Хант Р.В.Г. Цветовоспроизведение
Подождите немного. Документ загружается.
Pollak, F., and Hepher, M., Penrose Annual, 50, 106 (1956).
Vittum, P.W., and Weissberger, A., J. Phot. Sci., 2, 81 (1954).
ЛИТЕРАТУРА
Bent, R.L., Brown, G.H., Glesmann, M.C., Harnish, D.P., Tremmel, C.G., and
Weissberger, A., Phot. Sci. Eng., 8, 125 (1964).
Evans, R.M., Hanson, W.T., and Brewer, W.L., Principles of Color Photography, pp.
257–266, Wiley, New York (1953).
Glafkides, P., Photographic Chemistry (translated by K.M. Hornsby), 2, 593–615,
Fountain Press, London (1960).
Hornsby, K.M., Basic Photographic Chemistry, Fountain Press, London (1956).
James, T.H., and Higgins, G.C., Fundamentals of Photographic Theory, 2nd Edn., pp.
119–122, Morgan and Morgan, New York (1960).
Mees, C.E.K., and James, T.H., The Theory of the Photographic Process, 4th Edn., pp.
335–372, Macmillan, New York (1977).
Neblette, C.B., Photography: Its Materials and Processes, 6th Edn., pp. 240–248, Van
Nostrand, New York (1962).
Thirtle, J.R., and Zwick, D.M., in Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edn., 6, 617,
Wiley, New York (1979).
Vittum, P.W., J. Soc. Mot. Pic. Tel. Eng., 71, 937 (1962).
Vittum, P.W., and Weissberger, A., J. Phot. Sci., 6, 157 (1958).
391
ГЛАВА 17 ХИМИЯ ЦВЕТНЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ
18 СТРУКТУРА
ФОТОГРАФИЧЕСКОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ
18.1 ВВЕДЕНИЕ
П
ри рассматривании неувеличенного цветного фотографического изображе
ния, к примеру на слайде, который у нас в руках, визуальный интерес пред
ставляют лишь видимые элементы этого слайда. Однако при увеличении обнаружива
ется, что цветное фотографическое изображение, как и чернобелое серебряное, обла
дает гранулярной структурой.
18.2 УВЕЛИЧЕНИЕ
Возьмем в качестве примера все тот же цветной слайд (35 мм): как уже было сказа
но, когда мы держим его в руках и рассматриваем его с расстояния 250 мм, мы не рас
познаем его гранулярной структуры. Известно, что разрешающая способность зрения
(острота зрения) составляет примерно 20 циклов на градус (цикл/град). Сие значит,
что порог пространственного различения объектов равен примерно 1.5 дуговым мину
там. По этой причине зрение не в состоянии распознавать детали, размер которых
меньше, чем 5 цикл/мм, и диаметр наименьшего различимого объекта составляет
примерно 1/10 мм.
Когда слайд проектируется посредством объектива с фокусным расстоянием
100 мм и на удалении от экрана равном пятикратной его ширине, увеличение состав
ляет 250/100, то есть 2.5 крат — если рассматривать экран с позиции проектора, и 5
крат — если наблюдатель оказывается на середине расстояния между проектором и
экраном. В первом случае острота зрения «увеличивается» до 12.5 цикл/мм, во вто
ром — до 25 цикл/мм (см. табл. 18.1). При таких кратностях гранулярная структура
изображения попрежнему не воспринимается зрением, однако при дальнейших уве
личениях постепенно начинает становиться различимой некая структурность этого
изображения.
Когда изображение на экране рассматривается с расстояния в десять раз меньшего,
чем расстояние между проектором и экраном, то есть при увеличении в 25 раз, те облас
ти изображения, что выглядели равномерно окрашенными, начинают восприниматься
явно гранулярными, намного менее резкими и с меньшей деталировкой: действитель
но, благодаря 25кратному увеличению острота зрения «достигает» 125 цикл/мм, изза
чего становятся различимыми элементы слайда порядка 4 мкм (mm) в диаметре.
Если воспользоваться стандартным оптическим микроскопом, то увеличение вы
растет еще в 10 раз, то есть до 250 крат, благодаря чему острота зрения «достигнет»
1250 цикл/мм (и станут различимыми объекты размером 0.4 mm в диаметре). Мы обна
393
394
Рис. 18.1 Репродукции слайда исходного
размера 24´16 мм (слева вверху), выполнен
ного на пленке Kodachrome, с увеличением
фрагментов в 4, 6, 20, 70, 100, 300 и 1000
раз. По мере роста увеличения гранулярная
структура изображения становится все бо
лее заметной (см. разделы 18.2 и 18.7), а ви
зуальная резкость падает (см. разделы 18.9 и
18.15).
Микрофотографии любезно предоставлены
Г.К. Фарнеллом и Фрэнком Джаддом (Kodak
Research Laboratories, Harrow).
´4
´70 ´100
´1
395
´6 ´20
´300 ´1000
ружим при этом, что изображение состоит из мелких разноцветных каплеобразных
пятен.
Увеличение до 2500 крат, реализуемое с помощью электронного микроскопа и «под
нимающее» остроту зрения до 12500 цикл/мм (различимы объекты размером 0.04 mm),
показывает, что сами пятна состоят из облаков сверхмелких капель (глобул) красителя
(см. рис. 18.1).
Итак, причина гранулярности большинства фотографических изображений в том,
что изображения эти получены из галогенсеребряных эмульсий, которые сами состоят
из отдельных кристаллов, или, как еще говорят, — зерен. Средний размер этих зерен
составляет от 0.5 mm (низкочувствительные эмульсии фотобумаг и копировальных
пленок) до 1.5 mm в диаметре (высокочувствительные эмульсии рентгеновских фото
материалов). Однако даже в рамках одной фотографической эмульсии размер зерен
вариабелен.
Поскольку крупные зерна за один и тот же промежуток времени абсорбируют боль
ше фотонов, чем мелкие, изменчивость размера зерен позволяет добиться того, что у
фотоматериала появляется некий коридор чувствительностей и, следовательно, воз
можность нормально экспонироваться в достаточно широком диапазоне эксповели
чин. В этом случае мы говорим, что фотоматериал обладает высокой фотографической
широтой.
Минимальный размер зерна в эмульсии обычных «полевых» фотопленок (т.е. ис
пользуемых для регистрации реальных сцен) составляет порядка 1 mm в диаметре, и,
следовательно, 25кратное проекционное увеличение слайда, «ограничивающее» ост
роту зрения объектами размером 4 mm, не позволяет разглядеть в проявленном фото
материале зерна восстановленного серебра. Почему же тогда при 25кратном увеличе
нии изображение всетаки выглядит зернистым?
Дело в том, что зерна в чернобелом фотоматериале расположены более или менее
396
ГЛАВА 18 СТРУКТУРА ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
ТАБЛИЦА 18.1 «Острота зрения» при различных просмотровых ситуациях
Просмотровая ситуация Увели
чение
(крат)
«Острота зрения» Визуальное различение
гранулярных структур
Высоко
контрастные
объекты
Низко
контрастные
объекты
цикл/мм
mm
цикл/мм
mm
Невооруженный глаз 1 5 100 1 500 Нет
Проекционное увеличение со 100 мм объективом
С позиции проектора 2.5 12.5 40 2.5 200 Нет
1/2 расстояния
«проекторэкран»
5 25 20 5 100 Слегка или нет
1/10 расстояния
«проекторэкран»
25 125 4 25 20
Кляксообразные пятна
окрашенных зерен
Микроскоп 250 1250 0.4 250 2
Отдельные окрашенные
зерна
Электронный микроскоп 2500 12500 0.04 2500 0.2
Глобулы красителя
(если есть)
хаотично и не образуют регулярных структур, но лишь некие группы, состоящие из
конгломератов кристаллов серебра и промежутков между этими конгломератами.
Суммарный размер групп оказывается много больше, чем 4 mm, и порой достигает
40 mm, вследствие чего изображение и выглядит зернистым.
В изображениях красочных зерен восстановленного серебра и зерен галогенида се
ребра, как правило, нет (поскольку и те и другие удаляются из слоев фотоматериала
при его обработке), но цветное изображение состоит при этом из кляксообразных мик
ропятен голубого, пурпурного и желтого красителей, появившихся в результате про
цесса цветного проявления. Если в производстве какоголибо материала краскообра
зующие компоненты были равномерно диспергированы в эмульсионных слоях или же
диффундировали в эти слои из цветных проявляющих растворов, то облака красите
лей, образовавшиеся вокруг зерен серебра, будут иметь сугубо молекулярную структу
ру. Однако если краскообразующие компоненты диспергированы в эмульсионных
слоях в виде микрокапель, то субструктура образованных ими красителей будет, как
говорят, глобулярной.
Размер облаков красителей, которые мы вправе назвать цветовыми зернами, обыч
но равен размеру зерен галоидного серебра (или чуть превышает его). Так, к примеру,
некоторые облака могут иметь размер порядка 1 mm в диаметре (хотя порой и сливают
ся друг с другом в массивные «тучи»), однако размер отдельных масляных микрока
пель (если таковые встречаются) обычно составляет порядка 0.1 — 0.2 mm. Поэтому
при увеличении изображения в 250 раз («повышение» остроты зрения до 0.4 mm) ста
новятся различимыми красочные зерна, а при увеличении в 2500 раз («повышение»
остроты зрения до 0.04 mm) видимыми становятся масляные микрокапли (глобулы).
Перечисленные варианты сведены в таблицу 18.1, в которой, отметим, границы
остроты зрения даны не только по высококонтрастным деталям, но также и по низко
контрастным, по которым разрешающая способность зрения ниже.
18.2.1 Увеличение при кинопоказе
В цветном кинематографе, в отличие от обычной цветной фотографии, имеют место
боFльшие увеличения, и поэтому гранулярная структура изображений ощутимо замет
нее. Коль скоро распределение зерен в слоях кинопленки хаотично, то понятно, что по
каждой области сцены у нескольких последовательных кадров это распределение бу
дет различным. Результатом явится возникновение такого визуального феномена,
как «роение» изображения («кипение») — скоростное хаотичное движение точек,
сходное с полетом роя пчел или кипением воды. Коль скоро чувствительность зритель
ной системы к движущимся стимулам выше, чем к стимулам статичным, зернистость
кинопленок заметнее, чем зернистость статичного фотоизображения при той же степе
ни увеличения.
В таблице 18.2 (в контексте разговора об увеличении киноизображений) даны пара
метры типичных просмотровых условий, а именно: фокусное расстояние проекцион
ного объектива, расстояние от точки наблюдения до экрана (в долях отрезка «проек
тор — экран»), степень увеличения (Happe, 1971).
18.2.1.1 Просмотровые расстояния
Считается, что оптимальный диапазон просмотровых расстояний в кинозале ле
жит в пределах от 0.87 ширины экрана (ближайшие к экрану кресла), до шестикрат
ной ширины экрана (галерка) (Wheeler, 1969). Коль скоро типичная ширина изобра
397
ГЛАВА 18 СТРУКТУРА ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
жения на пленке составляет 1/5 от фокусного расстояния проекционного объектива
(см. табл. 18.2), то, как мы видим по рис. 18.2, ближние кресла окажутся примерно в
шесть раз ближе к экрану (5/0.87), чем проектор (если не учитывать при этом т.н. ко
эффициент анаморфирования проекционного объектива).
Из табл. 18.2 ясно, что ясно, что в первом ряду изображение окажется максималь
но увеличенным. Три четверти расстояния от экрана до проектора примерно равны
тройной ширине экрана, что полагают типичной (средней) просмотровой ситуацией.
Более чем пятикратное увеличение изображения, как правило, обнаруживает грану
лярную структуру обычных 35мм пленок, и из таблицы 18.2 мы видим, что зерни
стость этих пленок станет заметной лишь тем зрителям, что находятся ближе к экра
ну, чем к проектору. Однако в отношении 16мм фильмов зернистость ощущается уже
в срединном положении наблюдателя, а у 8мм пленок обоих типов — во всех положе
ниях.
Отметим, что приведенные данные получены на основе большого практического
опыта, хотя, конечно, нельзя забывать от том, что у высокочувствительных пленок
зернистость выше, чем у низкочувствительных (поскольку, как правило, именно за
счет крупного зерна достигают высокой чувствительности фотоматериалов). Отметим
также, что ощущение зернистости может усугубиться в результате фильмокопирова
ния, особенно при использовании промежуточных кинопленок.
18.2.2 Увеличение при телепоказе
При телевизионном кинопоказе коэффициент увеличения изображения примерно
тот же, что и в кинозале: типичное расстояние телевизионного просмотра обычно по
лагают равным пятишестикратной высоте изображения, поэтому коэффициент про
порциональности 4:3 по телеизображениям — это эквивалент четырехкратной шири
ны изображения при кинопоказе (или, соответственно, 4/5 расстояния «проектор —
экран»).
Итак, из табл. 18.2 мы видим, что при показе 35мм фильмов по телевидению (уве
личение в 3 раза) зерно скорее всего не будет заметным, но вполне вероятно, что оно
проявит себя при демонстрации 8мм лент (увеличение в 12 раз). При телепоказе
398
ГЛАВА 18 СТРУКТУРА ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
ТАБЛИЦА 18.2 Типичные кратности увеличения изображений
Пленка 35 мм 16 мм 8 мм и Super 8
Типичное фокусное расстояние проекционного объектива
100 мм 50 мм 25 мм
Увеличение изображения
с разных просмотровых позиций
Ширина изображения (проекционная апертура) 21 мм 10 мм 4.4 или 5.3 мм
От проектора 2.5 крат 5 крат 10 крат
4/5 от экрана (типичный телевизионный просмотр) 3 крат 6 крат 12 крат
3/4 от экрана (усредненное место в кинотеатре) 4 8 17
Середина расстояния «проекторэкран» 5 10 20
1/6 от экрана (центральные сиденья в первом ряду) 15 30 60
16мм кинофильмов (увеличение в 6 раз) — ситуация пограничная, то есть иногда зер
но заметно, иногда — нет. Все сказанное подтверждается практикой.
18.3 ЗЕРНИСТОСТЬ И ГРАНУЛЯРНОСТЬ
Продолжая разговор о гранулярной структуре фотографического изображения
в контексте восприятия этой гранулярности наблюдателем, приходим к сугубо перцеп
ционному толкованию термина зернистость. Физический параметр изображения, кото
399
ГЛАВА 18 СТРУКТУРА ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Рис. 18.2 При проекционном показе отношение фокусного расстояния объектива кинопроекто
ра к ширине кинопленки как правило составляет 5:1, поэтому типичное расстояние от проекто
ра до экрана (d) оказывается равным пятикратной ширине экрана (w). При телевизионном про
смотре vрасстояние равно 5t, где t — эффективная ширина телевизионной трубки.
рый в конечном счете ведет к возникновению ощущения зернистости, носит название гра
"
нулярности. Таким образом, понятие «зернистость» — понятие перцепционное, субъ
ективное, тогда как «гранулярность» — сугубо объективное, физическое понятие.
Гранулярность того или иного фрагмента фотоматериала при данной степени уве
личения изображения и данном характере освещения — инвариантна, однако зерни
стость при этом весьма зависима от условий просмотра изображения, к примеру: если
интересующий нас фрагмент изображения окажется окруженным областью гораздо
большей фотометрической яркости — ощущение зернистости уменьшится и может
даже исчезнуть, однако когда тот же фрагмент оказывается окруженным областью
много меньшей яркости — зернистость может резко вырасти.
Понятно, что возникновение ощущения зернистости при восприятии изображения
крайне нежелательно, поскольку ведет к появлению на равномерных участках этого
изображения визуальных псевдотекстур (или «роения» при просмотре кинофильмов),
а также к дроблению его мелких деталей.
18.4 ГРАНУЛЯРНОСТЬ СЕРЕБРЯНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Чернобелые фотографические эмульсии обладают гранулярной структурой бла
годаря тому, что состоят из дискретных кристаллов галоидного серебра (зерен гало
идного серебра). В процессе проявления постепенно образуются тонкие нити восста
новленного серебра, расходящиеся от зерен серебра галоидного, активированного
светом (точнее от точек активации, образующих скрытое изображение). Процесс
проявления идет до тех пор, пока нити эти не сформируют рыхлую массу. Последняя
оказалась бы много крупнее оригинальных кристаллов, если бы не присутствие же
латина, ограничивающего размеры зерен проявленного серебра исходными размера
ми микрокристаллов серебра галоидного: кристаллы «замурованы» в желатин при
поливе эмульсии.
Отдельные серебряные нити столь тонки, что видны лишь в электронный микро
скоп, и поэтому работать как самостоятельная оптическая единица начинает лишь
конгломерат из множества нитей. Поскольку показатель преломления зерен восста
новленного серебра сильно отличен от такового у желатиновой среды, зерна эти не
только поглощают свет, но активно рассеивают его.
Сказанное подтверждается тем фактом, что т.н. коэффициент Калье (отношение
зеркальной оптической плотности к диффузной — см. раздел 14.4) у серебряных изо
бражений может превысить 2. Однако у цветных фотографических изображений он
редко превышает 1.1, поскольку показатели преломления частичек красителя и жела
тина сухой фотопленки обычно равны друг другу.
Таким образом, гранулярность чернобелых серебряных изображений меняется в
зависимости от направлений освещения и измерения, и, следовательно, та или иная
измерительная система должна имитировать практические условия просмотра. В кон
тексте красочных изображений последнее менее значимо, однако все же желательно,
поскольку поверхность цветной пленки иногда оказывается шероховатой (см. раздел
18.16).
400
ГЛАВА 18 СТРУКТУРА ФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ