книги из ГПНТБ / Кучко А.С. Аэрофотография. Основы и метрология

При массовом изготовлении диапозитивов, кроме копироваль­ ных приборов, которые должны быть высокопроизводительными, автоматизированными и давать наилучшую резкость изображения, рекомендуется иметь следующее оборудование: просмотровый стол (для контроля аэрофильмов и диапозитивов на просвет), набор кассет (для проявления, фиксирования, промывки и сушки диапо­ зитивов), кюветы, сушильные шкафы, компаратор ИЗА-2 (для из­ мерения деформации на диапозитивах), сенситометр и денситометр, измеритель pH раствора (индикаторная бумага) и другое вспомо­ гательное оборудование. Важное значение для получения качест­ венных диапозитивов имеют акклиматизация аэрофильма, конди­ ционирование воздуха в рабочем помещении. Для изготовления точных диапозитивов рекомендуется использовать фотопленку на лавсановой подложке [46]. При печати диапозитивов учитывается, что аэронегатив, приведенный в контакт с эмульсионным слоем по­ зитивного материала, выравнивается в плоскость не мгновенно, а в течение 1—2 мин. При химико-фотографической обработке соб­ людаются условия, обеспечивающие получение диапозитивов с наи­ лучшим метрологическим качеством (см. § 45).

При печати высокоортоскопичных диапозитивов обращается вни­ мание на обеспечение полного контакта негатива с эмульсионным слоем позитивного материала, особенно в копировальных прибо­ рах, где используется освещение центральным пучком.

Г л а в а X I I

ЦВЕТНАЯ И СПЕКТРОЗОНАЛЬНАЯ АЭРОФОТОГРАФИЯ

§ 52. Способы получения цветных изображений

1. А д д и ти в н о е и с у б т р а к т и в н о е см еш ен и е ц в ето в

В основе современной цветной фотографии лежит теория трех­ компонентного цветового зрения, впервые выдвинутая М. В. Ломо­ носовым (1756 г.), дополненная впоследствии Ньютоном, Вьюшем (1802 г.), Гельмгольцем и Максвеллом (1885 г.).

Система цветоощущающих приемников глаза дает возможность воспроизводить любой цвет смешением трех основных цветов — синего (С), зеленого (3) и красного (А); так получаются цвета голубой (Г), желтый (Ж ), пурпурный (Я), а также белый свет

( Б )

Г = С + 3 ; Ж = 3 + А; Л = С + А ; С + 3 + А = Я . (269)

Из равенств (269) видим, что белый свет можно получить, пользуясь соотношениями

230

Цвета Ж, П, Г, которые в сумме с основными цветами (соответ­ ственно С, 3 и К) дают белый свет, называются цветами д о п о л ­ н и т е л ь н ы м и .

Из соотношений (270) имеем

Ж = Б — С— — С; Я = Я - 3 = - 3 ; Г = Б - К = - К . (271)

Равенства (269) — (271) показывают, что тот или иной цвет мо­ жно получить не только сложением цветов, но также вычитанием (поглощением) некоторого участка спектра из белого света. Так, желтый светофильтр, пропуская лучи 3 и К (Ж = 3 + К), погло­ щает лучи С; пурпурный светофильтр пропускает лучи С и К, по­ глощает лучи 3, а голубой светофильтр, пропуская лучи С и 3, по­ глощает лучи К. Пользуясь светофильтрами дополнительных цве­ тов, получают все основные цвета

причем Я + Г + Ж = V (черный цвет).

Получение дополнительных цветов в результате сложения основ­

Получение основных цветов в результате сложения дополни­ тельных (вычитание из белого света некоторых участков спектра)

тый, пурпурный и голубой называют с у б т р а к т и в н ы м и с в е т о ­ ф и л ь т р а м и .

Образование основных и дополнительных цветов иллюстриру­

t______ ft_____ ft_______ f

На схеме стрелками снизу вверх показано образование допол­ нительных цветов на основе сложения основных, а стрелками сверху вниз — образование основных цветов сложением дополни­ тельных.

2. О сн овн ы е х а р а к т е р и с т и к и ц в е та

Цвета различаются по трем основным признакам: цветовому тону или оттенку; насыщенности цвета; светлоте или относитель­ ной яркости.

Цветовой тон (оттенок) или просто цвет — это основной при­ знак, отличающий данный цвет от ахроматического белого или серого тонов. В предыдущей схеме использовались 6 цветовых тонов; с учетом оранжевого цвета, который занимает среднее

231

положение между цветами Ж и К, получаем 7 цветов. Со времен Ньютона долгое время считали, что существует всего 7 цветовых тонов. В действительности число цветовых тонов гораздо больше.

белым. Цвета с сильно выраженным цветовым тоном называются

находится на свету, а другая — в тени, то эти две части при одина­ ковой насыщенности одного и того же цветового тона будут раз­ личаться по светлоте.

Изменение цветового тона или насыщенности в зависимости от

наблюдается по границам соприкосновения цветных полей. Макси­ мальный цветовой контраст получается, если соприкасаются цвета Г1 и Г; 3 и К', Г и К и. т. д.

3. А д д и ти в н ы й и с у б тр а к ти в н ы й сп особ ы п о л у ч ен и я ц ветн ы х и зо б р а ж е н и й

Рассмотренные основные закономерности образования цветов лежат в основе различных способов цветной фотографии. Во всех способах цветной фотографии процесс образования цветного изо­

с принципиальной стороны одинакова для всех способов и состоит в обеспечении раздельного действия на фотографические матери­ алы основных цветов: С, 3 и К. Вторая стадия — синтез цвета мо­ жет быть аддитивным или субтрактивным. Отсюда и названия спо­ собов цветной фотографии.

В аддитивном способе цветной фотографии объект фотографи­ рования фотографируется на черно-белые фотопленки раздельно за тремя зональными светофильтрами: С, 3 и К- С полученных черно-белых негативов получают черно-белые диапозитивы, кото­ рые проецируют на экран через соответствующие светофильтры (С, 3 и К); при совмещении проецируемых изображений на эк­ ране получают цветное изображение фотографируемого объекта. Аддитивный способ цветной фотографии является трудоемким, сложным и дорогим процессом, исключающим возможность раз­ множения цветных позитивов; съемка подвижных объектов воз­ можна при помощи специальных цветоделящих фотографических камер. Поэтому аддитивный способ цветной фотографии в настоя­ щее время не находит практического применения. Все современные способы цветной фотографии являются субтрактивными.

232

Субтрактивный способ цветной фотографии основан на исполь­ зовании многослойных фотографических материалов, имеющих на одной подложке 4 три эмульсионных слоя 1, 2, 3 (рис. 107), обла­ дающих различной эффективной спектральной чувствительностью к лучам С, 3 и /(. Некоторые цветные фотоматериалы имеют противоореольный слой 5. Каждый элементарный эмульсионный слой содержит цветообразующую бесцветную компоненту, при взаимо­ действии которой с продуктами окисления специального проявляю­ щего вещества, образующимися в тех местах, где происходит вос­ становление галогенида серебра, выделяется краситель. Возможны различные варианты расположения красителей в слоях, но наибо­

соответствуют расположению слоев.

Для того чтобы обеспечить раздельную чувствительность слоев к основным спектральным зонам, что необходимо для анализа цвета, исключается воздействие синих лучей на зеленочувстви­ тельный и красночувствительный слои. Для этой цели применя­ ется один из следующих трех способов:

1. Создание желтого фильтрового слоя 6 (рис. 107) между верхним синечувствительным и средним зеленочувствительным сло­ ями при обычной последовательности слоев; желтый фильтровый слой состоит из селективно-поглощающего коллоидно-дисперсного серебра, устраняемого из слоя в процессе его химико-фотографи­ ческой обработки.

2. Прокрашивание верхнего эмульсионного слоя многослойной пленки воднорастворимым желтым анилиновым красителем, выде­ ляющимся из пленки в процессе химико-фотографической обра­ ботки.

3. Применение для зелено- и красночувствительного слоев хло­ росеребряной эмульсии вместо бромосеребряной или бромоиодосеребряной эмульсии; максимум спектральной чувствительности хлоросеребряной эмульсии расположен достаточно далеко в уль­ трафиолетовой зоне спектра, где поглощение бромистого серебра верхнего слоя весьма значительно (см. рис. 65).

Наиболее распространен первый способ, при котором экрани­ рующее действие фильтрового слоя складывается с экранирующим действием самого галогенида серебра верхнего или верхнего и

233

среднего слоев. Третий способ пригоден лишь при создании только низкочувствительных цветофотографических материалов.

Таким образом, в субтрактивном способе цветной фотографии цветоделение осуществляется применением трех слоев, обладающих раздельной чувствительностью к лучам С, 3 и К, а цветовоспро­

обработки; 3 — цветное негативное изображение; 4 —’Элементарные слои позитивного фотоматериала после экспонирования через нега­ тив и химико-фотографической обработки; 5 — цветное позитивное

изображение.

Для цветной фотографии по субтрактивному способу изготов­ ляют различные типы фотоматериалов: негативные— для дневного света, негативные и позитивные — для искусственного света ламп накаливания, фотобумаги и др.

§ 53. Основные сенситометрические характеристики цветофотографических материалов

Основные характеристики метрологического качества черно-бе­ лых аэрофотоматериалов (гл. VIII) не меняют своих понятий при­ менительно к цветным фотоматериалам [23]. Особенность сенси­ тометрической оценки цветофотографических аэрофотоматериалов состоит в том, что определяются не только свойства светочувстви­ тельного материала как единого целого, но и каждого элементар­ ного слоя. При этом характеристики, полученные для всего слоя, называют о б щ и м и (общая светочувствительность, общий коэф­ фициент контрастности и т. д.), а характеристики, присущие каж­ дому элементарному слою, называют ч а с т и ч н ы м и (частичные светочувствительности S4, частичные коэффициенты контрастности

Уч и т. Д . ) .

По частичным характеристикам цветофотографического мате­ риала оценивают их взаимное соответствие, определяют так назы­

234

ваемую балансировку (разбалансировку) слоев и судят о соответ­ ствии спектральных свойств данного цветофотографического мате­ риала спектральному составу экспонирующего света, его цветовой температуре.

Степень сбалансированности слоев цветофотографического ма­ териала, особенно по светочувствительности и контрастности, явля­ ется важным его свойством.

Величина разбалансировки количественно оценивается балансом

где Smax, Ymax, Smm и Уют — максимальные и минимальные значе­ ния светочувствительности и коэффициентов контрастности элемен­

зуются следующими значениями балансов: £ s=^2,5; Бу^0,2. Необ­ ходимые величины Бв и Бу для спектрозональной аэрофотографии указаны в § 57.

Сбалансированность элементарных слоев цветных фотоматериа­ лов применительно к спектральному составу света в обобщенном

цветной фотоматериал. В зависимости от Тц, б различают цветные фотоматериалы для дневного и искусственного света.

Сенситометрические характеристики цветофотографических материалов определяются в процессе их испытания (ГОСТ 9160— 59). Методика цветной сенситометрии, будучи в общих чертах ана­ логична методике сенситометрии черно-белых фотопленок, имеет некоторые особенности.

Сенситометрический источник света в сенситометре должен бо­ лее точно обеспечивать заданный спектральный состав излучения (7'ц= 6500 К и Гц = 3200 К) и постоянство монохроматических оп­ тических плотностей (±0,03) сенситометрического клина во всем спектральном диапазоне в пределах длин волн от Ai = 0,44 до Х2 = = 0,70 мкм, а в отдельных случаях и в инфракрасной зоне спектра. Для сенситометрического экспонирования может быть применен черно-белый сенситометр ФСР-4 или спектросенситометр, прин­ ципы действия которых рассмотрены раньше.

Более удобно сенситометрическое испытание цветофотографи­ ческих материалов на прозрачной подложке выполняется с исполь­ зованием специальных «цветных» сенситометров и денситометров.

Принципиальная схема цветного сенситометра ЦС-2М показана на рис. 109. На каретке 1, перемещающейся с постоянной скоро­ стью от мотора М в прямом и обратном направлениях, размещены

235

узлы прибора, обеспечивающие образование экспонирующего света определенного спектрального состава и заданной интенсивности. Источником света служит лампа накаливания 2 с цветовой темпе­ ратурой 7^ = 2850 К- Свет от лампы проходит через конденсор 3, механическую щель 4 в рамке, светофильтр 5 искусственного сол­ нечного света, отражается от зеркала 6 и поступает в объектив 7, отфокусированный на щель в рамке 4\ после объектива свет про­ ходит рамку 8, в которой при необходимости могут быть установ­ лены любые цветные светофильтры (например, ЖС-18, ОС-14 или КС-14) и фокусируется в виде щели 9, которая является изображе­

больше, чем сильнее поглощаются вычитаемые этими красителями

свойствам участок проявленного цветофотографического матери­ ала. В качестве меры свойств цветного поля используются чаще всего три значения эффективных оптических плотностей цветного поля Д,ф. Э ф ф е к т и в н о й п л о т н о с т ь ю Д,ф ц в е т н о г о п о л я называется оптическая плотность этого поля по отношению к неко­ торому спектрально избирательному приемнику излучения при дей­ ствии света заданного спектрального состава. Такими приемниками в случае цветного негативного изображения являются три элемен­

236

Эффективные плотности D3ф цветных полей на пленках можно измерять при помощи универсального денситометра СР-25 (см. рис. 71). Для измерения зернистости цветных полей используется гранулометр ПП-48 (см. рис. 79).

По результатам измерений оптических плотностей Д,ф цветных полей сенситограмм строятся характеристические кривые для каж­ дого элементарного слоя. По этим кривым обычным путем опреде­ ляют численные значения искомых сенситометрических характери­ стик элементарных слоев для разного времени проявления.

Светочувствительность S4 элементарных слоев цветофотографи­ ческих материалов вычисляют по формулам, которые рекоменду­

Для всего слоя находят:

1. Общий коэффициент контрастности у, определяемый по наи­ большему частичному коэффициенту контрастности, относящемуся

кзеленочувствительному и красночувствительному слоям.

2.Общую (экспопометрическую) светочувствительность много­ слойного материала S, в качестве которой для всех материалов, кроме обращаемых для съемки, принимают наименьшую из частич­ ных светочувствительностей, полученных для отдельных характери­ стических кривых многослойного материала, а для обращаемых — наибольшую из частичных чувствительностей. Рекомендуемые зна­ чения общих коэффициентов контрастности урек для определения числа светочувствительности установлены в зависимости от назна­ чения фотоматериалов [79, с. 173—198]; для цветных аэрофото­ пленок: негативных урек = 1,0+ 0,1; позитивных урек=2,0±0,2.

Различие между цветными фотопленками для дневного света — аэрофотопленка ЦН, фотопленки ДС, «Фото ЦНД» и фотоплен­ ками для искусственного света — негативных ЛН «Фото ЦНЛ», по­ зитивных ЦП-3, ЦП-7, ЦП-8, ЦП-10 состоит в том, что первые'

сбалансированы для цветовой температуры Гц>б = 6500К, вторые — для Гд= 3200 К.

На рис. ПО показаны кривые распределения спектральной чув­ ствительности некоторых типов цветных негативных фотопленок типа ЦН или «Фото ЦНД» (сплошные линии), «Фото ЦНЛ» (ли­ нии из точек) и позитивных «ЦП» (пунктирные линии); /, 2 и 3 обозначают номера элементарных слоев, чувствительных соответ­ ственно к лучам С, 3 и К. Как видно, максимумы светочувстви­ тельности у пленок ЦН («Фото ЦНД»), ЛН и «Фото ЦНЛ»

237

соответствуют одним и тем же длинам волн; у пленки типа ЦП мак­ симум чувствительности нижнего красночувствительного слоя сдви­ нут в сторону более длинных волн и соответствует длине волны л = 0,68 мкм. Характеризуемые основные типы цветных фотопленок несколько отличаются по величине светочувствительности отдель­ ных слоев. Верхний синечувствительный слой пленок JIH и «Фото ЦНЛ» обладает большей светочувствительностью по сравнению с пленкой ЦН или «Фото ЦНД»; нижний красночувствительный слой пленки ЦН («Фото ЦНД») имеет большую светочувствитель­ ность, чем тот же слой пленки ЛН («Фото ЦНЛ»). Элементарные слои позитивной пленки ЦП имеют значительно меньшую свето­ чувствительность (5о,2==0,1 =0,3), чем фотопленки ЦН (So,85 = 65), «Фото ЦНД-32» и «Фото ЦНД-32» (So,85 = 32). Коэффициент кон-

рис. ш

трастности цветных негативных фотопленок у = 0,65 — 0,8; у пози­ тивных фотопленок у = 2,2 — 3,2.

Типовые кривые поглощения красителей Ж, Я и Г многослой­ ных фотопленок (ЦН, ЛН и ЦП) изображены на рис. 111. Отме­ чается, что в пределах видимой области спектра форма кривых практически постоянна для разнообразных образцов цветофотогра­ фических пленок, причем поглощение реальных красителей отли­ чается от поглощения идеальных, применение которых предполага­ лось при рассмотрении схем получения негативного и позитивного изображений (см. формулу (271)).

Из сопоставления кривых поглощения реальных и идеальных красителей видно: а) желтый краситель имеет поглощение, близ­ кое к идеальному; поглощение этого красителя в зеленой части спектра невелико и практического значения не имеет; б) пурпурный краситель имеет значительное по величине паразитное поглощение в синей части спектра и незначительное — в красной; в) голубой краситель обладает существенным паразитным поглощением од­ новременно в синей и зеленой частях спектра.

Цаличие паразитных поглощений равносильно тому, что одно­ временно с нужным цветом при проявлении образуется некоторое количество другого красителя: желтого — в пурпурном слое, а оран­ жевого — в голубом. При этом во всех участках негатива количе­

238

ство паразитного красителя пропорционально количеству полезного красителя. Таким образом, негативное изображение имеет следую­ щий состав: верхний слой содержит изображение из желтого кра­ сителя; средний слой состоит из двух наложенных одно на другое

ное голубое и паразитное оранжевое. Хотя плотности полезных изображений всегда больше плотностей паразитных изображений, наличие последних искажает цветопередачу.

Лучшая цветопередача обеспечивается при применении цветных фотопленок, содержащих маскирующие компоненты, осуществляю­ щие так называемое внутреннее маскирование (пленки Фото ЦНД, Фото ЦНЛ).

Особенность строения цветных фотопленок с внутренним маски­ рованием заключается в том, что цветообразующие компоненты второго и третьего эмульсионных слоев не бесцветны, как у фото­ пленок ЦН-3 и т. п., а окрашены соответственно цветом паразит­ ных изображений. При использовании этих фотопленок после хими­ ко-фотографической обработки в зеленочувствительном (втором) эмульсионном слое образуется негативное пурпурное полезное изо­ бражение, а также желтое негативное паразитное и желтое пози­ тивное маскирующее изображения. Все они точно совмещены по контурам. Негативное и позитивное желтые изображения дают равномерную по всему полю желтую плотность. Подобный процесс происходит и в третьем слое, где остается голубое негативное по­ лезное изображение, а паразитное оранжевое, сложившись с мас­ кирующим позитивным, дает равномерную добавочную плотность оранжевого цвета.

В итоге в цветном негативе действующими оказываются только полезные цветные изображения, а паразитные изображения в ре­ зультате маскирования дают только равномерную желто-оранже­ вую плотность, действующую как желто-оранжевый светофильтр, влияние которого компенсируется при печати применением голу­ бого светофильтра.

§ 54. Условия правильного экспонирования цветофотографических материалов

Основное условие правильного цветного фотографирования — соответствие типа цветной фотопленки используемому источнику освещения. Это условие количественно выражается равенством цветовой температуры Тц, б, для которой сбалансирована применяе­ мая цветная фотопленка, цветовой температуре ТЦ: э света, экспони­ рующего фотопленку, т. е.

239