Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение
Подождите немного. Документ загружается.
стических кривых негатива ведет к тому, что хроматический баланс отпечатка будет
зависеть от общей оптической плотности негатива. Несколько примеров помогут про
иллюстрировать сказанное.
16.13.1.1 Недоэкспонированные негативы
На рис. 16.4 дан набор характеристических кривых типичного цветного негативно
го фотоматериала с встроенной маской из окрашенных куплеров. На рис. 16.4 (а) пока
заны участки кривых, которые задействуются на разных уровнях экспозиции при си
неватом освещении сцены, на рис. 16.4 (b) — при желтоватом. Проекция отрезка, об
разованного точками «N» «зеленой» кривой, на ось десятичных логарифмов экспози
ции относится к нормально экспонированным сценам и равна 1.6 логарифмических
единиц, что типично для среднего десятичного логарифма диапазона фотометриче
ских яркостей уличных сцен (2.2) за вычетом фактора паразитной подсветки фотоап
парата (0.6) (James и Higiigns, 1960).
При повышении уровня экспозиции негатива NNотрезок смещается по «зеленой»
кривой вверх: точки, отмеченные как +1, +2, +3, указывают позиции самых светлых
объектов сцены при экспозициях соответственно на одну, две и три ступени выше нор
мальной (фотографическая ступень — это величина, соответствующая повыше
нию/понижению уровня экспозиции в два раза). Аналогично точки, отмеченные как
–1, –2 и –3, относятся к позициям глубоких теней сцены при экспозициях соответст
венно на одну, две или три ступени ниже нормальной. Наборы точек на «красной» и
«синей» кривых несут сходную информацию по красно и синечувствительному слоям
фотопленки.
По рис. 16.4 (а) мы видим, что на «синей» кривой точки смещены на одну ступень
вверх, а на «красной» кривой — на одну ступень вниз. Сие есть следствие избытка ко
ротковолнового («синего») содержимого в синеватом освещении при одновременном
недостатке длинноволнового («красного»).
На рис. 16.4 (b) наблюдаем обратную картину — на «синей» кривой точки смещены
на одну ступень вниз (за счет недостатка «синего» содержимого в желтоватом освеще
нии), на «красной» — на одну ступень вверх (за счет избытка «красного»).
По рис. 16.4 (а) мы видим, что при синеватом освещении на недоэкспонированных
негативах оптические плотности, измеренные за красным фильтром, в тенях зафикси
рованной сцены будут ощутимо выше (а за зеленым — слегка выше), чем в случае иде
ально линейных характеристических кривых (пунктирные линии). В результате
принтер даст ощутимо большую экспозицию фотобумаги за красным фильтром и слег
ка большую — за зеленым (следствием чего явится синеголубой сдвиг хроматическо
го баланса отпечатков).
При желтоватом освещении сцены (рис. 16.4 [b]) на недоэкспонированных негати
вах оптические плотности, измеренные за синим фильтром, в тенях зафиксированной
сцены будут ощутимо выше (а за зеленым — слегка выше), чем в случае идеально ли
нейных характеристических кривых. В результате принтер даст ощутимо большую
экспозицию фотобумаги за синим фильтром и слегка большую — за зеленым (следст
вием чего явится желтокрасный сдвиг хроматического баланса отпечатков).
16.13.1.2 Переэкспонированные негативы
Высокие оптические плотности переэкспонированного негатива не оказывают суще
ственного влияния на экспозиционное «поведение» принтера, однако при синеватом ос
351
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
вещении (рис. 16.4 [а]) света сцены, зафиксированные на этом негативе, будут иметь
слишком низкую оптическую плотность за синим фильтром и слегка пониженную за зе
леным. В результате на отпечатке будет иметь место желтокрасный сдвиг в светах.
Аналогично при желтоватом освещении (рис. 16.4 [b]): света сцены будут иметь слиш
ком низкую оптическую плотность за красным фильтром и слегка пониженную за зеле
ным. Результатом явится синеголубой сдвиг отпечатков в светах.
352
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
Рис. 16.4 Харакетристические кривые негативного фотоматериала с внедренной маской из ок
рашенных краскообразующих компонент. Точки демонстрируют то, как «ведет» себя фотома
териал на «подошве» и «плече» своих характеристических кривых при недо и переэкспозиции
в пределах трех ступеней:
(а) — экспозиция синеватым светом;
(b) — экспозиция желтоватым светом.
16.13.1.3 Прочие эффекты
Итак, мы видим, что форма характеристических кривых негатива может повлиять
на хроматический баланс отпечатка. Поскольку качество фотографий, выполненных
с недо или переэкспонированных негативов не может быть хорошим по определению,
принцип слопконтроля нацелен в основном на коррекцию недостатков тех негативов,
чьи значимые оптические плотности не выходят за крайние позиции подошвы и плеча
характеристических кривых, то есть лежат в диапазоне ±3 ступени (восемь крат —
2´2´2) от уровня нормальной экспозиции (см. рис. 16.4).
Отметим также, что любые искривления характеристических кривых нормально
экспонированного негатива (если только эти искривления не строго параллельны друг
другу на данном уровне экспозиции) могут дать эффекты, аналогичные только что
описанным.
Когда характеристические кривые негатива строго линейны, но не параллельны
друг другу, то, коль скоро оптическая плотность негатива переменна, достичь стабиль
ности тонового и хроматического баланса отпечатков можно, если система экспозици
онного управления в принтере адекватна всем изменениям коэффициента пропуска
ния негатива, измеренного за красным, зеленым и синим фильтрами. Если эта система
не столь развита, непараллельность кривых приведет к тональным и хроматическим
вариациям в отпечатке, представляющим собой функцию от уровня средней оптиче
ской плотности негатива.
16.13.2 Спектральные чувствительности фотоэлементов
и фотобумаги
Еще одним фактором, влияющим на слопхарактеристики отпечатков (то есть на
наклон их характеристических кривых) является согласованность/несогласован
ность спектральных чувствительностей систем «фотоэлемент — фильтр» со спек
тральными чувствительностями слоев фотобумаги.
Если бы каждый из красителей негативного фотоматериала равномерно поглощал
бы свет только в «своей» части видимого спектра и каждый из слоев фотобумаги был
чувствителен к свету только этих частей, то, обеспечив с помощью фильтров такую же
спектральную селективность у фотоэлементов, можно было бы не беспокоиться о спек
тральной чувствительности последних внутри соответствующих спектральных отрез
ков.
Однако мы знаем, что кривые спектральной оптической плотности красителей не
гативных фотоматериалов не Побразны (см. рис. 16.5), то есть у красителей имеют ме
сто четко обозначенные пики спектрального поглощения. Если эти пики совпадают по
длинам волн с пиками кривых спектральной чувствительности слоев фотобумаги, но
при этом максимумы чувствительности соответствующих фотоэлементов лежат вне
этих длин волн, то любые изменения концентрации красителей в слоях негатива могут
оказать большее влияние на фотобумагу, нежели на фотодатчики. В этом случае повы
шение экспозиции управляющей системой принтера по мере роста оптической плот
ности негатива будет недостаточным и, как следствие, недостаточным окажется и вы
ход соответствующего красителя в отпечатке.
Идеальным решением вопроса явился бы такой подбор фильтров для фотоэлемен
тов, что спектральные чувствительности связок «фотоэлемент — фильтр» оказались
бы идентичными таковым у слоев фотобумаги. На практике же добиться сего очень
трудно, поскольку кривые фотографической чувствительности имеют очень крутой
353
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
наклон на длинноволновых сторонах своих спектральных полос, в то время как кру
той наклон кривых спектрального поглощения красителей бывает только на коротко
волновой стороне их полос пропускания. К сожалению, лучшее, чего можно добить
ся, — аналогично тому, что показано на рис. 16.6.
16.13.3 Характеристическая невзаимозаместимость фотобумаг
Третьим фактором, обосновывающим необходимость слопконтроля (касается
только принтеров переменной выдержки) является т.н. характеристическая невзаи
мозаместимость цветных фотобумаг.
Поясним.
По опыту работы с чернобелыми фотоматериалами известно, что, к примеру, деся
тикратное увеличение времени экспозиции хоть и не эквивалентно десятикратному
увеличению просвета диафрагмы, но все же достаточно близко к нему. Однако даже
легкие отклонения от характеристической взаимозаместимости слоев цветной фото
бумаги при увеличении/уменьшении экспозиционной выдержки могут привести к
очень серьезным нарушениям хроматического баланса отпечатков.
16.14 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ СЛОП@КОНТРОЛЯ
В разделе 16.8 было показано, что за счет т.н. шифттрансформаторов принтера
«Kodak 1599» экспозиции за красным, зеленым и синим фильтрами оказываются час
тично зависимыми от оптической плотности негатива (благодаря чему, собственно, и
возможно раздельное управление каждым из экспозиционных каналов и, соответст
венно, достижение более или менее стабильного тонального и хроматического балан
сов отпечатков в широком диапазоне оптических плотностей негативов).
Еще одним методом слопконтроля, который активно применяется в принтерах пе
ременной выдержки, является управление чувствительностью электронных схем в
рамках экспозиционного цикла (Pieronek, Syverud и Voglesong, 1956). К примеру: по
канальная экспозиция зависит от тока фотоэлемента, но при этом пропорциональна
напряжению, до которого должен зарядиться конденсатор, прежде чем сработает ме
ханизм отсечки экспозиции. Если это напряжение будет меняться, то (коль скоро
сверхплотные негативы требуют более длинной выдержки, нежели светлые) становит
ся возможным управление уровнем экспозиции в зависимости от общей плотности не
гатива, то есть, становится возможной реализация принципа слопконтроля.
16.15 ЭЛЕКТРОННАЯ ПЕЧАТЬ
Когда информация об изображении представлена в виде электронных сигналов, то
само собой разумеется, что этими сигналами можно легко манипулировать. Было изо
бретено множество способов фотографической печати, при которых пленки сканиру
ются с помощью сверхмелких точечных красного, зеленого и синего лучей, а результи
рующие интенсивности этих лучей, зафиксированные с помощью соответствующих
светочувствительных датчиков, конвертируются в электронные сигналы.
Электронными сигналами манипулируют с целью повышения качества изображе
ний по параметрам тонального и хроматического балансов, резкости и зернистости,
после чего пакет измененных сигналов используют для воспроизведения световых
изображений, экспонирующих позитивный материал, либо же с целью активации не
354
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
355
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
Рис. 16.5 Кривые спектральной оптической плотности cyan, magenta и yellowкрасочных изо
бражений, сформировавшихся из оптически активных краскообразующих компонент в нега
тивном фотоматериале с внедренной маской. CMYкривые представляют спектральные оптиче
ские плотности красителей, объединенные со спектральными оптическими плотностями неиз
расходованных окрашенных куплеров при средней оптической плотности негатива. Верхняя
кривая (как результат суммирования CMYкривых) демонстрирует результат экспонирования
данного фотоматериала светом, отраженным от нейтральносерого объекта.
Рис. 16.6 Типичные кривые спектральной чувствительности слоев цветной фотобумаги (пунк
тирные линии) и систем «фотоэлемент — красный фильтр»; «фотоэлемент — зеленый
фильтр»; «фотоэлемент — синий фильтр» (сплошные линии) типичного фотопринтера.
оптических печатающих устройств (например, струйных или лазерных принтеров. —
Прим. пер.).
Сканирование оригинала и последующее экспонирование печатного материала
можно выполнить с помощью лазерных лучей, отклоняемых зеркалами гальваномет
ра, вращающимися призмами или иными специальными устройствами, как то сдела
но в цветных лазерных принтерах (Sealfon, 1979). Вместо лазеров можно использо
вать электроннолучевые трубки. Альтернативно при сканировании оригиналов мо
гут применяться массивы CCDэлементов (ПЗСмассивы), а при экспонировании — ла
зерные электрофотографические, термотрансферные, термовосковые или струйные
системы (см. гл. 33). Последние позволяют осуществлять идеальное тональное управ
ление отпечатком и идеальное маскирование, то есть воспроизводить изображения
наивысшего качества (см. также раздел 33.18).
Манипулируя пространственными группами сигналов, можно снизить зерни
стость изображения и повысить его резкость. Одним из методов является пропускание
этих сигналов через двухмерные полосовые фильтры, что позволяет оценить средний
градиент оптических плотностей соседних элементов изображения в областях различ
ного размера и ориентации. Зернистость понижают путем т.н. пороговой обработки,
а повышение резкости осуществляют за счет усиления тех сигналов, что несут про
странственно высокочастотную информацию (см. рис. 16.7) (Powell и Beyer, 1982;
Hunt, 1985).
Принтеры, способные выполнять оба типа операций, очень сложны в устройстве,
особенно если это скоростные принтеры, однако методы обработки изображений, реа
лизованные в них, очень и очень эффективны, и мы можем говорить, что эти аппараты
объединяют в себе элементы телевизионной технологии (см. Часть III «Цветное теле
видение») и технологии полиграфических сканеров (см. гл. 29).
Обсуждаемые функции также обеспечиваются системой Photo CD (см. раздел 24.8).
Отметим, что все перечисленные манипуляции с изображением осуществимы так
же и тогда, когда электронные сигналы получены не только с пленки, но непосредст
венно с электронной фотокамеры (см. разделы 13.6 и 20.15).
Возможность манипулировать сигналами позволяет использовать электронные
системы в качестве имитаторов любых изменений, возникающих в цветорепродукци
онной системе, к примеру, производители фотоматериалов могут использовать элек
тронные имитаторы при изучении воздействия на качество изображения изменений
формы характеристических кривых фотоматериала, межслойных эффектов (включая
частичную экспозицию того или иного слоя светом «чужой» цветности) и т.д.
Изучение эффектов изменения спектральной чувствительности фотопленки требу
ет фактического изготовления этой пленки, однако непредвиденные изменения в экс
периментальных пленках (например, изменение формы характеристической кривой)
можно откорректировать с помощью устройстваимитатора.
Эффекты изменения цветности красителей в материале, используемом для создания
финального изображения, также можно проимитировать, но только в рамках колори
метрического охвата фактического материала, задействованного в устройствеимита
торе. В одном из таких имитаторов для регистрации с фотооригинала использован опти
ческий сканер (см. раздел 23.9), а для последовательного экспонирования позитива (в
роли которого выступает цветная пленка или фотобумага) через красный, зеленый и си
ний фильтры — монохромная электроннолучевая трубка разрешением 1312´798
(Giorgianni, 1984; Hailey, 1984; Wood, Attridge, Pointer и Jacobson, 1991).
356
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
357
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
Рис. 16.7 Вверху: копия отпечатка, выполненного обычным способом с негатива размером
12´16 мм, экспонированного при неблагоприятных условиях освещения; сильное увеличение.
Внизу: то же изображение после электронной обработки, при которой промежуточные сигналы
были откорректированы с целью улучшения тонального и хроматического балансов изображе
ния, повышения его резкости и уменьшения зернистости (см. раздел. 16.15).
Оригиналы любезно предоставлены Eastman Kodak Research Laboratories.
ПРЕДМЕТНЫЕ ССЫЛКИ
Bartleson, C.J., Phot. Sci. Eng., 2, 32 (1958).
Bartleson, C.J., and Huboi, R.W., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 65, 205 (1956).
Blaxland, J., Brit. J. Phot., 107, 638 (1960).
British Journal of Photography, Brit. J. Phot., 119, 166 (1972).
Evans, R.M., J. Opt. Soc. Amer., 33, 579 (1943).
Evans, R.M., British Patent 660,099; U.S. Patent 2,571,697 (1946).
Giorgianni, E., Video simulation and photography, paper presented at ISCCGATF
Conference on Color and Imaging, Williamsburg (1984).
Hailey, K., Photographic and Electronic Image Quality, Cambridge Symposium, the Royal
Photographic Society, p.161 (1984).
Hunt, R.W.G., J. Phot. Sci., 8, 212 (1960).
Hunt, R.W.G., Physics in Technology, 16, 12 (1985).
James, T.H., and Higgins, G.C., Fundamentals of Photographic Theory, 2nd Edn., pp. 237
and 241, Morgan and Morgan, New York (1960).
Pieronek, V.R., Syverud, W.L., and Voglesong, W.F., Photogr. Sci. Techn. (P.S.A.
Technical Quarterly Series II), 3, 145 (1956).
Pinney, J.E., and DeMarsh, L.E., J. Phot. Sci., 11, 249 (1963).
Pitt, F.H.G., and Selwyn, E.W.H., Phot. J., 78, 115 (1938).
Powell, P.G., and Beyer, B.E., IEE (London) Conference Publication No. 214, Electronic
Image Processing, p. 179 (1982).
Richardson, A.W., Brit. J. Phot., 105, 639 (1958).
Sealfon, P., New York Times, p. 41, March 11 (1979).
Thomas, W., Waz, E.M., and Dreyfoos, A.W., Brit. Kinematog. Sound Tel., 52, 202 (1970).
West, P.A., Brit. J. Phot., 118, 724 (1971).
Wood, C.A., Attridge, G.G., Pointer, M.R., and Jacobson, R.E., J. Phot. Sci., 39, 127
(1991).
ГЛАВА 16 ПЕЧАТЬ ЦВЕТНЫХ НЕГАТИВОВ
17 ХИМИЯ ЦВЕТНЫХ
ФОТОМАТЕРИАЛОВ
17.1 ЦВЕТНОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ
17.1.1 Первичное цветное проявление
Д
авно известно, что некоторые проявляющие вещества, широко применяемые в
обработке обычных чернобелых фотоматериалов, прокрашивают серебряное
изображение. К примеру, пирогаллол оставляет после себя коричневые зерна, количе
ство которых пропорционально количеству восстановленного серебра, и которые вы
глядят как изображение красочное — в данном случае в роли красителя выступает по
лимер окисленного пирогаллола. Отметим, что описанный способ образования красоч
ных изображений иногда называют первичным цветным проявлением.
17.1.2 Автокуплерное цветное проявление
Еще одним вариантом получения красочных изображений является т.н. автокуп
лерное цветное проявление, при котором молекулы проявляющего вещества реагиру
ют с его окисленной формой, образовавшейся после восстановления галоидного сереб
ра. Понятно, что само проявляющее вещество в этом случае должно быть бесцветным.
В 1907 г. немецкий химик Бенно Гомолка (Benno Homolka) обнаружил, что когда в
качестве проявляющих соединений используются индоксил и тиоиндоксил, то вдоба
вок к серебряному эти вещества образуют синее и красное красочные изображения, со
стоящие соответственно из индиго и тиоиндигокрасителей.
Вместе с тем ни одна из описанных выше систем не используется в цветной фото
графии, поскольку либо сами проявляющие вещества, либо образуемые ими красите
ли (либо и то, и другое) не удовлетворяют требованиям трихроматического принципа
цветовоспроизведения.
17.1.3 Вторичное цветное проявление
Большинство современных цветофотографических процессов построены на том,
что принято называть вторичным цветным проявлением, при котором краситель обра
зуется благодаря реакции сочетания окисленного проявляющего вещества с некой са
мостоятельной субстанцией — краскообразующей компонентой (куплером).
Итак, отличия между тремя возможными типами фотографического краскообра
зования проиллюстрирует следующая схема:
Ag
+
Br
–
+ проявляющее
вещество
®
Окисленное проявляющее вещество
в качестве нерастворимого красителя
+ Ag + H
+
+Br
–
359
Ag
+
Br
–
+ проявляющее
вещество
®
Окисленное проявляющее вещество +
проявляющее вещество
®
нерастворимый
краситель
+ Ag + H
+
+Br
–
Ag
+
Br
–
+ проявляющее
вещество
®
Окисленное проявляющее вещество +
краскообразующая компонента (куплер)
®
нерастворимый краситель
+ Ag + H
+
+Br
–
Мы видим, что во всех трех случаях наряду с образованием серебряных и красоч
ных изображений ионы водорода и брома уходят в раствор.
В 1912 г. немецкие исследователи Рудольф Фишер (Rudolf Fisher) и Иоганн В. Зиг
рист (Johann W. Siegrist) первыми продемонстрировали технологию вторичного цвет
ного проявления на основе бесцветных краскообразующих компонент. Интересно то,
что труд Фишера и Зигриста заложил основу большинства современных цветофотогра
фических систем, в которых молекулы красителя синтезируются в процессе проявле
ния. Любопытно также, что современная цветная фотография пользуется лишь одним
типом проявляющих веществ (из двух предложенных Фишером и Зигристом) и двумя
типами красителей (из пяти предложенных).
Два класса проявляющих соединений, описанных Фишером и Зигристом, — это
производные парааминофенола и парафенилендиамина (или же сами эти реагенты):
При восстановлении серебряного изображения красители образуются в присутст
вии соответствующих краскообразующих компонент:
360
ГЛАВА 17 ХИМИЯ ЦВЕТНЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ
Èíäîôåíîëîâûå
êðàñèòåëè
ON
OH
ON
NR
2
Èíäîàíèëèíîâûå
êðàñèòåëè
NH N
NR
2
Èíäàìèíîâûå
êðàñèòåëè
ON
SH
Èíäîòèîôåíîëîâûå
êðàñèòåëè
X
N
NR
2
N
Y
Àçîìåòèíîâûå
êðàñèòåëè