1875187918801893

Фотографическая широта – характеристика фотоматериалов.

Опубликовано:Инструменты фотографа.|Tags: фотографическая широта, экспозиция|By: Алексей Макеев|02/10/20129 комментариев

Пришло время более глубоко рассмотреть такую техническую характеристику фоториемников, как фотографическая широта. Понимание этой характеристики необходимо для получения качественных фотоснимков. Под фотоприемником в данном случае будем понимать светочувствительные материалы: фотопленку, фотобумагу, а также матрицу цифрового фотоаппарата.

Но прежде рассмотрим понятие экспозиция в фотографии. Под экспозиций в фотографии понимается количество света, попадающее на фотоприемник при фотографировании. Ранее уже рассматривалось, чем определяется экспозиция.

Это тремя параметрами фотоаппарата: выдержкой (временем открытия фотозатвора при фотографировании), диафрагмой (относительным диаметром входного отверстия фотообъектива) и чувствительностью.

Для пленочных фотоаппаратов первые два параметра регулируются специальными механизмами на фотоаппарате, а третий определяется характеристикой фотоприемника — фотопленки. Для цифровых фотоаппаратов имеется возможность регулировки и третьего параметра, устанавливать чувствительность ISO, но этой возможностью нужно пользоваться с осторожностью, т. к. увеличение чувствительности ведет к увеличению шумов. Поэтому будем рассматривать только два параметра — выдержку и диафрагму, которые для правильной передачи реальных освещенностей объекта на фотоприемнике должны соответствовать друг другу и образуют экспопару.

Многие, наверное сталкивались с такой проблемой, когда фотографируя человека или какой-либо объект на фоне неба, например, горы, получают снимки либо с проработанными деталями объекта, но со светлым, безликим небом, либо с проработанным небом, но с темными объектами на земле. Это особенно характерно при фотографировании картин заката. Порой наземные объекты получаются совсем темными с неразличимыми деталями.

В чем здесь дело? В реальной ситуации освещенности светлых участков снимаемого объекта (пейзажа и др.) и темных могут очень сильно различаться. Не один светочувствительный материал (фотопленка, матрица цифрового фотоаппарата не способны охватить весь интервал реальных освещенностей и правильно передать его.

Дело в том, что человеческий глаз способен воспринимать ярко освещенные объекты и слабо освещенные в весьма широком диапазоне яркостей. В глазу человека имеются чувствительные элементы двух типов — палочки и колбочки. Одни чувствительны при малых освещенностях, другие — при больших. Человек при адаптации зрачка может воспринимать свет звезд, а при дневном освещении ярко освещенные объекты.

А знаете ли Вы, что воздействие света на человеческий глаз изучал Исаак Ньютон? Он для того, чтобы понять воздействие света на глаз просовывал специальную палочку между глазным яблоком и давил на него, при этом видел радужные круги. У него была идея, что свет оказывает давление на сетчатку глаза. И вообще он всячески  издевался над глазами ради того, чтобы понять истину.

Воздействие света на человеческий глаз изучал также Герман Гельмгольц – иностранный член-корреспондент Петербургской Академии наук в 1868 г.

Если количество света, попадающего на фотоприемник (в том числе глаз человека), измерять в ступенях экспозиции (каждая ступень — изменение выдержки или диафрагмы на одно значение, при этом количество света, изменяется вдвое), то чувствительность человеческого глаза оценивается примерно в 10-14 ступеней без адаптации зрачка и до 24 ступеней с адаптацией.

Для того, чтобы оценить интервал яркостей объекта, которые фотопримник воспринимает адекватно, т. е. Изменение яркостей пропорционально передается фотоприемником было введено понятие фотографическая широта.

Но сначала каким образом технически определяется эта характеристика. Для этого регистрируется характеристическая (иногда ее называют сенситометрическая) кривая фотоматериала, которая показывает зависимость оптической плотности от экспозиции в логарифмическом масштабе.

Оптической плотностью называют степень почернения фотоматериала, количественно выражаемую в логарифме отношения количества падающего на экспонированный и проявленный фотонегатив света и прошедшего через него (при освещении на просвет). Если, например, измеряемый участок негатива пропускает света в 10 раз меньше, чем его упало на поверхность, то оптическая плотность данного участка равна 1.

Ниже приведена типичная характеристическая кривая черно-белой негативной фотопленки.

Характеристическая кривая негативной фотопленки.

Для цветной фотопленки, имеющей три светочувствительных слоя, в принципе, должны определяться три характеристические кривые. Для получения качественного изображения слои должны быть сбалансированы по чувствительности между собой и тогда три кривые примерно сливаются в одну. Степень их сбалансированности оценивается показателем баланса чувствительности.

Между прочим впервые цветную фотопленку создал Джеймс Клерк Максвелл в 1861 году.

По характеристической кривой определяют контрастность — способность фотоматериала передавать различия яркостей объекта съемки. Количественно контрастность (коэффициент контрастности γ) определяется тангенсом угла наклона прямолинейной части характеристической кривой. Если угол наклона 45º, то контрастность равна 1. Такой фотоматериал правильно передает соотношение яркостей объекта. Попросту говоря, коэффициент контрастности отражает крутизну наклона характеристической кривой.

Характеристические кривые, показывающие контрастность фотоматериала: А-мягкий, Б-нормальный, В- контрастный.

Бывают фотоматериалы мягкие, с низкой контрастностью, бывают высококонтрастные с большим коэффициентом контрастности, бывают нормальные. Так специальные технические фотопленки с высоким контрастом передают только черные и белые детали без полутонов и применяются для репродукции штриховых изображений и для других технических целей.

По характеристической кривой определяют и фотографическую широту (L) — способность фотоматериала правильно воспроизводить градацию яркостей объекта съемки. Количественно фотографическая широта определяется интервалом экспозиций между началом и концом линейного участка характеристической кривой. На этом участке рост оптических плотностей пропорционален росту экспозиции с одинаковым коэффициентом контрастности. Фотографическую широту часто называют областью правильных экспозиций.

Чем больше фотографическая широта, тем больший интервал яркостей объекта может быть правильно воспроизведен фотоматериалом. Следует отметить, что фотографическая широта и контрастность материала зависят не только от свойств самого материала, но и от режимов проявления, времени проявления, состава проявителя.

Так в справочнике для популярной советской негативной фотопленки ФОТО-32 приведены характеристические кривые в зависимости от времени проявления в проявителе ГОСТ №2.

Характеристические кривые пленки ФОТО-32 для разного времени проявления.

Область в нижней части кривой, где она практически параллельна оси экспозиций lgH называется областью недодержек, а величина оптической плотности (D) при экспозиции, практически равной нулю,определяет плотность вуали. Вуаль — почернение на фотоматериале, образующееся после проявления на участках, на которые не действовал свет.

Область в верхней части кривой, где с увеличением экспозиции D уже не растет, называют областью передержек. Причем при дальнейшем увеличении экспозиции оптическая плотность D не только не растет, но начинает уменьшаться. Этот эффект носит название соляризации. 

Фотографическая широта пленки на характеристической кривой.

В принципе фотографическая широта свойственна и цифровым фотоприемникам. Единственно, что отличает — отсутствие проявления.

На практике для большинства негативных фотопленок фотографическая широта составляет примерно 9-11 ступеней экспозиции (каждая ступень – увеличение экспозиции вдвое). Для матриц цифровых фотоаппаратов теоретически доступная широта от 8 до 11 ступеней, хотя на практике большинство фотокамер не дотягивают до таких значений.

Фотобумага способна воспроизвести 7-8 ступеней экспозиции.

О возможностях увеличения фотографической широты далее.