектам десатурации за счет по

верхностных переотражений) создан лепестками цветов бугенвиллии, освещенными солнцем

на просвет.

Ограниченность фотометрической яркости репродукционных стимулов приводит к некоторым

весьма интересным цветоискажениям: в темных областях уровни экспозиции слоев фотомате

риала (или каналов телекамеры) примерно одинаковы, однако по мере роста уровня экспози

ции отклики красночувствительного, затем синечувствительного и, наконец, зеленочувстви

тельного слоев (каналов) достигают своего предела. Достижение максимального отклика по

красночувствительному слою ведет к утрате тоновых модуляций в лепестках; по синечувстви

тельному слою сопровождается смещением их цветового тона от краснопурпурного к пурпур

ному (поскольку отклики красночувствительного и синечувствительного слоев уравнивают

ся); по зеленочувствительному — к разбеливанию (поскольку отклики по всем слоям становят

ся одинаковыми). Отметим, что эффекты, подобные описанному, возникают как в фотографии,

так и в телевидении и полиграфии (см. раздел 14.17).

Заметим также, что в нашем примере высокая фотометрическая яркость краснопурпур

ного стимула приводит к рефлексу этого стимула на лицо девушки (чего следует всячески избе



гать, бо данный эффект больше проявляет себя на изображениях, нежели в реальных сценах).

() ()ll

()()ll

где

()l

— спектральное распределение энергии света стандартного Аосветителя, ре

зультат измерения трех зональных оптических плотностей будет равен:

(/ )1 Xk+

(/ )1 Yk+

(/ )1 Zk+

где k

, k

и k

— обнуляющие постоянные, а X

, Y

и Z

— трехстимульные значения об

разца, освещенного стандартным Аосветителем. Измерение, организованное по тако

му принципу именуется измерением колориметрических оптических плотностей.

Колориметрические оптические плотности позволяют сравнивать образцы, органи

зованные разными наборами троек красителей, к примеру: когда трехстимульные зна

чения, вычисленные из колориметрических оптических плотностей, оказываются в тех

же соотношениях, что и трехстимульные значения фактического осветителя — образ

цы выглядят идеально серыми, независимо от своего красочного состава.

Сказанное также относится к денситометрам, характеристики которых идентичны

какойлибо линейной комбинации трихроматических кривых Стандартного наблюда

теля (см. разделы 7.4 и 8.3). Однако практическая реализация требуемых спектраль

ных чувствительностей денситометрических фотоэлементов достаточно сложна, по

этому образцы, полученные за счет разных наборов красителей, обычно измеряют ко

лориметрически (см. раздел 8.5).

14.19 СПЕКТРАЛЬНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПЛОТНОСТИ

Измерение интегральных оптических плотностей по единичным длинам волн в

«красной», «зеленой» и «синей» зонах спектра с помощью специальных узкополос

ных фильтров — это измерение спектральных оптических плотностей или монохро

матических оптических плотностей.

Спектральные оптические плотности представляют большую информационную

ценность, поскольку оптические плотности на пропускание большинства красителей

аддитивны, то есть общая оптическая плотность изображения, организованного из по

следовательных слоев cyan, magenta и yellowкрасителей, по «красной» области

спектра равна сумме «красных» оптических плотностей по каждому слою в отдельно

сти, по «зеленой» области — равна сумме «зеленых» оптических плотностей и по «си

ней» — сумме «синих» оптических плотностей по каждому слою в отдельности.

Важно отметить, что спектральные оптические плотности на пропускание боль



шинства красителей подчиняются правилу пропорциональности, суть которого в том,

298

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

что изменение концентрации любого красителя ведет к пропорциональному измене



нию всех его спектральных оптических плотностей, то есть умножению их на некий

коэффициент. Таким образом, если, к примеру, оптическая плотность красителя по

«красной» зоне спектра выросла на 50%, то оптические плотности по «зеленой» и «си

ней» зонам вырастут также на 50% (см. также раздел 15.7).

14.20 АНАЛИТИЧЕСКИЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПЛОТНОСТИ

Когда интерес представляет не только результирующее цветное изображение, но

каждое из воспроизводящих красочных изображений в отдельности, пользуются т.н.

аналитическими (расчетными) оптическими плотностями (поскольку в обработан

ном фотоматериале красочные сепарации неотделимы друг от друга. — Прим. пер.).

При оценке светопропускающих материалов аналитические оптические плотности

можно получить из спектральных оптических плотностей путем решения системы

уравнений: коль скоро из правила пропорциональности следует то, что, если оптиче

ская плотность cyanкрасителя по некоей «красной» длине волны равна C

, спектраль

ные оптические плотности по «зеленой» и «синей» длинам волн будут равны k

, где k

и k

— константы. Аналогично если спектральная оптическая плотность

magentaкрасителя равна M

по некоей «зеленой» длине волны, оставшиеся две спек

тральных оптические плотности будут равны k

и k

(где k

и k

— константы). На

конец, если спектральная оптическая плотность yellowкрасителя по «синей» длине

волны равна Y

, то остальные две — k

и k

— константы).

Следовательно, благодаря свойству аддитивности интегральные спектральные оп

тические плотности на пропускание (I

, I

) буду равны:

I C kM kY r

IkCMkYg

IkCkMY

RR G BS

GRGBS

BR G

=+ + +

=+++

=+ +

24 BS

где r

, g

, b

— константы, позволяющие учесть оптическую плотность вуали, не зави

сящую от изменения концентрации всех трех красителей.

Итак, если постоянные k

...k

известны, мы можем вычислить аналитические опти

ческие плотности C

, M

, Y

Для того чтобы определить величины kпостоянных, необходимо измерить отноше

ния поглощений красителей в их максимальных концентрациях к поглощениям

в концентрациях минимальных (Pinney и Voglesong, 1962), то есть путем измерения

соответствующих участков трех красочных изображений мы определяем величины

...k

и r

, g

, b

На рис. 14.13 показана кривая спектральной оптической плотности на пропуска

ние участка типичной фотопленки, который при рассматривании на свету с цветовой

температурой 4000 К создает нейтральносерый стимул (на ось абсцисс графика нане

сен диапазон длин волн, оптимальный для измерения спектральных оптических плот

ностей). Там же показаны исходные кривые спектральной оптической плотности на

пропускание каждого из красителей: четко видно, что интегральные спектральные

оптические плотности можно получить из аналитических спектральных оптических

плотностей.

Стоит сказать, что часто бывает удобным умножать спектральные аналитические

299

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

оптические плотности C

, M

, Y

на три специально подобранных коэффициента, бла

годаря чему при измерении какоголибо серого образца спектральные аналитические

оптические плотности (модифицированные этими коэффициентами) приобретают не

кие специфические значения, к примеру: выбранный образец может оказаться таков,

что при рассматривании в свете источника с цветовой температурой 4000 К, он воспри

нимается строгосерым и имеет визуальную плотность

равную 1.0 (иными словами:

трехстимульные значения образца в этом случае составляют строго одну десятую от

каждого трехстимульного значения идеального отражающего рассеивателя, освещен

ного этим же источником). Множители обычно подбираются так, чтобы каждая из

трех спектральных аналитических оптических плотностей по данному образцу оказа

лась равной единице. Когда сие выполнено, то равные величины спектральных анали

тических оптических плотностей на всех своих прочих уровнях будут точно соответст

вовать строгосерым тонам (разумеется, при том же осветителе [4000 К]) по большин

ству наборов красителей. Величины спектральных аналитических оптических плот

300

ГЛАВА 14 СЕНСИТОМЕТРИЯ И ДЕНСИТОМЕТРИЯ

Рис. 14.13 Кривая спектральной оптической плотности образца, который воспринимается се

рым при свете с цветовой температурой 4000 К (серая линия); желтая, голубая и пурпурная ли

нии — кривые спектральной оптической плотности пигментов, формирующих данный образец

на типичных цветных фотопленках. Три вертикальных линии указывают на длины волн, под

ходящие для замера спектральных оптических плотностей в этих пленках.

Визуальная плотность — величина, основанная на CIEкривой фотопической световой эф



фективности — V(l).