Експозиція сенситометрична

Експозиція або кількість освітлення Н прямо пропорційна добутку освітленості Е на час t дії освітлення:

H=E·t.

Вимірюється експозиція в люкс·секундах (лк·с).

Когда вы откроете рекламный буклет фотопленки «Кодак», то обяза­тельно найдете там характеристические кривые. Однако горизонтальная шкала под характеристической кривой не будет обозначена буквой Н. Сло­во «экспозиция» в английском языке начинается с буквы «Е» (Exposure), именно этой буквой и будет обозначена экспозиция. А поскольку для ос­вещенности используют букву I, то знакомая нам формула Н = Е . t в зару­бежном исполнении приобретает вид: Е = I . t. Иностранные фирмы на бланках чаще всего приводят шкалу экспо­зиций в виде десятичных логарифмов значений экспозиций с обозначе­нием lgE или lg I . t. Прочитать такую шкалу довольно просто. Число «2» на логарифмической шкале означает 102 = 100 лк . с, число «-2» следует понимать как 1/102 = 0,01 лк.с (см. рисунок).

Зйомочна експозиція та експозиційна формула

Зйомочна експозиція не є самостійною величиною, а використовується для умовного вираження тих чи інших комбінацій поєднання значень діафрагми, видержки та світлочутливості плівки, забезпечуючи більшу або меншу інтенсивність впливу яскравостей об’єкта зйомки на світлочутливий шар плівки або на світлочутливу матрицю. Тобто вираз H=E·t, який не враховує значень діафрагми, видержки та світлочутливості плівки потрібно ототожнювати з сенситометричною експозицією.

Конкретний об’єкт зйомки являє собою сукупність абсолютних яскравостей, що відповідають точкам освітленостей в його зображенні, побудованому об’єктивом знімальної камери. Освітленість точок елементів зображення пов’язана з яскравістю відповідних елементів об’єкта зйомки відомою з оптики залежністю:

Е_зобр=L/4n²,

де Е_зобр – освітленість елемента зображення в люксах; L – яскравість елемента об’єкта зйомки; n – величина діафрагми зйомочного об’єктиву (вона безумовно відповідає ефективному відносному отвору).

Зйомочна експозиція характеризує дію освітленості по всьому полю кадра на протязі конкретного відрізку часу (видержки) – t. Тоді зйомочна експозиція розраховується за формулою:

H=Е_зобр·t=L·t/4n².

Цей вираз був взятий за основу експозиційної формули:

n²/t = L·S/К = E·S/С = 2^EV,

де S – світлочутливість плівки в одиницях ISO; К і С – коефіцієнти нормування експозиції; EV(Exposure Valua) – експозиційне число.

Для люксметрів і експонометрів прийнято, що С= 218, а для вимірювачів яскравості К=12,5 при розрахунках в люксах та кд/м².

Зміна величини EV на одиницю відповідає зміні експозиції або одного з експозиційних параметрів в два рази. В основу ряду експозиційних чисел покладено значення EV=0, яке відповідає видержці 1 сек. і діафрагмі 1. Номограму, яка зв’язує експозиційні числа з рештою експозиційних параметрів приведено на мал. 8. Всі розрахунки по даній номограмі були виконані оператором Д.М.Вакулюком.

Відбиття і пропускання світла

Для визначеності будемо вважати, що освітлюваний матеріал являє собою плоский шар, товщина якого, крім особливо обговорених випадків, мала в порівнянні з лінійними розмірами освітленої поверхні. Плоский шар ділить навколишній простір на два „напівпростори”: один з них розташований перед шаром, інший – за ним. З першого півпростору світло падає на шар і частково проходить через нього в другий півпростір.

Падаючий на матеріал світловий потік F у загальному випадку розподіляється на три частини (мал. 9.). Частину падаючого світлового потоку, відбитого від матеріалу, називають відбитим світловим потоком F_ρ; частину потоку, поглиненого матеріалом, – поглиненим світловим потоком F_α; а частину потоку, що проходить через матеріал – пропущеним світловим потоком F_τ.

Мал. 9. Загальний випадок проходження світла через матеріал.

Сума відбитих, поглинених і пропущеного світлових потоків, відповідно до закону збереження енергії, дорівнює падаючому на матеріал світловому потоку:

F=F_r+F_a+F_t .

Розділимо праву й ліву частину рівняння на величину падаючого світлового потоку F і одержимо наступне рівняння:

r+a+t =1,

де:

r = F_r /F – коефіцієнт відбиття, що показує, яка частина загального світлового потоку відбивається від поверхні;

a = F_a /F – коефіцієнт поглинання, що показує, яка частина загального світлового потоку поглинається матеріалом;

t = F_t /F – коефіцієнт пропускання, що показує, яка частина загального світлового потоку проходить крізь матеріал.

Коефіцієнт відбиття r складається з двох коефіцієнтів: спрямованого, або дзеркального, відбиття r_r і розсіяного, або дифузного, відбиття r_d:

r =r_r + r_{d .}

Коефіцієнт пропускання t також складається з двох коефіцієнтів: спрямованого пропускання t_r і розсіяного, або дифузного, пропускання t_d:

t =t_r + t_d .

Для пофарбованих поверхонь і речовин ці коефіцієнти залежать від спектрального складу падаючого світлового потоку. У випадку монохроматичного випромінювання з довжиною хвилі l+Dl їх позначають r(l), a(l) і t(l). Більшість матеріалів відбивають або пропускають світло селективно, тобто не однаково для випромінювань з хвилями різної довжини. Відбивна здатність поверхні для кожної довжини хвилі характеризується постійною величиною, називаною спектральним коефіцієнтом відбиття r(l), який показує ту частину падаючого світлового потоку із цією довжиною хвилі, що відбивається. Подібним чином спектральний коефіцієнт пропускання t(l) характеризує властивості середовища відносно пропускання світла.

Величини r(l) і t(l) для нейтрально-сірих (у тому числі чорних і білих) поверхонь та прозорих середовищ практично не змінюються на різних довжинах хвиль світла.

Колір поверхні або середовища, що пропускає світло, залежить не тільки від спектральних коефіцієнтів відбиття або пропускання, але й від спектрального складу світла.

Для оцінки спектральних властивостей матеріалів будують їх спектральні характеристики, тобто спектральну залежність коефіцієнтів r(l), a(l) і t(l) зображують графічно в прямокутній системі координат, відкладаючи по осі абсцис довжину хвилі l (іноді із частковим включенням зон ультрафіолетового і інфрачервоного випромінювання), а по осі ординат – один із спектральних коефіцієнтів (іноді виражаючи їх через оптичну густину). Якщо графік охоплює широкий діапазон довжин хвиль, то зручніше використовувати логарифмічний масштаб.

Як приклад, на мал. 10 приведена спектральна характеристика відбиття шкіри обличчя типового європейця. В діапазоні довжин хвиль 400…600 нм коефіциєнт відбиття знаходиться в межах 0,2…0,4 і в средньому приймається рівним 0,3. В діапазоні довжин хвиль вищих за 600 нм коефіцієнт відбиття плавно зростає, тобто в спектрі відбитого світлового потоку будуть домінувати монохроматичні випромінювання червоного кольору. Для усунення цієї небажаної складової в спектрі відбитого світла і для отримання натурального тону і кольору обличчя використовуються гримувальні фарби, які наносять на відкриті участки шкіри акторів шарами різної товщини.

Мал. 10. Спектральна характеристика відбиття шкіри обличчя типового європейця