Зерно пленки или зернистость пленки — это случайная оптическая текстура обработанной фотопленки из-за присутствия мелких частиц металлического серебра или облаков красителя, образующихся из галогенида серебра , получивших достаточное количество фотонов. Хотя зернистость пленки является функцией таких частиц (или облаков красителя), это не одно и то же. Это оптический эффект, величина которого (количество зерна) зависит как от пленки, так и от разрешения, при котором он наблюдается. Это может быть неприятно заметно на слишком увеличенной пленочной фотографии.
Размер и морфология зерен галогенида серебра играют решающую роль в характеристиках изображения и поведении экспозиции. Существует компромисс между размером кристалла и светочувствительностью ( чувствительностью пленки ); у более крупных кристаллов больше шансов получить достаточно энергии, чтобы перевести их в развивающееся состояние, поскольку они имеют более высокую вероятность получения нескольких фотонов, необходимых для формирования кластеров Ag 4 , которые запускают автокаталитический процесс развития. [1] Таким образом, крупные кристаллы дают более чувствительную пленку за счет более заметной зернистости. Мелкое зерно лучше сохраняет детали, но требует больше света.
В пленке с таблитчатыми зернами используются кристаллы плоской морфологии с соотношением ширины к толщине не менее двух, а часто и намного больше. Плоская морфология позволяет лучше перекрывать кристаллы, уменьшая межзеренное пространство и придавая больше черного цвета при том же количестве серебра. Более компактная структура позволяет использовать более тонкие слои эмульсии. Также на этапе фиксации сложнее мыть. Таблитчатые кристаллы также лучше поглощают сенсибилизирующие красители. Они также меньше рассеивают свет, обеспечивая более четкое изображение, но с меньшей градацией. Таблитчатые кристаллы также имеют меньшую вероятность поглощения фотонов высокой энергии от окружающего и космического излучения, что обеспечивает более длительный срок хранения без запотевания. Таблитчатым кристаллам можно отдать предпочтение во время синтеза с помощью дополнительного этапа, на котором образовавшиеся кристаллические зародыши нежелательной морфологии растворяются, а оставшиеся растут путем контролируемого оствальдовского созревания . [2]
«Классическая» эмульсия с кубическими зернами обеспечивает более случайное распределение кристаллических форм и размеров, в результате чего получается более «щадящая» пленка, устойчивая к более широкому диапазону экспозиций.
Обе морфологии также могут быть модифицированы для структуры ядро-оболочка, при этом небольшое зерно галогенида серебра окружено одним или несколькими светозахватывающими слоями, или более светочувствительный центр окружен более чувствительной к проявителю оболочкой. Это дает более мелкое зерно при той же светочувствительности пленки. Одной из возможностей является наличие богатого йодидом ядра и бедной йодидом оболочки, что обеспечивает высокую чувствительность к свету внутри и высокую чувствительность к проявителю снаружи. [3]
Обе морфологии также могут иметь разное распределение размеров; «моноразмер» с узким распределением размеров кристаллов обеспечивает лучший контроль светочувствительности пленки и менее заметное зерно (из-за отсутствия более крупных кристаллов). Более широкое и случайное изменение размера дает большую устойчивость к воздействию (при слишком слабом освещении появляются большие кристаллы, при слишком большом освещении появляются маленькие зерна) и большую устойчивость к процессу проявления.
Зерна палочковидной формы, в отличие от таблитчатых, могут подвергаться саморазвитию даже в отсутствие света, что приводит к запотеванию. [4]
Зернистость, или среднеквадратичная зернистость, представляет собой численную количественную оценку неоднородности плотности, равную среднеквадратичным ( rms) флуктуациям оптической плотности, [5] измеренную с помощью микроденситометра с круглым диаметром 0,048 мм (48 микрометров). апертура на участке пленки, который был экспонирован и обычно проявлен до средней плотности 1,0 Д (т. е. пропускает 10% падающего на него света). [6]
Зернистость иногда называют «диффузная среднеквадратическая зернистость, умноженная на 1000» [7], так что пленка с зернистостью 10 означает среднеквадратичное колебание плотности 0,010 в области стандартной апертуры.
Когда частицы серебра малы, стандартная площадь апертуры измеряет среднее количество частиц, поэтому зернистость невелика. Когда частицы большие, меньшее их количество усредняется в стандартной области, поэтому наблюдается большее случайное колебание и более высокий показатель детализации.
Зернистость пленки также иногда определяется количественно способом, который относительно не зависит от размера апертуры, через которую ее измеряет микроденситометр, используя наблюдение Р. Селвина (известное как закон Селвина), что для не слишком маленькой апертуры произведение среднеквадратичной зернистости и квадратный корень из площади апертуры, как правило, не зависит от размера апертуры. Степень детализации по Селвину определяется как:
где σ — среднеквадратическая степень детализации, а — площадь апертуры. [8] [9]
На изображениях ниже показан пример экстремального зернистости пленки:
Цифровая фотография не демонстрирует зернистости пленки, поскольку нет пленки, внутри которой могло бы существовать какое-либо зерно. В цифровых камерах ближайшими физическими эквивалентами зерен пленки являются отдельные элементы датчика изображения (например, ПЗС-ячейка ), пиксели; точно так же, как пленка с мелким зерном имеет лучшее разрешение, но меньшую чувствительность, чем пленка с крупным зерном, так и датчик изображения с большим количеством элементов даст изображение с лучшим разрешением, но с меньшим количеством света на пиксель. Таким образом, как и зернистость пленки, физический размер пикселя представляет собой компромисс между разрешением и чувствительностью. Однако, хотя зерна пленки распределены случайным образом и имеют разные размеры, ячейки датчика изображения имеют одинаковый размер и расположены в виде сетки, поэтому прямое сравнение разрешения пленки и цифрового разрешения затруднено. Вместо этого настройка ISO на цифровой камере управляет усилением электронного усилителя в схеме считывания чипа. В конечном счете, высокие настройки ISO на цифровой камере, работающей в условиях низкой освещенности, действительно приводят к зашумленному изображению, но внешний вид несколько отличается от традиционной фотопленки.
Визуальный и художественный эффект зернистости пленки можно смоделировать в некоторых программах для обработки цифровых фотографий путем добавления зернистости к цифровому изображению после его съемки. Различные пакеты программного обеспечения для обработки необработанных изображений (такие как RawTherapee и DxO PhotoLab ) содержат эффекты «симуляции пленки», которые применяют характеристики пленок различных марок, включая зернистость. Плагины для той же цели также существуют для различных графических редакторов, таких как Photoshop (например, в Analog Efex и Silver Efex от Nik Collection ).
В цифровой фотографии шум изображения иногда проявляется как эффект «зернистости».
Наложение зерна пленки, иногда называемое «FGO», представляет собой процесс, при котором характеристики эмульсии пленки накладываются на цифровой файл с использованием различных уровней непрозрачности. Этот процесс добавляет характеристики зернистости пленки, а в случаях с движущимися изображениями - легкое мерцание на более стерильно выглядящем цифровом носителе. [ нужна цитата ]
В отличие от компьютерных плагинов, FGO обычно получается на основе реальных образцов зерна пленки, снятых на серую карту.
Поскольку зернистость пленки трудно кодировать из-за ее случайного характера, некоторые видеокодеки, особенно AV1 , включают синтез зерна пленки, при котором зернистость пленки удаляется во время кодирования и заменяется параметрами, описывающими форму и плотность частиц, а также во время воспроизведения. декодер использует эти параметры для повторного синтеза зерна пленки.
