Charakteristické křivky fotomateriálů: Barevné negativní filmy a diafilmy

Druhý díl seriálu o charakteristických křivkách, zabývá se barevnými negativními filmy a diafilmy.

Pro barevný negativní film lze sestrojit podobnou charakteristickou křivku jako pro negativ černobílý. Film se osvítí různými množstvími světla, změří se hustota vyvolaného negativu a výsledné hodnoty se zaznamenají v grafu. Křivka má podobný charakter jako u černobílého negativu a téměř všechno, co bylo řečeno o charakteristických křivkách černobílých negativů v předchozím díle tohoto seriálu, platí i pro barevné negativní filmy.

Nějaké rozdíly však ale přece jen existují. Například místo křivek pro různé časy bývá zvykem v grafu udávat tři křivky pro různé barvy světla – červenou, zelenou a modrou, viz Obr. 1. Separátní křivky pro tři základní barvy světla umožňují popsat chování filmu nejen co se týká celkového kontrastu a separace tónů, ale také co se týká barevného podání. Vzhledem k tomu, že barevné negativní filmy bývají obvykle vyvolávány standardizovaným způsobem v automatických labech, je výhodnější v jednom grafu zachytit barevnost při standardním vyvolání, než chování při různých vyvolávacích časech. Křivky pro push proces, pokud je výrobce vůbec dává k dispozici, mají svůj vlastní graf.
Film se při měřeních exponuje světlem o barevné teplotě, pro kterou je určen – 5500 K pro bílé denní světlo, 3100 – 3650 K pro umělé světlo (halogen, anglicky tungsten). Výsledný obraz by proto měly tvořit různé odstíny neutrání šedé. Tomu by odpovídalo, že budeme-li měřit optickou hustotu pro červené, zelené a modré světlo, měli bychom dostat zcela totožné hodnoty, protože neutrální šedá vzniká složením stejného množství červeného, zeleného a modrého světla. Charakteristické křivky pro jedntlivé barvy by měly tudíž teoreticky splývat. Skutečnost je však trochu jiná. Musíme mít na paměti, že obraz na filmu není konečným obrazem, o který nám jde. Negativ sám neutrální být nemusí, ale musí být možné z něj získat při zvětšování neutrální šedou papírovou fotografii. Charakteristické křivky se proto mohou lišit a také se obvykle liší.

Obr. 1 – Charakteristické křivky filmu Kodak Supra 400 – převzato z www.kodak.com.

Při pohledu na charakteristické křivky filmu Kodak Supra 400 zachycené v grafu na Obr. 1 vidíme, že křivky mají v zásadě podobný tvar, ale jsou vertikálně různě posunuté. Tento posun není na závadu. Je způsobený oranžovou maskou filmu, která se odfiltruje při zvětšování. Všimněte si, že oranžová maska (stejně jako oranžový filtr v černobílé fotografii) propouští hlavně červené světlo, méně již zelené a nejvíce zadržuje modré světlo (kvůli čemuž se oranžové filtry v černobílé fotografii používají pro ztmavení modré oblohy). Zde to má ten efekt, že červená charakteristická křivka leží nejníž, zelená je uprostřed a modrá nejvýš. Nejvíce propuštěného světla = nejmenší hustota.

Odchylky od barevné neutrality se v charakteristických křivkách odrazí jako rozdíly ve sklonu a tvaru křivek. Například, bude-li modrá křivka ve své rovné části stoupat rychleji, než zelená a červená, bude negativ i po odfiltrování oranžové masky ve světlech zadržovat více modrého světla, než červeného a zeleného, a ve stínech bude naopak více modrého světla propouštět. Na fotografii, která bude mít odfiltrovanou oranžovou masku a správně vybalancované neutrální střední tóny, budou tudíž světla do modra a stíny naopak do žluta. Fotografie na papíře je negativním obrazem negativu – kde na ní dopadne méně modrého světla, bude do modra, kde více, bude do žluta. Žlutá je totiž komplementární barva k modré, žluté světlo vzniká složením červeného a zeleného. Snížení podílu modrého světla je totéž jako zvýšení podílu červeného a zeleného, t.j. žlutého světla. Podobně můžeme analyzovat i ostatní dvě křivky. Musíme jen mít na paměti, že barva komplementární k červené je tyrkysová (modro-zelená) a k zelené purpurová (červeno-modrá).

Nominální citlivost se u barevného negativu stanvuje malinko jinak než u negativu černobílého. Za zákad se bere bod uprostřed mezi body na vodorovné ose, pro které je hustota pro červené a zelené světlo 0,15 jednotky nad minimální hustotou. Nominální citlivost (ASA) pak je 1,5 děleno expozicí (v lux sekundách) odpovídající tomuto bodu. To nás však nemusí v praxi obvykle příliš zajímat. Co nás především zajímá, je expoziční pružnost filmu a k tomu potřebujeme vědět kromě toho, kde mají křivky dostatečný sklon pouze to, kde se pro danou citlivost filmu na vodorovné ose grafu nachází standardně exponovná střední šedá. Tento bod je ale nutně tentýž, jako u černobílého negativu o stejné nominání citlivosti. Standardní expozice pro střední šedou totiž nezávisí na tom, jaký film máme zrovna ve fotoaparátu založený – jestli černobílý nebo barevný, negativní nebo inverzní. Závisí pouze na nastavené nominální citlivosti filmu a proto je pro všechny typy filmu se stejnou nominální citlivostí stejná.

Obr. 2 – Charakteristické křivky filmu Kodak E100S – převzato z www.kodak.com.

Vlastnosti inverzních filmů (diafilmů) lze také popsat charakterickými křivkami. Jejich průběh je ale poněkud jiný, než u křivek negativních filmů, viz např. charakteristické křivky filmu Kodak E 100S na Obr. 2. Nejnápadnějším rozdílem je to, že křivky v grafu nezačínají vlevo dole, ale nahoře. Odsud klesají a končí vpravo dole. Tvoří tedy obrácené S. Příčina je jednoduchá. Na rozdíl od negativu v případě diafilmu čím méně světla se na film dostane, tím je vyvolaný diapozitiv tmavší (hustší) a naopak.

Další rozdíl je v tom, že střední, rovná část křivky je typicky výrazně strmější, než u negativu. Při porovnání Obr. 1 a Obr. 2 to sice nemusí hned na první pohled příliš patrné, všimněte si ale, jak se škála na vodorovné ose liší. Zatímco u barevného negativu sklon v této oblasti bývá obvykle v rozsahu 0,5 až 0,6, u diapozitivů směrnice tečny mívá typicky hodnotu mezi -1,8
a -2,0. (Znaménko je záporné, jelikož křivka klesá, to však pro analýzu kontrastu není podstatné). Diapozitiv je tudíž výrazně kontrastnější, než negativ. S tím souvisí i skutečnost, že užitečný rozsah diapozitivu je mnohem menší. Prakticky u žádného inverzního filmu není rozsah větší než asi 6 EV, t.j., diafilmy nemají na rozdíl od negativů prakticky žádnou expoziční pružnost a zachycení nadprůměrně kontrastních scén na diafilm bez nadměrné ztráty detailů bývá složité. Není tomu tak proto, že by méně kontrastní a pružnější inverzní film nešlo vyrobit, ale proto, že takový film by byl ve většině praktických situací k ničemu. Na rozdíl od negativu, u inverzního filmu je obraz na filmu konečným produktem a film musí být kontrastní, aby obraz většiny normálních scén na diapozitivu vypadal dobře. K tomu je potřeba, aby se nejtmavší stíny na prosvíceném diapozitivu zachycujícím průměrnou scénu jevily dokonale černými, zatímco nejjasnější světla aby byla pokud možno čirá. Proto je nezbytně interval mezi shoulder a toe částí křivky o něco kratší, než rozsah expozic odpovídající průměrné scéně (asi 7 EV). Také je zapotřebí, aby diapozitiv byl ve stínech poměrně hustý. Charakteristické křivky tak musí na poměrně krátkém intervalu nabývat výrazně rozdílných hodnot a jsou proto strmé.

Zatímco u negativu rozsah hustot odpovídajících správně exponované průměrné scéně obvykle nebude větší než dvě jednotky na svislé ose grafu, u diapozitivů je maximální hustota obvykle přinejmenším 3,0. Tento rozdíl musíme mít na paměti například pokud si chceme pořídit filmový skener. Budeme-li chtít skenovat převážně diapozitivy, je pro nás důležité, aby skener měl co nejvyšší maximální hustotu, kterou zvládne, t.j., co největší dynamický rozsah (anglicky maximum density, dynamic range). Bude-li maximální hustota, ve které je skener ještě schopen zachytit detaily, menší, než maximální hustota daného diafilmu, bude na skenech ve stínech vidět méně detailů než na jejich filmových předlohách. Dnešní špičkové stolní plošné filmové skenery, jako Nikon LS2000 nebo Minolta Dimage/Scan Multi II, dosahují maximální hustoty až 3,6. Bubnové skenery mívají ještě vyšší maximání hustotu. Pokud budeme chtít skenovat pouze negativy, je pro nás maximální hustota, kde je skener ještě schopen rozlišit detaily, celkem nepodstatná, protože maximélní hustota je u negativu malá. Zato ale potřebujeme, aby skener byl schopen dostatečně jemně zachytit tóny, protože charakteristická křivka není příliš strmá. To je, zajímá nás v tomto případě především interní a externí hloubka dat v bitech.

Obr. 3 – Charakteristické křivky filmu Kodak E100SW – převzato z www.kodak.com.

Podobně jako u barevného negativu, u barevného inverzního filmu bývají v jednom grafu zachycené tři křivky reprezentující, kolik exponovaný vyvolaný film propustí červeného, zeleného a modrého světla. (Film se exponuje světlem o barvné teplotě, pro kterou je film určen.) Na rozdíl od negativu, u diapozitivu máme na filmu konečný obraz a ten by u světla odpovídající barevné teploty měl být dokonale neutrálně šedý (v tónech od černé až po bílou). Tudíž by charakteristické křivky pro červené, zelené a modré světlo by měly být zcela shodné. Rozdíly mezi křivkami nám napoví, jak daleko je daný film od tohoto ideálu. Je nutno mít ale na paměti, že toto je striktně sensitometrický ideál. Jak bude barvy vnímat člověk, je trochu jiná otázka. Je například známo, že lidé v průměru dávají přednost obrázkům, které mají teplejší a saturovanější barvy (proto například Kodak Gold vypadá tak, jak vypadá). Jisté odchylky tudíž nemusí být na závadu, dokonce mohou být i žádoucí.
Podívejme se pro zajímavost na filmy Kodak E100S (Obr. 2) a Kodak E100SW (Obr. 3). U E100S je po většinu času modrá křivka nejníž. To znamená, E100S je pro většinu úrovní expozice o něco méně hustý pro modré světlo, neboli je nepatrně laděný do modra. E100SW má modrou křivku o něco výše a červenou naopak níž. Propouští tudíž více červeného a žlutého (méně modrého) světla, než E100S a je proto celkově tepleji laděný. U obou filmů se křivky výrazně rozcházejí v oblasti stínů. To však není na závadu, jelikož lidské oko není schopno tento rozdíl zachytit a při této hustotě se pozorovateli jeví film čistě černý, nezávisle na těchto odchylkách.

Na závěr se podívejme, jak se stanovuje nominální citlivost barevného inverzního filmu. K tomuto účelu se používá jedna složená křivka, která udává celkovou hustotu negativu. Na křivce se naleznou tři body. Nejprve je to bod A, kde je hustota 0,2 jednotky nad minimem (base plus fog plus stain). Z tohoto bodu se pak vede tečna k která se charakteristické křivky dotýká v oblasti shoulder. Bod dotyku onačme B. A konečně, nechť C je bod, kde hustota je rovna 2. Z bodů B a C se vezme ten, který leží dále vpravo. Citlivost v ASA je pak rovna 10/H, kde H je expozice (v lux sekundách) odpovídající bodu uprostřed mezi bodem A a tímto bodem. Podobně jako u barevného negativu v praxi budeme ale spíš potřebovat vědět, kde je pro film dané citlivosti na vodorovné ose normálně exponovaná střední šedá. Tento bod je ale opět stejný jako v tabulce pro černobílé negativy, v předchozím dílu.