2.6.6. Характеристики изображения

2.6.6.1. Ореол

Часть света, падающего на фоточувствительный слой и проходящего в подложку, рассеивается в последней и отражается обратно в эмульсию, производя нежелательное экспонирование. Отражение имеет место на передней поверхности подложки и на ее задней стороне (на границе подложка — воздух), результатом чего является ухудшение качества изображения, особенно нежелательное, когда требуется высокое разрешение. При использовании когерентного света эти отражения приводят к появлению паразитных интерференционных полос. Изображение точки при достаточно большой экспозиции оказывается окруженным как бы ореолом, что и дает название рассматриваемому явлению.

Обычно используемые фоточувствительные слои имеют противоореольные покрытия, которые содержат красители или пигменты, поглощающие свет и препятствующие его отражению. Часто применяется чернение наружной поверхности подложки, которое удаляется во время проявления или специальной обработкой. Противоореольные покрытия помещаются между эмульсией и подложкой и содержат красители, которые отбеливаются или удаляются во время обработки. Материал подложки иногда окрашивают, но в этом случае цвет подложки влияет на изображение.

2.6.6.2. Поверхностный рельеф изображения

В химических процессах проявления и отбеливания образуются продукты, которые делают желатину более твердой в непосредственной близости от проявляющегося или растворяющегося серебряного изображения. Затвердение является результатом образования химических связей в желатине, которые делают ее малорастворимой или почти нерастворимой. Это явление обычно называют задубливанием, оно имеет различную степень в зависимости от химической природы проявителя или отбеливателя. Задубленная желатина меньше набухает и становится менее проницаемой для воды и химических реактивов, следствием чего является

возникновение внутренних напряжений. Напряжения усиливаются присушке, поскольку задубленная желатина содержит меньше воды и сохнет много быстрее, чем набухшая незадубленная желатина. Следствием внутренних напряжений является образование поверхностного рельефа и различие в коэффициентах преломления в желатине [8].

2.6.6.3. Зерно

Непроявленная эмульсия может быть мелкозернистой, средне- и крупнозернистой в соответствии с размерами кристаллов галогенида серебра, в то время как проявленный и фиксированный фотографический слой содержит только металлическое серебро, называемое проявленными зернами.

Рис. 13. Типичная запись, получаемая на микроденситометре.

Говоря о зернистости, или гранулярности, мы описываем качество изображения. В разд. 2.6.4 обсуждалась денситометрия однородно экспонированных участков, содержащих более или менее однородно распределенные частицы серебра или зерна. Это случай стандартной денситометрии, когда измерительная апертура выбирается много больше размера зерен и однородность распределения их гарантируется большой площадью усреднения. Если ту же самую площадь сканировать очень маленькой апертурой, создаваемой в микроденситометре, то оптическая плотность вдоль линии сканирования выглядит, как показано на рис. 13, поскольку зерна серебра имеют разные размеры и форму и распределены случайным образом (при соединении в одно целое они образуют конгломераты, а при взаимном перекрытии — агломераты).

2.6.6.4. Зернистость

Любое серебряное изображение при достаточно большом увеличении выглядит зернистым. Этот факт вызывается субъективным ощущением, производимым нерегулярностью или случайным характером микроскопической плотности, что подтверждается микроденситограммой. Такое количественно не оцениваемое субъективное ощущение называют зернистостью.

2.6.6.5. Гранулярность

Характер распределения микроскопических зерен зависит от конкретной эмульсии и условий обработки, а флуктуации измеряемой оптической плотности представляют собой функцию размера сканирующей апертуры. Флуктуации, будучи статистическим явлением по своей природе, поддаются аналитическому описанию. Результат их количественного измерения определяют как «гранулярность» в отличие от зернистости, являющейся чисто субъективной характеристикой. Среднеквадратичное значение гранулярности определяется выражением

где оптическая плотность в точке среднее значение плотности по сканируемому участку. Величина гранулярности изменяется в зависимости от размера сканирующей апертуры, однако Селвиндал определение гранулярности, позволяющее обойти эту проблему. Он определил гранулярность следующим образом:

здесь А — площадь сканирующей апертуры. Если число частиц серебра в сканирующей апертуре велико, то произведение постоянно, т. е. селвиновская гранулярность не зависит от размера сканирующей апертуры. Фирма «Кодак» [7] совсем недавно определила условия для оценки диффузной среднеквадратичной гранулярности, выбрав размер сканирующей апертуры и применив корректирующие коэффициенты для приведения микроденситометр ических данных к стандартным диффузным денситометрическим величинам. Эти коэффициенты используются для расчета небольших целых чисел, которые определяют класс гранулярности; например, диффузная среднеквадратичная гранулярность 50 соответствует очень крупным зернам, а число 6 — крайне мелким зернам.

2.6.6.6. Шум

Шум фотографического материала имеет три источника:

1) дефекты и неоднородности подложки;

2) случайное рассеяние входного сигнала галогенидосеребряными зернами во время экспозиции и

3) случайное рассеяние выходного сигнала вследствие гранулярности серебряного изображения.

Современная теория информации не способна точно описать фотографический процесс из-за трудностей, связанных как с нелинейной зависимостью выходного сигнала (оптической плотности) от входного сигнала, так и с зависимостью гранулярности (шума) от входа. В общем случае отношение сигнал/шум и, следовательно, информационное содержание галогенидосеребряной регистрирующей среды можно улучшить, используя менее чувствительные мелкозернистые материалы и большие времена экспозиции, а также увеличивая выходной сигнал с помощью послеэкспозиционной равномерной засветки (см. п. 2.6.5.2).

2.6.6.7. Разрешение

Разрешающей способностью фотографической эмульсии называют ее способность различать мелкие детали объекта или входного сигнала, которая характеризуется числом пар штрихов (линий) на миллиметр или циклов на миллиметр, причем один цикл равен паре линий. Интуитивно ясно, что эмульсия неспособна разрешить детали, более мелкие, чем размер серебряных зерен, образующих изображение, и это действительно так, но разрешение представляет собой значительно более сложную проблему, зависящую от многих факторов, таких, как гранулярность, контраст, резкость (или четкость) изображения и прозрачность эмульсии. Разрешающая способность эмульсии определяется экспериментально с помощью испытательных таблиц, обычно штриховых, подобных таблице, показанной на рис. 14. Разрешение растет с увеличением контраста соседних элементов изображения, поэтому контраст таблицы должен быть оговорен, если важным является достижение разрешения, точно установленного для данной эмульсии. Таблица изображается на эмульсии, и штрихи минимального размера, которые едва различимы, определяют разрешение (или разрешающую способность) эмульсии при данной экспозиции и условиях проявления.

2.6.6.8. Передача модуляции

Понятие передачи модуляции было введено для определения разрешающей способности как пространственной частоты вне зависимости от контраста объекта. В разд. 2.6.3 было показано,

что если эмульсия экспонируется на прямолинейном участке характеристической кривой, то записываемое различие в пропорционально разности плотностей, причем пропорциональность определяется коэффициентом контрастности у.

Рис. 14. (см. скан) Типичная резольвометрическая таблица (USAF TR1-BAR).

Однако это соотношение выполняется только для низких пространственных частот; с ростом частоты эмульсия регистрирует контраст, меньший, чем тот, который следует из характеристической кривой. Когда пространственные частоты становятся достаточно высокими, контраст снижается до нуля, поскольку эмульсия не может больше различать соседние элементы в виде разности плотностей. Передача модуляции характеризует способность эмульсии записывать пространственные частоты испытательной таблицы и, следовательно, определяет разрешающую способность данной эмульсии.

Передача модуляции определяется экспериментально путем экспонирования фотоматериала пространственно-распределенным

синусоидальным световым потоком возрастающей частоты. Модуляция такого потока определяется выражением

Как видно из рис. 15, модуляция равна отношению амплитуды потока к его среднему значению.

Рис. 15. Пространственно-модулированный световой поток.

Рис. 16. Модуляционная передаточная функция.

Поскольку контраст С определяется как или отсюда следует, что модуляция есть функция контраста и ее величина лежит в пределах от нуля до единицы:

Модуляция тест-объекта величина постоянная и с помощью характеристической кривой может быть преобразована в ожидаемую модуляцию фотографического изображения. Из-за рассеяния света записанная в действительности модуляция будет меньше,

чем и их разница будет увеличиваться с ростом пространственной частоты. Отношение характеризует передачу модуляции как функцию пространственной частоты и называется модуляционной передаточной функцией (МПФ). На рис. 16 приведена МПФ для типичной высокоразрешающей фотографической эмульсии.