Изменение яркостного контраста

Видимые свойства объектов характеризует соотношение отра­женного или пропущенного его деталями света, их яркость. Неоди­наковы на различных участках и яркостные свойства малоконтра­стных объектов. Незначительные различия в яркостях могут быть изменены (усилены или ослаблены), если учитывать различия в свойствах деталей объекта при съемке. Различия в свойствах про­являются:

— в неодинаковой яркости деталей (детали и фона);

— в незначительном рельефе поверхности;

— в неодинаковом типе отражения света деталями (деталями и фоном).

Распределение яркостей на непрозрачных объектах (оптических плотностей у прозрачных) зависит от вида применяемого освеще­ния. Для достижения же максимальной различаемости деталей не­обходимы особые условия освещения.

Освещение, снижающее контраст между мешающими деталями и фоном, называется выравнивающим. Освещение, подчеркиваю­щее различия в яркостях (оптических плотностях) между деталью и фоном — контрастирующим. Например, яркий направленный свет усиливает контраст, а мягкий рассеянный снижает его.

Изменение различий в яркостях деталей на объектах с не­значительным рельефом (изменение теневого контраста). Яр- костный контраст усиливают при выявлении рельефа поверхности в следах скольжения, резания; записей, восстанавливаемых по вдавленным следам на бумаге подложки. Для выявления рельефа применяют одностороннее косонаправленное освещение, на­правляя свет под небольшими углами (0-15°) к поверхности объект. Выпуклые участки при этом имеют максимальные яркости, а углуб­ленные (вдавленные) — минимальные. Такое распределение ярко-

стей создает четкий теневой контраст. Направление светового по­тока, угол его наклона к исследуемой поверхности зависит от формы и глубины рельефа: чем мельче рельеф, тем меньше угол (рис. 149).

Рис. 149. Схема образования «теневого» контраста при одностороннем освещении: О — объект; Н — негатив; П — позитив

Косонаправленное освещение создают с помощью осветителей рефлекторного типа. Это освещение имеет свои недостатки, по­скольку создает неравномерную освещенность поверхности объек­тов, особенно больших. Это приводит к существенным потерям информации на различных (близких и дальних) участках фотоизо­бражения. Для деталей с определенной ориентацией в пространст­ве, например трасс в следах скольжения, максимальный контраст дает освещение, перпендикулярное к направлению рельефа.

Элементы рельефа деталей сложной формы удается выявить, направляя свет под углом к взаимно-перпендикулярным их частях, а иногда и с четырех сторон. При этом тени от выпуклых участков существенно ослабляются, а освещенность всей поверхности вы­равнивается. Съемку производят в два или четыре этапа на один и тот же фотослой. Положение объекта остается неизменным, а ос­вещение с каждой из сторон включается последовательно. Вы­держка при раздельном экспонировании обычно составляет 1/2 или

1/4 часть от оптимальной. К аналогичным результатам приводит последовательная съемка на два или четыре негатива, изображе­ния которых при печати суммируются.

Идеальным для выявления такого рода деталей является круго­вое освещение, создаваемое вращающимся источником. Объект при съемке остается неподвижным, а источник, перемещаясь по кругу, последовательно занимает положение, перпендикулярное каждой детали либо отдельному ее элементу.

Рис. 150. Схема получения бестеневого освещения

Воспроизведению мелких деталей в ряде случаев мешают по­мехи, создаваемые элементами рельефа поверхности. Для ослаб­ления теневых помех используют так называемое бестеневое освещение, получаемое с помощью специальных кольцевых осве­тителей. Объект располагают внутри светорассеивающего цилинд­ра из молочного стекла, вследствие чего он оказывается равно­мерно освещенным со всех сторон. Степень ослабления теней регулируется положением ламп осветителя над поверхностью объ­екта (рис. 150).

Усиление различий в яркостях деталей объекта с неоди­наковым типом отражения. Яркостные свойства объектов свя­заны с явлениями отражения, пропускания и поглощения света. У непрозрачных — это явления отражения и поглощения, у прозрач­ных — пропускания и поглощения. Ранее данные свойства оцени­вались без учета способности поверхности или среды рассеивать свет.

Световой поток, падающий на объект, рассеивается в простран­стве в зависимости от размеров микронеровностей поверхности или частиц вещества среды, что сказывается на яркостных свойст­вах объекта. Отражение и пропускание бывает направленным, когда не происходит рассеяния света. Объекты с матовыми по­верхностями, а также оптически неоднородные рассеивают свет диффузно, т. е. равномерно во все стороны. Третьи объекты име­ют смешанное или направленно-рассеянное, отражение.

Коррекция распределения отраженного или пропущенного света широко используется для усиления слабовидимого. При съемке непрозрачных объектов максимальное различие в яркостях дости­гается, когда зеркально отраженные лучи попадают в объектив фо­токамеры. Такое освещение именуется светлопольным и выяв­ляет, например, трудноразличимые вдавленные штрихи текста на документах (открытках, фотоснимках) с пестрыми глянцевыми по­верхностями. Для прозрачных объектов этот эффект создает цен­тральное освещение. Высокий контраст обусловливает направлен-. ное отражение (пропускание) света фоном и рассеянное отражение (пропускание) элементами рельефа.

Светлопольное освещение применяют и при фотографировании следов рук на объектах с пестрыми поверхностями, имеющими зер­кальный тип отражения; ретуши на снимках; штрихов черных чер­нил и черной туши и в других случаях. Эффект светлого поля при съемке подобных объектов дает вертикальное или близкое к нему освещение. Первое получают с помощью опак-иллюминаторов, второе — согласно схеме, представленной на рис. 151.

'Ш

ПЫ>ШШ}Ы)*»1£Н&№№№'

Рис. 151. Схема получения светлопольного освещения

При фотосъемке малоконтрастных объектов максимальное раз­личие в яркостях или оптических плотностях деталей наблюдают также, если в объектив попадают только те лучи, которые проходят через диффузно рассеивающие свет участки. Такое освещение яв­ляется темнопольным. Фотографирование по методу темного поля ведут при косонаправленном освещении, исследуя непро­зрачные объекты, например, окрашенные в светлые тона следы рук на светлых поверхностях; или при косом освещении, исследуя про­зрачные, например, слабовидимые следы рук на оконном стекле,

слабые недоэкспонированные негативы, прозрачные осколки стек­ла и т. п. (рис. 152).

Рис. 152. Схема получения темнопольного освещения

Прозрачные или полупрозрачные объекты фотографируют в проходящих лучах, освещая направленным пучком света. Контраст изображения задает величина угла между направлением светового потока и оптической осью объектива — наименьшему углу соответ­ствует наибольший контраст. Для повышения последнего объект размещают на темном фоне. Темнопольное освещение получают с помощью микроосветителей прожекторного типа и специальных конденсоров.

Методы съемки в особых условиях освещения дают высокое усиление контраста. Поэтому при съемке применяют светочувстви­тельные материалы с большой фотографической широтой, т. е. мягкие и нормальные по контрасту: ФТ-10, ФТ-11, ФТ-12, ФТ-20, ФТ-21, ФН-64. Для их обработки применяют выравнивающие про­явители, позволяющие увеличивать фотографическую широту фо­тографического слоя, уменьшать его контрастность, обеспечивать хорошую проработку деталей в максимально освещенных и тене­вых участках объекта. Практикуют различные способы выравни-

вающего проявления. Чаще других используется медленное, «го­лодное» проявление в сильно разбавленных проявляющих раство­рах. Рецепты некоторых выравнивающих проявителей приведены в табл. 25.

Таблица 25 Выравнивающие проявители с обычными проявляющими веществми

Компоненты, г/л			Слабощелочные			С высоким PH
Д-76	Д-23	Агфа-12	Финал	Атомал	н-м	пв^	М-Ф
Сульфит натрия (б/в)
Метол		7,5		3,5	-	1,5	0,25
Гидрохинон		-	-	3,5	-		0,25	-
р-оксиэтилор- тоаминофенол- сульфат	_	_	_	_		_	„	_
Натрий углекислый	-	-	5,75	-		-	-	-
Натрий фосфорнокислый трехосновной	-	-	-	-	-	-	-
Едкий натр	-	-	-	-	-	-	0,66	-
Натрий тетраборнокислый		-	-		-	1,5	-	-
Борная кислота	-	-	-	-	-		-	-
Натрий лимонно-кислый	-	-	-		-	-	-	-
Калий бромистый	-	-	2,5	0,4	0,5	0,15		0,2
Натрий хлористый	-	-	-	-	-	-	-
Натрия гексаметафосфат	-	"	-	0,125		-	-	-

Усиление (ослабление) незначительных различий в ярко­стях при съемке на контрастные фотоматериалы. При ма­лом контрасте деталей, обусловленном незначительными разли-

чиями в яркостях, применяют съемку на контрастные фотомате­риалы. При малом контрасте деталей, когда их яркости (Е^ и В₂) примерно равны, контраст изображения (К_иэ) связан с контрастом объекта (К_об) следующим соотношением:

где у — коэффициент контрастности фотоматериала.

Рис. 153. Соотношение плотностей объекта и его изображений, получаемых при съемке на нормальные и контрастные фотоматериалы

Эффективность метода определяет коэффициент контрастности фотоматериала и тип проявителя (контрастно работающего): чем меньше различия в яркостях, тем больший контраст деталей необ­ходимо получить. На рис. 153 видно, что съемка на нормальный по контрасту фотоматериал (у = 1) к изменению контраста изображе­ния не приводит. Чем выше контраст фотоматериала, тем быстрее происходит усиление больших плотностей, нежели малых. Однако этот метод усиливает и помехи, на фоне которых полезные детали часто не различимы.

Высокая различаемость деталей достижима только на высоко­контрастных фототехнических пленках. Для съемки применяют осо-боконтрастные фотоматериалы: ФТ-41, ФТ-51, ФТ-СК и сверхкон­трастные типа ЛИТ: ФТ-101, ФТ-111 (табл. 26). Высокое усиление контраста дает и обработка фотоматериалов в контрастно рабо­тающих проявителях: гидрохиноновых Д-72, Д-163, гидрохиноновом с циклогексаном, хингидроновом. При обработке фотоматериалов типа ЛИТ высокий контраст обеспечивают проявители инфекцион­ного типа: гидразиновый и особенно формальдегид бисульфитный (табл. 26, 27).

Таблица 26

Сенситометрические характеристики отечественных фотопленок типа ЛИТ

Фотографические характеристики	ФТ-101	ФТ-111	ФТ-112
ИП-3	Ф-1	ИП-3	ИП-3
Светочувствительность, ед. ГОСТ	0,2-0,4	0,5	1,5	4,0
Плотность вуали	0,06	0,06	0,06	0,06
Коэффициент контрастности	10,0	8,0	10,0	10,0
Разрешающая спо­собность, лин/мм
Максимальная плотность	3,6	-	3,6	3,6
Предел сенсибилизации, нм		-
Время проявления, мин.	2-4	2-4	2-4	2-4

Максимальное усиление контраста в немалой степени зависит от точного соблюдения экспозиционных условий, временного и температурного режимов обработки фотоматериалов. Фотографи­ческая оптика должна обеспечивать максимальную резкость, а све­точувствительные материалы быть свежими.

Экспонометрическая дискриминация помех — это метод съемки в особых условиях экспонирования с экспозицией, позво­ляющей вывести плотности помех на изображении за пределы прямолинейного участка характеристической кривой фотоматериа­ла в области недодержек и передержек (рис. 154).

Н1Н2

Е>2-----

D

Di

Н1Н2

CgH

Рис. 154. Усиление незначительных различий в яркостях при съемке: а — на контрастные; б — сверхконтрастные (типа ЛИТ) фотоматериалы

Например, для двух деталей, незначительно различающихся по яркости, при съемке на фотоматериалы с высоким контрастом можно так подобрать экспозицию, чтобы яркость одной из них сов­падала с областью недодержек, а яркость другой — с прямолиней­ным участком характеристической кривой фотоматериала. В этом случае на изображении обеспечивается высокое различие в опти­ческих плотностях, и чем выше контраст фотоматериала, тем большие различия можно получить. Наиболее эффективны при та­кой съемке фотоматериалы типа ЛИТ (ФТ-101, ФТ-111), у которых область недодержек минимальна.

Таблица 27

Проявители для фототехнических пленок

Компоненты, г/л			Инфекционные проявители
Д-85	Кодак 20	Кодак 43	Кодак 86	Кодак 51	ИП-3	ип-зм
Сульфит натрия (б/в)		-		34,0	2,0	37,5	37,5
Параформальдегид	7,5	-	-	6,0	-	7,5	7,5
Натрий углекислый	-	42,0		-	36,0	50,0	50,0
Борная кислота	7,5	-	3,7	26,0	18,0	7,5	12,0
Гидрохинон	22,5	18,0	17,5	60,0	12,0	22,5	22,5
Натрия метабисульфит	2,6	-	-	-	-	-	-
Натрия бикарбонат	-	-	13,6	-	-	-	-
Калий бромистый	1,0	2,0	2,4	0,15	2,0	2,5	2,5
КФ-2698	-	-	-	-	-	0,1	0,1
Натрия бисульфит	-	-	2,5	-	-	-	-
Формальдегид-бисульфит	-		-	-	-	-	-
Этиленгликоль	-	-	-	100 мл	-	-	-
Едкий натр	-	-	-	-	12,0	-	-
Полиэтилен-оксид ММ-1540	-	-	-	0,02	-	-	-

Метод экспонометрической дискриминации помех применяют для ослабления помех, яркости которых больше или меньше, чем у полезных деталей. В первом случае (В_помех<В_Пол.) выдержка при съем­ке должна быть меньше оптимальной, а во втором (В_помех > В_пол) — съемку ведут при выдержке больше оптимальной. При этом помехи на изображении распределяются в области недодержек (передер-

жек) и сливаются с фоном. При использовании данного метода для выявления незначительных различий в яркостях довольно сложно подобрать экспозицию так точно, чтобы яркость одной из деталей попала на прямолинейный участок характеристической кривой фотоматериала, а другая оказалась в области недодержек (пере­держек).