Наука сенситометрия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Гуманитарный институт телевидения и радиовещания имени М.А. Литовчина

Кинооператорский факультет

Реферат

тема: Сенситометрия

Выполнила:

студентка 1 курса 1 группы

Мирошина Арина

Москва 2014

Негативно-позитивный процесс

электромагнитный математический скорость

После завершения артистической карьеры английский ученый-любитель Уильям Генри Фоке Талбот экспериментировал в фотографии и в результате изобрел фотографический способ размножения копий. Он создал светочувствительную бумагу, которую изготовил путем пропитывания листов бумаги раствором хлорида натрия с последующей (после высушивания) обработкой азотнокислым серебром, что приводило к образованию хлорида серебра. Сенсибилизированная таким способом бумага экспонировалась в небольшой фотокамере до тех пор, пока не возникало видимое глазом изображение.

Этот процесс, названный опечатыванием, требовал значительного времени экспозиции, большего чем процесс, включающий стадию проявления. После экспонирования бумага промывалась в растворе хлорида натрия или иодида калия, в результате чего оставшийся хлорид серебра становился нечувствительным к действию света. Те участки, которые подвергались действию света и состояли из мельчайших частиц серебра, были темными. На неосвещенных поверхностях была видна белая бумага, т. е эти участки были светлого оттенка. Талбот сообщил об этих первых результатах Королевскому обществу в январе 1839 г. В 1819 г. английский астроном Джон Гершель обнаружил, что тиосульфат натрия растворяет различные соли серебра, узнав о работе Пагера и Талбота в январе 1839 г., он сенсибилизировал бумагу солями серебра и после экспонирования фиксировал изображение тиосульфатом натрия. Вначале тиосульфат натрия называли гипосульфитом натрия, откуда и возникло сохранившееся до наших дней английское сокращение «гипо», которое употребляется для обозначения фиксирующих растворов. Хотя первоначально полученные Талботом изображения имели обращенное распределение светотени, позже он обнаружил, что фотокопирование на другую светочувствительную бумагу вновь изменяет распределение светотени.

Гершель назвал изображение с обращенным распределением светотени негативом, а изображение, тона которого совпадают с тонами снимаемого объекта, - позитивом. В 1840 г Талбот существенно усовершенствовал предложенный метод и назвал полученные изображения калотипиями.
Позже, по предложению друзей, он переименовал их в талботипии. В усовершенствованном методе он изготовлял бумаг), обрабатывая ее сначала нитратом серебра, а затем иодидом калия, чтобы получить светочувствительную соль - иодид серебра. Затем бумага обрабатывалась смесью галловой кислоты и нитрата серебра. После кратковременного экспонирования в фотокамере негатив проявлялся в том же растворе нитрата серебра с галловой кислотой.

Английский ученый-любитель Джозеф Рид в 1837 г. обнаружил, что галловая кислота влияет на светочувствительность солей серебра. Однако он не осознал, что галловая кислота действует как проявитель. В первых экспериментах Талбота негативы фиксировались бромидом калия, позже - теплым раствором тиосульфата натрия. Для получения позитива использовалась та же бумага, обработанная хлористым серебром, и процесс спечатывания с оригинала-негатива. Так как волокнистая структура бумажной подложки негатива резко ухудшала качество позитива, для увеличения четкости негативные изображения подвергались вощению (пропитывались воском или маслом).

Калотипия никогда не была так популярна, как дагерротипия, что частично объясняется патентами Талбота, ограничивающими ее применение, а также невозможностью с помощью этого метода передавать четкое изображение мелких деталей при портретной фотосъемке по сравнению с дагерротипией. Калотипия наиболее часто использовалась для съемки архитектуры и пейзажей, когда мягкое изображение усиливало, а не снижало зрительное впечатление от изображения.

В 1850 г. Луи Бланкар-Эврар, используя метод Талбота, изобрел новый тип фотобумаги - альбуминную фотобумагу, которая использовалась в качестве типовой до конца столетия. Бумагу покрывали яичным белком с растворёнными в нем бромидом и иодидом калия. Затем ее сенсибилизировали раствором нитрата серебра. Изображение формировалось в результате длительного экспонирования солнечным светом, проходившим через негатив, тонировалось хлоридом золота, фиксировалось, промывалось и сушилось. Бланкара-Эврара не удовлетворял метод спечатывания из-за длительного времени экспонирования. Он усовершенствовал негативный процесс в калотипии Талбота и использовал фотобумаги, не требующие проявления. После экспонирования всего лишь в течение нескольких секунд скрытое изображение становилось видимым, приобретая оливково-зеленый цвет, который постепенно переходил в серый при использовании кислого фиксажа. К 1852 г. Бланкар-Эврар основал вблизи Лилля во Франции большую коммерческую фирму по изготовлению фотоотпечатков с помощью этого метода. К 1857 г. фирмой были изготовлены по меньшей мере 100 000 фотоотпечатков. Несмотря на то, что их качество было прекрасным, этот метод не стал общепринятым и к концу XIX века почти полностью вышел из употребления.

Изобретения электромагнитной истории света

В свое время Ньютон был убежден в том, что свет состоит из мельчайших частичек, скорость перемещения которых практически бесконечна. Его современник Гюйгенс, напротив, был сторонником волнового механизма распространения света, подобного процессу распространения звука в воздухе или в любой материальной среде. Непререкаемый авторитет Ньютона не допустил признания гипотезы Гюйгенса.

В 1700 году Юнг, Френель и некоторые другие ученые приступили к исследованию оптических явлений, непонятных с точки зрения представлений Ньютона. Эти явления прямо указывали на волновую природу света. Как ни парадоксально, но среди этих явлений были и кольца Ньютона, хорошо известные фотографам и возникающие, когда диапозитив помещается между стеклянными пластинами. Однако, несмотря на очевидные успехи волновой механической теории света во второй половине XIX века, она была подвергнута сомнению по двум причинам. Одна - опыты Фарадея, открывшего действие магнитного поля на свет. Другая - исследования связи между электрическими и магнитными явлениями, которые проводил Максвелл. Открытие электромагнитной природы света является великолепной иллюстрацией диалектики развития содержания и формы. Новое содержание - электромагнитные волны - было выражено в старой форме картезианских вихрей.

Несоответствие нового содержания, появившегося в результате развития электромагнетизма, не только старой форме теории дальнодействия, но и механической теории эфира ощущал уже Фарадей, искавший для выражения этого содержания новую форму. Такую форму он усматривал в силовых линиях, которые следовало рассматривать не статически, а динамически.

Открытие Фарадеем в 1845 году связи между магнетизмом и светом явилось новым содержанием в учении о свете и вместе с тем еще раз указывало на строгую поперечность световых колебаний. Фарадей выдвигает идею силовых линий, в которых происходят поперечные колебания. Ученый указывает, что колебания, происходящие в линиях сил, представляют собой не механический процесс, а новую форму движения, "некий высший тип колебания".

Подобные колебания поперечны и потому могут "объяснить чудесные разнообразные явления поляризации". Они не похожи на продольные звуковые волны в жидкостях и газах. Его теория, как он говорит, "пытается устранить эфир, но не колебания". Эти магнитные колебания распространяются с конечной скоростью:

Поиски новой формы привели ученого к становлению важной идеи поперечных магнитных колебаний, распространяющихся, как и свет, с конечной скоростью. Но это и есть центральная идея электромагнитной теории света - мысль, возникшая еще в 1832 году.

20 февраля 1854 года Максвелл сообщает Томсону о своем намерении "атаковать электричество". Результат "атаки" - сочинение "О Фарадеевых силовых линиях" - первое из трех основных трудов Максвелла, посвященных изучению электромагнитного поля. Слово "поле" впервые появилось в том самом письме Томсону, но ни в этом, ни в последующем сочинении, посвященном силовым линиям, Максвелл его не употребляет. Это понятие снова появится только в 1864 году в работе "Динамическая теория электромагнитного поля".

Он публикует две основные работы по созданной им теории электромагнитного поля: "О физических силовых линиях" (1861-1862 годы) и "Динамическая теория электромагнитного поля" (1864-1865 годы). За десять лет Максвелл вырос в крупнейшего ученого, творца фундаментальной теории электромагнитных явлений, ставшей, наряду с механикой, термодинамикой и статистической физикой, одним из устоев классической теоретической физики.

"Трактат по электричеству и магнетизму" - главный труд Максвелла и вершина его научного творчества. В нем он подвел итоги многолетней работы по электромагнетизму, начавшейся еще в начале 1854 года. Предисловие к "Трактату" датировано 1 февраля 1873 года. Девятнадцать лет работал Максвелл над своим основополагающим трудом!

Исследования, произведенные Максвеллом, привели его к выводу, что в природе должны существовать электромагнитные волны, скорость распространения которых в безвоздушном пространстве равна скорости света - 300 000 километров в секунду.

Возникнув, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света, занимая все больший и больший объем. Максвелл утверждал, что волны света имеют ту же природу, что и волны, возникающие вокруг провода, в котором есть переменный электрический ток. Они отличаются друг от друга только длиной. Очень короткие волны и есть видимый свет.

Математическая система почернений

Дальнейшие достижения принципиальной важности в области фотографической сенситометрии связаны с именами Хертера и Дриффилда. Их работами элементарная сенситометрия выводилась в разряд метрологической науки - фотог рафической метрологии. В ней применялся новый принцип модуляции освещенности - экспонирование через быстро вращающийся диск с угловыми вырезами различной величины; в результате получалась ступенчатая сенситограмма. Для измерения фотографических свойств предлагалось по оптическим плотностям такой сенситограммы строить характеристическую кривую, выражающую изменение оптической плотности в зависимости от логарифма экспозиции. Из каждой такой кривой графоаналитическим методом получали численные значения сенситометрических величин. Обычно строили семейство кривых, относящихся к разной продолжительности проявления.

В 1890 году Хертер и Дриффилд объединили все полученные ими данные в сенситометрическую систему, которая была настолько логична и обоснована, что не потеряла своего научного значения до наших дней. В 1903-1907 годы Шеппард и Миз провели серию дополнительных исследований и еще более утвердили идеи Хертера и Дриф-филда, показав, что именно на них базируется фотографическая сенситометрия.

В 1894 году немецкий астроном Шейнер предложил сенситометрическую установку с вращающимся диском, таким же, что и у Хертера и Дриффилда, но с вырезом в виде плавной кривой. При экспонировании получалась плавная сенситограмма. Несколько позднее (1899) Эдер разработал новую систему сенситометрии, в которой диск Шей-нера являлся модулятором экспозиций.

К 1910 году следует отнести начало применения сенситометрических клиньев, способ изготовления которых из окрашенной желатины принадлежит Гольдбергу. Широкое практическое распространение получил клиновой сенситометр Эдера-Гехта (1919). Надо заметить, что в сенситометрии (да и в других областях фотометрии) модуляция света при помощи оптического клина является простым и удобным способом.

Метод оценки светочувствительности материалов

Найти экспозицию, на которой оптическая плотность плёнки (после проявления по стандартизованному процессу) превышает плотность незасвеченной плёнки на 0,1. После деления 0,8 на это число получаем чувствительность в линейных единицах ISO.

Для чёрно-белых плёнок «стандартным процессом» является проявление в стандартном метоловом проявителе; для цветных -- проявка по соответствующему процессу.

Время проявления определяется достижением определённого стандартом среднего градиента на некотором участке характеристической кривой. Началом принимается точка D0+0,1, окончанием -- точка с экспозицией в 20 раз большей (в логарифмических единицах 1,3). Увеличение плотности почернения на этом участке должно составлять 0,8±0,05.

Заметим, что, в зависимости от режима проявки, светочувствительность плёнки может увеличиваться и уменьшаться. В частности, существуют способы поднять светочувствительность чёрно-белой плёнки в несколько раз по сравнению с метоловым проявителем.

Фотоматериалы, которые не могут удовлетворить описанным требованиям, не маркируются числом светочувствительности. Для них используется «индекс экспозиции», обозначаемый как E.I. и приблизительно соответствующий (по числовому значению) светочувствительности ISO, которое можно использовать при экспонометрии.

Пленка для кино

В конце XIX века изобретатели по всему миру пытались найти такой материал, который позволил бы фиксировать и проецировать движущееся изображение. Идея использовать для этих целей гибкую, светочувствительную пленку из нитроцеллюлозы впервые была опробована американским проповедником Ганнибалом Гудвином. Его открытие взял на вооружение Джордж Истмен, основатель компании Kodak, который стал выпускать нитроцеллюлозную пленку в рулонах. Доработал же изобретение Томас Эдисон - для регулирования движения пленки в кинетоскопах он прибег к перфорации. Эдисон же впервые использовал 35-мм формат, который со временем был признан стандартным форматом кинопленки. Также на 90-е годы XIX века приходятся первые попытки ручной колоризации и тонирования кинопленки.

Нитроцеллюлозная (или нитратная) пленка из-за своей повышенной горючести начинает заменяться ацетилцеллюлозной (или ацетатной). Впрочем, окончательно нитроцеллюлоза будет вытеснена только в конце 40-х годов с появлением так называемой «безопасной пленки» (safety film) на основе триацетата целлюлозы. Тема горючести нитратной пленки, кстати, неоднократно обыгрывалась в кино.

В 1920-30ые начинаются разработки различных методов синхронной записи звука на кинопленку. В том числе появляется технология оптической записи фонограммы на отдельную кинопленку и записи звука на непрозрачную часть пленки с изображением. В связи с последними опытами появляется широкоформатная кинопленка 65-мм и 70-мм, которая, однако, пока не находит популярности.

В середине 30-х годов начинает распространяться цветное кино, причем в течение последующих двух десятилетий сосуществуют два основных способа съемки в цвете. Один предполагал съемку на два или три негатива, которые объединялись при проекции или печати фильмокопии. Второй заключался в использовании многослойной пленки. Трехпленочная система снискала особую популярность в Голливуде в формате технологий Синеколор и Техниколор. В СССР предпочтение отдавалось многослойной системе благодаря вывезенному из Германии после войны соответствующему оборудованию и запасам пленки Agfa. Одна из первых съемок, произведенных на трофейный материал - парад Победы 1945 года.

1950-60-е - эра широкоформатного кино. Конкурируя с телевидением, Голливуд делает ставку на зрелищность, одним из условий которой считается пленка 65-мм или 70-мм. Однако уже к концу 60-х годов формат становится редкостью в США. Тем не менее, в числе картин, снятых на 65-мм и 70-мм пленку есть такие знаковые ленты, как «Бен-Гур», «Лоуренс Аравийский» и «2001 год: Космическая одиссея». Кроме того, именно на основе 70-мм формата в 1970 году была разработана система IMAX. В СССР на широкую пленку снимались преимущественно патриотические блокбастеры, вроде «Освобождения», но также в этом формате были созданы «Война и мир», «Айболит-66» и «Табор уходит в небо».

В профессиональном кинематографе предназначены для получения оригинального негатива фильма. Подавляющее большинство негативных чёрно-белых киноплёнок -- изопанхроматические и предназначены для съёмки при искусственном и естественном освещении[34]. 35-мм сорта часто использовались для фотографирования вместо фотоплёнки. Цветные киноплёнки выпускаются обычно маскированными, что, в конечном итоге, улучшает цветопередачу на позитиве.

Позитивные - предназначены для получения конечных, прокатных фильмокопий путём контактного или проекционного копирования. Низкочувствительны и высококонтрастны. Цветные позитивные плёнки имеют обычно дополнительные фильтровые слои и повышенную чувствительность верхнего, синечувствительного слоя для правильной цветопередачи при копировании с маскированного негатива[34].

Обращаемая киноплёнка позволяет получать готовый позитив фильма на той же плёнке, на которую производится съёмка. Была наиболее популярна в любительском кинематографе и на телевидении. В профессиональном кинематографе не используется и поэтому выпускается только узких форматов до 16 мм. Обращаемые киноплёнки также выпускаются для контратипирования[34].

Контратипные - низкочувствительные плёнки (0,2--0,7 ISO) с высокой разрешающей способностью. Производятся: для контратипирования чёрно-белых фильмов комплект из дубль-негативной (коэффициент контрастности около 0,6) и дубль-позитивной (коэффициент контрастности около 1,6) плёнки. Произведение контрастности дубль-позитива на контрастность дубль-негатива даёт единицу, что приводит к тому, что контрастность контратипа (дубликата негатива) не отличается от оригинального исходного негатива. Для цветного контратипирования -- киноплёнка с коэффициентом контрастности единица. Киноплёнки такого типа являются маскированными и применяются для изготовления дубльпозитива и дубльнегатива.

Для получения дубльнегатива фильма, изготовленного по цифровой технологии с цифровой мастер-копии Digital Intermediate (англ. Digital Intermediate, сокр. DI). При этом киноплёнка экспонируется c помощью лазерного луча в фильм-рекордере. Обращаемая цветная плёнка для контратипирования используется в исключительно редких случаях.

Гидротипные - применяются при гидротипном способе печати фильмокопий, позволяющем добиться максимальной износостойкости и светостойкости прокатных копий фильма. К гидротипным киноплёнкам относятся матричные и бланкфильм[34]. На матричных киноплёнках получают цветоделённые рельефные изображения, которые затем используются при печати красителями на бланкфильме.

Фонограммные - предназначены для оптической записи звука и получения негатива фонограммы[34]. По фотографическим свойствам близки к позитивным: имеют высокие контрастность и разрешающую способность, а также низкий уровень вуали.

Величина оценивания почернений

Степень почернения светочувствительного слоя любого негативного фотографического материала характеризуется его прозрачностью, т. е. способностью проявленного слоя пропускать определенную часть падающего на него света.

Например, если прозрачность данного участка почернения фотографического слоя равна 1/10 то световой поток, выходящий из слоя, в 10 раз меньше светового потока, падающего на слой.

Прозрачность различных веществ может меняться в широких пределах. Если за наивысшее возможное значение прозрачности принять прозрачность тела, пропускающего полностью падающий на него свет, и обозначить это значение единицей (1), то возможные изменения величины прозрачности для различных реальных тел природы будут находиться в пределах от 1 до 0.

Прозрачность всех светочувствительных слоев фотографических материалов на прозрачной основе всегда меньше единицы и составляет от нее большую или меньшую часть. Чтобы не иметь дела с дробными малыми величинами при измерении прозрачности, принято пользоваться производной величиной-- непрозрачностью, т. е. величиной, обратной прозрачности.

Эта величина показывает, во сколько раз ослабляется интенсивность светового потока после прохождения его через соответствующее почернение пленки. Например, если коэффициент пропускания слоя составляет 1/20, то непрозрачность будет равна 20. Изменение непрозрачности происходит численно в более широких пределах, чем изменение прозрачности (от 1 до бесконечности).

Практически степень почернения различных участков снимка принято оценивать не степенью его непрозрачности, а величиной оптической плотности почернения, которая представляет собой десятичный логарифм непрозрачности. Единицей оптической плотности почернения служит плотность такого участка эмульсионного слоя, который пропускает 1/10 падающего на него света.

Между экспозицией и вызываемым ею потемнением эмульсионного слоя фотографического материала существует определенная зависимость. Если отдельные участки эмульсионного слоя подвергнуть неодинаковому времени экспонирования, то после проявления фотографического материала можно легко заметить, что более длительному времени экспонирования соответствует большее почернение и наоборот.

Следовательно, прозрачность освещенных полей, в зависимости от степени почернения каждого участка слоя, для прохождения через эти участки светового потока будет различной. На слишком светлых (прозрачных) или слишком темных (непрозрачных) участках рентгеновского снимка изображение видно очень плохо. Только при некоторых средних величинах оптических плотностей почернения (от 0,5 до 1,5) определяется наилучшая различимость деталей как рентгеновского, так и любого фотографического изображения.

Характеристическая кривая

Характеристическая кривая светочувствительного материала -- график зависимости выходного сигнала фотографического процесса (плотность фотоплёнки, аналоговый электрический сигнал видеокамеры, значение пиксела в цифровом фотоаппарате) от экспозиции, дающий возможность охарактеризовать, оценить количественно процесс получения оптического изображения.

Из характеристической кривой получаются следующие характеристики: плотность вуали (уровень шумов); светочувствительность фотоматериала; коэффициент контраста фотоматериала; фотографическая широта; полезная фотографическая широта;

Характеристические кривые, построенные для отдельных слоёв многослойного цветного фотографического материала или для каналов цветной матрицы, или для каналов цветоделения в цветном фотографическом процессе, служат также для определения баланса контрастности; баланса светочувствительности; белого материала

На одной оси откладывается величина полученной фотоматериалом экспозиции (или яркости снимаемого объекта). По второй оси откладывается величина выходного сигнала для данного устройства, материала или процесса.

Для пленки этот сигнал -- величина полученной оптической плотности фотоматериала, измеряется денситометром;

При измерении фотопроцесса в целом измеряется то, что получилось на конечном продукте. Например, плотность участков изображения напечатанной фотографии.

Коэффициент контрастности г -- определяется из характеристической кривой как максимальный её градиент, или как тангенс угла наклона линейного её участка.

Приборы в сенситометрии

В сенситометрии в основном используются денситометры, фотометры и микрофотометры, сенситометры

Размещено на Allbest.ru