Сравнение чувствительности, невзаимозаместимости и качества изображения  различных фотопленок

в   спектральном диапазоне 625-690 нм

 

  Часть 1

 

Введение

 

Целью данного исследования является оценка возможностей применения современных фотопленок в любительской астрофотографии.

В статье приводится оценка эффекта невзаимозаместимости (НВЗ) различных фотопленок, оценка общей (интегральной чувствительности) фотопленок, оценка чувствительности и качества изображения в спектральном диапазоне  625-690 нм. Статья рассчитана на любителей астрономии, знакомых с особенностями астрофотографии с применением фотопленки, явлениями невзаимозаместимости и способами повышения чувствительности путем гиперсенсибилизации.

 

Кратакая справка (Большая Советская Энциклопедия)

 

Невзаимозаместимости явление, Шварцшильда явление, заключается в том, что при прочих неизменных условиях одна и та же экспозиция Н = Et фотографического материала оказывает различное фотографическое действие при разных соотношениях между освещённостью Е на светочувствительном слое и выдержкой t. Эта невзаимозаместимость факторов интенсивности и длительности освещения фотослоя, нарушающая Бунзена - Роско закон, была впервые подробно изучена К. Шварцшильдом в 1899-1900. Н. я. имеет существенное значение для изобразительной фотографии и в особенности для фотографической фотометрии, в которой фотослой используется для количественной оценки оптического излучения. открыть большую картинкуоткрыть большую картинку

Вследствие Н. я. основная функциональная зависимость фотографического процесса - характеристическая кривая D = f (lg Н) - оказывается определённой неоднозначно: её форма, крутизна и положение относительно оси экспозиций зависят от времени, в течение которого производятся экспозиции фотоматериала. Н. я. графически описывают кривыми, называемыми изоопаками. Они отображают зависимость экспозиции HD, требуемой для создания заданной оптической плотности D, от выдержки или освещённости: lg HD = f (lg t) при Е = const или соответственно lg HD =j (lg E) при t = const. При этом предполагается соблюдение определённых условий проявления фотоматериала. Типичная изоопака (рис. 1) представляет собой вогнутую кривую. Два её пологих участка соответствуют приближённому выполнению закона взаимозаместимости Бунзена - Роско (при выдержках £ 10-5 сек и при выдержках ~10-1-3×10-3 сек). Выдержка t0 на 2-м пологом участке, отвечающая минимуму lgHD, называется оптимальной, так как при ней светочувствительность фотоматериала S = 1/HD максимальна.

Форма изоопаки зависит от заданной при её построении (так называемой опорной) оптической плотности D (рис. 2), длительности проявления, типа фотоматериала, температуры фотослоя. В то же время эта форма почти не зависит от длины волны экспонирующего излучения. Существуют негативные фотографические материалы с сильно ослабленным Н. я. в области больших выдержек, что ценно, в частности, для астрономических применений фотографии. В фотографическом действии излучении, энергия каждого отдельного кванта которых велика (рентгеновские лучи, гамма-излучение), Н. я. не наблюдается.

Н. я. обусловлено главным образом двумя физическими факторами: 1) соотношением скоростей электронной и ионной стадий образования скрытого фотографического изображения и 2) процессом термического рассасывания (так называемой регрессии) серебряных центров этого изображения. При больших освещённостях и малых выдержках основную роль играет первый из этих факторов, при низких освещённостях и больших выдержках - второй.

Гиперсенсибилизация (от гипер... и лат. sensibilis - чувствительный, заметный), метод повышения светочувствительности галоидосеребряного фотографического материала путём промывания его в воде, в водном или водно-аммиачном растворе азотнокислого серебра или растворе триэтаноламина. С помощью Г. чувствительность можно повысить в несколько раз, особенно в случае инфрахроматических материалов. Однако возможности Г. довольно ограничены, в частности потому, что она должна производиться непосредственно перед фотографической съёмкой. Эффект Г. проявляется в большей мере в области добавочной чувствительности фотографического материала (обусловленной наличием в эмульсии молекул красителя-сенсибилизатора; см. Сенсибилизация оптическая), нежели в области его собственной чувствительности (обусловленной свойствами самого галоидного серебра), а также при больших выдержках и низких освещённостях на слое. Природа Г. заключается, во-первых, в уменьшении концентрации в эмульсионном слое ионов брома, которые уменьшают светочувствительность слоя, но усиливают избирательное действие проявителя, и, во-вторых, в удалении с поверхности кристаллов галоидного серебра адсорбированных им окисленных молекул красителя-сенсибилизатора.

 

Лит.: Миз К., Теория фотографического процесса, пер. с англ., М. - Л., 1949; Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М., Общая сенситометрия. Теория и практика, М., 1963.

Тестируемые фотопленки

 

Для проведения тестирования были выбраны следующие фотопленки:

 

Kodak T400CN

Аэрофотопленка Тип 25

Konica Centuria Super 400

 

Способ гиперсенсибилизации

 

Гиперсенсибилизация фотопленок проводилась путем нагрева при температуре 50-60 градусов длительностью 12-24 часа.

 

 

Методика проведения тестирования

 

В качестве тестового объекта использовался предмет, освещаемый с расстояния 3 метра карманным фонариком и лазерной указкой.

Фотоаппарат укреплялся на штативе и был выставлен на расстоянии 2.5 метра.  Ряд изменения относительного отверстия фотообъектива 2, 2.8, 4, 5.6, 8, 11, 16. Ряд изменения выдержки (соответственно относительному отверстию) 2, 4,8,15,30,60,120 с.

    Тестовое изображение создавалось при помощи лазерной указки мощностью 1 милливатт с диапазоном излучения 625-690 нм. На указке был укреплен рассеиватель создающий тестовое изображение состоящее из ряда близкорасположенных точек. Также рассеиватель создавал вокруг изображения ряд вторичных максимумов и ореол спекл-шума с большим диапазоном яркостей.

Указанные характеристики  тестового изображения позволили оценить качество передачи изображения красночувствительным слоем фотопленки, а также его чувствительность.

тестовое изображение

 

 

 

Проявка цветной фотопленки проводилась в минилаборатории при стандартных условиях. Проявка черно-белой фотопленки проводилась самостоятельно в проявителе Агфа Родинал  с разбавлением 1 к 50. Измерение чувствительности проводилось на слайд сканере. Экспозиция сканирования определялась автоматически для первого кадра серии, для остальных кадров экспозиция не изменялась (была заблокирована в меню программы сканирования на фиксированных значениях). Далее измерялись значения сигналов для характерных участков изображения.

 

 

 

Результаты тестирования на невзаимозаместимость

 

На рис.1 приведена зависимость чувствительности в условных единицах для различных фотопленок при различном времени экспонирования

 

 

Рис. 1. Невзаимозаместимость различных фотопленок.

 

 

Таблица 1

 

Сравнение чувствительности и качества изображения  различных фотопленок

в   спектральном диапазоне 625-690 нм

 

Образец изображения

Комментарий

 

Kodak T400CN

Малоконтрастная фотопленка. Обладает высоким разрешением. Проблема контраста легко исправляется при выборе правильного режима сканирования. По этой причине не рекомендуется  напрямую печатать фотографии с нее в минилабах. Особенностью пленки является низкое значение НВЗ (не более 1.6 раз за 120 с), мелкозернистое изображение. Большой динамический диапазон. Рекомендуется для съемки звездных полей, рассеянных скоплений и галактик. К излучению с длинной волны более 625 нм практически нечувствительна.  Общая чувствительность 250-320 e.i. Допускает проявку  до чувствительности 1600 e.i

Гиперсенсибилизированная аэрофотопленка Тип 25 (12 часов, 50 градусов)

Высококонтрастная фотопленка. Обладает высоким разрешением.  Небольшой  динамический диапазон и высокий контраст. Гиперсенсибилизация прогревом в течении 12-24 часов при 50 градусах позволяет увеличить общую чувствительность в 2.5 раза а также сократить НВЗ до 2.2 раза за 120 сек.

Рекомендуется для съемки звездных полей и красных водородных туманностей с применением красного светофильтра. Данная  фотопленка имеет наивысшую чувствительность к красному излучению. Максимум чувствительности  сенсибилизирующего красителя на 690 нм.

Аэрофотопленка Тип 25

 

Без гиперсенсибилизации применять не рекомендуется. Обладает большим НВЗ (падение чувcтвительности в 4 и более раза за 120 с).   Однако несмотря на большую НВЗ в красной области для выбранного тестового объекта наблюдается переэкспонирование.

 

 

При проявке до гаммы =0.62 экспонируется при дневном свете как 100 ISO. При проявке до гаммы  =0.85 при дневном свете  экспонируется как 400 ISO.

Konica Centuria Super 400

Мелкозернистая фотопленка. Обладает общей чувствительностью в 1.5 раза выше чем Т400CN. Падение чувствительности составляет 2 раза за 120 с. Имеет чувствительность к красному излучению. Однако общая контрастность и разрешающая способность красночувствительного фотослоя ужасающе низкая *).

Гиперсенсибилизированная  Konica Centuria Super 400 (12 часов, 50 градусов)

 

Гиперсенсибилизация прогревом в течении 12 часов практически не повышает чувствительность фотопленки на коротких выдержках (в отличии от Тип-25). У фотопленки уменьшается НВЗ.

Падение чувствительности составляет 1.6 раза за 120 с.

Гиперсенсибилизация также незначительно  повышает красную чувствительность фотопленки.

 

 

*) Комментарий относительно фотопленки  Konica Centuria Super 400

 

Несмотря на красивую цветопередачу и неплохую светочувствительность фотопленки  Konica Centuria Super 400 общий контраст и разрешающая способность красночувствительного фотослоя маленькая. Это вызывает значительное падение разрешающей способности в красной области спектра на данной фотопленке.

 

 

 

Рис 2. Падение контраста и разрешающей способности в красночувствительном слое фотопленки Konica Centuria Super 400

 

 

Заключение

 

В дальнейшем планируется провести сравнение следующих фотопленок:

 

Kodak Royal Supra 800

Kodak E200

Fuji Astia 100

Аэрофотопленка Тип 17

Тасма ФН 250

Konica Centuria Super 1600

 

 

 

 

ЗК, Москва, 2004 год

Hosted by uCoz