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.