Фото съемка и лабораторная обработка материалов

Фотографический эффект в общем виде описывается формулой

                                          ArBr + hv = Ar + Br,

где hv – энергия фотона (h – постоянная Планка; v – частота электромагнитных колебаний); Ar – серебро; Br – бром. 

Энергия, поступающая  на галогенид серебра, вызывает начальную  фазу реакции разложения, происходящую медленно. Для ее ускорения применяют  химические реактивы (проявители). Образованное при этом металлическое серебро (Ar) есть та частица, из которой  строится изображение. Чем интенсивнее световой поток, тем активнее происходит фотохимическая реакция и тем больше образуется металлического серебра (на снимке это  участки черного цвета).

Весь процесс получения  фотографического изображения состоит  из нескольких этапов. На первом этапе  – съемочном – с помощью  оптической системы строится изображение  на светочувствительном слое фотографического материала, находящегося в ее фокальной  плоскости. Освещенность отдельных  участков оптического изображения  будет пропорциональна яркостям соответственных участков снимаемого объекта. В результате взаимодействия световых лучей и галогенидов серебра происходит фотохимическая реакция и образуется так называемое скрытое изображение. На следующем этапе, негативном, с помощью химических реактивов скрытое изображение превращается в видимое. Продукт этого этапа -  негатив (зафиксированное на фотоматериале обратное по яркости изображение объекта). Негатив, будучи промежуточным продуктом, используется в следующем этапе для получения позитива, который представляет собой аналоговую копию объекта съемки. Все три этапа связаны между собой, и погрешности, возникающие при их выполнении, влияют на качество снимков. 
 

После проведения аэро- или космической фотосъемки получают экспонированный фильм, на котором  в виде скрытого изображения записана  информация о фотографируемом объекте. Скрытое изображение представляет  собой участки экспонированного материала, где под действием энергии световых лучей произошла фотохимическая реакция (фотографический эффект). Для преобразования скрытого изображения в видимое производится негативный процесс.

Негативный процесс  выполнения фотохимической обработки  экспонированной фотопленки включает: проявление, первую промывку, фиксирование, вторую промывку и сушку. Его результат  – негатив. На негативе изображение  обратно яркостям объектов съемки: объектам большей яркости соответствуют  их изображения большей оптической плотности и наоборот.

Фотографическое проявление представляет  собой химическую реакцию преобразования галоидного серебра, подвергнувшегося воздействию  света. Под действием водных  проявляющих  растворов  экспонированное галоидное серебро переходит в металлическое. В тех местах, где энергия светового потока была больше (что соответствует большей яркости объекта), происходит более активная фотохимическая реакция. В результате избирательного восстановления галоидного серебра на снимке получают распределение пятен темного металлического серебра, которое и создает изображение. Проявление фотопленки осуществляют в строгом соответствии с режимом, применяемым при сенситометрических испытаниях (рекомендованный тип  проявителя, время и температура проявления). Проявляющие растворы (проявители) представляют собой химические вещества, растворенные в воде. В состав проявителя  входят проявляющие, сохраняющие, ускоряющие, противовуалирующие вещества и т.п.

После проявления выполняют  первую промывку – удаляют  из фотоэмульсионного  слоя остатки проявляющего раствора.

Следующий этап – фиксирование (закрепление). Если после промывки вынести проявленный фотоматериал на свет, то под действием света неэкспонированные частицы галоидного серебра (их в фотоэмульсии остается порядка 70…80%) начнут  превращаться в металлическое серебро.

Через некоторое  время фотоматериал станет одинаково  черным и изображение исчезнет. При  фиксировании остатки неэкспонированного галоидного серебра вступают в реакцию  с гипосульфитом натрия. В результате образуется растворимое в воде соединение, которое вымывается из фотоэмульсионного слоя. В фотоэмульсии остается металлическое серебро, составляющее  изображение на негативе. Вторая промывка должна быть продолжительной, в проточной воде. Если в фотослое останется фиксаж, то со временем изображение пожелтеет и может исчезнуть.

Для автоматизации  фотохимической обработки аэрофильмом  применяют проявочные машины (например, 80П-1). Скорость обработки составляет 90…95 м/ч.

Сушку химически  обработанного аэрофильма (аэронегативов) выполняют таким образом, чтобы исключить или уменьшить возможные деформации подложки и фотоэмульсионного слоя. Применяемые способы сушки относят к конвекционным – пленка равномерно с двух сторон обдувается нагретым воздухом с относительной влажностью 50…60%. Для сушки аэрофильмов используют специальные барабаны, шкафы и приборы.

Полученные негативные материалы подлежат метрологической  оценке. Определяют фотографическое  качество и резкость изображения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Если аэронегативы по качеству отвечают нормативным требованиям, то с них получают позитивные копии  – фотоотпечатки. Этот процесс называют позитивным. На позитивах изображение по яркости обратно негативу, но прямое по отношению к объекту. Позитивный процесс может быть выполнен в режиме классической фотографической обработки или с помощью компьютерных технологий. При фотографическом варианте последовательность отдельных этапов позитивного процесса аналогична съемочному и негативному процессам: после экспонирования (печати) выполняют проявление, промывку, фиксирование, промывку и сушку.

Фотоотпечатки (позитивы) обычно изготавливают на фотобумаге. Иногда используют позитивную фотопленку (ее светочувствительность невысокая, 1…3 единицы ГОСТ). Существует два  способа печати с негативов позитивных копий: контактный и проекционный.

При контактном способе позитивный фотоматериал (фотобумага или позитивная пленка) и негатив плотно прижимается эмульсионными слоями. Экспонирование производят через негатив. Масштаб изображения позитива равен масштабу негатива. Контактную печать выполняют на контактных копировальных приборах или на автоматических печатающих приборах.

Резкость изображения  на отпечатанных контактных снимках  зависит от плотности прижима  позитивного материала к негативу. Отсутствие объектива при данном способе печати исключает погрешности  на позитиве, вызываемые неидеальностью оптической системы.

Проекционная печать позволяет получить позитив в ином масштабе, чем негатив. На практике обычно изготавливают увеличенные позитивы (снимки). Для этого используют приборы фотоувеличители. Масштаб проецированного изображения (увеличенного снимка) зависит от расстояния между объективом и экраном D, которое изменяют, перемещая проектор по вертикальной штанге. При большем расстоянии D коэффициент увеличения больше.

Для получения резкого  изображения на экране, а следовательно,  и на снимке выполняют оптическое сопряжение трех плоскостей: негатива, объектива и экрана (позитива). Это  условие выражают следующей зависимостью:

                    1/D+1/d =1F_об,

где D – расстояние от задней узловой точки объектива до плоскости экрана;

D – расстояние от задней узловой точки до плоскости негатива;

F_{об –} фокусное расстояние объектива фотоувеличителя_.

Таким образом, изменяя  расстояние D для достижения необходимого масштаба позитива, требуется изменение d согласно формуле выше. В обычных фотоувеличителях это делают вручную, а резкость оценивают визуально. В аэрофотогеодезическом производстве используют фотоувеличители с коэффициентом увеличения до 40…100 крат, при этом оптическое сопряжение (получение резкого изображения на экране) происходит автоматически.

Применение объектива  при данном способе печати может  вызывать геометрические искажения  на позитиве, вызываемые неидеальностью оптической системы.

Фотобумага, применяемая  для получения контактных или  увеличенных снимков, так же как  и негативные материалы, обладает сенситометрическим и структурными характеристиками. Они  в значительной мере определяют фотографические  и изобразительное качество фотоотпечатка. Строение фотобумаги похоже на строение фотопленок.

Сенситометрические  испытания фотобумаг проводят по методике, сходной с той, которую  применяют при исследовании пленок. В результате получают характеристическую кривую, по которой определяют сенситометрические параметры фотобумаги. Применение фотобумаги в позитивном процессе учитывают  ее особенность. Фотобумага имеет максимальную оптическую плотность D_max= 1,7…1,8. Максимальная оптическая плотность негатива обычно имеет большее значение, порядка 2,5…3,0. Возникает задача при фотографической печати уместить больший интервал оптических плотностей негатива в меньшем интервале оптических плотностей, воспроизводимых фотобумагой. Для этого при печати используют не фотографическую широту, определяемую по прямолинейному участку характеристической кривой, а так называемый полезный интервал экспозиций ∆lg H₆ ,который ограничивается точками на характеристической кривой с минимальным градиентом. В этих точках касательные, проведенные к кривой, имеют минимальный угол с осью lg H.

Отношение ∆D/∆lg H₆=q_ср дает  средний градиент фотобумаги. Величина q_ср – это некоторый аналог коэффициента контрастности фотопленки. Так, полезный интервал экспозиций больше, чем фотографическая широта, средний градиент фотобумаги несколько меньше, чем коэффициент контрастности. Часть изобразившихся на негативе объектов с максимальной или минимальной плотностью могут быть не отображены на фотоотпечатке (позитиве) или попадают в область недодержек или передержек. В последнем случае пропорции градаций яркости объектов на позитивном изображении нарушаются.

Светочувствительность фотографических бумаг

                                               S=K_S / H₃ ,

где K_S =100; H₃ – логарифм экспозиции, соответствующей среднему значению полезного интервала экспозиций.

Светочувствительность фотобумаги не имеет такого значения, как светочувствительность фотопленок, так как при печати в лабораторных условиях экспозицию можно изменять в широких пределах. Обычно 

светочувствительность фотобумаг невелика и составляет несколько единиц.

Наиболее значимые характеристики – полезный интервал экспозиций и средний градиент фотобумаги, которые можно достаточно просто определить с помощью специальных  тест – объектов.

Существуют различные  виды фотобумаг, отличающиеся по типу эмульсионного слоя, подложки (тонкая бумага, картон), контрастности, с матовым  или глянцевым покрытием. В фотобумагах  типа «фотокарт» бумажная основа помещена между двумя тончайшими слоями полимерной пленки, поэтому после фотохимической обработки не размокает и, как, следствие, практически не деформируется. Такой тип фотобумаги используют для производства увеличенных до большого размера аэрофотоснимков (отпечатков) или их фрагментов.

При печати фотобумагу подбирают в зависимости от коэффициента контрастности негатива: чем больше коэффициент контрастности негатива

                             γ_негγ_б = 1.

Фотохимическая обработка  фотобумаги аналогична обработке фотопленки в негативном процессе. Фотоэмульсионный слой фотобумаги несенсибилизирован (чувствителен к синим лучам спектра), и поэтому  работу с ней, включая проявление, фиксирование и промывку, можно проводить  при желтом или красном освещении. Сушат фотоотпечатки на специальных  стеллажах или с помощью приборов – глянцевателей.

В связи с переходом  на компьютерные  технологии обработки  изображений изменилась процедура  позитивного процесса. С помощью  технических устройств – сканеров – негативное аналоговое изображение (аэронегатив) преобразуется в цифровой вид и вводится в компьютер. Программными средствами можно изменять фотографическое качество негативного изображения и преобразовывать его в позитивное. При этом можно уменьшать или увеличивать коэффициент контрастности, изменять оптическую плотность в отдельных частях изображения, повышать детальность проработки мелких объектов в тенях и т.п. Тиражируют позитивное изображение с помощью современных технических средств – фотопринтеров и плоттеров.