Valokuvamateriaalin valoherkkyys on valokuvamateriaalin ominaisuus , joka heijastaa sen kykyä muuttaa optista tiheyttä valon ja myöhemmän kehityksen vaikutuksesta [1] . Valoherkkyys on kääntäen verrannollinen valotukseen , jota tarvitaan tietyn optisen tiheyden saavuttamiseksi [2] . Valokuvamateriaalien valoherkkyyttä tutkivaa metrologian alaa kutsutaan sensitometriaksi . Tällä hetkellä valoherkkyyttä kuvaavat ISO - yksiköt ovat kansainvälisiä, ja ne on standardoitu samannimisen organisaation toimesta.
Digitaalisessa valokuvauksessa käytetyllä valoherkkyyden käsitteellä ei ole mitään tekemistä valokuvamateriaalin herkkyyden kanssa, koska sensitometrian periaatteet eivät sovellu kuvien sähköisiin rekisteröintimenetelmiin. Lisäksi digitaalisessa valokuvauksessa käytetään arvoa, joka ei heijasta niinkään matriisin herkkyyttä kuin kameran ADC :n ominaisuuksia ja algoritmeja sen tietojen muuntamiseksi väriavaruuden koordinaatteiksi [3] .
Kuitenkin digitaalikameroiden valotuksen mittausjärjestelmät käyttävät ISO-vastaavaa mahdollistaakseen klassiset valotuksen ohjausperiaatteet, jotka on lainattu analogisesta valokuvauksesta .
Tarkimman ISO-mittausjärjestelmän etsiminen aloitettiin heti valokuvauksen keksimisen jälkeen, jotta voidaan määrittää laadukkaan kuvan tuottamiseen tarvittava valotus. Ensimmäiset edistysaskeleet tällä alueella ilmestyivät kuitenkin samanaikaisesti hopeagelatiiniprosessin kanssa , joka korvasi arvaamattoman dagerrotyypin ja märkäkolloodiumprosessin . Samanaikaisesti suurin vaikeus oli, että tuloksena olevan negatiivisen tai positiivisen kuvan optinen tiheys ei riipu pelkästään valotuksen intensiteetistä, vaan myös kehitystavasta. Kehitysajan pidentäminen johtaa optisen tiheyden kasvuun, mutta valoherkkyyteen vaikuttaa paljon vähemmän. Siksi minkä tahansa sensitometrisen järjestelmän pääkysymys on valoherkkyyskriteeri , jonka avulla valokuvaemulsion kyky reagoida valoon voidaan määrittää tarkimmin , eikä se ole riippuvainen muista tekijöistä.
Aivan ensimmäinen kriteeri, jota on käytetty 1870 -luvulta lähtien , oli mustumiskynnys, eli minimialtistus, joka antaa havaittavan tiheyden [2] . Tällaista kriteeriä käytettiin useimmissa viitejärjestelmissä, esimerkiksi Scheiner ( saksa Julius Scheiner ), Eder ( saksa Josef Maria Eder ) ja Wynn. Vuonna 1890 englantilaiset tiedemiehet Herter ( eng. Ferdinand Hurter ) ja Driffield ( eng. Vero Charles Driffield ) muotoilivat ominaiskäyrän käsitteen . Inertiapiste ( Hurter -Driffield-kriteeri) valittiin valoherkkyyskriteeriksi — ominaiskäyrän suoraviivaisen leikkauksen tangentin ja valotuslogaritmin akselin leikkauspiste. Neuvostoliitossa Hörterin ja Driffieldin valoherkkyysasteikkoa, lyhennettynä "X ja D" ( eng. H&D ), käytettiin virallisesti vuodesta 1928 GOST-yksiköihin siirtymiseen asti GOST 2817-50 -standardin mukaisesti [2] . Samaan aikaan Isossa-Britanniassa käytetty H&D-asteikko ei ollut sama kuin Neuvostoliiton asteikko [4] . X- ja D-standardit korvattiin Neuvostoliitossa GOST-asteikolla lokakuussa 1951 [5] .
Nykyaikaisessa ISO-sensitometrisessa järjestelmässä kriteerinä käytetään normalisoitua optista tiheyttä , eli tiheyttä, joka ylittää verhon ja substraatin kokonaistiheyden tietyllä kynnysarvolla. Tällaisen tiheyden saamiseksi vaadittava valotus toimii vertailupisteenä valoherkkyyden määrittämisessä. Erityyppisille valoherkille materiaaleille: negatiivinen, positiivinen, palautuva jne., tämän kriteerin eri arvot hyväksytään samoissa mittausjärjestelmissä. Esimerkiksi mustavalkoisten negatiivisten valokuvafilmien materiaalien kynnystiheyden katsotaan olevan 0,1 verhon yläpuolella [6] . Valokäsittelyteknologioiden jatkokehitys edellytti herkkyysmittauksen parantamista, mikä vaati värillisten monikerroksisten kalvojen ja paperien valoherkkyyden mittaamista. Jokaisella tällaisten materiaalien valoherkällä kerroksella on oma valoherkkyytensä, joka usein eroaa viereisistä. Lisäksi värillisten materiaalien optista tiheyttä ei luo metallihopea , kuten mustavalkoinen, vaan värit , jotka muodostavat värikuvan.
Kokonaisvaloherkkyys on valoherkkyyden kvantitatiivinen mitta, joka määritetään kokeellisesti standardoiduissa olosuhteissa valokuvamateriaalin altistamiseksi valkoiselle valolle ja sitä seuraavalle laboratoriokäsittelylle. Mitattu saadun sensitogrammin ominaisuuksien perusteella. Kutsutaan myös integraaliksi tai valokuvaherkkyydeksi. Lyhyyden vuoksi kokonaisvaloherkkyyttä kutsutaan yleensä valoherkkyydeksi tai valokuvamateriaalin herkkyydeksi.
Väriherkkyys - mustavalkovalokuvamateriaaleille suhteellinen herkkyys näkyvän spektrin eri väreille ja viereisille alueille. Väriherkkyys määritellään tehollisena herkkyydellä, ja se ilmaistaan usein normalisoidun värisuodattimen moninaisuudesta [ 7] .
Tehokas herkkyys - valoherkkyys tietyn spektrikoostumuksen säteilylle [7] .
Spektriherkkyys - valoherkkyys, joka mitataan, kun se altistetaan tietyn aallonpituuden monokromaattiselle valolle.
Valoherkkyyden luku ( valotusindeksi ) on kokonaisvaloherkkyyden kvantitatiivinen ilmaus, joka merkitsee valokuvamateriaalia. Tätä numeroa ja kuvattavien kohteiden kirkkauden tai valaistuksen mitattua arvoa käytetään oikean valotuksen löytämiseen .
Valoherkkyysasteikko on valoherkkyyslukujen arvosarja, joka on otettu käyttöön tietyssä sensitometrisessa järjestelmässä. Käytetään valotusmittareiden laskimissa . Asteikkoja on kahta tyyppiä: aritmeettinen ja logaritminen [8] .
2000-luvun alusta lähtien yleisin osoitus valokuvamateriaalin herkkyydestä ISO -järjestelmän yksiköissä , standardoitu vuonna 1974 . Se on johdettu aikaisempien ASA- ja DIN -järjestelmien yhdistelmästä . Tällä hetkellä ISO 5800:2001 [9] -standardia käytetään värinegatiivisten valokuvafilmien valoherkkyyden mittaamiseen . Kaksi muuta standardia, ISO 6:1993 ja ISO 2240:2003, ovat olemassa ISO-nopeusasteikkoina mustavalko-negatiivi- ja värikäänteisvalokuvamateriaalille.
Digitaalikameroiden ISO-vastaava määritellään standardissa ISO 12232:2006, joka julkaistiin ensimmäisen kerran elokuussa 1998 ja viimeksi tarkistettiin lokakuussa 2006 .
Taulukossa on esitetty tärkeimpien valoherkkyyden mittausjärjestelmien GOST, "X ja D", Weston, ASA, ISO, APEX ja DIN vertailuarvot [10] [4] [11]
APEX S v (1960-) | ISO (1974-) aritm./log.° |
"X ja D" (1928-1951) aritmi. |
Westonin aritmi. |
ASA (1960-1987) aritmi. |
DIN (1961-2002) logari. |
GOST (1951-1986) aritmi. |
Esimerkkejä valokuvamateriaaleista, joilla on tällainen valoherkkyys |
---|---|---|---|---|---|---|---|
−2 | 0,8/0° | viisitoista | 0.8 | 0 | " Svema " TsP-8R, TsP-11 | ||
1/1° | 17.5 | yksi | yksi | yksi | |||
1,2/2° | 25 | 1.2 | 2 | 1.2 | |||
−1 | 1,6/3° | kolmekymmentä | 1.6 | 3 | 1.4 | ||
2/4° | 38 | 2 | neljä | 2 | |||
2,5/5° | viisikymmentä | 2.5 | 5 | 2.4 | " Svema " Mikrat-300 | ||
0 | 3/6° | 63 | 3 | 6 | 2.8 | " Tasma " OCT-N | |
4/7° | 75 | neljä | 7 | neljä | |||
5/8° | 100 | 5 | kahdeksan | 5 | Valokuvapaperi " Slavich " Phototsvet-4 | ||
yksi | 6/9° | 125 | 6 | 9 | 5.5 | alkuperäinen Kodachrome | |
8/10° | 150 | kahdeksan | kymmenen | kahdeksan | Polaroid Pola Blue | ||
10/11° | 200 | kymmenen | yksitoista | 9 | Kodachrome 8mm | ||
2 | 12/12° | 250 | 12 | 12 | yksitoista | Gevacolor 8 mm käännettävä, myöhemmin Agfa Dia-Direct , " Svema " KN-1 | |
16/13° | 350 | 6 | 16 | 13 | 16 | Agfacolor 8mm käännettävä | |
20/14° | 400 | kahdeksan | kaksikymmentä | neljätoista | kahdeksantoista | Adox CMS 20 | |
3 | 25/15° | 500 | kymmenen | 25 | viisitoista | 22 | vanhat Agfacolor , Kodachrome II ja Kodachrome 25 , Efke 25 , " Tasma " TsO-22D |
32/16° | 700 | 12 | 32 | 16 | 32 | Kodak Panatomic-X , " Svema " DS-5M, valokuva-32 | |
40/17° | 800 | 16 | 40 | 17 | 38 | Kodachrome 40 (filmi), " Tasma " Panchrome SChS-1 | |
neljä | 50/18° | 900 | kaksikymmentä | viisikymmentä | kahdeksantoista | 45 | Ilford Pan F Plus , Kodak Vision2 50D 5201 (filmi), 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 | kaksikymmentä | 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 | viisikymmentä | 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 " Photo-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 (filmi), " Tasma " Panchrome type-17 [12] | ||
640/29° | 12500 | 640 | 29 | 560 | Polaroid 600 | ||
kahdeksan | 800 /30° | 16250 | 800 | kolmekymmentä | 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 | ||||
kymmenen | 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] | ||||
yksitoista | 6400 /39° | 6400 | 39 | 5600 | |||
8000 /40° | |||||||
10000 /41° | 10 000 | Valokuvasarjat pikakuvaukseen Polaroid type-410 [14] | |||||
12 | 12500/42° | ||||||
16000/43° | |||||||
20000/44° | 20 000 | Valokuvasarjat pikakuvaukseen Polaroid type-612 [14] | |||||
13 | 25000/45° |
Mustavalkoisten negatiivivalokuvamateriaalien valoherkkyys määräytyy ominaiskäyrällä, joka rakennetaan erikoislomakkeille tai graafiselle paperille perustuen herkkyysmittarin mittaustuloksiin [ 15 ] . Käyrän piste, josta valoherkkyys määritetään (kriteeripiste), on merkitty kirjaimella "m" kuvassa, ja mustavalkoisten negatiivifilmien tiheyden tulee olla 0,1 verhon yläpuolella. Tässä tapauksessa negatiivi on kehitettävä siten, että n-pisteen, joka on paljastettu 1,3 yksikköä enemmän kuin "m", optinen tiheys ylittää sen 0,8:lla. Tämä on tärkeä edellytys määritetyn kontrastisuhteen säilyttämiselle . Tässä tapauksessa herkkyyskriteerinä voidaan pitää valotusarvoa H m lukseina sekunnissa , joka vastaa pistettä m, ja ISO-herkkyyden aritmeettinen arvo määritetään yhtälöllä:
Positiivisten ja käännettävien valokuvamateriaalien valoherkkyys määräytyy samalla tasa-arvolla, joka eroaa muiden kontrastikriteerien yläkertoimesta.
Valoherkkyyden riippuvuus kehitystavasta kannustaa valokuvamateriaalien valmistajia ilmoittamaan suositellut formulaatiot ja kehitystavat, joissa tämän pakkauksessa ilmoitettu arvo saavutetaan. Muiden kehittäjien ja tilojen käyttäminen voi muuttaa valoherkkyyttä ja aiheuttaa virheellisiä valotusmittaustuloksia. Lisäksi voimakas kehitys lisää kontrastia ja rakeisuutta, mikä vaikuttaa negatiivisesti kuvanlaatuun.
Värillisten monikerrosfilmien valoherkkyys määräytyy monimutkaisempien lakien mukaan, koska kolmen ominaiskäyrän ominaisuudet on otettava huomioon. Kolmella valoherkällä kerroksella on erilaiset osittaisen valoherkkyyden arvot riippuen filmin väritasapainosta. Siksi värivalokuvamateriaalien valoherkkyys on monimutkainen monimutkainen suure.
Värinegatiivifilmien kokonais-ISO määritellään kunkin kerroksen kolmen osittaisen ISO:n keskiarvona. Positiivisissa valokuvamateriaaleissa kokonaisvaloherkkyydeksi otetaan pienin osittaisista ja käännettävistä suurin [7] . Toinen monikerroksisten kalvojen herkkyysmittarin piirre on se, että niissä oleva kuva ei koostu metallisesta hopeasta, vaan väriaineista. Siksi on tarpeen käyttää useita erilaisia optisen tiheyden käsitteitä, jotka heijastavat kunkin väriaineen konsentraatiota vastaavassa sensitogrammin kentässä. Yleisimmin käytetyt termit ovat visuaalinen ekvivalentti harmaatiheys (VESP) ja kopiotiheys [16] . Ensimmäinen parametri viittaa yleensä positiivisiin tai palautuviin valokuvamateriaaliin, kun taas toinen viittaa negatiivisiin ja kontratyyppisiin [17] .
Hopeahalogenidiemulsioiden luonnollinen valoherkkyys on näkyvän spektrin siniviolettialueella. Tasainen herkkyys kaikille näkyville säteille saavutetaan valokuvausmateriaalien optisella herkistyksellä lisäämällä herkistäviä aineita emulsioon [18] . Nämä ovat yleensä tietyntyyppisiä orgaanisia väriaineita, jotka on kerrostettu hopeahalogenidimikrokiteiden pinnalle. Tällä tavalla saadaan mustavalkoisia valokuvafilmejä, joiden väriherkkyys eroaa toisistaan, ja emulsioita värillisten monikerroksisten valokuvamateriaalien eri kerroksille. Kemiallisen herkistymisen avulla yleistä valoherkkyyttä lisätään. Tätä varten käytetään jalometallien suoloja: kultaa ja platinaa sekä muita aineita, jotka mahdollistavat valoherkkyyden lisäämisen useita kertoja [19] . Joissakin tapauksissa laboratoriokäsittelyn yksinkertaistamiseksi käytetään desensitisointia, joka kaventaa valotetun valokuvamateriaalin spektriherkkyyttä tai kokonaisvaloherkkyyttä, mutta ei vaikuta piilevään kuvaan.
Latensifikaatio ( lat. latens - piilotettu ja lat. facio - I do) - olemassa olevan latentin kuvan vahvistaminen valokuvamateriaalissa, mikä lisää tehokasta valoherkkyyttä [20] . Helpoin tapa on valaista valokuvakerros lisäksi matalan intensiteetin valolla päävalotuksen jälkeen ennen kehitystä [21] . Tämän tyyppinen lisätoiminto saa aikaan lisäyksen piilevän kuvan epävakaissa keskuksissa ja niiden siirtymisen vakaaseen tilaan. Valaistuksen voimakkuus valitaan siten, että verhon tason nousu ei ylitä 0,05–0,01. Tässä tilanteessa valoherkkyyttä voidaan lisätä kertoimella 2-4. Menetelmä on tehokkain matala- ja keskiherkille fotomateriaaleille, kun taas korkea valoherkkyys voi laskea. Toinen tekniikka sisältää emulsion käsittelyn ammoniakilla, vetyperoksidilla tai elohopeahöyryllä [21] . Kuten yliherkkyys, latenssi johtaa huonosti toistettavissa oleviin tuloksiin.
Latenssiefektiä käytettiin " lisämittarin valaistuksen " (SDZ) tekniikassa, jota kameramiehet käyttävät laajalti ohjaamaan elokuvien valokuvausleveyttä ja valoherkkyyttä [22] . Samalla elokuvan kuvaamiseen tarkoitettu negatiivifilmi sai vähän ennen päävalotusta yhtenäisen esifilmin värisuodattimen läpi. Tuloksena oli mahdollista parantaa merkittävästi värien toistoa ja yksityiskohtia varjoissa [23] . Lisäksi menetelmä mahdollisti negatiivin väritasapainon säätämisen epätyypillisissä valaistusolosuhteissa kuvaamista varten. Pavel Lebeševin johtama Neuvostoliiton asiantuntijoiden ryhmä sai kaukokartoitusteknologiaa varten patentin nro 1057919 [24] .
Käsitteet Push and Pull juontavat juurensa elokuvan alkuvuosikymmeninä, jolloin valotuksen korjaus tapahtui ortokromaattisen negatiivifilmin kehityksen aikana ei-aktiinissa valaistuksessa. Laboratoriokäsittelyssä läsnä oleva kameramies voi pyytää laboratorioavustajaa poistamaan kehäkalvon sisältävän kehyksen kehitesäiliöstä (Pull) tai jatkaa kehitystä laskemalla sitä taaksepäin (Push).
Altistusindeksiä EI käytetään tapauksissa, joissa herkkyysarvon suora käyttö on vaikeaa. EI soveltuu kompensoimaan kameran valotuksen epätarkkuuksia tai epätyypillistä käsittelyä. Valotusindeksiä voidaan kutsua "asetukseksi ISO" toisin kuin nimellis-ISO. Esimerkiksi ISO 400 -filmi voidaan valottaa heikossa valossa EI 800:lla ja kehittää sitten edelleen tulostettavien negatiivien tuottamiseksi. Toinen esimerkki on kuvaaminen kameralla, jonka suljin antaa jatkuvan virheen suuntaan tai toiseen. Tässä tapauksessa voit käyttää sopivaa EI-arvoa, joka eroaa ISO-arvosta vakiovirheen suuntaan, tai valotuksen korjausta virheen kompensoimiseksi.
Joidenkin erittäin herkkien elokuvien kohdalla "tavallinen" kehitystila on kehitys, mikä johtaa herkkyyden lisääntymiseen ("työntöprosessi"). Tällaisten valokuvamateriaalien standardikehitys mahdollistaa alhaisemman herkkyyden saavuttamisen pienemmällä kontrastilla. Esimerkiksi tavallinen kehitin antaa herkkyydeksi 1000, kun taas suositeltu kehite antaa herkkyydeksi 3200. Joidenkin värinvaihtofilmien ISO-herkkyysmerkinnöissä voi olla "P"-liite, joka ilmaisee "push"-tapauksessa saavutetun herkkyyden. käsittelyä.
Valokuvaemulsion valoherkkyys riippuu hopeahalogenidirakeiden koosta, koska suuremmat rakeet antavat suuremman herkkyyden. Hienorakeisilla kalvoilla on alhainen herkkyys ja ne soveltuvat vastatyyppi- tai positiivipainatukseen. Negatiiviset valokuvamateriaalit, jotka on suunniteltu kuvaamaan vaikeissa valaistusolosuhteissa tai nopeilla suljinnopeuksilla, ovat karkearakeita ja alhaisia . Siksi yksi suurimmista ongelmista negatiivisten materiaalien parantamisprosessissa oli saada korkeat herkkyysarvot hienojakoisilla rakeilla.
Useimmissa tapauksissa valotus, joka on valaistuksen ja suljinajan tulos , ei riipu kunkin tekijän erityisistä arvoista.
Erittäin pitkillä valotusajoilla on kuitenkin poikkeama tästä laista, mikä johtaa valoherkkyyden laskuun, joka määritetään yleisimmin käytetyille suljinajoille, jotka ovat välillä 1/1000-2 sekuntia. Valoherkkyyden muutoksella pitkillä valotusajoilla on merkitystä kuvausalueilla, jotka vaativat pitkiä valotuksia (kuten astrovalokuvaus ), ja ilmaistaan tällaisissa tapauksissa käytetyillä erityisillä kertoimilla.
ISO- standardit | |
---|---|
| |
1-9999 _ _ |
|
10 000 - 19999 |
|
20 000+ | |
Katso myös: Luettelo artikkeleista, joiden otsikot alkavat sanalla "ISO" |