Sensibilitatea la lumină a materialelor fotografice

Sensibilitatea la lumină a unui material fotografic  este o caracteristică a unui material fotografic , reflectând capacitatea acestuia de a-și schimba densitatea optică sub influența luminii și a dezvoltării ulterioare [1] . Sensibilitatea la lumină este invers proporțională cu expunerea , care este necesară pentru a obține o densitate optică dată [2] . Ramura metrologiei care studiază sensibilitatea la lumină a materialelor fotografice se numește sensitometrie . Unitățile ISO utilizate în prezent pentru a indica fotosensibilitatea sunt internaționale și sunt standardizate de organizația cu același nume.

Conceptul de sensibilitate la lumină utilizat în fotografia digitală nu are nimic de-a face cu sensibilitatea materialelor fotografice, deoarece principiile sensitometriei nu sunt aplicabile metodelor electronice de înregistrare a imaginilor. În plus, fotografia digitală folosește o valoare care reflectă nu atât sensibilitatea matricei , cât proprietățile ADC -ului camerei și algoritmii de conversie a datelor sale în coordonatele spațiului de culoare [3] .

Cu toate acestea, sistemele de măsurare a expunerii camerelor digitale utilizează echivalentul ISO pentru a permite principiile clasice de control al expunerii împrumutate din fotografia analogică .

Criterii de sensibilitate la lumină

Căutarea celui mai precis sistem de măsurare ISO a început imediat după inventarea fotografiei pentru a cuantifica expunerea necesară pentru a produce o imagine de calitate. Cu toate acestea, primele progrese în acest domeniu au apărut simultan cu procesul de gelatină de argint , care a înlocuit dagherotipul imprevizibil și procesul de colodion umed . În același timp, principala dificultate a fost că densitatea optică a imaginii negative sau pozitive rezultate depinde nu numai de intensitatea expunerii, ci și de modul de dezvoltare. Creșterea timpului de dezvoltare duce la o creștere a densității optice, dar fotosensibilitatea este afectată într-o măsură mult mai mică. Prin urmare, principala problemă a oricărui sistem sensitometric este criteriul de fotosensibilitate , care permite determinarea cea mai precisă a capacității unei emulsii fotografice de a răspunde la lumină și nu depinde de alți factori.

Primul criteriu, folosit încă din anii 1870 , a fost pragul de înnegrire, adică expunerea minimă care dă o densitate detectabilă [2] . Un astfel de criteriu a fost folosit în majoritatea sistemelor de referință, de exemplu, Scheiner ( germanul  Julius Scheiner ), Eder ( germanul  Josef Maria Eder ) și Wynn. În 1890, oamenii de știință englezi Herter ( ing.  Ferdinand Hurter ) și Driffield ( ing.  Vero Charles Driffield ) au formulat conceptul de curbă caracteristică . Ca criteriu de fotosensibilitate a fost ales punctul de inerție (criteriul Hurter-Driffield) — punctul de intersecție al tangentei la secțiunea rectilinie a curbei caracteristice cu axa logaritmului de expunere. În URSS , scala de fotosensibilitate Hörter și Driffield, abreviată ca „X și D” ( ing.  H&D ), a fost utilizată oficial din 1928 până la trecerea la unitățile GOST în conformitate cu standardul GOST 2817-50 [2] . În același timp, scara H&D folosită în Marea Britanie nu a coincis cu cea sovietică [4] . Standardul X și D a fost înlocuit în URSS de scara GOST în octombrie 1951 [5] .

În sistemul sensitometric modern ISO, densitatea optică normalizată este utilizată ca criteriu , adică densitatea depășește densitatea totală a vălului și a substratului cu o anumită valoare de prag. Expunerea necesară pentru a obține o astfel de densitate servește ca punct de referință pentru determinarea fotosensibilității. Pentru diferite tipuri de materiale fotosensibile: negative, pozitive, reversibile etc., în aceleași sisteme de măsurare sunt acceptate valori diferite ale acestui criteriu. De exemplu, pentru materialele film fotografice negative alb-negru, densitatea pragului este considerată a fi 0,1 deasupra vălului [6] . Dezvoltarea în continuare a tehnologiilor de fotoproces a necesitat îmbunătățirea sensitometriei, ceea ce a necesitat măsurarea fotosensibilității filmelor și hârtiei colorate multistrat. Fiecare dintre straturile sensibile la lumină ale unor astfel de materiale are propria sa sensibilitate la lumină, adesea diferită de cele învecinate. În plus, densitatea optică a materialelor colorate este creată nu de argint metalic , ca în alb-negru, ci de coloranții care alcătuiesc o imagine color.

Concepte de bază

Fotosensibilitatea totală  este o măsură cantitativă a fotosensibilității, determinată experimental în condiții standardizate pentru expunerea materialului fotografic la lumină albă și prelucrarea ulterioară în laborator. Măsurată pe baza caracteristicilor sensitogramei rezultate. Denumită și sensibilitate integrală sau fotografică. Pentru concizie, fotosensibilitatea totală este de obicei numită fotosensibilitate sau sensibilitatea materialului fotografic.

Sensibilitate la culoare  - pentru materialele fotografice alb-negru, sensibilitatea relativă la diferite culori din spectrul vizibil și zonele adiacente. Sensibilitatea culorii este definită în termeni de sensibilitate efectivă și este adesea exprimată prin multiplicitatea unui filtru de culoare normalizat [7] .

Sensibilitate efectivă  - fotosensibilitate la radiații cu o anumită compoziție spectrală [7] .

Sensibilitatea spectrală  - sensibilitatea la lumină măsurată atunci când este expus la lumină monocromatică de o anumită lungime de undă.

Numărul de fotosensibilitate ( indicele de expunere ) este o expresie cantitativă a fotosensibilității totale, care marchează materialul fotografic. Acest număr și valoarea măsurată a luminozității sau iluminării obiectelor fotografiate sunt folosite pentru a găsi expunerea corectă .

Scala de fotosensibilitate  este succesiunea valorilor numerelor de fotosensibilitate adoptate într-un anumit sistem sensitometric. Aplicat calculatoarelor de expunere . Există două tipuri de scale: aritmetică și logaritmică [8] .

Standarde de sensibilitate la lumină

De la începutul anilor 2000, cea mai răspândită indicație a sensibilității materialului fotografic în unități ale sistemului ISO , standardizată în 1974 . Este derivat dintr-o combinație a sistemelor anterioare ASA și DIN . În prezent, standardul ISO 5800:2001 [9] este utilizat pentru a măsura fotosensibilitatea filmelor fotografice color negative . Alte două standarde, ISO 6:1993 și ISO 2240:2003, există ca scale de viteză ISO pentru filmări fotografice negative alb-negru și inversare color.

Echivalentul ISO pentru camerele digitale este definit de ISO 12232:2006, publicat pentru prima dată în august 1998 și revizuit ultima dată în octombrie 2006 .

Comparația fotosensibilității în diferite standarde

Tabelul prezintă valorile comparative ale principalelor sisteme de măsurare a fotosensibilității GOST, „X și D”, Weston, ASA, ISO, APEX și DIN [10] [4] [11]

Compararea diferitelor sisteme de măsurare ISO
APEX S v (1960-) ISO (1974-)
aritm./log.°
Aritmemul „X și D” (1928-1951)
.

Aritmul Weston .
ASA (1960-1987)
aritmetica.
DIN (1961-2002)
logar.
GOST (1951-1986)
aritmul.
Exemple de materiale fotografice cu
o astfel de fotosensibilitate
−2 0,8/0° cincisprezece 0,8 0 Svema ” TsP-8R, TsP-11
1/1° 17.5 unu unu unu
1,2/2° 25 1.2 2 1.2
−1 1,6/3° treizeci 1.6 3 1.4
2/4° 38 2 patru 2
2,5/5° cincizeci 2.5 5 2.4 Svema ” Mikrat-300
0 3/6° 63 3 6 2.8 " Tasma " OCT-N
4/7° 75 patru 7 patru
5/8° 100 5 opt 5 Hârtie foto " Slavich " Phototsvet-4
unu 6/9° 125 6 9 5.5 original Kodachrome
8/10° 150 opt zece opt Polaroid Pola Blue
10/11° 200 zece unsprezece 9 Kodachrome 8mm
2 12/12° 250 12 12 unsprezece Gevacolor 8 mm reversibil, mai târziu Agfa Dia-Direct , " Svema " KN-1
16/13° 350 6 16 13 16 Agfacolor 8mm reversibil
20/14° 400 opt douăzeci paisprezece optsprezece Adox CMS 20
3 25/15° 500 zece 25 cincisprezece 22 vechi Agfacolor , Kodachrome II și Kodachrome 25 , Efke 25 , " Tasma " TsO-22D
32/16° 700 12 32 16 32 Kodak Panatomic-X , „ Svema ” DS-5M, Foto-32
40/17° 800 16 40 17 38 Kodachrome 40 (film), „ Tasma ” Panchrome SChS-1
patru 50/18° 900 douăzeci cincizeci optsprezece 45 Ilford Pan F Plus , Kodak Vision2 50D 5201 (film), AGFA CT18 , " Svema " DS-4
64/19° 1400 24 64 19 65 Kodachrome 64 , ORWOCOLOR NC-19 , „ Tasma ” Panchrome SChS-4, „ Svema ” Foto-65
80/20° 1500 32 80 douăzeci 75 Ilford Commercial Ortho
5 100 /21° 2000 40 100 21 90 Kodacolor Gold , Kodak T-Max , Provia , Efke 100 , " Svema " KN-3
125/22° 2500 cincizeci 125 22 125 Ilford FP4+ , Kodak Plus-X Pan
160/23° 3000 64 160 23 130 Fujicolor Pro 160C/S , Kodak High-Speed ​​​​Ektachrome , Svema Photo-130
6 200 /24° 4000 80 200 24 180 Fujicolor Superia 200 , " Svema " OChT-180, " Tasma " OCh-180, TsO-T-180L
250/25° 5000 100 250 25 240 " Tasma " Foto-250
320/26° 6000 125 320 26 250 Kodak Tri-X Pan Professional
7 400 /27° 8000 400 27 350 Tri-X 400 , Ilford HP5+ , Fujifilm Superia X-tra 400 , Svema OCHT-V, Tasma A-2Sh
500/28° 10000 500 28 500 Kodak Vision3 500T 5219 (film), „ Tasma ” Panchrome tip-17 [12]
640/29° 12500 640 29 560 Polaroid 600
opt 800 /30° 16250 800 treizeci 700 Fuji Pro 800Z , " Tasma " Panchrome tip-15 [12]
1000/31° 20000 1000 31 1000 Kodak P3200 TMAX , Ilford Delta 3200
1250/32° 1250 32 1200 Kodak Royal-X Panchromatic
9 1600 /33° 1600 33 1440 Fujicolor 1600 , " Tasma " Isopanchrome tip-42 [13]
2000/34° 2000 34 2000
2500/35° 2500 35 2400
zece 3200 /36° 3200 36 2880 Konica 3200 , Fujifilm FP-3000b , " Tasma " Panchrome tip-13 [12]
4000/37° 37 4000
5000/38° 38 4500 Tasma ” Isopanchrome tip-24 [12]
unsprezece 6400 /39° 6400 39 5600
8000 /40°
10000 /41° 10000 Truse foto pentru fotografiere instant Polaroid tip-410 [14]
12 12500/42°
16000/43°
20000/44° 20000 Truse foto pentru fotografiere instant Polaroid tip-612 [14]
13 25000/45°

Determinarea sensibilității ISO pentru materiale fotografice

Sensibilitatea la lumină a materialelor fotografice negative alb-negru este determinată de curba caracteristică, care este construită pe forme speciale sau hârtie milimetrată pe baza rezultatelor măsurării sensitogramei cu ajutorul unui densitometru [15] . Punctul de pe curba de la care se determină fotosensibilitatea (punctul de criteriu) este indicat prin litera „m” din figură, iar pentru filmele negative alb-negru, densitatea acestuia ar trebui să fie de 0,1 deasupra vălului. În acest caz, negativul trebuie dezvoltat în așa fel încât punctul „n”, expus cu 1,3 unități mai mult decât „m”, să aibă o densitate optică care o depășește cu 0,8. Aceasta este o condiție importantă pentru menținerea raportului de contrast specificat . În acest caz, expunerea H m în lux pe secundă , corespunzătoare punctului m, poate fi considerată drept criteriu de sensibilitate, iar valoarea aritmetică a sensibilității ISO este determinată de ecuația:

Pentru materialele fotografice pozitive și reversibile , fotosensibilitatea este determinată de aceeași egalitate, care diferă în coeficientul superior pentru alte criterii de contrast.

Dependența fotosensibilității de modul de dezvoltare încurajează producătorii de materiale fotografice să indice formularea și modurile de dezvoltare recomandate, în care este atinsă valoarea acestui parametru indicată pe ambalaj. Utilizarea altor dezvoltatori și moduri poate modifica sensibilitatea la lumină și poate cauza rezultate eronate de măsurare a expunerii. În plus, dezvoltarea intensă duce la creșterea contrastului și la creșterea granulozității, ceea ce afectează negativ calitatea imaginii.

Determinarea fotosensibilității materialelor fotografice color

Pentru filmele multistrat color, fotosensibilitatea este determinată în conformitate cu legi mai complexe, deoarece trebuie luate în considerare proprietățile a trei curbe caracteristice. Cele trei straturi fotosensibile au valori diferite ale fotosensibilității parțiale, în funcție de echilibrul de culoare al filmului. Prin urmare, fotosensibilitatea materialelor fotografice color este o cantitate complexă.

ISO total al filmelor negative color este definit ca media celor trei ISO parțiale ale fiecărui strat. Pentru materialele fotografice pozitive, cea mai mică dintre cele parțiale este luată ca fotosensibilitate totală, iar pentru cele reversibile, cea mai mare [7] . O altă caracteristică a sensitometriei filmelor multistrat este faptul că imaginea din acestea nu constă din argint metalic, ci din coloranți. Prin urmare, este necesar să se utilizeze mai multe concepte diferite de densitate optică, reflectând concentrația fiecăruia dintre coloranți în câmpul corespunzător al sensitogramei. Termenii cei mai des utilizați sunt densitatea de gri echivalent vizual (VESP) și densitatea de copiere [16] . Primul parametru se referă de obicei la materiale fotografice pozitive sau reversibile, în timp ce al doilea se referă la negativ și contratip [17] .

Modalități de modificare a sensibilității la lumină

Sensibilizare

Sensibilitatea la lumină naturală a emulsiilor cu halogenură de argint se află în regiunea albastru-violet a spectrului vizibil. Sensibilitatea uniformă la toate razele vizibile se realizează prin sensibilizarea optică a materialelor fotografice prin adăugarea de sensibilizatori la emulsie [18] . Acestea sunt de obicei unele tipuri de coloranți organici depuși pe suprafața microcristalelor de halogenură de argint. În acest fel, se obțin filme fotografice alb-negru, care diferă ca sensibilitate la culoare și emulsii pentru diferite straturi de materiale fotografice multistrat color. Cu ajutorul sensibilizării chimice , fotosensibilitatea generală este crescută. Pentru aceasta se folosesc săruri ale metalelor nobile: aur și platină , precum și alte substanțe care fac posibilă creșterea fotosensibilității de mai multe ori [19] . În unele cazuri, pentru a simplifica procesarea în laborator, se utilizează desensibilizarea, care îngustează sensibilitatea spectrală sau sensibilitatea totală la lumină a materialului fotografic expus, dar nu afectează imaginea latentă.

Latensificare

Latensificare ( lat.  latens  - hidden and lat.  facio  - I do) - amplificarea imaginii latente existente în materialul fotografic, care servește la creșterea fotosensibilității efective [20] . Cel mai simplu mod este de a ilumina suplimentar stratul foto cu lumină de intensitate scăzută după expunerea principală înainte de dezvoltare [21] . O acțiune suplimentară de acest fel produce o creștere a centrilor instabili ai imaginii latente și trecerea lor la o stare stabilă. Intensitatea luminii este aleasă astfel încât creșterea nivelului voalului să nu depășească 0,05–0,01. În această condiție, fotosensibilitatea poate fi crescută cu un factor de 2-4. Metoda este cea mai eficientă pentru fotomaterialele cu sensibilitate scăzută și medie, în timp ce fotosensibilitatea ridicată poate scădea. O altă tehnologie presupune tratarea emulsiei cu amoniac, peroxid de hidrogen sau vapori de mercur [21] . La fel ca hipersensibilizarea, latența duce la rezultate slab reproductibile.

Efectul de latență a fost folosit în tehnologia de „ iluminare măsurată suplimentară ” (SDZ), utilizată pe scară largă de cameramani pentru a controla latitudinea fotografică și fotosensibilitatea filmelor [22] . În același timp, filmul negativ destinat filmării filmului, cu puțin timp înainte de expunerea principală, a primit un film preliminar uniform printr-un filtru de culoare. Ca rezultat, a fost posibilă îmbunătățirea semnificativă a reproducerii culorilor și a detaliilor în umbre [23] . În plus, metoda a făcut posibilă ajustarea echilibrului de culoare al negativului pentru fotografiere în condiții de iluminare non-standard. Pentru tehnologia teledetecției, un grup de specialiști sovietici conduși de Pavel Lebeshev a primit un brevet nr. 1057919 [24] .

Schimbarea sensibilității cu modul Dezvoltare

Procesul de împingere nu este aplicabil materialelor fotografice pozitive datorită altor principii ale fotoprocesului pozitiv , în care dezvoltarea nu are loc la valori intermediare de contrast, ci „până la capăt”, adică până la obținerea densităților optice și contrastului maxim. În plus, domeniul de aplicare al emulsiilor pozitive nu implică necesitatea unei sensibilități ridicate. Materialele fotografice negative color și reversibile sunt mai puțin potrivite pentru procesare push decât cele alb-negru, deoarece schimbarea modului de dezvoltare duce la un dezechilibru de culoare și un dezechilibru ireversibil al straturilor sensibile la lumină, în contrast. Unii producători permit prelucrarea materialelor de culoare cu o dezvoltare intensă, dar parametrii acestuia sunt strict reglementați. Scăderea fotosensibilității prin intensitatea redusă a dezvoltării se numește proces de tragere ( ing.  Pull ). Rezultatul se obține prin reducerea timpului de dezvoltare. Această tehnologie este utilizată în principal pentru a reduce contrastul imaginii sau atunci când se prelucrează materiale fotografice supraexpuse în mod deliberat.

Termenii Push și Pull își au originea în primele decenii ale cinematografiei, când corectarea expunerii a avut loc în timpul dezvoltării filmului negativ ortocromatic sub iluminare non-actinică . Cameramanul prezent la procesarea laboratorului i-ar putea cere asistentului de laborator să îndepărteze rama cu pelicula de rănire din rezervorul de revelator (Pull) sau să continue dezvoltarea coborând-o înapoi (Push).

Indicele de expunere

Indicele de expunere EI este utilizat în cazurile în care utilizarea directă a valorii sensibilității este dificilă. EI este aplicabil pentru a compensa inexactitățile expunerii camerei sau procesarea non-standard. Indicele de expunere poate fi numit „setat ISO” spre deosebire de ISO nominal. De exemplu, filmul ISO 400 poate fi expus la lumină scăzută la EI 800 și apoi dezvoltat în continuare pentru a produce negative imprimabile. Un alt exemplu este fotografierea cu o cameră cu un obturator care dă o eroare constantă într-o direcție sau alta. În acest caz, puteți utiliza EI adecvat, care diferă de valoarea ISO față de o eroare constantă sau compensarea expunerii pentru a compensa eroarea.

Supraestimarea vitezei filmului de către producători

Pentru unele filme cu sensibilitate ridicată, modul de dezvoltare „regulat” este dezvoltarea, ceea ce duce la o creștere a sensibilității („procesul push”). Dezvoltarea standard a unor astfel de materiale fotografice face posibilă obținerea unei sensibilități mai scăzute cu contrast redus. De exemplu, un dezvoltator standard produce o sensibilitate de 1000, una recomandată - 3200. Marcarea sensibilității unor filme de inversare a culorilor poate conține indicele „P”, indicând sensibilitatea atinsă în cazul procesării „push”.

Sensibilitate la lumină și cereale

Sensibilitatea la lumină a unei emulsii fotografice depinde de mărimea granulelor de halogenură de argint, deoarece boabele mai mari oferă o sensibilitate mai mare. Filmele cu granulație fină au sensibilitate scăzută și sunt potrivite pentru tipărirea contratipului sau pozitivă. Materialele fotografice negative concepute pentru fotografierea în condiții dificile de iluminare sau cu viteze mari de expunere au granulație grosieră și rezoluție scăzută . Prin urmare, una dintre principalele dificultăți rezolvate în procesul de îmbunătățire a materialelor negative a fost obținerea unor valori ridicate de sensibilitate cu boabe fine.

Legea reciprocității

În majoritatea cazurilor, expunerea, care este produsul iluminării și al vitezei de expunere , nu depinde de valorile specifice ale fiecăruia dintre factori.

Cu toate acestea, la expuneri foarte lungi, există o abatere de la această lege, ducând la o scădere a fotosensibilității, determinată pentru cele mai frecvent utilizate viteze de expunere, care se situează în intervalul 1/1000-2 secunde. Modificarea sensibilității la lumină cu expuneri lungi contează în zonele de fotografie care necesită expuneri lungi (cum ar fi astrofotografie ) și este exprimată prin coeficienți speciali utilizați în astfel de cazuri.

Vezi și

Note

  1. Procese și materiale de film și fotografie, 1980 , p. 51.
  2. 1 2 3 L. V. Konovalov. Curba caracteristica . - M.,: VGIK, 2007. - S. 22. - 29 p. Arhivat pe 28 martie 2014 la Wayback Machine
  3. Chris Weston. Expunerea în fotografia digitală / T. I. Khlebnova. - M.,: „ART-primăvară”, 2008. - S. 18. - 192 p. - ISBN 978-5-9794-0235-2 .
  4. 12 James Ollinger . Comparați indici de expunere a filmelor învechite . Colectarea expunetorului. Consultat la 24 octombrie 2015. Arhivat din original pe 11 octombrie 2015.  
  5. Scurt ghid fotografic, 1952 , p. 142.
  6. Fotokinotehnică, 1981 , p. 290.
  7. 1 2 3 Film și procese și materiale foto, 1980 , p. 57.
  8. 1 2 Fotokinotehnică, 1981 , p. 289.
  9. ISO 5800:  1987 . Fotografie - Filme color negative pentru fotografiere statică - Determinarea vitezei ISO . ISO (21 iunie 2012). Consultat la 8 noiembrie 2012. Arhivat din original pe 2 decembrie 2012.
  10. Scurt ghid fotografic, 1952 , p. 145.
  11. S. V. Obruciov. Cartea de referință a unui călător și istoric local / V. M. Zarankin. - M.,: Editura de stat de literatură geografică, 1949. - V. 1. Copie de arhivă din 8 septembrie 2013 la Wayback Machine
  12. 1 2 3 4 Foto sovietică, 1986 , p. 45.
  13. N. G. Kokshaikin. Fotografie aeriană și crearea de filme aeriene interne (link inaccesibil) . Muzeul Shostka de cunoștințe locale (27 octombrie 2011). Consultat la 16 noiembrie 2012. Arhivat din original la 2 decembrie 2012. 
  14. 1 2 Martin (Marty) Kuhn. Index de film  (engleză)  (link indisponibil) . film . Lista terenurilor. Preluat la 10 martie 2014. Arhivat din original la 15 decembrie 2003.
  15. Procese și materiale de film și fotografie, 1980 , p. 49.
  16. Procese și materiale de film și fotografie, 1980 , p. 44.
  17. Curs de fotografie generală, 1987 , p. 102.
  18. Curs de fotografie generală, 1987 , p. 57.
  19. Procese și materiale de film și fotografie, 1980 , p. patru.
  20. Curs de fotografie generală, 1987 , p. 62.
  21. 1 2 Astrofotografie amator, 1986 , p. 51.
  22. Lipsa stocului de film devine din ce în ce mai acută (link inaccesibil) . Cronica . Enciclopedia cinematografiei ruse (1 martie 1990). Data accesului: 19 septembrie 2015. Arhivat din original pe 4 martie 2016. 
  23. Tehnica cinematografiei și televiziunii, 1978 , p. 26.
  24. A. Gurova, P. Markovsky, A. Vinokur, L. Artyushin, P. Lebeshev, R. Ionih, O. Ovilko, B. Moskalev, O. Ioshin. O metodă pentru iluminarea dozată suplimentară a filmului și a materialelor fotografice și un dispozitiv pentru implementarea acesteia . Baza de brevete a URSS. Data accesului: 10 ianuarie 2016. Arhivat din original pe 2 februarie 2017.

Literatură