Фотопленка представляет собой полоску или лист прозрачной пленочной основы , покрытой с одной стороны желатиновой эмульсией , содержащей микроскопически малые светочувствительные кристаллы галогенида серебра . Размеры и другие характеристики кристаллов определяют чувствительность, контрастность и разрешение пленки. [1] Пленка обычно сегментируется на кадры , которые дают начало отдельным фотографиям .
Эмульсия постепенно темнеет, если ее оставить на свету, но этот процесс слишком медленный и неполный, чтобы иметь какое-либо практическое применение. Вместо этого очень короткая экспозиция изображения, сформированного объективом камеры , используется для получения лишь очень небольшого химического изменения, пропорционального количеству света, поглощенного каждым кристаллом. Это создает невидимое скрытое изображение в эмульсии, которое может быть химически проявлено в видимую фотографию . Помимо видимого света, все пленки чувствительны к ультрафиолетовому свету, рентгеновским лучам , гамма-лучам и высокоэнергетическим частицам . Немодифицированные кристаллы галогенида серебра чувствительны только к синей части видимого спектра, что приводит к неестественно выглядящим изображениям некоторых цветных объектов. Эта проблема была решена с открытием того, что определенные красители, называемые сенсибилизирующими красителями, при адсорбции на кристаллах галогенида серебра заставляют их реагировать и на другие цвета. Были разработаны сначала ортохроматические (чувствительные к синему и зеленому), а затем панхроматические (чувствительные ко всем видимым цветам) пленки. Панхроматическая пленка отображает все цвета в оттенках серого, приблизительно соответствующих их субъективной яркости. С помощью аналогичных методов можно сделать пленки специального назначения чувствительными к инфракрасной (ИК) области спектра . [ 2]
В черно-белой фотопленке обычно есть один слой кристаллов галогенида серебра. Когда экспонированные зерна галогенида серебра проявляются, кристаллы галогенида серебра преобразуются в металлическое серебро, которое блокирует свет и выглядит как черная часть негатива пленки . Цветная пленка имеет по крайней мере три чувствительных слоя, включающих различные комбинации сенсибилизирующих красителей. Обычно сине-чувствительный слой находится сверху, за ним следует желтый фильтрующий слой, чтобы предотвратить воздействие остаточного синего света на слои ниже. Затем идет зелено-синий чувствительный слой и красно-синий чувствительный слой, которые регистрируют зеленые и красные изображения соответственно. Во время проявления экспонированные кристаллы галогенида серебра преобразуются в металлическое серебро, как и в черно-белой пленке. Но в цветной пленке побочные продукты реакции проявления одновременно соединяются с химическими веществами, известными как цветные связующие , которые включены либо в саму пленку, либо в раствор проявителя, образуя цветные красители. Поскольку побочные продукты создаются в прямой зависимости от количества экспозиции и проявления, образующиеся облака красителя также пропорциональны экспозиции и проявлению. После проявления серебро преобразуется обратно в кристаллы галогенида серебра на этапе отбеливания . Оно удаляется с пленки в процессе фиксации изображения на пленке раствором тиосульфата аммония или тиосульфата натрия (гипо или фиксажа). [3] Фиксация оставляет после себя только сформированные цветные красители, которые объединяются, чтобы составить цветное видимое изображение. Более поздние цветные пленки, такие как Kodacolor II , имеют до 12 слоев эмульсии, [4] с более чем 20 различными химикатами в каждом слое.
Фотопленка и кинопленка, как правило, схожи по составу и скорости, но часто не по другим параметрам, таким как размер кадра и длина. Галогенсеребряная фотобумага также похожа на фотопленку.
Существует несколько типов фотопленки, в том числе:
Чтобы получить пригодное изображение, пленку необходимо правильно экспонировать. Количество изменений экспозиции, которое может выдержать данная пленка, при этом обеспечивая приемлемый уровень качества, называется ее широтой экспозиции . Цветная пленка для печати обычно имеет большую широту экспозиции, чем другие типы пленок. Кроме того, поскольку пленка для печати должна быть напечатана, чтобы ее можно было просмотреть, постфактум возможны исправления несовершенной экспозиции в процессе печати.
Концентрация красителей или кристаллов галогенида серебра, остающихся на пленке после проявления, называется оптической плотностью , или просто плотностью ; оптическая плотность пропорциональна логарифму коэффициента оптического пропускания проявленной пленки. Темное изображение на негативе имеет большую плотность, чем более прозрачное изображение.
На большинство пленок влияет физика активации зерен серебра (которая устанавливает минимальное количество света, необходимое для экспонирования одного зерна) и статистика случайной активации зерен фотонами. Пленка требует минимального количества света, прежде чем начнет экспонироваться, а затем реагирует прогрессирующим затемнением в широком динамическом диапазоне экспозиции, пока все зерна не будут экспонированы, и пленка не достигнет (после проявки) своей максимальной оптической плотности.
В активном динамическом диапазоне большинства пленок плотность проявленной пленки пропорциональна логарифму общего количества света, которому пленка была экспонирована, поэтому коэффициент пропускания проявленной пленки пропорционален мощности обратной величины яркости исходной экспозиции. График зависимости плотности изображения пленки от логарифма экспозиции известен как кривая H&D. [11] Этот эффект обусловлен статистикой активации зерна: по мере того, как пленка становится все более экспонированной, каждый падающий фотон с меньшей вероятностью повлияет на еще не экспонированное зерно, что приводит к логарифмическому поведению. Простая идеализированная статистическая модель дает уравнение плотность = 1 – ( 1 – k ) свет , где свет пропорционален числу фотонов, попадающих на единицу площади пленки, k – вероятность попадания одного фотона на зерно (в зависимости от размера зерен и того, насколько близко они расположены), а плотность – это доля зерен, на которые попал хотя бы один фотон. Зависимость между плотностью и логарифмической экспозицией является линейной для фотографических пленок, за исключением крайних диапазонов максимальной экспозиции (D-max) и минимальной экспозиции (D-min) на кривой H&D, поэтому кривая имеет характерную S-образную форму (в отличие от датчиков цифровых камер, которые имеют линейный отклик в диапазоне эффективной экспозиции). [12] На чувствительность (т. е. чувствительность ISO) пленки можно влиять, изменяя длину или температуру проявления, что сместит кривую H&D влево или вправо ( см. рисунок ). [13] [14]
Если части изображения экспонируются достаточно сильно, чтобы приблизиться к максимально возможной плотности для пленки для печати, то они начнут терять способность отображать тональные изменения в окончательном отпечатке. Обычно такие области считаются переэкспонированными и будут выглядеть на отпечатке как невыразительный белый цвет. Некоторые объекты терпимы к очень сильной экспозиции. Например, источники яркого света, такие как лампочка или солнце, обычно лучше всего выглядят на отпечатке как невыразительный белый цвет.
Аналогично, если часть изображения получает уровень экспозиции ниже начального порогового значения, который зависит от светочувствительности пленки (или скорости), то пленка не будет иметь заметной плотности изображения и будет выглядеть на отпечатке как безликий черный цвет. Некоторые фотографы используют свои знания об этих пределах для определения оптимальной экспозиции для фотографии; например, см. Зональную систему . Большинство автоматических камер вместо этого пытаются достичь определенной средней плотности.
Цветные пленки могут иметь много слоев. На основу пленки может быть нанесен слой антиореола или она может быть окрашена. Этот слой предотвращает отражение света изнутри пленки, повышая качество изображения. Это также может сделать пленки экспонируемыми только с одной стороны, поскольку предотвращает экспонирование сзади пленки. Этот слой отбеливается после проявления, чтобы сделать его прозрачным, таким образом делая пленку прозрачной. Слой антиореола, помимо черного коллоидного серебряного золя-пигмента для поглощения света, может также иметь два УФ-абсорбента для улучшения светостойкости проявленного изображения, окисленный поглотитель проявителя, красители для компенсации оптической плотности во время печати, растворители, желатин и динатриевую соль 3,5-дисульфокатехина. [15] При нанесении на обратную сторону пленки он также служит для предотвращения царапин, в качестве антистатической меры из-за содержания в нем проводящего углерода и в качестве смазки для облегчения транспортировки пленки через механизмы. Антистатическое свойство необходимо для предотвращения запотевания пленки при низкой влажности, и механизмы, позволяющие избежать статики, присутствуют в большинстве, если не во всех пленках. Если нанесено на обратную сторону, оно удаляется во время обработки пленки. Если нанесено, оно может быть на обратной стороне основы пленки в основах из триацетатной пленки или на передней стороне в основах из ПЭТ-пленки, под слоем эмульсии. [16] Слой, препятствующий скручиванию, и отдельный антистатический слой могут присутствовать в тонких пленках с высоким разрешением, которые имеют слой, препятствующий образованию ореола, под эмульсией. Основы из ПЭТ-пленки часто окрашиваются, особенно потому, что ПЭТ может служить световодом; черно-белые основы из пленки, как правило, имеют более высокий уровень окрашивания. Основа пленки должна быть прозрачной, но с некоторой плотностью, идеально плоской, нечувствительной к свету, химически стабильной, устойчивой к разрывам и достаточно прочной, чтобы с ней можно было работать вручную, а также с помощью механизмов камеры и оборудования для обработки пленки, при этом химически устойчивой к влаге и химикатам, используемым во время обработки, без потери прочности, гибкости или изменения размера.
Подложка по сути является клеем, который позволяет последующим слоям прилипать к основе пленки. Основа пленки изначально была сделана из легковоспламеняющегося нитрата целлюлозы, который был заменен пленками из ацетата целлюлозы , часто пленкой из триацетата целлюлозы (защитная пленка), которая, в свою очередь, была заменена во многих пленках (таких как все пленки для печати, большинство пленок для дублирования и некоторые другие специальные пленки) на пластиковую пленочную основу из ПЭТ (полиэтилентерефталата). Пленки с основой из триацетата могут страдать от уксусного синдрома , процесса разложения, ускоряющегося в теплых и влажных условиях, который выделяет уксусную кислоту, которая является характерным компонентом уксуса, придавая пленке сильный запах уксуса, ускоряя повреждение внутри пленки и, возможно, даже повреждая окружающий металл и пленки. [17] Пленки обычно сращиваются с помощью специальной клейкой ленты; пленки со слоями ПЭТ можно сращивать ультразвуком или их концы расплавлять, а затем сращивать.
Эмульсионные слои пленок изготавливаются путем растворения чистого серебра в азотной кислоте для образования кристаллов нитрата серебра, которые смешиваются с другими химикатами для образования зерен галогенида серебра, которые затем суспендируются в желатине и наносятся на основу пленки. Размер и, следовательно, светочувствительность этих зерен определяют скорость пленки; поскольку пленки содержат настоящее серебро (в виде галогенида серебра), более быстрые пленки с более крупными кристаллами стоят дороже и потенциально подвержены колебаниям в цене на металлическое серебро. Кроме того, более быстрые пленки имеют больше зерна, поскольку зерна (кристаллы) больше. Каждый кристалл часто имеет размер от 0,2 до 2 микрон; в цветных пленках облака красителя, которые образуются вокруг кристаллов галогенида серебра, часто имеют поперечник 25 микрон. [18] Кристаллы могут иметь форму кубов, плоских прямоугольников, тетрадекадров [19] или быть плоскими и напоминать треугольник с обрезанными краями или без них; этот тип кристалла известен как кристалл с Т-зерном или пластинчатое зерно (T-зерна). Пленки, использующие T-зерна, более чувствительны к свету без использования большего количества галогенида серебра, поскольку они увеличивают площадь поверхности, подвергаемой воздействию света, делая кристаллы более плоскими и большими по площади, а не просто увеличивая их объем. [20] T-зерна также могут иметь шестиугольную форму. Эти зерна также имеют пониженную чувствительность к синему свету, что является преимуществом, поскольку галогенид серебра наиболее чувствителен к синему свету, чем к другим цветам света. Это традиционно решалось путем добавления слоя фильтра, блокирующего синий свет, в эмульсию пленки, но T-зерна позволили удалить этот слой. Также зерна могут иметь «ядро» и «оболочку», где ядро, сделанное из йодобромида серебра, имеет более высокое содержание йода, чем оболочка, что улучшает светочувствительность, эти зерна известны как Σ-зерна. [15]
Точный используемый галогенид серебра — это либо бромид серебра , либо бромхлориодид серебра, либо комбинация бромида, хлорида и иодида серебра. [21] [22] [23] Иодобромид серебра может использоваться как галогенид серебра. [15]
Кристаллы галогенида серебра могут быть изготовлены в нескольких формах для использования в фотопленках. Например, гексагональные таблитчатые зерна AgBrCl могут быть использованы для цветных негативных пленок, октаэдрические зерна AgBr могут быть использованы для пленок мгновенной цветной фотографии, кубооктаэдрические зерна AgBrl могут быть использованы для цветных обращаемых пленок, гексагональные таблитчатые зерна AgBr могут быть использованы для медицинских рентгеновских пленок, а кубические зерна AgBrCl могут быть использованы для графических художественных пленок. [15]
В цветных пленках каждый слой эмульсии имеет кристаллы галогенида серебра, которые сенсибилизированы к одному конкретному цвету (длине волны света) с помощью чувствительных красителей, поэтому они будут чувствительны только к одному цвету света, а не к другим, поскольку частицы галогенида серебра по своей природе чувствительны только к длинам волн ниже 450 нм (что является синим светом). Сенсибилизирующие красители поглощаются дислокациями в частицах галогенида серебра в эмульсии на пленке. Сенсибилизирующие красители могут быть сверхсенсибилизированы сверхсенсибилизирующим красителем, который помогает функции сенсибилизирующего красителя и повышает эффективность захвата фотонов галогенидом серебра. [15] Каждый слой имеет разный тип цветного красителя, образующего связующее вещество: в синем чувствительном слое связующее вещество образует желтый краситель; в зеленом чувствительном слое связующее вещество образует пурпурный краситель, а в красном чувствительном слое связующее вещество образует голубой краситель. Цветные пленки часто имеют слой, блокирующий УФ-излучение. Каждый слой эмульсии в цветной пленке может сам по себе иметь три слоя: медленный, средний и быстрый, чтобы позволить пленке захватывать более контрастные изображения. [15] Цветные красящие связующие вещества находятся внутри капель масла, диспергированных в эмульсии вокруг кристаллов галогенида серебра, образуя зерна галогенида серебра. Здесь капли масла действуют как поверхностно-активное вещество , также защищая связующие вещества от химических реакций с галогенидом серебра и окружающим желатином. Во время проявления окисленный проявитель диффундирует в капли масла и соединяется с красящими связующими веществами, образуя облака красителя; облака красителя образуются только вокруг неэкспонированных кристаллов галогенида серебра. Затем фиксаж удаляет кристаллы галогенида серебра, оставляя только облака красителя: это означает, что проявленные цветные пленки могут не содержать серебра, в то время как непроявленные пленки содержат серебро; это также означает, что фиксаж может начать содержать серебро, которое затем может быть удалено с помощью электролиза. [24] Цветные пленки также содержат светофильтры для фильтрации определенных цветов при прохождении света через пленку: часто между синим и зеленым чувствительными слоями находится синий светофильтр, а перед красным чувствительным слоем — желтый фильтр; таким образом, каждый слой становится чувствительным только к определенному цвету света.
Соединители должны быть устойчивы к диффузии (недиффузионными), чтобы они не перемещались между слоями пленки [15] и, таким образом, не вызывали неправильной цветопередачи, поскольку соединители специфичны либо для голубого, либо для пурпурного, либо для желтого цветов. Это достигается путем создания соединителей с балластной группой, такой как липофильная группа (защищенная маслом), и нанесения их в масляных каплях на пленку, или гидрофильной группе, или в полимерном слое, таком как загружаемый латексный слой с защищенными маслом соединителями, в этом случае они считаются защищенными полимером. [15]
Цветные связующие могут быть бесцветными и быть хромогенными или быть цветными. Цветные связующие используются для улучшения цветопередачи пленки. Первый связующий элемент, который используется в синем слое, остается бесцветным, чтобы пропускать весь свет, но связующий элемент, используемый в зеленом слое, окрашен в желтый цвет, а связующий элемент, используемый в красном слое, — светло-розовый. Желтый цвет был выбран для того, чтобы заблокировать оставшийся синий свет от воздействия на нижележащие зеленые и красные слои (поскольку желтый можно получить из зеленого и красного). Каждый слой должен быть чувствителен только к одному цвету света и пропускать все остальные. Из-за этих цветных связующих элементов проявленная пленка выглядит оранжевой. Цветные связующие элементы означают, что перед печатью к изображению необходимо применять коррекции с помощью цветных фильтров. [20] Печать может осуществляться с помощью оптического увеличителя или путем сканирования изображения, его корректировки с помощью программного обеспечения и печати с помощью цифрового принтера.
Пленки Kodachrome не содержат связующих веществ; вместо этого красители формируются в ходе длительной последовательности этапов, что ограничивает их применение среди небольших компаний, занимающихся обработкой пленок.
Черно-белые пленки по сравнению с ними очень просты и состоят только из кристаллов галогенида серебра, взвешенных в желатиновой эмульсии, которая находится на пленочной основе с антиореольной подложкой. [25]
Многие пленки содержат верхний слой суперпокрытия для защиты слоев эмульсии от повреждений. [26] Некоторые производители изготавливают свои пленки с учетом дневного света, вольфрамового (названного в честь вольфрамовой нити ламп накаливания и галогенных ламп) или флуоресцентного освещения, рекомендуя использовать фильтры объектива, экспонометры и тестовые снимки в некоторых ситуациях для поддержания цветового баланса или рекомендуя деление значения ISO пленки на расстояние объекта от камеры, чтобы получить соответствующее значение числа f для установки в объективе. [27] [28]
Примерами цветных пленок являются Kodachrome , часто обрабатываемая с использованием процесса K-14 , Kodacolor, Ektachrome , которая часто обрабатываемая с использованием процесса E-6 и Fujifilm Superia , которая обрабатываемая с использованием процесса C-41 . Химикаты и цветные красители на пленке могут различаться в зависимости от процесса, используемого для проявления пленки.
Скорость пленки описывает пороговую чувствительность пленки к свету. Международным стандартом для оценки скорости пленки является шкала ISO , которая объединяет скорость ASA и скорость DIN в формате ASA/DIN. При использовании соглашения ISO, пленка со скоростью ASA 400 будет обозначена как 400/27°. [29] Четвертый стандарт наименования — ГОСТ , разработанный российским органом по стандартизации. См. статью Скорость пленки для таблицы преобразований между скоростями пленки ASA, DIN и ГОСТ.
Обычные светочувствительности пленки включают ISO 25, 50, 64, 100, 160, 200, 400, 800 и 1600. Потребительские пленки для печати обычно находятся в диапазоне от ISO 100 до ISO 800. Некоторые пленки, такие как Technical Pan от Kodak [30] , не имеют рейтинга ISO, и поэтому фотограф должен тщательно изучить свойства пленки перед экспозицией и проявкой. Пленка ISO 25 очень «медленная», так как требует гораздо большей экспозиции для получения пригодного изображения, чем «быстрая» пленка ISO 800. Таким образом, пленки ISO 800 и выше лучше подходят для ситуаций с низкой освещенностью и съемок действий (где короткое время экспозиции ограничивает общее количество полученного света). Преимущество более медленной пленки в том, что она обычно имеет более мелкое зерно и лучшую цветопередачу, чем быстрая пленка. Профессиональные фотографы, снимающие статичные объекты, такие как портреты или пейзажи, обычно ищут эти качества, и поэтому им требуется штатив для стабилизации камеры для более длительной экспозиции. Профессионал, фотографирующий быстро движущиеся спортивные события или снимающий в условиях слабого освещения, неизбежно выберет более быструю пленку.
Пленка с определенным рейтингом ISO может быть подвергнута push-обработке или «проталкиванию», чтобы вести себя как пленка с более высоким ISO, проявляясь в течение более длительного времени или при более высокой температуре, чем обычно. [31] : 160 Реже пленку можно «вытянуть», чтобы она вела себя как «более медленная» пленка. Проталкивание обычно грубеет зернистость и увеличивает контрастность, уменьшая динамический диапазон в ущерб общему качеству. Тем не менее, это может быть полезным компромиссом в сложных условиях съемки, если альтернативой является полное отсутствие пригодного кадра.
Мгновенная фотография, популяризированная Polaroid , использует специальный тип камеры и пленки, которая автоматизирует и объединяет проявку, без необходимости в дополнительном оборудовании или химикатах. Этот процесс выполняется сразу после экспозиции, в отличие от обычной пленки, которая проявляется позже и требует дополнительных химикатов. См. мгновенная пленка .
Пленки могут быть сделаны для записи невидимого ультрафиолетового (УФ) и инфракрасного (ИК) излучения. Эти пленки обычно требуют специального оборудования; например, большинство фотографических линз сделаны из стекла и, следовательно, будут отфильтровывать большую часть ультрафиолетового света. Вместо этого должны использоваться дорогие линзы из кварца . Инфракрасные пленки могут быть сняты на стандартных камерах с использованием инфракрасных полосовых или длиннополосных фильтров , хотя инфракрасная фокусная точка должна быть скомпенсирована.
Экспозиция и фокусировка сложны при использовании УФ- или ИК-пленки с камерой и объективом, предназначенными для видимого света. Стандарт ISO для светочувствительности пленки применяется только к видимому свету, поэтому экспонометры визуального спектра практически бесполезны. Производители пленки могут предоставлять предлагаемые эквивалентные светочувствительности пленки при различных условиях и рекомендовать жесткий брекетинг (например, «с определенным фильтром предположим, что ISO 25 при дневном свете и ISO 64 при вольфрамовом освещении»). Это позволяет использовать экспонометр для оценки экспозиции. Фокальная точка для ИК-излучения находится немного дальше от камеры, чем для видимого света, а для УФ-излучения немного ближе; это необходимо компенсировать при фокусировке. Иногда рекомендуются апохроматические объективы из-за их улучшенной фокусировки по всему спектру.
Пленка, оптимизированная для обнаружения рентгеновского излучения, обычно используется в медицинской и промышленной радиографии путем помещения объекта между пленкой и источником рентгеновских лучей или гамма-лучей без линзы, как если бы полупрозрачный объект был изображен путем помещения между источником света и стандартной пленкой. В отличие от других типов пленки, рентгеновская пленка имеет чувствительную эмульсию с обеих сторон материала-носителя. Это снижает рентгеновское воздействие для получения приемлемого изображения — желательная особенность в медицинской радиографии. Пленка обычно помещается в тесный контакт с фосфорным экраном(ами) и/или тонким экраном(ами) из свинцовой фольги, причем эта комбинация имеет более высокую чувствительность к рентгеновским лучам. Поскольку пленка чувствительна к рентгеновским лучам, ее содержимое может быть протерто сканерами багажа в аэропорту, если пленка имеет скорость выше 800 ISO. [32] Это свойство используется в дозиметрах с пленочными значками .
Пленка, оптимизированная для обнаружения рентгеновских и гамма-лучей, иногда используется для радиационной дозиметрии .
Пленка имеет ряд недостатков как научный детектор: ее трудно калибровать для фотометрии , ее нельзя использовать повторно, она требует осторожного обращения (включая контроль температуры и влажности) для лучшей калибровки, и пленку необходимо физически вернуть в лабораторию и обработать. Напротив, фотографическая пленка может быть изготовлена с более высоким пространственным разрешением, чем любой другой тип детектора изображений, и, благодаря ее логарифмическому отклику на свет, имеет более широкий динамический диапазон, чем большинство цифровых детекторов. Например, голографическая пленка Agfa 10E56 имеет разрешение более 4000 линий/мм, что эквивалентно размеру пикселя 0,125 микрометра, и активный динамический диапазон более пяти порядков яркости по сравнению с типичными научными ПЗС , которые могут иметь пиксели около 10 микрометров и динамический диапазон 3–4 порядков. [33] [ неудавшаяся проверка ]
Для длительных выдержек, необходимых в астрофотографии, используются специальные пленки. [34]
Лит- пленки, используемые в полиграфии. В частности, при экспонировании через линейчатый стеклянный экран или контактный экран можно получать полутоновые изображения, пригодные для печати.
Некоторые пленочные камеры способны считывать метаданные с кассеты с пленкой или кодировать метаданные на пленочных негативах.
Негативное импринтирование — это функция некоторых пленочных камер, в которой дата, выдержка и настройка диафрагмы записываются на негатив непосредственно во время экспонирования пленки. Первая известная версия этого процесса была запатентована в США в 1975 году, с использованием полупосеребренных зеркал для направления считывания цифровых часов и смешивания его со световыми лучами, проходящими через основной объектив камеры. [35] Современные зеркальные камеры используют импринтер, закрепленный на задней панели камеры на подложке пленки. Он использует небольшой светодиодный дисплей для освещения и оптику для фокусировки света на определенной части пленки. Светодиодный дисплей экспонируется на негативе в то же время, когда делается снимок. [36] Цифровые камеры часто могут кодировать всю информацию в самом файле изображения. Формат Exif является наиболее часто используемым форматом.
В 1980-х годах компания Kodak разработала DX-кодирование (от Digital indeX), или DX-кодирование , функцию, которая в конечном итоге была принята всеми производителями камер и плёнки. [37] DX-кодирование предоставляет информацию как о кассете с плёнкой, так и о плёнке относительно типа плёнки, количества экспозиций, чувствительности (рейтинг ISO/ASA) плёнки. Оно состоит из трёх типов идентификации. Первый — это штрих-код возле отверстия для плёнки кассеты, идентифицирующий производителя, тип плёнки и метод обработки ( см. изображение ниже слева ). Он используется фотолабораторным оборудованием во время обработки плёнки. Вторая часть — это штрих-код на краю плёнки ( см. изображение ниже справа ), используемый также во время обработки, который указывает тип плёнки изображения, производителя, номер кадра и синхронизирует положение кадра. Третья часть кодирования DX, известная как код автоматического определения DX-камеры (CAS), состоит из серии из 12 металлических контактов на кассете с пленкой, которые, начиная с камер, выпущенных после 1985 года, могли определять тип пленки, количество экспозиций и ISO пленки, а также использовать эту информацию для автоматической настройки параметров камеры в соответствии со светочувствительностью пленки. [37] [38] [39]
Источник: [40]
Самым ранним практическим фотографическим процессом был дагерротип ; он был представлен в 1839 году и не использовал пленку. Светочувствительные химикаты формировались на поверхности посеребренного медного листа. [41] Процесс калотипии производил бумажные негативы. [42] Начиная с 1850-х годов тонкие стеклянные пластины, покрытые фотографической эмульсией, стали стандартным материалом для использования в камере. Хотя стекло, используемое для фотопластинок, было хрупким и относительно тяжелым, оно имело лучшее оптическое качество, чем ранние прозрачные пластики, и поначалу было менее дорогим. Стеклянные пластины продолжали использоваться еще долгое время после появления пленки и использовались для астрофотографии [43] и электронной микрографии до начала 2000-х годов, когда их вытеснили методы цифровой записи. Ilford продолжает производить стеклянные пластины для специальных научных применений. [44]
Первая гибкая фотопленка в рулоне была продана Джорджем Истманом в 1885 году, [45] но эта оригинальная «пленка» на самом деле была покрытием на бумажной основе. В ходе обработки слой, несущий изображение, снимался с бумаги и прикреплялся к листу затвердевшего прозрачного желатина. Первая прозрачная пластиковая рулонная пленка появилась в 1889 году. [46] Она была сделана из легковоспламеняющейся пленки из нитрата целлюлозы .
Хотя ацетат целлюлозы или « безопасная пленка » была представлена Kodak в 1908 году, [47] сначала она нашла лишь несколько специальных применений в качестве альтернативы опасной нитратной пленке, которая имела преимущества, будучи значительно более жесткой, немного более прозрачной и более дешевой. Переход был завершен для рентгеновских пленок в 1933 году, но хотя безопасная пленка всегда использовалась для домашних фильмов 16 мм и 8 мм, нитратная пленка оставалась стандартной для театральных 35 мм пленок, пока ее окончательно не прекратили выпускать в 1951 году. [48]
Хертер и Дриффилд начали пионерскую работу по светочувствительности фотографических эмульсий в 1876 году. Их работа позволила разработать первую количественную меру светочувствительности пленки. [49] Они разработали кривые H&D, которые являются специфическими для каждой пленки и бумаги. Эти кривые отображают фотографическую плотность в зависимости от логарифма экспозиции, чтобы определить чувствительность или светочувствительность эмульсии и обеспечить правильную экспозицию. [11]
Ранние фотографические пластины и пленки были полезны только для синего, фиолетового и ультрафиолетового света . В результате относительные тональные значения в сцене регистрировались примерно так, как если бы они выглядели, если бы их смотрели через кусок темно-синего стекла. Голубое небо с интересными облачными образованиями фотографировалось как белая пустая область. Любая деталь, видимая в массах зеленой листвы, была обусловлена в основном бесцветным поверхностным блеском. Яркие желтые и красные цвета казались почти черными. Большинство тонов кожи получались неестественно темными, а неровные или веснушчатые цвета лица были преувеличены. Фотографы иногда компенсировали это, добавляя небо с отдельных негативов, которые были экспонированы и обработаны для оптимизации видимости облаков, вручную ретушируя свои негативы для корректировки проблемных тональных значений и сильно припудривая лица своих портретируемых.
В 1873 году Герман Вильгельм Фогель обнаружил, что спектральную чувствительность можно расширить до зеленого и желтого света, добавив в эмульсию очень небольшие количества определенных красителей. Нестабильность ранних сенсибилизирующих красителей и их тенденция быстро вызывать запотевание изначально ограничивали их использование лабораторными условиями, но в 1883 году на рынке появились первые коммерчески сенсибилизированные красителями пластины. Эти ранние продукты, описываемые как изохроматические или ортохроматические в зависимости от производителя, сделали возможным более точное отображение цветного объекта в черно-белом изображении. Поскольку они все еще были непропорционально чувствительны к синему цвету, для полного использования их расширенной чувствительности требовалось использование желтого фильтра и, следовательно, более длительного времени экспозиции.
В 1894 году братья Люмьер представили свою панхроматическую пластину Люмьер, которая была сделана чувствительной, хотя и очень неравномерно, ко всем цветам, включая красный. Были разработаны новые и улучшенные сенсибилизирующие красители, и в 1902 году гораздо более равномерно чувствительная к цвету панхроматическая пластина Perchromo поступила в продажу немецким производителем Perutz . Коммерческая доступность высокопанхроматических черно-белых эмульсий также ускорила прогресс практической цветной фотографии, которая требует хорошей чувствительности ко всем цветам спектра для красного, зеленого и синего каналов цветовой информации, чтобы все они были захвачены с разумным временем экспозиции.
Однако все это были пластинчатые продукты на основе стекла. Панхроматические эмульсии на основе пленки не были коммерчески доступны до 1910-х годов и не вошли в общее употребление до гораздо более позднего времени. Многие фотографы, которые работали в собственной темной комнате, предпочитали обходиться без кажущейся роскоши чувствительности к красному цвету — редкому цвету в природе и необычному даже для созданных человеком объектов — вместо того, чтобы отказываться от традиционного красного безопасного света в темной комнате и обрабатывать экспонированную пленку в полной темноте. Популярная черно-белая фотопленка Verichrome компании Kodak, представленная в 1931 году, оставалась нечувствительным к красному цвету ортохроматическим продуктом до 1956 года, когда ее заменила Verichrome Pan. Затем любителям темной комнаты приходилось обращаться с непроявленной пленкой только на ощупь.
Эксперименты с цветной фотографией начались почти одновременно с появлением самой фотографии, но трехцветный принцип, лежащий в основе всех практических процессов, был сформулирован только в 1855 году, продемонстрирован только в 1861 году и не был общепринятым как «настоящая» цветная фотография, пока не стал неоспоримой коммерческой реальностью в начале 20 века. Хотя цветные фотографии хорошего качества делались уже к 1890-м годам, для них требовалось специальное оборудование, отдельные и длительные экспозиции через три цветных фильтра , сложные процедуры печати или показа и высокоспециализированные навыки, поэтому тогда они были чрезвычайно редки.
Первой практичной и коммерчески успешной цветной «пленкой» была Lumière Autochrome , стеклянная пластина, представленная в 1907 году. Она была дорогой и недостаточно чувствительной для использования с рук для «моментальных снимков». Версии на основе пленки были представлены в начале 1930-х годов, и чувствительность была позже улучшена. Это были аддитивные цветные продукты «мозаичного экрана», которые использовали простой слой черно-белой эмульсии в сочетании со слоем микроскопически малых цветных фильтрующих элементов. Полученные прозрачные пленки или «слайды» были очень темными, потому что мозаичный слой цветного фильтра поглощал большую часть проходящего света. Последние пленки этого типа были сняты с производства в 1950-х годах, но «мгновенная» слайдовая пленка Polachrome , представленная в 1983 году, временно возродила эту технологию.
«Цветная пленка» в современном смысле субтрактивного цветного продукта с многослойной эмульсией родилась с введением Kodachrome для домашнего кино в 1935 году и как отрезки 35-миллиметровой пленки для фотокамер в 1936 году; однако, это требовало сложного процесса проявки с несколькими этапами окрашивания, поскольку каждый цветовой слой обрабатывался отдельно. [50] В 1936 году также была выпущена Agfa Color Neu, первая субтрактивная трехцветная обращаемая пленка для использования в кино- и фотокамерах, включающая цветные красящие связующие элементы, которые могли обрабатываться одновременно одним цветным проявителем. На пленку было получено около 278 патентов. [51] Включение цветных связующих элементов легло в основу последующего дизайна цветной пленки, при этом процесс Agfa изначально был принят Ferrania, Fuji и Konica и просуществовал до конца 70-х/начала 1980-х годов на Западе и до 1990-х годов в Восточной Европе. В этом процессе использовались краскообразующие химикаты, которые заканчивались сульфокислотными группами и должны были покрываться одним слоем за раз. Это было еще одно новшество Kodak, использующее краскообразующие химикаты, которые заканчивались «жирными» хвостами, что позволяло покрывать несколько слоев одновременно за один проход, сокращая время производства и стоимость, что позже стало общепринятым наряду с процессом Kodak C-41.
Несмотря на большую доступность цветной пленки после Второй мировой войны в течение следующих нескольких десятилетий, она оставалась намного дороже черно-белой и требовала гораздо больше света, факторы, которые в сочетании с более высокой стоимостью обработки и печати задержали ее широкое распространение. Снижение стоимости, повышение чувствительности и стандартизированная обработка постепенно преодолели эти препятствия. К 1970-м годам цветная пленка преобладала на потребительском рынке, в то время как использование черно-белой пленки все больше ограничивалось фотожурналистикой и художественной фотографией.
Фотографические объективы и оборудование разрабатываются вокруг используемой пленки. Хотя самые ранние фотографические материалы были чувствительны только к сине-фиолетовому концу спектра, обычно использовались частично скорректированные по цвету ахроматические объективы , так что когда фотограф сводил визуально самые яркие желтые лучи в резкий фокус, визуально самые тусклые, но фотографически самые активные фиолетовые лучи также были правильно сфокусированы. Введение ортохроматических эмульсий потребовало, чтобы весь диапазон цветов от желтого до синего был приведен в адекватный фокус. Большинство пластин и пленок, описываемых как ортохроматические или изохроматические, были практически нечувствительны к красному цвету, поэтому правильная фокусировка красного света не имела значения; красное окно можно было использовать для просмотра номеров кадров на бумажной подложке рулонной пленки, поскольку любой красный свет, который просачивался вокруг подложки, не затуманивал пленку; и красное освещение можно было использовать в темных комнатах. С появлением панхроматической пленки весь видимый спектр необходимо было привести в приемлемо резкий фокус. Во всех случаях цветовой оттенок в стекле объектива или слабые цветные отражения на изображении не имели значения, поскольку они просто немного изменяли контраст. Это было уже неприемлемо при использовании цветной пленки. Более высоко скорректированные линзы для новых эмульсий могли использоваться со старыми типами эмульсий, но обратное было неверно.
Прогресс в разработке объективов для более поздних эмульсий имеет практическое значение при рассмотрении использования старых объективов, которые все еще часто используются на крупноформатном оборудовании; объектив, разработанный для ортохроматической пленки, может иметь видимые дефекты при использовании цветной эмульсии; объектив для панхроматической пленки будет лучше, но не так хорош, как более поздние конструкции.
Для разных типов пленки использовались разные фильтры .
Пленка оставалась доминирующей формой фотографии до начала 21-го века, когда достижения в области цифровой фотографии привлекли потребителей к цифровым форматам. Первая потребительская электронная камера Sony Mavica была выпущена в 1981 году, первая цифровая камера Fuji DS-X была выпущена в 1989 году, [52] в сочетании с достижениями в области программного обеспечения, такими как Adobe Photoshop , выпущенный в 1989 году, усовершенствованиями в цифровых цветных принтерах потребительского уровня и все более распространенными компьютерами в домашних хозяйствах в конце 20-го века способствовали освоению цифровой фотографии потребителями. [12]
Первоначальное распространение цифровых камер в 1990-х годах было медленным из-за их высокой стоимости и относительно низкого разрешения изображений (по сравнению с 35-мм пленкой), но они начали завоевывать популярность среди потребителей на рынке «наведи и снимай» и в профессиональных приложениях, таких как спортивная фотография, где скорость результатов, включая возможность загружать фотографии прямо со стадионов, была более важна для газетных сроков, чем разрешение. Ключевое отличие по сравнению с пленкой заключалось в том, что первые цифровые камеры вскоре устарели, заставив пользователей часто менять их, пока технология не начала развиваться, тогда как раньше у людей могло быть только одна или две пленочные камеры за всю жизнь. Следовательно, фотографы, требующие более высокого качества в таких секторах, как свадьбы, портретная съемка и мода, где преобладала пленка среднего формата, были последними, кто перешел на них, как только разрешение начало достигать приемлемого уровня с появлением «полнокадровых» датчиков, «цифровых задников» и цифровых камер среднего формата.
Продажи пленочных камер, основанные на данных CIPA, достигли пика в 1998 году [53] , а затем резко упали после 2000 года и достигли почти нуля к концу 2005 года, поскольку потребители массово перешли на цифровые камеры (продажи которых впоследствии достигли пика в 2010 году). Эти изменения предсказывали аналогичное снижение продаж пленок. Данные по Fujifilm показывают, что мировые продажи пленок, выросшие на 30% за предыдущие пять лет, достигли пика около 2000 года. Затем продажи пленок начали период ежегодного падения продаж, увеличивающегося с 2003 по 2008 год, достигнув 30% в год, прежде чем замедлиться. К 2011 году продажи составили менее 10% от пиковых объемов. [54] Аналогичные тенденции наблюдались и у других производителей, в зависимости от рыночной экспозиции, при этом мировые продажи пленки оценивались в 200 миллионов рулонов в 1999 году и снизились до всего лишь 5 миллионов рулонов к 2009 году. [55] Этот период нанес ущерб индустрии производства пленки и ее цепочке поставок, оптимизированной для больших объемов производства, резкое падение продаж заставило фирмы бороться за выживание. Решение Agfa-Gevaert продать свое подразделение по производству потребительской пленки (Agfaphoto) в 2004 году повлекло за собой серию банкротств известных производителей пленки: Ilford Imaging UK в 2004 году, Agfaphoto в 2005 году, Forte в 2007 году, Foton в 2007 году, Polaroid в 2001 и 2008 годах, Ferrania в 2009 году и Eastman Kodak в 2012 году (последняя выжила только после масштабного сокращения, в то время как Ilford была спасена выкупом менеджментом). Konica-Minolta закрыла свой бизнес по производству пленки и полностью вышла с фотографического рынка в 2006 году, продав свои патенты на камеры Sony, а Fujifilm успешно перешла к быстрой диверсификации на другие рынки. Влияние этого сдвига парадигмы в технологии впоследствии отразилось на последующих бизнесах по обработке и финишной обработке фотографий.
Хотя в современной фотографии доминируют цифровые пользователи, пленка продолжает использоваться энтузиастами. Пленка остается предпочтением некоторых фотографов из-за ее отличительного "вида". [a]
Несмотря на то, что цифровые камеры являются наиболее часто используемым фотографическим инструментом, а выбор доступных фотопленок стал намного меньше, чем когда-то, продажи фотопленки демонстрируют устойчивую тенденцию к росту. Kodak (которая находилась под защитой от банкротства с января 2012 года по сентябрь 2013 года) и другие компании заметили эту тенденцию к росту: Деннис Олбрих, президент подразделения Imaging Paper, Photo Chemicals and Film в Kodak Alaris, заявил, что продажи их фотопленок росли в течение последних трех или четырех лет. Базирующаяся в Великобритании компания Ilford подтвердила эту тенденцию и провела обширное исследование по этому вопросу, их исследование показало, что 60% нынешних пользователей пленки начали использовать пленку только в последние пять лет, а 30% нынешних пользователей пленки моложе 35 лет. [58] Годовой объем продаж пленки, который, по оценкам, достиг минимума в 5 миллионов рулонов в 2009 году, с тех пор удвоился и составил около 10 миллионов рулонов в 2019 году. [55] Ключевой проблемой для отрасли является то, что производство зависит от оставшихся мощностей по нанесению покрытий, которые были построены для пиковых лет спроса, но по мере роста спроса ограничения мощностей на некоторых других этапах процесса, масштабы которых были сокращены, таких как конвертирование пленки, привели к узким местам в производстве для таких компаний, как Kodak.
В 2013 году Ferrania , итальянский производитель фотопленки, прекративший производство фотопленки в период с 2009 по 2010 год, был приобретен новой Film Ferrania SRL, которая взяла на себя небольшую часть производственных мощностей старой компании, используя ее бывший исследовательский центр, и повторно наняла некоторых рабочих, уволенных тремя годами ранее, когда компания прекратила производство пленки. В ноябре того же года компания начала краудфандинговую кампанию с целью собрать 250 000 долларов США для покупки инструментов и машин на старом заводе с намерением вернуть в производство некоторые из снятых с производства пленок. Кампания увенчалась успехом и в октябре 2014 года была завершена, собрав более 320 000 долларов США. В феврале 2017 года Film Ferrania представила свою «P30» 80 ASA, панхроматическую черно-белую пленку в формате 35 мм.
5 января 2017 года компания Kodak объявила, что Ektachrome , одна из самых известных прозрачных плёнок Kodak, выпуск которой был прекращён в период с 2012 по 2013 год, будет переработана и снова начнёт производиться в форматах 35 мм для фотоплёнки и киноплёнки Super 8. [59] После успеха выпуска компания Kodak расширила доступность форматов Ektachrome, выпустив плёнку также в форматах 120 и 4x5. [60]
Фотоаппараты и бумага для моментальной печати «Instax» японской компании Fujifilm также оказались весьма успешными и заменили традиционные фотопленки в качестве основных видов пленочной продукции Fujifilm, при этом компания продолжает предлагать традиционные фотопленки в различных форматах и типах. [61]
В 2023 году финский химик Сами Вуори изобрел многоразовую пленку, в которой в качестве светочувствительной среды используется синтетический гакманит (Na 8 Al 6 Si 6 O 24 (Cl,S) 2 ). Пленка содержит мелкие частицы гакманита, которые окрашиваются в фиолетовый цвет под воздействием ультрафиолетового излучения (например, 254 нм), после чего пленка загружается в камеру. Видимый свет отбеливает частицы гакманита обратно до белого цвета, что приводит к формированию позитивного изображения. Затем пленку можно отсканировать с помощью обычного сканера документов, а затем снова окрасить с помощью УФ-излучения. Если пользователь хочет сохранить изображение, пленку можно положить в темное место, так как процесс отбеливания полностью останавливается при отсутствии света. [62]
Помимо возможности повторного использования и отсутствия необходимости в проявлении или химикатах, еще одним преимуществом этого типа фотохромной пленки является то, что для нее не нужен желатин, что делает ее веганской альтернативой. Однако главным недостатком по-прежнему остается очень медленное экспонирование пленки, требующее часов экспозиции. Это означает, что в настоящее время этот тип пленки можно использовать только в сверхдлинной экспозиционной пленочной фотографии, где объектом является, например, центр города, где фотограф хочет скрыть все движение. [62]
Другая многоразовая пленка, изобретенная Лиу и др., основана на частицах глины, интеркалированных 9-метилакридинием, но для стирания изображения требуется погружение материала в серную кислоту. [63]
{{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )