理解胶片：胶片特性曲线

一、了解胶片密度膜沉积银粒子的密度和染料图像的密度可以用密度计(Densitometer )测定。透射密度(Transmission Density，Dt )是光被胶片乳剂的银粒子或染料阻挡的量，通常以10的对数计算，如果Po是入射光，Pt是透射光，则Dt=lg Po/Pt密度值的大小取决于曝光光谱的分布、膜的光谱吸收和膜对特定光线的灵敏度。 如果胶片对光的敏感性接近人眼，则该密度为可见光密度。透射密度有两种测量方法：“总散射密度”(Totally Diffuse Density )和“单向密度”(Specular Density )。 将聚光器对准被测薄膜后，聚光器会接收所有的透射光线，这就是扩散密度。 单向光束照射薄膜后，聚光器与薄膜保持一定距离，测量仅通过透射后的非散射部分的光线得到的密度，称为单向密度。单向密度和扩散密度在彩色薄膜中基本相等。 彩色感光材料的图像可以是染料，光透过染料，几乎不散射。 黑白片一个方向的密度和扩散密度可以接近也可以大不相同，根据银粒子的巨细，一般来说，高灵敏度的黑白片比低灵敏度的黑白片两个密度的差异大，是因为高灵敏度的乳剂银粒子粗。胶片上的这两个密度在图像和演示中均具有实际意义。 在接触印刷图像的情况下，扩散密度决定印刷纸的图像。 对于放大打印或投影(如幻灯片或电影)，图像由单向密度决定。 无论接触图像还是放大，通常的品质管理都以扩散密度为基准。未滤波光谱的正密度计测量结果可用于比较不同实验室的密度测量结果。 此密度计称为Status密度计(Status Densitometer )。 在实际工作中，为了适应不同的膜的测量，将多种滤波器和密度计组合使用，经常有两种滤波器系列，分别称为Status A密度计和Status M密度计。 前者用于彩色正片(翻转片、复印片等)的测定，后者用于彩色底片、中间复印底片、低对比度翻转片、翻转中间复印片等彩色打印片。 这些过滤系列由几家公司制造，可以从这些公司购买。 影片的特性曲线通常使用哪种密度计进行测定，例如E100VS、RVP等特性曲线表示Densitometer为Status A。二、胶片特性曲线(Characteristic Curve )感光材料的乳剂层曝光、显影后，金属银的堆积导致透明度下降。 乳剂层透明度的降低与很多因素有关，在清洗过程的标准化前提下，曝光量(h )成为影响透明度的最重要因素(为什么用h表示曝光量？ 不要想太多。 e也就是说也有使用Exposure的书，好像很容易理解。为了寻找乳剂层透明度与曝光量关系的数学模型，19世纪90年代英国两位学者化学家H-Hurter和工程师V-Driffield利用约10年的业馀时间，终于找出乳剂层中沉淀银的密度与曝光量在适当条件下的显影度的比例关系，以及曝光量对数该坐标系在后面也称为H-D曲线，称为特性曲线、或者曝光量-密度曲线。 许多文章也称为密度曲线。由于曝光量通常用h表示，特性曲线的横轴为lgH，因此H-D曲线实际上是单词双工的，是指Hurter-Driffield曲线，也可以理解为曝光量(h )密度(d )曲线。实际上，特性曲线表示胶片显影后的不同曝光量与对应的密度的关系。 密度值来源于一系列薄膜试验片，这些试验片用精密准确的传感器曝光，并经过严格标准化清洗。 各测试片的照度(e，单位为勒克斯lux )乘以曝光时间(t，单位为sec )而得到曝光量(h )，即h是在乳剂层接收的照度(e )与照射时间(t )的积(H=E*t )，单位为勒克斯秒(lux-sec )，即每单位面积由乳剂层接收的合计光量。*勒克斯(Lux )是标准蜡烛在1米的距离产生的照度。 胶片从标准蜡烛开始以1米曝光1秒钟，胶片受到的曝光量为1 lux-sec。用密度计测定各试验片的透光率(Transmittance，t )、即透过膜的光束Qt与投影到材料上的光束(入射光) Qo之比(Qt/Qo )，计算遮光率(Opacity，o )。 遮光率o等于光透射率倒数即O=1/T，即Qo/Qt .薄膜根据银粒子的堆积量，透光率为100%、50%、25%、10%0.01%，相对透光率为1.0、0.5、0.25、0.10.0001，相应地，遮光率为1、2、4、1010，000，巨大的数字在制作曲线时不方便，比例小遮光率o取以10为底的对数的密度(Density，d )，即称为D=lgO=lg(Qo/Qt )，与上述数值对应的d为0.0、0.3、0.6、1.04.0。用以h为10为底的对数(lgH )画横轴，用密度(d )画纵轴的曲线是测试薄膜的特性曲线(图1 )。 由于4.0通常是薄膜能够达到的最高密度，因此纵轴的最大值通常为4.0以下。 在横轴上，曝光量每加倍时lgH增加0.3个单位。(图1 )代表性特性曲线(representativecharacteristiccurve )是针对某产品的大批量测试后的平均结果而制作的曲线。 产品Data Sheet中通常显示的是特性曲线。相对特性曲线(Relative Characteristic Curve )是不使用比较正确的受光计曝光试验条件而得到的曲线。 一般来说，印刷厂是用于清洗质量控制的方式。黑白胶片的特性曲线只有一条曲线，方向从左到右从低到高，图2显示了Kodak T-MAX 100的不同显影时间的特性曲线。(图2 )彩色薄膜一般有表示红色(彩色负片中为青色)、绿色(彩色负片中为品红色)、蓝色(彩色负片中为黄色)染料层的3条曲线，方向也从左向右变低(图3 )。(图3 )彩色翻转片也是三条曲线，因为得到的是正像，所以曲线的流动与底片相反，从左向右由高到低(图4 )。(图4 )三、分解特性曲线不管胶片类型如何，所有特性曲线都分为五个区域：“最小密度区域”、“图区域”、“直线区域”、“肩区域”和“最大密度区域”。1 .最低密度区又称无响应区，是薄膜基材的密度和未曝光的卤化银显影得到的密度，该区的密度平衡，是特定薄膜特有的性状。在黑白胶片中，此区域也称为雾，表示未曝光而显影的净密度。 灰雾的浓度随着显影时间的延长和显影温度的供给而增加，浓度根据显影剂的成分和pH而变化。在彩色胶片中称为最低密度(D-min )，不称为灰雾。 反转片的最低密度位于曲线的右侧，以便定义膜已被充分曝光和充分显影之后的密度。2 .脚趾区又称曝光不足区、曝光不足区。 该区域的曲线斜率随着同量的增加而逐渐增加，换言之，当曝光量以同量增加时，密度的增加逐渐增加，增加的幅度与曝光量的增加不同步。 在该区域出现影像时，无法正确再现影像的密度的对比度，影像失真，灰度等级也因为对比度小而平坦地表现，暗部缺少细节。3 .直线区也称为曝光正常区。 该区域曲线的斜率相对恒定，浓度随曝光量对数值增大等速增加。 此区域可准确反映影像的色调、细节与色调，因此您必须将影像的重要资讯与细节放置在此区域，才能获得最佳的影像效果。4 .肩区也称为过度曝光区。 该区域随曝光量的增加曲线斜率逐渐减小，进而曝光量增加，密度不再增加，达到膜的最大密度(D-max )。 即使在这个区域出现影像，由于对比度小影像也会变形。 该区域通常由于场景的高亮区域而在高亮部分中没有细节。 曝光过多会使粒子变粗。5 .最大密度区该地区所有卤化银和染料已经曝光，再增加曝光密度也不增加。 这是薄膜能达到的最大密度，在薄膜中，D-max通常不超过4.0。在黑白电影中，有一种所谓的负感作用，即过度暴露会导致密度下降，在安嫂-亚当斯的作品中，这个苍白的太阳作为黑色的太阳记录在胶片上。 彩色电影也不知道是否有负面现象。四、理解特性曲线特性曲线是了解胶片性能的重要数据。 从特性曲线上不仅可以看到胶片的一般性能，还可以从中提取出一些重要的参数，对于预测和解决拍摄和打印过程中面临的问题非常有用。1 .灵敏度(Sensitivity、Speed、s )胶片固有的对光反应的感受性是和在一定的显影条件下发生的一定的摄影效果的曝光量成反比的值，一般来说，高灵敏度的胶片是为了以少的曝光量达到低灵敏度的胶片可以用很多的曝光量达到的摄影效果。称为灵敏度或速度的测量是根据特性曲线计算的。 以黑白片为例，美国标准协会(American Standard Association，ASA )在求出特性曲线时，按照显影后得到的特性曲线以曲线中的浓雾片基密度0.1的密度为基准点，与该基准点处的曝光量对数1.3对应的密度值为0.8的方式进行试验片如果满足此条件，则感光度s等于通过将0.8除以基准点而获得的曝光量。例如，若某个黑白片的基准点曝光量为0.004 lux-sec，则该膜的速度为0.8/0.004=200，若为0.008 lux-sec，则为100。德国的DIN制(Deutsche Industrial Norm，DIN，即德国工业标准)基准点的定义不同，计算方法也不同，但反映的本质相同。目前普遍采用的是国际标准化组织(internationalstandardorganization，ISO )标准，该显示方法是ISO100/21O，用于将ASA与DIN结合并同时标记两者的数值。 过去大家习惯的21定，从24定到现在大约有100或200历史的变迁，曾经是巨人的德国的影响日落，渐渐被美国取代，再过10、20年，很多人可能不知道21DIN。彩色胶片有三条曲线，三条曲线完全一致，应该把哪层乳剂作为决定灵敏度的基准？ 一般来说，在3个染料层中，感红层光敏度最高，感红层最低，以感红层为基准，感红层有可能不露出，但以感红层为基准，感红层有可能过度露出。 最后，回归对人类光线的反应性，人眼对绿色最敏感，膜上的绿层最佳再现，整体再现也最好。 因此，彩色负片以绿色层为基准的同时，也考虑了红色层的感光性。2 .对比度(Contrast )指电影的明暗对比度，通常电影表现“平、软”和“色调鲜明、硬”，实际表现对比度。薄膜的对比度用特性曲线的斜率来表现。 通常，曲线的斜率越陡，薄膜的对比度越高。 使用常用的“gamma值”(gamma value )或“平均渐变”(Average Gradient )量化对比度。gamma是特性曲线的直线区域的斜率。 由于gamma不表示手指区域和肩部区域的对比度，因此超出直线区域的部分(例如高光部分)和暗部区域的对比度不能用gamma表示。平均梯度是特性曲线的两条线的平均梯度，复盖手指区域、直线区域和肩部区域的浓淡。由于胶片的伽马值和平均梯度根据显影时间而变化，所以黑白底片通常以Data Sheet给出Time-Gamma曲线，可以根据该曲线质量控制伽马和平均梯度。 但是，黑白反转片和所有彩色的现象都是标准化的过程，不能用伽马曲线控制。为了降低整个彩色胶片的对比度，可以在显影前用均匀的光对胶片进行闪光曝光，实际上为了提高胶片的模糊密度，也称为闪光。 可以在摄影前冲洗胶卷，也可以在摄影后冲洗胶卷，但一般来说还是摄影前好。 闪光灯的量是多少，根据情况有必要进行预备考试。 我记得在新浪时BOBO成为了反转电影。 重拍时降低过高的对比度进行过这方面的考试。3 .宽容度(Latitude，l )指电影可成比例记录场景最大亮度和最小亮度的范围，其由特性曲线的直线部分决定。 特性曲线的直线区域的最低点为lgH1，最高点为lgH2时，l=LG h 2LG h 1。例如，直线部分的横轴跨越2.1个单位时，薄膜的容许度为2.1/0.3=7，即薄膜的容许度为7个等级。 胶片的容忍度受显影条件的影响，显影时间变长，平均梯度变大，容忍度变小。应该指出，所谓容忍度，胶片的容忍度和曝光的容忍度不是概念。曝光容许度是指胶片对不适当曝光的容许范围。 当场景的亮度范围小于胶片的可接受范围时，曝光的可接受范围=胶片的可接受范围场景的曝光范围，