Контрастность негатива

Любое негативное изображение имеет ту или иную сте­пень контрастности, которая зависит от двух факторов. Первым является контрастность негативного фотомате­риала, определяемая величиной коэффициента контраст­ности его светочувствительного слоя, вторым — продол­жительность проявления, если оно меньше или больше рекомендованного фабрикой. Этот параметр является од­ним из факторов, влияющих на величину интервала оптических плотностей негатива (ADer) — основного критерия, по которому подбирают фотобумагу к негативу.

Большое значение этого параметра негатива требует подробного рассмотрения его сущности. Необходимость в этом вызывается еще и тем, что многие фотолюбители ошибочно отождествляют контрастность негатива с его оптической плотностью. Обычно они считают, что чем плотнее негатив, тем он контрастнее, или, чем он прозрач­нее, тем незначительнее его контрастность. Такая ошибка в оценке негатива приводит к получению очень плохих позитивов.

В предыдущем параграфе было установлено, что раз­ность оптических плотностей почернений соседних участ­ков шкалы, или, как еще говорят, интервал приращений почернений, у диапозитивной и репродукционной фото­пластинок различен, из-за чего их кривые почернений наклонены к горизонтальной оси графика под разными углами. Величина интервала приращений почернений шкалы определяет степень ее контрастности: чем он боль­ше, тем выше контрастность, тем больший угол наклона имеет кривая   почернении фотоматериала.

Таким образом, угол наклона кривой почернений гра­фически характеризует контрастность фотоматериала. Ко­личественно ее удобно выражать не числом градусов угла наклона кривой, а его тангенсом. Это отвлеченное число названо коэффициентом контрастности. Его обозначают греческой буквой у, название которой гамма, часто с до­бавлением слова «проявления», является синонимом коэф­фициента контрастности.

Для лучшего понимания сущности контрастности срав­ним некоторую оптическую плотность почернения с вер­шиной холма, один склон которого пологий, а другой — крутой. По пологому склону мы с каждым шагом будем подниматься на небольшую высоту, и нам придется сделать много шагов, чтобы достичь вершины холма. У малоконт­растного фотоматериала кривая почернений также распо­ложена полого, поэтому потребуется много ступеней при­ращений почернений, чтобы достигнуть заданной оптиче­ской плотности.

Если подниматься на холм с крутой стороны, то каждый шаг будет быстро приближать нас к вершине, и шагов придется сделать меньше, чем в первом случае. У конт­растного фотоматериала кривая почернений круто подни­мается вверх, поэтому требуется незначительное число ступеней приращений почернений, чтобы получить задан­ную оптическую плотность.

При подъеме на холм, в зависимости от крутизны склона, один и тот же шаг поднимает нас на разную вы­соту, также одно и то же количество освещения вызывает у контрастного фотоматериала большее приращение почер­нений, чем у малоконтрастного.

Коэффициент контрастности. Для его определения возьмем на прямолинейных областях кривых почернении диапозитивной и полутоновой фотопластинок по участку

(см. рис. 12), которые для удобства построения вычертим в крупном масштабе (рис. 13). Почернения в точках т, d и п, с вызваны разными количествами освещения, лога­рифмы которых равны, например, 0,3 и 0,6. Разность между этими величинами 0,6—0,3=0,3 составит прираще­ние логарифмов количеств освещения (Alg#). Из точек 0,3 и 0,6 на горизонтальной оси восстановим перпендикуляры до пересечения с кривыми почернений А и Б. Из точек пересечения d и т проведем линии, параллельные гори­зонтальной оси. В результате чего получим два треуголь­ника — тпс и dee, у которых катеты тс и de равны и гра­фически выражают прираще­ние логарифмов количеств освещения, равное, как ука­зано выше, 0,3; катеты сп и ее неравны и графически вы­ражают приращения оптичес­ких плотностей почернений D.2—Dx = Ad. У кривой A Ad— =п—с=1,55—1=0,55, а у кривой Б Ad = c—е=1—0,7 = = 0,3; гипотенузы треуголь­ников, являющиеся частью кривых почернений А и Б, наклонены под теми же углами ах и а2, что и кривые А и Б на рис. 12.

Коэффициенты контрастности этих кривых почернений находят делением катета, противолежащего углу ах или а2, на катет, прилежащий углу треугольника. Для кривой

АуА=—, а для кривойБ \б~^, но так как mc—de—A lgН,

a nc — Ad„ и се —Ad,

Следовательно, коэффициент контрастности является отношением приращения оптической плотности почерне­ния к приращению логарифмов количеств освещения, соот­ветствующих прямолинейной области кривой почернений, и количественно выражает степень контрастности фото­материала.

Подставив в формулы 3 и За численные значения

О 55                                                                   0 3

Д lg# и Ad, получим, что уа = -~ = 1,8 и уб=-^- = 1.

Таким образом, диапозитивная фотопластинка в два раза (округленно) контрастнее полутоновой репродукцион­ной фотопластинки. В фотографической практике это озна­чает, что при съемке на этих двух фотопластинках одного и того же объекта в одинаковых условиях освещения и проявления негативы но контрастности получатся раз­ными: на диапозитивной изображение будет более конт­растным, чем на полутоновой репродукционной.

Выясним теперь, имеет ли коэффициент контрастности негативного фотоматериала постоянное значение, или его величина изменяется от условий проявления и величины выдержки. Для проверки первого вопроса воспользуемся уже готовой шкалой Б и отпечатаем ее с нормальной вы­держкой на трех позитивных фотопленках или диапози­тивных фотопластинках. Проявим их в проявителе для фотопластинок (рецепт дан в табл. 4): первую — 1 мин, вторую — 2 мин, третью — 4 мин. Отфиксируем, промоем и высушим фотопленки с позитивными изображениями шкалы.

Легко установить на глаз, что приращения оптических плотностей почернений у первой фотопленки малы, у вто­рой — заметно больше, а у третьей — велики. Поскольку шкалы печатались на одном сорте фотоматериала, то можно заключить, что изменение величины коэффициента конт­растности произошло от продолжительности проявления: чем длительнее оно, тем больше коэффициент контраст­ности. Но эта закономерность, как мы увидим далее, справедлива лишь в сравнительно узком интервале вре­мени проявления.

Рассматривая эти шкалы, также легко заметить, что с увеличением коэффициента контрастности увеличивается как максимальная оптическая плотность почернения, так и разность между нею и минимальной оптической плот­ностью негатива, т. е. интервал оптических плотностей негатива. Эта зависимость указывает на необходимость избегать перепроявления негативного фотоматериала, осо­бенно при съемке контрастного объекта, так как в этом случае интервал оптических плотностей негатива может оказаться столь большим, что к нему нельзя будет подо­брать фотобумагу.

Посмотрим теперь, как влияет на коэффициент конт­растности состав проявляющего раствора. Снова с нор­мальной выдержкой сделаем два отпечатка шкалы Б на позитивной фотопленке и проявим их по 4 мин при темпе­ратуре раствора 20°: первую — в проявителе для фото­бумаг (№ 1), вторую — в проявителе для негативных фотопленок, приведенных в табл. 4. Проявленные шкалы отфиксируем, промоем и высушим.

Нетрудно установить, что приращения оптических плотностей у шкал различны: у шкалы, проявленной в позитивном проявителе (№ 1), они больше, чем у шкалы, проявленной в негативном проявителе (№ 2). Это произошло потому, что позитивный проявитель рабо­тает быстрее негативного, отчего в первом проявителе за 4 мин проявления коэффициент контрастности достиг большей величины, чем за то же время проявления во втором проявителе.

Таким образом, при данном времени проявления и тем­пературе раствора величина коэффициента контрастно­сти зависит от вида проявителя: в энергичном, быстро работающем она растет скорее, чем в малоактивном, медленно работающем.

Поэтому фотографические показатели отечественной продукции определяются в стандартных проявителях: для фотопленок — в № 2, а фотопластинок — в № 1 при тем­пературе раствора 20±0,5°. Продолжительность же про­явлен 1я каждого номера эмульсии фотопленок и фотопла­стинок указывается на этикетке упаковки или в прилагае­мо:! и; струкции. За это время коэффициент контрастности до?ти~ает так называемого рекомендуемого значения (урек), являющегося наилучшим для практики.

Согласно ГОСТу 5554—63, негативные фотопленки имеют урек Для всех степеней светочувствительности одно значение, равное 0,8, которое у фотопленок «Фото-32» и «Фото-65» достигается в проявителе № 2 за 6—12 мин, а у фотопленок «Фото-130» и «Фото-250» — за 8—16 мин.

Негативные фотопластинки, согласно ГОСТу 5553—57, имеют три значения урек^ Для
мягких сортов — 1,0; для нормальных — 1,3, а для контрастных — 1,7. У первого сорта это значение урек достигается за 4—7 мин проявле­ния, а у двух последних сортов — за 5—8 мин в прояви­теле № 1.

Например, на упаковке фотопластинок «Изоортохрома-тические» указано, что они «мягкие», а время проявления их 6 мин. Это означает, что за 6 мин в проявителе № 1 коэффициент контрастности фотопластинок достигнет реко­мендованного значения, т. е. станет равным единице. При более длительном проявлении он будет постепенно уве­личиваться.

Обращаем внимание, что температуру проявителя, ука­занную в табл. 4, требуется выдерживать точно, так как скорость проявления сильно зависит от ее уровня. При повышении температуры проявителя более чем на один градус коэффициент контрастности станет больше рекомен­дованного значения, а при ее соответствующем пониже­нии — меньше рекомендованного.

Когда невозможно поддерживать стандартизованную температуру проявителя, то для корректировки продол­жительности проявления пользуются графиком Стокса, выражающим линейную зависимость логарифма времени проявления от температуры проявителя в виде изо-у -линии (рис. 14), Угол ее наклона зависит только от состава про­явителя и сравнительно мало от сорта негативного фото­материала.

На горизонтальной оси графика Стокса отложена ариф­метическая шкала температур проявителя в градусах Цельсия, на вертикальной оси — логарифмическая шкала продолжительности проявления в минутах. На графике даны две изо-у-линии. Сплошной линией пользуются для корректирования продолжительности проявления лю­бых фотопленок, у которых рекомендуемое время равно

10 мин. Чтобы определить с ее помощью продолжитель­ность проявления при другой температуре, например при 24°, требуется из точки на горизонтальной оси, соответ­ствующей этой температуре, восстановить перпендикуляр и из точки его пересечения с изо-у -линией опустить другой перпендикуляр на шкалу продолжительности проявления, которая в данном случае составит 7 мин.

Если на упаковке фотопленки указана другая продол­жительность проявления, например 0 мин, то нельзя поль­зоваться изо-у-линией для 10 мин. В этом случае надо построить другую изо-у-линию. Для чего через точку пересечения перпендикуляров, восстановленных из деле­ний шкал, соответствующих 20° и 6 мин, проводят новую изо-у-линию, параллельную основной. Она на рис. 14 вычерчена пунктиром. Для других времен проявления проводят параллельно новые изо-у-линии. По ним находят, как описано выше, требуемую продолжительность прояв­ления, если температура раствора выше или ниже 20э.

Когда негативный фотоматериал обрабатывается не в стандартизированном проявителе, предположим в Д-23 или ДК-20, то нельзя руководствоваться временем, дан­ным на упаковке, и, следовательно, определять коэффи­циент контрастности указанным способом. Исключение составляет проявитель Д-76, в котором за время проявле­ния, указанное фабрикой, коэффициент контрастности фотопленки достигает рекомендованного значения, равно­го 0,8.

Поэтому изо-у-линиями на рис. 14 можно пользоваться и при проявлении фотопленки в проявителе Д-76.

проявитель Д-76

Метол……………………………………………          2 г

Гидрохинон………………………………….. …….. 5 г

Сульфит натрия безводный…………      100 /,

Кура…………………………………………….. …….. 2 г

Вода………………………………………………     до 1 л

Температура раствора…………………. 20±0,5°

Для его составления лучше использовать сульфит нат­рия квалификации «Чистый» или «Фотографический марки А». Это требование вызывается тем, что сульфит натрия сорта «Фотографический марки Б» содержит 0,5% щелочи, поэтому при его введении щелочность проявителя повы­шается и он начинает проявлять быстрее, чем указано в рецепте, отчего коэффициент контрастности проявленной пленки будет больше урек, а оптическая плотность нега­тива — повышенной.

Значит, фотолюбитель с достаточной для практики точностью может знать величину коэффициента конт­растности, до которого проявлен негатив, если будет при­держиваться рекомендованного фабрикой времени проявле­ния, состава и температуры проявителя (см. табл. 4).

Установим теперь более точно, как изменяется коэффи­циент контрастности негативного фотоматериала с изме­нением времени проявления.

Возьмем для удобства экспериментирования негатив­ную фотопленку наименьшей светочувствительности, по­лучим на ней пять шкал и проявим их в проявителе N° 2: первую — 2 мин, вторую — 4 мин, третью — 8 мин, четвертую — 10 мин, пятую — 14 мин. Отфиксируем, промоем и высушим эти шкалы и построим по ним пять кривых почернений (рис. 15). Из чертежа видно, что в пер­вые минуты проявления коэффициент контрастности растет быстро, затем увеличивается все медленнее. При более длительном проявлении некоторое время величина его уже не изменяется и коэффициент контрастности достигает максимальной величины, обозначаемой умакс • а затем он начинает уменьшаться в связи с тем, что образуется зна­чительная вуаль. Следовательно, перепроявленные нега­тивы всегда менее контрастны по сравнению с негативами, нормально экспонированными и нормально проявлен­ными.

Эти отвлеченные рассуждения иллюстрированы на рис. 10 рядом негативов, полученных за то же время проявления, что и шкалы. На негативах отчетливо видно, как увеличивается контрастность изображения со временем проявления. Для печати наиболее приемлемым является негатив, проявленный 4 мин (см. рис. 16).

Максимальный коэффициент контрастности — вели­чина постоянная для данного фотоматериала и не зависит от состава проявителя, который влияет только на скорость увеличения контрастности: в контрастноработающем про­явителе он увеличивается быстро, в мягкоработающем — медленно. Исключение составляют проявители, в состав которых введен бензотриазол. Они повышают уМакс по сравнению с проявителем того же состава, но с бромистым калием в качестве антивуалирующего вещества. Физиче­ские и так называемые настоящие мелкозернистые прояви-

тели (например, парафенилендиамш овый, ДК-20 и др.) понижают максимальное значение коэффициента конт­растности.

Чтобы определить, как изменяется коэффициент конт­растности с увеличением экспонирования, отпечатаем шкалу Б на позитивной фотопленке с недодержкой, на­пример двукратной, с нормальной выдержкой и с дву­кратной передержкой. Проявим все шкалы по 4 мин, отфиксируем, промоем и высушим. Построив кривые почернения трех шкал, увидим, что угол наклона у них одинаков, т. е. коэффициенты контрастности их равны, хотя по оптической плотности шкалы отличаются друг от друга: недоэкспонированная шкала имеет незначительные почернения, у нормально экспонированной шкалы они выше, чем у недоэкспонированноп, почернения же пере­экспонированной шкалы будут наибольшими. Но если сравнить у этих шкал разность между максимальной и минимальной оптическими плотностями почернений, т. е. интервалы оптических плотностей почернений, то у недо-экспонированной и переэкспонированной шкал он будет меньше, чем у нормально экспонированной шкалы.

Таким образом, сделаем второй вывод.

Величина экспозиции не влияет на величину коэффи­циента контрастности фотоматериала, поэтому не-доэкспонированный, нормально экспонированный и пере­экспонированный негативы будут иметь одинаковый коэф­фициент контрастности, если они проявлены в одно и то же время в проявителе одинакового состава.

Следовательно, на роликовой и ру­лонной фотопленках все негативы бы­вают проявлены  до   одной  у.

Негативы недодержанные, нормально экспонированные и передержанные, полученные на одной фотопленке, отли­чаются только по оптической плотности почернений, что требуется учитывать при печати.

Как было выше показано, фотолюбитель может уста­новить, до какого коэффициента контрастности проявлена фотопленка, только при пользовании проявителями № 2 и Д-76. Применяя проявители другого состава, он лишен этой возможности из-за отсутствия измерительной аппара­туры.

Однако для расширения кругозора читателя расска­жем, как его точно определяют в лаборатории, оборудован­ной такими аппаратами. Для этого на отрезке фотопленки, на которой производилась фотосъемка, печатают сенсито-

грамму. Ее проявляют в бачке одновременно со снятой фотопленкой.

В результате чего получают шкалу почернений на сенси­тограмме, для каждого поля которой экспозиция известна. По ней строят кривую иочернений и находят коэффициент контрастности. Поскольку фотопленка проявлялась одно­временно с сенситограммой, то все негативы на ней будут иметь тот же коэффициент контрастности.

Сказанное становится ясным из рассмотрения рис. 17, на котором изображены в увеличенном виде один из нега­тивов и шкала почернений сенситограммы, по которой построена кривая почернений. На негативе оптические плотности почернения расположены соответственно яр­костям деталей лица портретируемой, а на шкале почерне­ний — в виде прямоугольников, оптические плотности почернений которых все время возрастают. Количества освещения, действовавшие на фотопленку при съемке, неизвестны, количества же освещения, вызвавшие почер­нения на шкале, известны.

Если на негативе и шкале имеются одинаковые плот­ности, то это означает, что они вызваны одинаковыми количествами освещения, так как негатив и шкала прояв­лялись одновременно, например минимальная оптическая плотность шкалы равна оптической плотности изображения каракулевого пальто, а максимальная — лица. Между ними лежат все остальные плотности негатива, которые ук­ладываются на прямолинейном участке кривой почерне­ний. Следовательно, коэффициенты контрастности нега­тива и шкалы почернений сенситограммы равны.

Градиент кривой почернений. Рассмотрим теперь, как выражается контрастность фотоматериала, когда ему сообщены количества освещения, отвечающие областям недодержек и передержек кривой почернений.

В области недодержек кривой почернений приращения оптических плотностей, выражаемые отношением Ad:A lg //, постепенно возрастают от нуля до начала прямолинейной области, в которой, как известно уже читателю, это отно­шение имеет постоянную величину и выражается коэффи­циентом контрастности фотоматериала. В области пере­держек отношение Ad : Alg# постепенно уменьшается до нуля. Поэтому контрастность в областях недодержек и передерлчек не может быть выражена одним каким-либо числом. В этих областях ввиду меняющейся крутизны кривых можно говорить лишь о контрастности в данной точке кривой почернений.

Такое изменение контрастности характеризуется гра­диентом кривой почернений. Количественно градиент кри­вой в данной точке выражают тангенсом угла наклона к оси экспозиции касательной к этой точке в областях недодержек и передержек. В первой области градиент непрерывно растет до начала прямолинейного участка кривой почернений; затем он становится постоянным на всем протяжении прямолинейного участка, а с начала области передержек начинает уменьшаться.

Негативное изображение может строиться и почерне­ниями, лежащими в области недодержек, а при пере­держке — и почернениями в области передержек. В этих

областях некоторые соседние почернения отличаются друг от друга настолько незначительно, что при печати они на позитиве воспроизведутся одним почернением, отчего пе­редача тонов на нем ухудшится.

Следовательно, возникает вопрос: с какой точки на кривой почернений надо строить негативное изображение, чтобы его почернения можно было передать на фотоотпечатке различимыми тонами? На основании обширного экс­периментального материала установлено, что на позитиве удовлетворительно передаются те детали негативного изо­бражения, градиент оптических плотностей которых не ниже 0,2. Это число выражает величину минимального полезного градиента.

На рис. 18 точкой т показан минимальный полезный градиент в области недодержек, а точкой п — в области передержек. Все почернения, лежащие левее точки т и правее точки п, не могут быть раздельно переданы на фото­отпечатке. Найти на кривой почернений эти точки легко. Для этого в любом месте на оси экспозиции построим треугольник, вертикальный катет которого относится к горизонтальному, как 1 : 5. На рис. 18 у треугольника ABC один катет равен 1, другой — 0,2. Если провести линии, параллельные гипотенузе АВ до их касания с кри­вой почернений в областях недодержек и передержек, то в этих точках ее крутизна будет равна минимальному полезному градиенту. От нижней точки минимального полезного градиента т до его верхней точки п крутизна кривой почернений, а следовательно, и ее контрастность изменяются (за исключением прямолинейного ее участка, где значение градиента постоянно). Графически такое из­менение контрастности выражается прямой, соединяющей эти две точки. Как видно на рис. 18, она наклонена к оси экспозиции под другим углом, чем прямолинейный участок кривой почернений. Тангенс угла Р ее наклона выражает величину среднего градиента (его символ g) фотоматериала, который в данном случае равен 0,8, а коэффициент конт­растности у = 1,2.

Средний градиент можно выразить аналитически из следующих рассуждений. Точке т на рис. 18 соответствует минимальная экспозиция Н т, а точке п — максимальная экспозиция II п. Следовательно, негативное изображение строится экспозициями, интервал которых ограничен точ­ками минимального полезного градиента в областях недо­держек и передержек. Этот интервал называется полез­ным интервалом экспозиций, его символ Lg.

Минимальной экспозиции Нт соответствует наименьшее почернение Nv а максимальной экспозиции Нп— наиболь­шее почернение N.2. Разность оптических плотностей этих почернений представляет собой полезный интервал плот­ностей, его символ AD™r.

Отсюда тангенс угла наклона прямой тп, т. е. средний градиент кривой почернений, можно выразить отношением полезного интервала плотностей к полезному интервалу экспозиций:

Л£ег

£Нег = -]Г~-                            (4)

Практическое значение градиента кривой почернений заключается в том, что он определяет минимальную вы­держку для данных условий освещения, при которой можно получить максимальное число деталей на негатив­ном изображении объекта с большим интервалом яркостей.

Контрастность негатива