Передача различий яркостей

В § 9 было указано, что правильное воспроизведение на негативе различий яркостей объекта возможно только в том случае, если негатив проявлен до коэффициента контрастности, равного единице, а для построения нега­тивного изображения используется прямолинейный учас­ток кривой почернений или некоторая его часть.

Рассмотрим теперь, какие условия необходимо соблю­дать в позитивном процессе, чтобы сохранить правиль­ное воспроизведение тонов, имеющихся на негативе. Сначала  остановимся на том частном случае, когда не­гатив и позитив проявляются до у= 1, а в негативном и позитивном процессах для построения изображении ис­пользуются только прямолинейные участки кривых по­чернений   негативного и   позитивного фотоматериалов.

В негативном процессе эти условия в идеальном случае без учета светорассеяния в фотоаппарате выражены фор­мулой 15. Представим этот случай графически (рис. 57).

На горизонтальной оси чертежа IgB6 (IgH) отложим точки, обозначенные через IgB^6, lgB°6, \gB^° и lgBut6, соответ­ствующие логарифмам яркости четырех участков объекта, интервал яркостей которого равен l0=lgB’t6—lg56. Для удобства дальнейших рассуждений предположим, что каждая последующая яркость объекта в определенное число раз, например вдвое, больше предыдущей, т. е. £об=2В°б, Воб=2В°б
и Воб=2В°°.

2   1  ‘        3   2         4        3

В этом случае логарифмы яркостей отличаются друг от друга на постоянную величину, равную 0,3 (lg2 = 0,3). Поэтому расстояния между точками IgB’f, lgB°6, lgfi’j6 и lgfitjo на чертеже выражены отрезками одинаковой вели­чины. Эти отрезки обозначены через Algfl6.

Поскольку экспозиция пропорциональна яркости (см. § 9), то четырем яркостям объекта: 5’j6, й°б, 5°° и В’£\ соответствуют четыре экспозиции: Нг, Н2, Н3 и #4, лога­рифмы которых lg/Zj lg// 2, lg//3 и lg//4 отличаются друг от друга на постоянную величину Alg//=0,3, потому что при увеличении яркости вдвое экспозиция также увели­чивается вдвое. Иначе говоря, при увеличении логариф­ма яркости на 0,3 логарифмы экспозиции также увели­чиваются на 0,3, т. е. Alg#,6 = Alg// (см.  формулу  11).

На вертикальной оси рис. 57 нанесена шкала опти­ческих плотностей почернений негатива D,m’. Если, как было обусловлено, негатив проявлен до унег =1, то пря­молинейный участок кривой почернений будет наклонен к координатным осям под углом 45°. Поскольку негатив проявлен до Унег=1| то приращения оптических плотностей почернений негатива Adm’r равняются приращениям логарифмов  яркостей   объекта   (Algi?01′).

Это случаи правильного воспроизведения тонов в съе-мочно-негативном процессе.

Установим теперь, когда воспроизведение тонов будет правильным в негативно-позитивном процессе.

Для выражения зависимости между оптической плот­ностью почернений негатива и оптической плотностью почернений позитива построим новый график, на гори­зонтальную ось которого слева направо, в возрастающем порядке, нанесем оптические плотности почернений нега­тива d*r, dlr, d?/udlr (рис. 58), а на вертикальную — шкалу оптической плотности почернений позитива dno3 d°3, d™ и d!3. Проведем через соответствующие зна­чения der и dno3 перпендикуляры. Точки их пересече­ния соединим линией, которая определяет коэффициент контрастности, до которого проявлен позитив (уПоа)-Поскольку позитив проявлен до уПоз = 1, то равным прира­щениям оптической плотности почернений негатива AdHer на позитиве будут соответствовать равные приращения оптической плотности позитива Ad1103.

Отношение интервала плотностей почернений позити­ва AZ)no3=dno3—dJ’3 к интервалу плотностей негатива ADHer определяет величину коэффициента контрастности позитива, т. е.

Таким образом, интервал оптических плотностей по­чернений позитива находится в прямой зависимости от коэффициента контрастности, до которого проявлен по­зитив, и интервала плотности негатива: чем больше уиоа и ADHer (вместе или порознь), тем больше ADa03.

Это случай правильного воспроизведения тонов в нега­тивно-позитивном процессе.

Необходимо иметь в виду, что величины ADvl и AD03 равны только но своей абсолютной величине, но противоположны но знаку, потому что положительному приращению оптических плотностей негатива соответ­ствует отрицательное приращение оптических плотностей позитива. На рис. 58 это выражено тем, что кривая опус­кается слева направо, а ось lg//3 направлена справа налево, т. е. экспозиции увеличиваются в этом направ­лении.

Рассмотрим теперь более общий случай, когда негатив и позитив проявлены до значений гамм, не равных еди­нице, но их произведение, как и в предыдущем случае, равно единице.

Пусть, например, негатив проявлен до унег
=0,5, а позитив — до упоз =2. Построим кривую почернений фотоматериала, проявленного до этого значения гаммы (рис. 59,а). Из этого чертежа нетрудно увидеть, что не­гативное изображение имеет меньший контраст, чем объект, так как отрезкам Alg5°6 соответствуют вдвое меньшие отрезки Мтт. При печати этого негатива на фото­бумаге, которая проявлена до уП03 =2, происходит увеличение контраста, что ясно из рис. 59,6. На нем отрез­кам \dHir соответствуют вдвое большие отрезки Ati03. Они равны отрезкам Alg5°6.

Таким образом, уменьшение контраста негативного изображения компенсируется его увеличением на позитив­ном изображении. Поэтому искажения в передаче яр­костей объекта в негативно-съемочном процессе можно в известной мере исправить в позитивном процессе.

Установим теперь зависимость интервала оптических плотностей позитива, выражающего его контраст, от яр­костей объекта, для чего в формуле 32 заменим ADHCr его значением уяет. ?„, взятым из формулы 15. Тогда получим

A0Doa = Y„er-Yno3-V           (33)

Произведение уНег-Угюз называется результирующей гаммой, или гаммой воспроизведения.  Она обозначается

Трез-

Формула 33 показывает, что интервал плотностей позитивного изображения, т. е. его контраст, определяет­ся интервалом яркостей объекта и результирующей гам­мой. Если же результирующая гамма

Тн:гТпоз = 1.                        (34)

то интервал оптических плотностей позитива равняется интервалу яркостей объекта, т. е.  ADn03 = /0.

Это случай идеально правильного фотографического воспроизведения тонов в съемочно-негативно-позитивном процессе, в результанте которого различия логарифмов яр­костей объекта передаются равными им различиями оп­тических плотностей почернений позитива.

Необходимо только помнить, что положительному при­ращению логарифма яркостей объекта, т. е. увеличению его яркости, отвечает отрицательное приращение оптичес­кой плотности почернений у позитива, обусловливающее также увеличение яркости данного участка позитивного изображения, т. е. чем меньше оптическая плотность по­чернения некоторого участка на позитивном изображении, тем более ярким он будет восприниматься.

Найдем теперь зависимость между логарифмами яр­костей почернений позитива (]gBU03) и логарифмами ярко­стей объекта (IgB06). Для этого на горизонтальной оси графика (рис. 60) отложим в равном масштабе логарифмы

яркостей объекта: IgB6, lg5r26, lg5!j6 и IgB’f , а на вер­тикальной оси — логарифмы яркостей позитива: lgfi03^ lgfi,03, lgfiIlua и lgZ?03. Восстановим из этих точек пер­пендикуляры и соединим их точки пересечения.

В результате для данного идеального случая получим прямую линию А Б, наклоненную под углом 45° к координат­ным осям графика. В реальных случаях подобное построе­ние дает кривую линию, называемую кривой фотографи­ческого воспроизведения. Построение такой кривой из-за сложности не излагается.

Сущность правильного воспроизведения тонов заклю­чается, следовательно, в том, чтобы равным приращениям логарифмов яркостей деталей объекта AlgB06 отвечали бы равные приращения логарифмов яркостей деталей по­зитива AlgBno3, причем яркости позитива могут быть значительно меньше яркостей объекта.

Это положение можно еще сформулировать так: если объект имеет две яркости, ветчины которых составляют отношение, например, 1 : 10, то на позитиве яркости со­ответствующих участков должны составлять такое же отношение.

Разница между этими формулировками заключается только в том, что в одном случае мы пользуемся логарифмом отношения двух яркостей, а в другом — самим отношением.

Из этих примеров вытекают следующие правила.

Для правильного (идеального) воспроизведения позити­вом различии яркостей, имеющихся у объекта, необходимо, во-первых, чтобы произведение у негатива на у позитива было равно единице, и, во-вторых, чтобы для построения негативного и позитивного изображений использовались только прямолинейные участки кривых почернений нега­тивного и позитивного фотоматериалов.

Соблюдение этих правил обеспечивает пропорцио­нальную передачу яркостей объекта на позитиве.

Если произведение гамм негатива и позитива больше единицы, то позитивное изображение будет иметь увели­ченный контраст, а если оно меньше единицы, то умень­шенный.

Это правило, используемое при получении диапозити­вов, к сожалению, при печати на фотобумаге обычно не­выполнимо по следующим причинам.

Во-первых, прямо/пшенный участок кривой почер­нений фотобумаги очень небольшой, поэтому позитивное изображение, построенное его почернениями, будет нез­начительным по плотности и малоконтрастным из-за ис­пользования узкой шкалы почернений фотобумаги.

Во-вторых, на фотобумаге невозможно при любом строении ее кривой почернений воспроизвести все яркости объекта, если обусловливаемый ими интервал оптических плотностей негатива (формула 15) превышает значение по­лезного интервала экспозиций фотобумаги, максимальное значение которого равно 1,9, а минимальное—0,3.

К этим двум причинам часто добавляется третья, зак­лючающаяся в том, что негативное изображение строится не только почернениями прямолинейного участка кривой почернений, но и областями недодержек и передержек. У такого негатива оптические плотности почернений те­ней и светов не будут пропорциональны логарифмам их яркостей объекта, т. е. они будут искажены.

Первая отрицательная причина устраняется, как уже указывалось, использованием для построения позитив­ного изображения всех почернений кривой почернений, включая область недодержек и передержек. В этом слу­чае контрастность фотобумаги характеризует средний гра­диент.

Заменяя в формуле 34 коэффициент контрастности фотобумаги ее средним градиентом, получаем

YwЈno3 = l-                        (35)

Эта формула выражает приближенное правильное вос­произведение яркостей объекта на позитиве. Она справед­лива в случае съемки объекта с небольшим интервалом яркостей и с выдержкой, рассчитанной на использование прямолинейного участка кривой почернений негативного фотоматериала. Вез большой ошибки ее можно применять, когда производилась фотосъемка объекта со средним ин­тервалом яркостей, а почернения негативного изображе­ния лежат в конце области недодержек и на прямолиней­ном участке кривой почернений.

Вторая причина устраняется ослаблением негатива с очень большим интервалом плотностей в сверхпропорцио­нальном ослабителе или методом голокопии.

Для устранения третьей причины, вызываемой фото­графированием объекта с очень большим интервалом яр­костей, вследствие чего для построения негативного изоб­ражения использовались области недодержекипередержек,

надо пользоваться средним градиентом негативного фото­материала, который характеризует контрастность всей используемой шкалы почернений при съемке. В этом слу­чае формула 35 примет вид

?«г«и.= 1«                             (36)

При использовании средних градиентов негативного и позитивного фотоматериалов яркости объекта будут переданы на фотоотпечатке с большим искажением, чем в первом случае.

В этом параграфе изложены требования, предъявляе­мые к идеальному воспроизведению яркостей объекта на позитиве. Далее будет установлено, насколько они при­менимы на практике.