Lysfølsomhed af fotografiske materialer

Et fotografisk materiales lysfølsomhed  er et kendetegn ved et fotografisk materiale , hvilket afspejler dets evne til at ændre dets optiske tæthed under påvirkning af lys og efterfølgende udvikling [1] . Lysfølsomhed er omvendt proportional med eksponering , som er nødvendig for at opnå en given optisk tæthed [2] . Den gren af ​​metrologi , der studerer lysfølsomheden af ​​fotografiske materialer, kaldes sensitometri . De ISO- enheder, der i øjeblikket bruges til at angive lysfølsomhed, er internationale og er standardiseret af organisationen af ​​samme navn.

Begrebet lysfølsomhed, der bruges i digital fotografering, har intet at gøre med fotografiske materialers følsomhed, da principperne for sensitometri ikke er anvendelige på elektroniske metoder til billedregistrering. Derudover bruger digital fotografering en værdi, der ikke så meget afspejler matrixens følsomhed som egenskaberne for kameraets ADC og algoritmer til at konvertere dets data til farverumskoordinater [ 3] .

Digitalkameraers eksponeringsmålersystemer bruger dog ISO-ækvivalenten til at tillade klassiske eksponeringskontrolprincipper, der er lånt fra analog fotografering .

Lysfølsomhedskriterier

Søgningen efter det mest nøjagtige ISO-målesystem begyndte umiddelbart efter fotografiets opfindelse for at kvantificere den nødvendige eksponering for at producere et kvalitetsbillede. Men de første fremskridt på dette område dukkede op samtidig med sølvgelatineprocessen , som erstattede den uforudsigelige daguerreotypi og våde kollodiumproces . Samtidig var den største vanskelighed, at den optiske tæthed af det resulterende negative eller positive billede ikke kun afhænger af eksponeringsintensiteten, men også af udviklingstilstanden. Forøgelse af udviklingstiden fører til en stigning i den optiske tæthed, men lysfølsomheden påvirkes i meget mindre grad. Derfor er hovedspørgsmålet ved ethvert sensitometrisk system lysfølsomhedskriteriet , som tillader den mest nøjagtige bestemmelse af en fotografisk emulsions evne til at reagere på lys og afhænger ikke af andre faktorer.

Det allerførste kriterium, der blev brugt siden 1870'erne , var sortfarvningstærsklen, det vil sige den minimale eksponering, der giver en detekterbar tæthed [2] . Et sådant kriterium blev brugt i de fleste referencesystemer, for eksempel Scheiner ( tyske  Julius Scheiner ), Eder ( tyske  Josef Maria Eder ) og Wynn. I 1890 formulerede de engelske videnskabsmænd Herter ( eng.  Ferdinand Hurter ) og Driffield ( eng.  Vero Charles Driffield ) konceptet om en karakteristisk kurve . Inertipunktet (Hurter-Driffield-kriteriet) blev valgt som lysfølsomhedskriteriet - skæringspunktet for tangenten til den retlinede sektion af den karakteristiske kurve med eksponeringslogaritmeaksen. I USSR blev Hörter og Driffield lysfølsomhedsskalaen, forkortet som "X og D" ( eng.  H&D ), officielt brugt fra 1928 indtil overgangen til GOST -enheder i overensstemmelse med GOST 2817-50 standarden [2] . Samtidig faldt H&D-skalaen, der blev brugt i Storbritannien, ikke sammen med den sovjetiske [4] . X- og D-standarden blev erstattet i USSR af GOST-skalaen i oktober 1951 [5] .

I det moderne ISO sensitometriske system bruges den normaliserede optiske tæthed som et kriterium , det vil sige tætheden, der overstiger slørets og substratets samlede tæthed med en vis tærskelværdi. Den eksponering, der kræves for at opnå en sådan tæthed, tjener som referencepunkt til bestemmelse af lysfølsomheden. For forskellige typer lysfølsomme materialer: negative, positive, reversible osv., accepteres forskellige værdier af dette kriterium i de samme målesystemer. For eksempel, for sort-hvide negative fotografiske filmmaterialer, anses tærskeldensiteten for at være 0,1 over sløret [6] . Den videre udvikling af fotoprocesteknologier krævede forbedring af sensitometri, hvilket krævede måling af lysfølsomheden af ​​farvede flerlagsfilm og papir. Hvert af de lysfølsomme lag af sådanne materialer har sin egen lysfølsomhed, ofte forskellig fra de tilstødende. Derudover skabes optisk tæthed i farvede materialer ikke af metallisk sølv , som i sort og hvid, men af ​​farvestoffer , der udgør et farvebillede.

Grundlæggende begreber

Total lysfølsomhed  er et kvantitativt mål for lysfølsomhed, bestemt eksperimentelt under standardiserede betingelser for udsættelse af fotografisk materiale for hvidt lys og efterfølgende laboratoriebehandling. Målt baseret på egenskaberne af det resulterende sensitogram. Kaldes også integral eller fotografisk følsomhed. For kortheds skyld er det den totale lysfølsomhed, der normalt kaldes fotosensitiviteten eller følsomheden af ​​det fotografiske materiale.

Farvefølsomhed  - for sort-hvide fotografiske materialer, den relative følsomhed over for forskellige farver i det synlige spektrum og tilstødende områder. Farvefølsomhed er defineret i form af effektiv følsomhed og udtrykkes ofte ved mangfoldigheden af ​​et normaliseret farvefilter [ 7] .

Effektiv følsomhed  - lysfølsomhed over for stråling af en bestemt spektral sammensætning [7] .

Spektral følsomhed  - lysfølsomhed målt, når den udsættes for monokromatisk lys af en bestemt bølgelængde.

Antallet af lysfølsomhed ( eksponeringsindeks ) er et kvantitativt udtryk for den samlede lysfølsomhed, som markerer det fotografiske materiale. Dette tal og den målte værdi af lysstyrken eller belysningen af ​​de objekter, der fotograferes, bruges til at finde den korrekte eksponering .

Lysfølsomhedsskalaen  er sekvensen af ​​værdier af lysfølsomhedsnumre, der er vedtaget i et bestemt sensitometrisk system. Anvendes på beregnere af eksponeringsmålere . Der er to typer skalaer: aritmetiske og logaritmiske [8] .

Lysfølsomhedsstandarder

Siden begyndelsen af ​​2000'erne er den mest udbredte indikation af fotografisk materiales følsomhed i enheder af ISO -systemet , standardiseret i 1974 . Det er afledt af en kombination af de tidligere ASA- og DIN- systemer . I øjeblikket bruges ISO 5800:2001 [9] -standarden til at måle lysfølsomheden af ​​farvenegative fotografiske film . To andre standarder, ISO 6:1993 og ISO 2240:2003, findes som ISO-hastighedsskalaer for sort-hvide negativer og farvevendende fotografiske optagelser.

ISO-ækvivalent for digitale kameraer er defineret af ISO 12232:2006, først offentliggjort i august 1998 og sidst revideret i oktober 2006 .

Sammenligning af lysfølsomhed i forskellige standarder

Tabellen viser de sammenlignende værdier for hovedsystemerne til måling af lysfølsomhed GOST, "X og D", Weston, ASA, ISO, APEX og DIN [10] [4] [11]

Sammenligning af forskellige ISO målesystemer
APEX S v (1960-) ISO (1974-)
aritm./log.° 		"X og D" (1928-1951)
aritme. 		Weston
aritme. 		ASA (1960-1987)
aritme. 		DIN (1961-2002)
logar. 		GOST (1951-1986)
aritme. 		Eksempler på fotografiske materialer med
en sådan lysfølsomhed
−2 0,8/0° femten 0,8 0 " Svema " TsP-8R, TsP-11
1/1° 17.5 en en en
1,2/2° 25 1.2 2 1.2
−1 1,6/3° tredive 1.6 3 1.4
2/4° 38 2 fire 2
2,5/5° halvtreds 2.5 5 2.4 " Svema " Mikrat-300
0 3/6° 63 3 6 2.8 " Tasma " OKT-N
4/7° 75 fire 7 fire
5/8° 100 5 otte 5 Fotopapir " Slavich " Phototsvet-4
en 6/9° 125 6 9 5.5 original Kodachrome
8/10° 150 otte ti otte Polaroid Pola Blå
10/11° 200 ti elleve 9 Kodachrome 8 mm
2 12/12° 250 12 12 elleve Gevacolor 8 mm vendbar, senere Agfa Dia-Direct , " Svema " KN-1
16/13° 350 6 16 13 16 Agfacolor 8 mm vendbar
20/14° 400 otte tyve fjorten atten Adox CMS 20
3 25/15° 500 ti 25 femten 22 gamle Agfacolor , Kodachrome II og Kodachrome 25 , Efke 25 , " Tasma " TsO-22D
32/16° 700 12 32 16 32 Kodak Panatomic-X , " Svema " DS-5M, Foto-32
40/17° 800 16 40 17 38 Kodachrome 40 (film), " Tasma " Panchrome SChS-1
fire 50/18° 900 tyve halvtreds atten 45 Ilford Pan F Plus , Kodak Vision2 50D 5201 (film), AGFA CT18 , " Svema " DS-4
64/19° 1400 24 64 19 65 Kodachrome 64 , ORWOCOLOR NC-19 , " Tasma " Panchrome SChS-4, " Svema " Photo-65
80/20° 1500 32 80 tyve 75 Ilford Commercial Ortho
5 100 /21° 2000 40 100 21 90 Kodacolor Gold , Kodak T-Max , Provia , Efke 100 , " Svema " KN-3
125/22° 2500 halvtreds 125 22 125 Ilford FP4+ , Kodak Plus-X Pan
160/23° 3000 64 160 23 130 Fujicolor Pro 160C/S , Kodak High-Speed ​​​​Ektachrome , Svema Photo-130
6 200 /24° 4000 80 200 24 180 Fujicolor Superia 200 , " Svema " OChT-180, " Tasma " OCh-180, TsO-T-180L
250/25° 5000 100 250 25 240 " Tasma " Foto-250
320/26° 6000 125 320 26 250 Kodak Tri-X Pan Professional
7 400 /27° 8000 400 27 350 Tri-X 400 , Ilford HP5+ , Fujifilm Superia X-tra 400 , Svema OCHT-V, Tasma A-2Sh
500/28° 10.000 500 28 500 Kodak Vision3 500T 5219 (film), " Tasma " Panchrome type-17 [12]
640/29° 12500 640 29 560 Polaroid 600
otte 800 /30° 16250 800 tredive 700 Fuji Pro 800Z , " Tasma " Panchrome type-15 [12]
1000/31° 20.000 1000 31 1000 Kodak P3200 TMAX , Ilford Delta 3200
1250/32° 1250 32 1200 Kodak Royal-X Panchromatic
9 1600 /33° 1600 33 1440 Fujicolor 1600 , " Tasma " Isopanchrome type-42 [13]
2000/34° 2000 34 2000
2500/35° 2500 35 2400
ti 3200 /36° 3200 36 2880 Konica 3200 , Fujifilm FP-3000b , " Tasma " Panchrome type-13 [12]
4000/37° 37 4000
5000/38° 38 4500 " Tasma " Isopanchrome type-24 [12]
elleve 6400 /39° 6400 39 5600
8000 /40°
10000 /41° 10.000 Fotosæt til øjeblikkelig fotografering Polaroid type-410 [14]
12 12500/42°
16000/43°
20000/44° 20.000 Fotosæt til øjeblikkelig fotografering Polaroid type-612 [14]
13 25000/45°

Bestemmelse af ISO-følsomhed for fotografiske materialer

Lysfølsomheden af ​​sort-hvide negative fotografiske materialer bestemmes af den karakteristiske kurve, som er bygget på specielle formularer eller millimeterpapir baseret på resultaterne af måling af sensitogrammet ved hjælp af et densitometer [15] . Punktet på kurven, hvorfra lysfølsomheden bestemmes (kriteriepunkt) er angivet med bogstavet "m" i figuren, og for sort-hvide negativfilm skal dens tæthed være 0,1 over sløret. I dette tilfælde skal det negative udvikles på en sådan måde, at "n"-punktet, udsat 1,3 enheder mere end "m", har en optisk tæthed, der overstiger den med 0,8. Dette er en vigtig betingelse for at opretholde det specificerede kontrastforhold . I dette tilfælde kan eksponering H m i lux pr. sekund , svarende til punktet m, betragtes som følsomhedskriteriet, og den aritmetiske værdi af ISO-følsomheden bestemmes af ligningen:

For positive og reversible fotografiske materialer bestemmes lysfølsomheden af ​​den samme lighed, som afviger i den øvre koefficient for andre kontrastkriterier.

Afhængighed af lysfølsomhed på fremkaldelsestilstanden tilskynder producenter af fotografiske materialer til at angive den anbefalede formulering og fremkaldelsestilstande, hvor værdien af ​​denne parameter angivet på pakken opnås. Brug af andre udviklere og tilstande kan ændre lysfølsomheden og forårsage fejlagtige eksponeringsmålingsresultater. Derudover fører intens udvikling til øget kontrast og øget kornethed, hvilket påvirker billedkvaliteten negativt.

Bestemmelse af fotofølsomheden af ​​farvefotografiske materialer

For farve flerlagsfilm bestemmes lysfølsomheden efter mere komplekse love, da egenskaberne af tre karakteristiske kurver skal tages i betragtning. De tre lysfølsomme lag har forskellige værdier af delvis lysfølsomhed, afhængigt af filmens farvebalance. Derfor er fotofølsomheden af ​​farvefotografiske materialer en kompleks kompleks størrelse.

Den samlede ISO for farvenegativfilm er defineret som gennemsnittet af de tre delvise ISO'er for hvert lag. For positive fotografiske materialer tages den mindste af de delvise som den samlede lysfølsomhed, og for reversible den største [7] . Et andet træk ved sensitometrien af ​​flerlagsfilm er det faktum, at billedet i dem ikke består af metallisk sølv, men af ​​farvestoffer. Derfor er det nødvendigt at bruge flere forskellige koncepter for optisk tæthed, der afspejler koncentrationen af ​​hvert af farvestofferne i det tilsvarende felt af sensitogrammet. De mest almindeligt anvendte udtryk er visuel ækvivalent grådensitet (VESP) og kopidensitet [16] . Den første parameter refererer normalt til positive eller reversible fotografiske materialer, mens den anden refererer til negativ og kontratype [17] .

Måder at ændre lysfølsomhed på

Sensibilisering

Den naturlige lysfølsomhed af sølvhalogenidemulsioner ligger i det blå-violette område af det synlige spektrum. Ensartet følsomhed over for alle synlige stråler opnås ved optisk sensibilisering af fotografiske materialer ved at tilføje sensibilisatorer til emulsionen [18] . Disse er normalt nogle typer organiske farvestoffer aflejret på overfladen af ​​sølvhalogenidmikrokrystaller. På denne måde opnås sort-hvide fotografiske film, der adskiller sig i farvefølsomhed og emulsioner for forskellige lag af farve flerlags fotografiske materialer. Ved hjælp af kemisk sensibilisering øges den samlede lysfølsomhed. Hertil bruges salte af ædelmetaller: guld og platin , samt andre stoffer, der gør det muligt at øge lysfølsomheden flere gange [19] . I nogle tilfælde, for at forenkle laboratoriebehandling, anvendes desensibilisering, som indsnævrer den spektrale følsomhed eller den samlede lysfølsomhed af det eksponerede fotografiske materiale, men ikke påvirker det latente billede.

Latensificering

Latensificering ( lat.  latens  - skjult og lat.  facio  - I do) - forstærkning af det eksisterende latente billede i fotografisk materiale, som tjener til at øge den effektive lysfølsomhed [20] . Den nemmeste måde er yderligere at belyse fotolaget med lys med lav intensitet efter hovedeksponeringen før fremkaldelse [21] . En yderligere handling af denne art frembringer en forøgelse af de ustabile centre af det latente billede og deres overgang til en stabil tilstand. Belysningsintensiteten er valgt således, at stigningen i slørets niveau ikke overstiger 0,05–0,01. Under denne tilstand kan lysfølsomheden øges med en faktor på 2-4. Metoden er mest effektiv til lav- og mellemfølsomme fotomaterialer, mens høj lysfølsomhed kan falde. En anden teknologi involverer behandling af emulsionen med ammoniak, hydrogenperoxid eller kviksølvdamp [21] . Ligesom hypersensibilisering fører latens til dårligt reproducerbare resultater.

Latenseffekten blev brugt i teknologien " ekstra målt belysning " (SDZ), som i vid udstrækning blev brugt af kameramænd til at kontrollere den fotografiske breddegrad og fotofølsomhed af film [22] . Samtidig fik negativfilmen beregnet til optagelse af filmen, kort før hovedeksponeringen, en ensartet forfilm gennem et farvefilter. Som et resultat var det muligt at forbedre farvegengivelsen og detaljerne i skyggerne markant [23] . Derudover gjorde metoden det muligt at justere farvebalancen på negativet til optagelse under ikke-standard lysforhold. Til fjernmålingsteknologi modtog en gruppe sovjetiske specialister ledet af Pavel Lebeshev et patent nr. 1057919 [24] .

Ændring af følsomhed med udviklingstilstand

Push-processen er ikke anvendelig til positive fotografiske materialer på grund af andre principper i den positive fotoproces , hvor udvikling ikke sker til mellemliggende kontrastværdier, men "til slutningen", det vil sige indtil maksimale optiske tætheder og kontrast opnås. Desuden indebærer omfanget af positive emulsioner ikke behovet for høj følsomhed. Farvenegativ og reversible fotografiske materialer er mindre velegnede til push-behandling end sort-hvide, da ændring af fremkaldelsestilstanden fører til en farveubalance og en irreversibel ubalance af de lysfølsomme lag i kontrast. Nogle producenter tillader behandling af farvematerialer med intens udvikling, men dens parametre er strengt reguleret. Faldet i lysfølsomhed ved reduceret udviklingsintensitet kaldes pull-processen ( eng.  Pull ). Resultatet opnås ved at reducere udviklingstiden. Denne teknologi bruges hovedsageligt til at reducere billedkontrasten eller ved behandling af bevidst overeksponerede fotografiske materialer.

Begreberne Push og Pull har deres oprindelse i biografens tidlige årtier, hvor eksponeringskorrektion fandt sted under udviklingen af ​​ortokromatisk negativfilm under ikke-aktinisk belysning. Kameramanden til stede ved laboratoriebehandlingen kunne bede laboratorieassistenten om at fjerne rammen med den sårfilm fra fremkaldertanken (Pull) eller fortsætte fremkaldelsen ved at sænke den tilbage (Push).

Eksponeringsindeks

Eksponeringsindekset EI anvendes i tilfælde, hvor den direkte brug af følsomhedsværdien er vanskelig. EI kan anvendes til at kompensere for unøjagtigheder i kameraeksponering eller ikke-standardbehandling. Eksponeringsindekset kan kaldes "set ISO" i modsætning til nominel ISO. For eksempel kan ISO 400-film eksponeres i svagt lys ved EI 800 og derefter videreudvikles til at producere printbare negativer. Et andet eksempel er optagelse med et kamera med en lukker , der giver en konstant fejl i den ene eller anden retning. I dette tilfælde kan du bruge den passende EI, som adskiller sig fra ISO-værdien til en konstant fejl, eller eksponeringskompensation til at kompensere for fejlen.

Overvurdering af filmhastighed af producenter

For nogle film med høj følsomhed er den "almindelige" fremkaldelsestilstand udvikling, hvilket fører til en stigning i følsomheden ("push-proces"). Standardudviklingen af ​​sådanne fotografiske materialer gør det muligt at opnå en lavere følsomhed med reduceret kontrast. For eksempel producerer en standardfremkalder en følsomhed på 1000, en anbefalet - 3200. Følsomhedsmærkningen af ​​nogle farveomvendte film kan indeholde indekset "P", der angiver den opnåede følsomhed i tilfælde af "push"-behandling.

Lysfølsomhed og korn

Lysfølsomheden af ​​en fotografisk emulsion afhænger af størrelsen af ​​sølvhalogenidkornene, da større korn giver højere følsomhed. Finkornede film har lav følsomhed og er velegnede til modskrift eller positiv trykning. Negative fotografiske materialer designet til at optage under vanskelige lysforhold eller med hurtige lukkertider har grove korn og lav opløsning . Derfor var en af ​​de største vanskeligheder, der blev løst i processen med at forbedre negative materialer, at opnå høje følsomhedsværdier med fine korn.

Loven om gensidighed

I de fleste tilfælde afhænger eksponeringen, som er produktet af belysning og lukkerhastighed , ikke af de specifikke værdier for hver af faktorerne.

Ved meget lange eksponeringer er der dog en afvigelse fra denne lov, hvilket fører til et fald i lysfølsomheden, bestemt for de mest almindeligt anvendte lukkertider, som ligger i området 1/1000-2 sekunder. Ændringen i lysfølsomhed med lange eksponeringer har betydning i områder af fotografering, der kræver lange eksponeringer (såsom astrofotografering ) og udtrykkes ved særlige koefficienter, der anvendes i sådanne tilfælde.

Se også

Noter

  1. ↑ Film- og fotoprocesser og materialer, 1980 , s. 51.
  2. ↑ 1 2 3 L. V. Konovalov. Karakteristisk kurve . - M.,: VGIK, 2007. - S. 22. - 29 s. Arkiveret 28. marts 2014 på Wayback Machine
  3. ↑ Chris Weston. Eksponering i digital fotografering / T. I. Khlebnova. - M.,: "KUNST-spring", 2008. - S. 18. - 192 s. - ISBN 978-5-9794-0235-2 .
  4. ↑ 12 James Ollinger . Forældede filmeksponeringsindekser sammenlignet . Indsamling af eksponeringsmåler. Hentet 24. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 11. oktober 2015.  
  5. ↑ Kort fotografisk vejledning, 1952 , s. 142.
  6. ↑ Photokinotechnics, 1981 , s. 290.
  7. ↑ 1 2 3 Film- og fotoprocesser og materialer, 1980 , s. 57.
  8. ↑ 1 2 Photokinotechnics, 1981 , s. 289.
  9. ↑ ISO 5800:  1987 . Fotografering - Farvenegativfilm til stillfotografering - Bestemmelse af ISO-hastighed . ISO (21. juni 2012). Hentet 8. november 2012. Arkiveret fra originalen 2. december 2012.
  10. ↑ Kort fotografisk vejledning, 1952 , s. 145.
  11. ↑ S. V. Obruchev. Opslagsbog af en rejsende og lokalhistoriker / V. M. Zarankin. - M.,: Statens forlag for geografisk litteratur, 1949. - V. 1. Arkiveksemplar af 8. september 2013 på Wayback Machine
  12. ↑ 1 2 3 4 Sovjetisk foto, 1986 , s. 45.
  13. ↑ N. G. Kokshaikin. Luftfotografering og oprettelse af indenlandske luftfilm (utilgængeligt link) . Shostka Museum of Local Lore (27. oktober 2011). Hentet 16. november 2012. Arkiveret fra originalen 2. december 2012. 
  14. ↑ 1 2 Martin (Marty) Kuhn. Filmindeks  (engelsk)  (ikke tilgængeligt link) . film . Jordelisten. Hentet 10. marts 2014. Arkiveret fra originalen 15. december 2003.
  15. ↑ Film- og fotoprocesser og materialer, 1980 , s. 49.
  16. ↑ Film- og fotoprocesser og materialer, 1980 , s. 44.
  17. ↑ Generelt fotografikursus, 1987 , s. 102.
  18. ↑ Generelt fotografikursus, 1987 , s. 57.
  19. ↑ Film- og fotoprocesser og materialer, 1980 , s. fire.
  20. ↑ Generelt fotografikursus, 1987 , s. 62.
  21. ↑ 1 2 Amatørastrofotografi, 1986 , s. 51.
  22. ↑ Manglen på filmlager bliver mere akut (utilgængeligt link) . Krønike . Encyclopedia of Russian Cinema (1. marts 1990). Dato for adgang: 19. september 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. 
  23. ↑ Teknik for film og tv, 1978 , s. 26.
  24. ↑ A. Gurova, P. Markovsky, A. Vinokur, L. Artyushin, P. Lebeshev, R. Ionih, O. Ovilko, B. Moskalev, O. Ioshin. En metode til yderligere doseret belysning af film og fotografiske materialer og en anordning til dens implementering . Base af patenter i USSR. Dato for adgang: 10. januar 2016. Arkiveret fra originalen 2. februar 2017.

Litteratur