Сенситометрия

Сенситометрия, определение светочувствительности фотографии. материалов и числовых величин, которые определяют характер негатива (смотрите) или позитива (смотрите Фотография). В настоящее время существуют две главные системы С. — одна, основанная на определении светочувствительности по минимальному количеству света (порог чувствительности), к-рое еще вызывает после проявления за метное почернение пластинки (порог почернения), и другая (Хертер и Дриффильд), в которой светочувствительность получается из рассмотрения кривой, связывающей плотности изображения с количеством света, упавшего на светочувствительный слой.

Если F₀ — световой поток, падающий на равномерно потемневший участок негатива, a F — световой поток, прошедший через него, то отношение -~=О носит название непрозрачности данного места негатива. Десятичный логарифм этой величины пропорционален количеству серебра в слое и носит название плотности негатива D,

D — ]g О=]g (1)

Для позитивного изображения соответственными величинами будут: альбедо, то есть отношение яркости идеально белой поверхности (баритовая пластинка) к яркости данного участка позитива О, и десятичный логарифм этой величины—плотность позитива Ώ_τ.

Фотографическое действие света постоянного спектрального состава определяется в первом приближении величиной экспозиции (количеством освещения) Е, то есть произведением силы света I на время освещения ί (закон Бунзена-Роско):

Е=П. (2)

Нанося на оси абсцисс величины логарифмов экспозиций (lg Е), а на оси ординат соответствующие им плотности в одинаковом масштабе, получим т. н. характеристическую кривую (фигура 1), представляющую в наиболее полной форме 2,5 -----

свойства светочувствительного слоя. 2β Для построения ха-рактериетич. кри- ¹·,⁵вой необходимо, во-первых, подверг- г нуть светочуветви- _0!тельный слой (по ’ частям) ряду экспо- £ зиций, изменяющихся по определенному закону, и, во-вторых, после проявления измерить получившиеся плотности. Приборы, служащие для первой задачи, называются сенситометрами, а для второй (измерения плотностей)—д енситометрами. Т. к. по уравнению (2) величина экспозиции определяется двумя сомножителями и ί, то для изменения экспозиции можно варьировать любой из них, оставляя другой постоянным. Соответственно этому имеются два типа сенситометров: со шкалой времени, в которых изменение Е достигается варьированием г при постоянном I, и со шкалой интенсивностей, с постоянным г, но переменной величиной I. Представителем первого типа может служить сенситометр Хер-тера и Дриффильда. Он состоит из диска, снабженного 9 ступенчатыми прорезами; для каждого прореза соответствующий центральный угол вдвое меньше предыдущего; диск помещен вплотную перед испытуемой пластинкой и приводится в равномерное вращение (80—100 оборотов в минуту). Тогда каждая часть пластинки будет подвержена действию света разное время—в зависимости от размеров соответствующего прореза диска,—чем и будет достигнуто требуемое изменение экспозиции.

Второй тип сенситометров, в которых используют шкалу интенсивностей, реализуется обычно путем применения серого оптич. клина. Последний (клин Гольдберга или Эдер-Гехта) состоит из стеклянной пластинки, на к-рую нанесен тонкий клинообразный слой желатины, окрашенной в нейтрально серый цвет. Интенсивность прошедшего через такой клин света плавно изменяется вдоль клина, и, освещая пластинку под клином, мы получим требующийся для наших целей ряд интенсивностей. Недостаток подобного рода сенситометров заключается в трудности получения действительно нейтрально серой окраски клина, то есть равномерного поглощения лучей всех длин волн. Тем не менее простота и удобство подобных сенситометров вызвали широкое применение последних например в фабрично-заводских лабораториях.

Для источников света, применяемых в С., важна, во-первых, сила света, а, во-вторых, — спектральный состав. Международные конгрессы по фотографии в 1928 и 1931 гг. приняли в качестве стандарта пустотную лампу накаливания особого типа, с вольфрамовой нитью и силой света в 10 св. при цветной темп-ре нити, равной 2 360° К. При помощи специального голубого светофильтра распределение энергии в спектре такой лампы приводится к таковому для рассеянного солнечного света (цветная темп-рα= 5 000° К). Для исследования негативных материалов лампу с таким светофильтром, пропускающим 0,1 падающего на него света, помещают на расстоянии 1 метров от пластинки и освещают в течение 80 ск. Полученные таким способом сенситограммы проявляются в проявителе (смотрите) специального состава. Для негативов стандартным признан парааминофеноло-вый проявитель Шепперда, для бромосеребряных бумаг чаще всего применяется метолгид-рохинонный проявитель (по Чибисову). После фиксирования, промывки и сушки, плотности сенситограмм измеряют с помощью денситометров, представляющих собою особо сконструированные фотометры, построенные преимущественно на основе поляризационного принципа (денситометр Мартенса). В характеристич. кривой, построенной по полученным данным плотностей различных полей сенситограммы, можпо различать три главные части: участок АВ (фигура 1), соответствующий слабым освещениям, где плотности возрастают незначительно,— область недодержек; участок ВС, выражаемый прямой линией, где следовательно плотности возрастают пропорционально lg Е (а следовательно непрозрачности—пропорционально Е),— область правильных экспозиций, и наконец CD, в котором разность между последовательными плотностями постоянно уменьшается,— область передержек. Наибольшее значение имеет прямолинейный участок ВС — область правильных экспозиций.

Если пренебречь областью недодержек АВ и предположить, что при уменьшении экспозиции плотности будут уменьшаться по тому же закону, что и в области ВС, то пересечение продолженной линии ВС с осью абсцисс (точка i) укажет ту экспозицию, с которой начиналось бы образование изображения. Эта величина экспозиции носит название инерции и является одной из наиболее важных сенситометрия. характеристик. Понятно, что из двух пластинок более чувствительной будет та, у которой величина инерции меньше. Следователь но чувствительность S_t можно выражать так:

где к — коэф-т пропорциональности. Основателями этой системы Хертером и Дриффильдом был предложен коэф. к — 34; вычисленная т. о. чувствительность выражается в градусах Хер-тер-Дриффильда (Η-D). В наст, время большее распространение получает система Британского фотография, общества (В. S.), в которой к=10.

Существует и другая система С., в которой чувствительность определяют по порогу чувствительности. Наиболее распространенным представителем этого типа является система Эдер-Гехта, использующая в качестве сенситометра упомянутый уже серый клин с нанесенной на нем шкалой. Испытуемый светочувствительный материал подвергается под таким клином экспозиции в 60 ск.-.м-св. и после проявления отсчитывается последнее еще заметное деление шкалы, дающее величину чувствительности в градусах Эдер-Гехта (Е-Н). На этом же клине находятся четыре светофильтра, окрашенные в красный, желтый, зеленый и синий цвета и позволяющие определять чувствительность пластинки к лучам этих спектральных зон. Способ этот однако обладает рядом недостатков, делающих его применимым лишь для ориентировочных сравнительных измерений. Наряду с этими системами С. следует упомянуть также о все более входящей в употребление сист. Джонса. Чувствительность в этой системе определяется по экспозиции, соответствующей такой точке характеристич. кривой в области недодержек, для которой величина ^

(определяемая тангенсом угла наклона касательной к оси абсцисс) равна 0,2 (минимальный полезный градиент), т. к. с этой точки на ⁰чинается практически используемая шкала плотностей. Ограничиваясь лишь областью правильных экспозиций, можно заметить, что величина нарастания плотностей с экспозицией (контраст негатива) будет определяться наклоном прямолинейной части кривой к оси абсцисс и будет количественно характеризоваться тангенсом угла а, образуемого прямолинейным участком с осью абсцисс. Эта величина, обозначаемая буквой у, является второй важной сенситометрической величиной и называется максимальным градиентом или фактором проявления. Последнее название объясняется тем, что величина γ в сильной степени зависит от времени проявления, увеличиваясь с его возрастанием. При этом инерция не меняется, т. ч. семейство характеристич. кривых для различных времен проявления имеет вид, указанный на фигуре 2. С увеличением продолжительности проявления γ не возрастает беспредельно, но приближается к нек-рому максимальному значению, пределу контрастности у», характеризующему максимальную степень контрастности, достижимую для данной эмульсии. В силу технич. затруднений γοο не определяется непосредственно, а вычисляется из значений γ для трех различных времен проявления (обычно 2, 4 и 8 мин.) по ур-ию Шепперда-Миза. Наряду с этими величинами важное значение имеет длина прямо-

линейного участка кривой, определяющая границы области правильных экспозиций. Эта величина выражается широтой эмульсии I, разностью логарифмов экспозиций, соответствующих концам прямолинейного участка кривой (точки Л и С на фигуре 1). Эта величина характеризует очевидно способность эмульсии правильно передавать различно освещенные сюжеты или части их. После проявления некоторое незначительное отложение металлического серебра наблюдается и в местах, не подвергшихся влиянию света при экспозиции, так называемым ei/ал (смотрите). Предполагают обычно, что вуаль равномерно распространена по всем}⁷ негативу,

месте света)

вуали Л„ (определенную действию и плотность пластинки, не подвергшемся вычитают из измеренных плотностей сенситометрических полей.

Сказанное выше о С. негативных материалов в основном приложимо и к позитивным фотобумагам. Следует учесть однако то обстоятельство, что характер позитивного изображения определяется сенситометрия, характеристиками как негативного материала, примененного для съемки, так и позитивного, примененного для копирования. При этом следует учитывать нек-рые дополнительные обстоятельства, влияющие на характер получаемого изображения. Мы воспринимаем фотография, изображение как составленное из частей с различной яркостью (различной степенью почернения). Мы различаем два смежных участка изображения только тогда, когда отношение их яркостей превышает нек-рый предел (порог различаемое™), величина которого зависит от многих условий. Если яркости смежных участков будут Н_г и #₂, то величина lg носит название детали

ti 2

яркости (в дальнейшем изложении мы будем называть ее просто деталью). Многочисленными исследованиями Гольдберга установлено, что минимальная величина детали, которая еще должна различаться в изображении, различна для различных участков изображения и в наиболее светлых частях должен быть равна 0,04 (что соответствует отношению яркостей в 10%), а в наиболее темных 0,1—0,2 (25—50%). Достоинство передачи деталей зависит от формы характе-ристич. кривой и является наивысшим при у=1, то есть при α= 45°. Принимая во внимание характер негатива и позитива, Джоне вывел соотношение для правильной передачи объекта то есть разность логарифмов освещений, соответствующих точкам, в которых величины минимальной детали имеют предельные значения, указанные выше. Копирующий интервал определяет ту шкалу яркостей, которая м. б. охвачена данным сортом бумаги и например для обычных сортов бромосеребряной бумаги имеет величину 1,4—1,5. Соответственно этому различается и интервал негатива, к-рый должен быть согласован с копирующим интервалом того сорта бумаги, на к-ром его предполагается печатать. Исследования Гольдберга показали, что для нормального негатива величина интервала равна примерно 1,2. Если γ негатива равна 1, то для выбора бумаги для печатания можно руководствоваться таблицей Формштехера. Конечно такая таблица

Таблица Формштехера.

Желательный характер отпечатка

Интервал негатива

1,2 *1 j 1,2 *2

1,2 *3

Мягкий

Нормальный

Жесткий

Бромистая бумага мягкая

Бромистая бумага нормальная Газопечатная нормальная

Жесткая газопечатная

Газопечатная (газ-лкхт) нормальная Газопечатная жесткая

Очень жесткая газопечатная

*1 Контрастный. *2 Нормальный. *з Малоконтрастный.

: 1.

(4)

Унегатив. ’ У позитив.

Следует отметить, что к светлым частям предъявляют более высокие требования в смысле передачи деталей, чем к теневым, что соответствует известному факту, что большие светлые поверхности, лишенные деталей (например небо без облаков), производят на снимке очень выгодное впечатление. Благодаря этому наиболее важной частью позитива являются светлые места, соответствующие нижней части характеристической кривой. На негативе им будут отвечать наиболее покрытые части в верхних участках характериотич. кривой. Для позитивного материала очень важной характеристикой является его копирующий интервал,

дает скорее лишь представление о принципах подбора бумаги, так как окончательный выбор позитивного материала во многом определяется личным вкусом, особым характером негатива и т. и. Тем не менее изложенные выше положения, в особенности ур-ие Джонса (4), дают способ для управления негативными и позитивными процессами.

Лит.: Н е б л и т К., Общий курс фотографии, пер. с англ., т. 2, М., 1930; Гольдберг Е., Образование фотографии. изображения, пер. с нем., М., 1929; Э н г-л и ш Е., Основы фотографии, пер. с нем., М.—Л., 1927; С о л ь с к и и Д. и др., Фотография и аэрофотография, М., 1926; Handbuch d. wissenscliattlichen u. angewandten Photographic, B. 4, W., 1930; E d e r J. M., AusfUhrliches Handbuch d. Photographie, B. 3, T. 4, Die Sensitometrie, photographische Photometrie u. Spektrographie, 3 Auflage, Halle a/S., 1930; Formstecher F., Fortschritte d. Sensitometrie, «Photographische Korrespondenz», W., 1930, B. 66, S, 6, 7, 8. Я. Кокнник.