4.4.2 Фотографические свойства галогенидосеребряных фотоматериалов

Основными черно-белыми галогенидосеребряными материалами, используемыми в полиграфической репродукционной технике, являются фототехнические пленки. Они выпускаются в большом ассортименте, причем разные типы фототехнических пленок значительно различаются по спектральной и интегральной чувствительности, контрасту получаемых на них изображений и другим свойствам. Указанные свойства материалов не являются постоянными для каждой пленки, а зависят от условий экспонирования и проявления.

В данном разделе рассматриваются способ определения фотографических характеристик галогенидосеребряных фотоматериалов и факторы, на них влияющие. Способ стандартизован и называется сенситометрическим испытанием, а сами характеристики получили название сенситометрических параметров фотографического материала.

В основе сенситометрического метода лежит получение в заданных условиях характеристической кривой фотоматериала и определение по этой кривой сенситометрических параметров: светочувствительности, коэффициента контрастности, фотографической широты, полезного интервала экспозиций, минимальной и максимальной оптической плотности.

Условия получения характеристической кривой стандартизируются, так как характеристическая кривая зависит от условий экспонирования и проявления.

Характеристическая кривая фотографического материала

Наложим на фотографический материал черно-белую ступенчатую шкалу на прозрачной основе (рис. 4.8) и сообщим поверхности шкалы некоторое количество освещения (экспозицию), равное Н₀. Поверхность материала при этом получит ряд экспозиций от Η_min(Η₅) до Н_max(Н₁). Самая маленькая экспозиция будет получена за самым темным полем шкалы D_max:

IgH_min = lgH_o-D_max

а самая большая – за самым светлым полем с плотностью D_min:

lgH_max[=lgH₀-D_min

а – экспонирование материала под шкалой-оригиналом; б – копия шкалы (негатив)

Рисунок. 4.8 – К получению характеристической кривой фотографического материала

После химико-фотографической обработки (проявления, фиксирования, промывки и сушки) на материале появится копия шкалы – ее негативное изображение. На этой копии оптическая плотность от поля к полю будет возрастать с увеличением полученной экспозиции. Построим график зависимости оптических плотностей изображения от логарифмов полученных экспозиций D(lgH). Этот график можно назвать характеристической кривой фотографического материала, если он построен с соблюдением следующих условий:

• фотографическое изображение получено при известных (заданных) условиях экспонирования и проявления;

• количество освещения выражено в виде световой экспозиции Н, лк с;

• кривая построена в декартовой системе координат при одинаковом масштабе по осям абсцисс и ординат.

Таким образом, характеристической кривой фотографического материала называют полученную экспериментально и выраженную графически зависимость оптической плотности почернения от логарифма количества освещения (экспозиции), вызвавшего это почернение в результате определенной химико-фотографической обработки.

Типичная характеристическая кривая фотографического материала показана на рис. 4.9. На кривой можно выделить следующие участки и особые точки.

Рисунок 4.9 – Типичная характеристическая кривая фотографического материала

Участок постоянной оптической плотности до точки a называется областью вуали. Его плотность называют плотностью вуали D₀ или (правильнее) минимальной плотностью D_min. Минимальная плотность D_min складывается из оптической плотности основы фотоматериала и плотности вуали – небольшого почернения, появляющегося после проявления на неэкспонированных участках. Экспозиция Η_пор, соответствующая точке а, называется пороговой, так как все экспозиции, большие Н_пор, оказывают на материал фотографическое действие, а Н < Η_пор этого действия не оказывает.

От точки б начинается прямолинейный участок кривой, заканчивающийся в точке в. На прямолинейном участке приращение оптической плотности ΔD изображения пропорционально приращению логарифма экспозиции ΔlgH:

ΔD = γ ΔlgH

где γ – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом контрастности.

В точке г достигается максимальная оптическая плотность D_max и дальнейшее приращение IgH не приводит к увеличению оптической плотности изображения. При значительном увеличении экспозиции может произойти уменьшение плотности (осветление). Причина его – эффект соляризации. Область соляризации – часть кривой, показанная на рис. 4.9 пунктирной линией. Участки кривой а-б и в-г называют нижним и верхним криволинейными участками.

Из рис. 4.9 видно, что характеристическая кривая имеет переменный наклон, который характеризуется градиентом кривой g. Градиент вычисляется по формуле

g = dD/dlgH

Рисунок 4.10 – Характеристическая кривая фотографического материала и кривая градиентов характеристической кривой

и представляет тангенс угла наклона касательной к кривой в каждой ее точке. На рис. 4.10 показана кривая изменения градиента, на которой обозначены особые точки характеристической кривой. На нижнем и верхнем криволинейных участках градиент кривой – величина переменная. Он изменяется от g=0 в предельных точках кривой а и г и достигает максимума в точках б и в, ограничивающих прямолинейный участок. Здесь градиент максимален и равен коэффициенту контрастности γ.

Вблизи точек а и г градиенты близки к нулю, и увеличение экспозиции приводит к такому маленькому изменению оптической плотности, что глаз его не замечает. Минимальное значение градиента, при котором изменение плотности становится различимым, называется минимальным полезным градиентом g_mln. Условно принимают величину g_min = 0,2. Точки на кривой, где g=0,2, m и n, называют точками минимального полезного градиента. Между этими точками расположена полезная часть характеристической кривой. Ей соответствует полезный интервал экспозиций

L_пол=lgH_n-lgH_m

и полезный интервал оптических плотностей

ΔD_mln = D_n - D_m.

Именно полезная часть кривой используется для получения удовлетворительного фотографического изображения.

По характеристической кривой определяют следующие параметры фотографического материала.

Светочувствительность – величина, обратная экспозиции, необходимой для получения определенного фотографического эффекта, принятого за критерий:

S = k/H_кp,

где Η – экспозиция, лк с. Коэффициент пропорциональности k и критерий, равный D_min + D_kр , стандартизируются и могут быть различными для разных типов фотоматериалов. Для фототехнических пленок (кроме высококонтрастных) светочувствительность определяется по формуле

S =1/H_Dmin+0,2.

Точка D_min + 0,2 расположена недалеко от точки m и соответствует минимальному почернению, хорошо различимому на фоне. Светочувствительность связана с характеристической кривой с абсциссой lgH, что видно на рис. 4.11. Она выражается в лк^-1 с^-1.

По прямолинейному участку кривой определяют два параметра: коэффициент контрастности γ и фотографическую широту L (рис. 4.12).

Коэффициент контрастности γ представляет тангенс угла наклона прямолинейного участка кривой к оси lgH и может быть рассчитан по формуле

γ = (D_в-D_б)/(lgH_в-lgH_б) = tgβ.

Рисунок 4.11 – К определению понятия «светочувствительность»

фотографического материала»:

D_кр – критериальная оптическая плотность, Н_кр – критериальная экспозиция. Светочувствительность материала 1 больше светочувствительности материала 2

Рисунок 4.12 – Определение по прямолинейному участку характеристической кривой коэффициента контрастности γ и фотографической широты L

Фотографическая широта L равна интервалу экспозиций, соответствующему прямолинейному участку кривой

L = lgH_в-lgH_б

Характеристики γ и L отражают возможности линейного воспроизведения изображения.

Минимальная плотность D_min – величина, равная сумме плотностей вуали и подложки. Измеряется на неэкспонированном участке.

Максимальная плотность D_max – максимальная величина, получаемая на фотографическом материале при данных условиях химико-фотографической обработки. Измеряется на образце, получившем очень большую экспозицию и проявленном совместно со шкалой.