Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii

Úvod k barevné fotografii



Úvod k barevné fotografii • Transmitance filtrů doplňkových barev

B

G+R

B

λ

Úvod k barevné fotografii • Young (1801) - teorie trichromatického vnímání barev, existence tří různých receptorů v oku, preferenčně citlivých k základním barvám - modré, zelené, červené (RGB). • Objekt se proto jeví jako modrý, zelený nebo červený, pokud odražené světlo z jeho povrchu dráždí příslušné receptory v oku.

G λ

R

R

B+G

λ

Úvod k barevné fotografii • Newton (1861) (1861) - bílé světlo je směsí všech barev ve viditelném spektru, • objekt se jeví jako bílý, bílý, barevný nebo černý v závislosti na jeho schopnosti odrážet všechno, část nebo žádné dopadající záření.

1



• Barva je výsledkem interakce mezi světlem, objektem a pozorovatelem. • Světlo je modifikované objektem, a tak pozorovatel vnímá modifikobané světlo jako barvu.



RGB vs. vs. CMY (CMYK) Monitory a skenery – aditivní barevný systém, Tiskárny – subtraktivní barevný systém.

Atributy barvy – HSL

• Hue – odstín (... vlnová délka) • Saturation – brilance (... šířka absorpčního pásu) • Lightness – světlost (... amplituda)



Atributy barvy • HLS (Hue, saturation, lightness) demonstruje, že viditelná barva je třírozměrná – 3 koordináty, které mapují barvu v barvovém prostoru (Munsell) • Barvové prostory založené na HLS používají cylindrické koordináty

2



CIE barvové prostory • CIE XYZ, CIE L*a*b*, CIE L*C*h° • objekt, světlo a pozorovatel/procesor


Úvod k barevné fotografii ... CIE 1976 (L*a*b*) nebo CIELAB nebo CIELCH (L*C*h°) CIELAB (L*a*b*) L* - světlost, a* - hodnota červená/zelená, b* - hodnota žlutá/modrá.


Úvod k barevné fotografii CIELCH (L*C*h°) L* = 116 (Y/Y (Y/Yn)1/3 – 16 a* = 500 [(X/X [(X/Xn)1/3 – (Y/Y (Y/Yn)1/3] b* = 200 [(Y/Y [(Y/Yn)1/3 – (Z/Z (Z/Zn)1/3] L* =116 (Y/Y (Y/Yn)1/3 – 16 C* = (a2 + b2)1/2 h° = arctan (b*/a*) Xn, Yn, Zn, jsou hodnoty referenční bílé pro uvažovaného pozorovatele a světlo

3


Optické vlastnosti oka Optická soustava oka • optická prostředí (rohovka, komorová voda, čočka a sklivec) • optické plochy (rohovka, přední plocha čočky, zadní plocha čočky) • duhovka reguluje množství světla vstupujícího do oka velikostí otvoru (zornice) ve svém středu • sítnice je vnitřní vrstva oční stěny, která je světlocitlivá, je tvořena tyčinkami (citlivost) a čípky (barva)

∆E*ab = [(∆ [(∆L2) + (∆ (∆a2) + (∆ (∆b2)]1/2 ∆L* = +11.10, ∆a* = –6.10, ∆b* = –5.25 ∆E*ab = [(+ 11.1)2 + (– (–6.1)2 + (– (–5.25)2]1/2 ∆E*ab = 13.71

Optické parametry oka

Fotopické vidění

Gullastrandův model

optický prvek

latinský název

index lomu

rohovka

cornea

1,376

komorová voda

aqeuous

1,336

čočka

lens

1,413

sklivec

corpus vitreaum

1,336

r (mm) 7,8

Barevné vidění člověka • je charakterizováno spektrální citlivostí barevných fotoreceptorů (čípků) na sítnici oka (ρ – červený, γ – zelený, β – modrý) • je zprostředkováno za vyšších intenzit osvětlení (E > 10 lx) a umožňuje vidění barev. Nejcitlivější místo na sítnici z hlediska barevného vidění je žlutá skvrna.

10,0 –6,0

• ohniska standardního oka vzhledem k vrcholu rohovky: • f = –15 mm (předmětové), f´ = 23,9 mm (obrazové), • střední optická mohutnost oka je 60 ÷ 70 D (dioptrií).

Skotopické vidění Nebarevné vidění člověka • je charakterizováno spektrální citlivostí nebarevných fotoreceptorů (tyčinek) na sítnici oka • je zprostředkováno při nízkých intenzitách osvětlení (E < 10–3 lx)

Mezopické vidění • jsou v činnosti oba druhy fotoreceptorů sítnice (tyčinky i čípky) • je zprostředkováno pro intenzity osvětlení E ´Ç 10–3, 10 lx×

umožňuje vidění za šera.

4

Zrak a světlem indukované molekulární změny • sítnice obsahuje světlocitlivé buňky (asi 7 milionů čípků a 120 milionů tyčinek) • buňky přeměňují světlo na elektrické impulsy, přenášené do mozku pomocí nervových vláken • mozek potom detekuje, která nervové vlákna přenesla elektrický impuls a vytvoří obraz

Vizuální vjem tyčinkami Izomerizace retinalu • fotochemická izomerizace 11-cis-retinalu na all-trans-retinal • absorbovaný foton excituje π elektron do vyšších energetických stavů (π−π*) • dochází k roztržení dvojité vazby a umožní se volné otáčení segmentů molekuly okolo jednoduché vazby mezi uhlíky C11 a C12 a k tvorbě konformace all-trans

Fotochemická izomerizace retinalu proces generující monochromatický vizuální signál sestává ze tří důležitých kroků: • izomerizace retinalu, • konformační změny proteinu, • tvorba signálu nervovým impulsem.

Konformační změny proteinu • chromofor je kovalentně vázaný na jednu amino kyselinu v peptidickém řetězci opsinu, na Lysin 296 • absorpce fotonu 11-cis-retinalem a jeho následná izomerizace není doprovázena změnou struktury proteinu • rhodopsin obsahující all-trans-retinal je známý jako bathorhodopsin

• tato izomerizace proběhne během deseti až dvanácti -11 s), někdy pikosekund (10 dokonce rychleji.

Konformační změny proteinu • vlivem izomerizace retinalu mění speciální protein opsin (rhodopsin, oční purpur) v buňkách tyčinek svůj tvar • maximum absorpce 11-cis-retinalu je v ultrafialové oblasti, maximum absorpce rhodopsinu je 500 nm • opsin sestává z 348 aminokyselin, kovalentně vázaných v řetězci • řetězec má sedm hydrofobních oblastí, které prochází lipidickou membránou pigmentového disku

Tvorba signálu nervovým impulzem • po tvorbě metharhodopsinu následuje několik reakčních kroků: – aktivace enzymu transducinu a fosfodiesterázy – hydrolýza cyklického GMP (guaninmetafosfátu) – uzavření kanálů pro Na+ ionty, dojde k tvorbě velkého náboje na vnější membráně – tvorba elektrického signálu, náboj je sveden k synaptickému konci, kde je přenášen na sousedící nervová vlákna. • izomer all-trans-retinal je důležitý pro obnovu 11-cis-retinalu a jeho opětovnou inkorporaci v rhodopsinu • po enzymatické redukci trans-retinalu na trans-retinol vzniká enzymatickou oxidací zpět 11-cis-retinal a jeho reakcí s opsinem se regeneruje rhodopsin

5

Vizuální vjem čípky

Porovnání tyčinek a čípků: ostrost a citlivost

• elektrické signály nervovým vláknům pro barevné vidění jsou generovány v buňkách čípků • v probíhá nich stejný proces jako v tyčinkách pro monochromatické vidění • tři druhy čípků jsou základním předpokladem pro rozeznávání barev (trichromatické vidění: je absorbováno červené, zelené a modré světlo) • každý druh čípků obsahuje různý protein vázaný na 11-cis-retinal, který má své absorpční spektrum s charakteristickým maximem absorpce • absorpční pásy jednotlivých druhů čípků jsou velmi široké a navzájem se překrývají (např. oranžové světlo je absorbováno zelenocitlivým i červenocitlivým pigmentem, červenocitlivý pigment absorbuje dané světlo efektivněji) • tři pigmentové proteiny jsou podobné rhodopsinu a obsahují stejné sekvence aminokyselin jako rhodopsin a liší se jen několika aminokyselinami umístěnými blízko vazby na retinal.

• tyčinky jsou citlivější než čípky a poskytují ostřejší obraz • každá tyčinka je spojena nervovým vláknem, a tak mozek může velmi přesně určit umístění tyčinky, ve které proběhl výše popsaný fotochemický proces. Proto tyčinky tvoří velmi ostrý vizuální vjem. • čípky sdílí nervové vlákno přibližně s 10 000 jinými čípky. Pokud tedy dostane mozek nervový impuls, nemůže rozlišit, které z 10 000 buněk čípků pochází impuls, a proto nemůže být obraz tvořený čípky tak ostrý jako obraz tvořený tyčinkami • na druhé straně, signál pocházející z buněk tyčinek se odvádí přímo a není sdílen jinými nervovými vlákny, proto se tyčinky vyznačují mnohem větší citlivostí než čípky

ZPŮSOBY TVORBY BAREVNÉHO OBRAZU


ADITIVNÍ • Mozaiková metoda: • Autochrome – zabarvená škrobová zrna, mezičásticový prostor vyplněný aktivním uhlím použití od roku 1907 do 30. let. • Agfacolor – zabarvená zrna pryskyřice, mnohem transparentnější, • Dufaycolor – mozaika pravidelných plošek RGB 106 čtverců/sq. inch. • Polavision (1977) – síť velmi jemných proužků RGB polyesterových filtrů pro Super 8 filmový formát, 60 triád/mm, • Polachrome – jako předchozí, ale vyvolání difúzním postupem, 40 triád RGB/mm, na 35 mm film, TV)

ADITIVNÍ • Metoda následných filtrů (Columbia systém, 1950): Kolo s filtry RGB umístěnými za sebou, rotující před kamerou, negativní čb materiál, kopírování na pozitiv pro projekci s podobným kolem RGB filtrů, rotujícím před projekčním objektivem. Rychlost 50 až 150 otáček za sekundu. Nevýhody: modrý filtr je pro oko tmavší a způsobuje “blikání” při projekci a barevné lemování pohybujících se předmětů. Columbia systém z roku 1950, 144 ot/s, nerozšířil se pro vysokou spotřebu filmového materiálu a nemožnost přijímat obrazový signál na stávajících čb televizorech.


• pozitivní proces, Minilaby


ADITIVNÍ • Maxwell (1858 - 62) ukázal výtažkování: • Kamerou se snímá scéna na tři oddělené negativy přes modrý, zelený a červený filtr. • Z negativů se připraví separátní pozitivy a pomocí tří projektorů se stejnými filtry (RGB) je světlo pozitivními výtažky pro každou barvu modulované do jednoho obrazu.

ADITIVNÍ • Praktické využití přinesl až Vogelův objev spektrální senzibilizace. • Separace na výtažky pro filtry RGB se velmi nerozšířila, úspěšnými se ukázaly postupy využívající mozaiku filtrů. Jemná mozaika fitrů (RGB - obarvená škrobová zrna) se nanesla na podložku (např. sklo, celuloid) a z druhé strany se navrstvila panchromatická emulze.

• Tím se získá znovu celé viditelné spektrum - aditivní barevná reprodukce.

6

SUBTRAKTIVNÍ

• Použití subtraktivních barev (žlutá, purpurová, azurová) bylo navrženo původně Ducosem du Hauronem v roce 1869. Připravil výtažkové negativy snímáním předlohy přes filtry základních barev (modrá, zelená, červená) na panchromatický film.

Negativ získaný přes červený filtr byl kopírovaný na pozitiv a upravený tak, že plochy pozitivu odpovídající červeným plochám objektu byly čisté, ale v místech černého pozadí byl du Hauronův pozitiv azurový (absorbující červené světlo).


• Du Hauron navrhl, že negativní výtažky by bylo možné získat jednou expozicí, pokud by byly desky překryté přes sebe a tvořily “tripack”. V takovém “tripacku” by nebylo možné získat ostré obrazy pro jejich tloušťku. • Až vynález Rudolfa Fischera v r. 1912 přinesl komerční využití “tripacku”. Ve Fischerovém integrálním “tripacku byly citlivé vrstvy navrstvené na sobě na jedné podložce a byly neoddělitelné. Spodní vrstva byla senzibilizovaná na červenou oblast spektra, střední na zelenou a horní vrstva, oddělená žlutým filtrem, na modrou oblast spektra.

Podobné pozitivy byly připraveny expozicí přes modrý a zelený filtr a s následným překopírováním na pozitivní film a vybarvením žlutě a purpurově. Potom se takto připravené pozitivy umístily v registru na bílém podkladu nebo promítly projektorem. Dosáhlo se tak reprodukce původních barev objektu.

ZPŮSOBY TVORBY BAREVNÉHO OBRAZU • Fischer také patentoval inkorporaci látek (barvotvorných složek do vrstev, které by mohly reagovat s oxidovaným pdialkylaminoanilínovým vyvolávačem a poskytovat barviva doplňkových barev (CMY). • Barvotvorná reakce může probíhat jen v přítomnosti oxidačního činidla, kterými jsou exponované zrna AgX. Fischer nebyl schopný v té době dotáhnout svoje nápady do praktického cíle a komerčního využití. • Mannes a Godowsky ukázali, že tento nápad je možné realizovat tak že by barvotvorná složka mohla být vnesena do vrstvy až v procesu barevného vyvolávání - tzv. selektivního vyvolávání. Na tomto principu vyrobený film byl prodávaná už v roku 1935 firmou Eastman Kodak Company pod názvem Kodachrome.

7

ZPŮSOBY TVORBY BAREVNÉHO OBRAZU • Fischerův původní nápad byl využitý firmou Agfa, která prodávala integrální tripak, ve kterém byly vhodné hydrofilní barvotvorné složky zavedené do želatiny ve všech vrstvách, pod názvem Agfacolor. • Podobný produkt využívající inkorporované barvotvorné složky, byly a jsou prodávány firmou Eastman Kodak Company pod názvem Ektachrome. Tento materiál jako první obsahoval barvotvorné složky s dlouhými alifatickými hydrofobními skupinami, dispergované v inertním rozpouštědle do želatiny všech vrstev.

BAREVNÝ NEGATIV • Soudobé barevné negativní materiály jsou složeny ze čtyř funkčních vrstev: • modrocitlivé vrstvy, obsahující barvotvornou složku (kupler) pro žluté barvivo; • žlutého filtru, zabraňujícího přechodu modrého světla do dalších vrstev; • zelenocitlivé vrstvy, obsahující barvotvornou složku (kupler) pro purpurové barvivo; • červenocitlivé vrstvy obsahující barvotvornou složku (kupler) pro azurové barvivo. • Každá vrstva obsahuje halogenidy stříbra a senzibilátory pro příslušnou spektrální oblast.

BAREVNÝ NEGATIV • Následně je stříbro odstraněno běličem a nevyvolané krystaly halogenidu stříbra ustalovačem. • Vzniklé barvivo by mělo být odolné vůči světlu, teplu, vlhkosti, kyselinám, • vzniklé barvivo nesmí difundovat z vrstvy, ve které se tvoří,

ZPŮSOBY TVORBY BAREVNÉHO OBRAZU SUBTRAKTIVNÍ • • • • • • •

Tripack Selektivní vyvolávání (Kodachrome, inverzní postup) Zabudovaný kuplerový systém (negativní i inverzní postupy) Vybělovací postupy Difúzní postupy Přenos barviva (Kodak Dye Transfer a Technicolor) Jiné

BAREVNÝ NEGATIV • Při expozici světelným zářením dochází ke vzniku latentního obrazu jednotlivých vrstvách. • V procesu vyvolávání se redukují krystaly halogenidu stříbra s latentním obrazem na kovové stříbro. • Produktem vyvolávání je však i oxidovaný vyvolávač (Devox), který ve stejném místě reaguje s barvotvornou složkou (kuplerem) za vzniku příslušného barviva.

Devred + Ag+ → Ag + Devox Devox + K → Barvivo

kde K je barvotvorná složka (kupler)

BAREVNÝ NEGATIV • každé barvivo (CMY) by mělo mít maximum absorpce jen v jedné spektrální oblasti viditelného spektra a vykazovat co nejvyšší transmitanci v zbylých dvou oblastech viditelného spektra. • Žluté barvivo má mít max. absorpce v modré oblasti (400 - 500 nm) a vysokou propustnost (transmitanci) nad 500 nm; • purpurové barvivo má mít maximum absorpce v zelené oblasti (500 - 600 nm) a vysokou transmitanci v modré a červené oblasti viditelného spektra; • azurové barvivo má mít maximum absorpce v červené oblasti (600 700 nm) a vysokou transmitanci v modré a zelené oblasti.

8

BAREVNÝ NEGATIV

BAREVNÝ NEGATIV Vyvolávače • T 22: N,N-diethyl-1,4-fenylendiamoniumsulfát, (TSS)

• Jako vyvolávací látka se používají deriváty N,N-dialkyl-p-fenylendiaminu obecného vzorce

NH2 . H2 S O 4

• T 32: N-ethyl,N-(2-hydroxydiethyl)-1,4fenylendiamoniumsulfát monohydrát R1 N

H5 C 2

NH2

N

NH2

HO–H4 C 2

R2

• Ac 60: N-butyl, N(4-sulfobutyl) -1,4-fenylendiamin

C 2 H5

NH2

NH2 . H2 S O 4

N

C 4 H9

N

Vyvolávače

C 2 H5 C 2 H4 OH

C 4 H8 – S O 3 H

BAREVNÝ NEGATIV

C 2 H5

N

BAREVNÝ NEGATIV NH2

• CD 1: N,N-diethyl-1,4-fenylendiaminhydrochlorid

. HCl C 2 H5

N

C 2 H5

Vyvolávače • CD 3: N-ethyl-N-(2methansulfonamidoethyl)-2methyl-1,4fenylendiaminseskvisulfát monohydrát

• CD 4: N-ethyl-N-(2-hydroxyethyl)-2methyl-1,4fenylendiamoniumsulfát monohydrát NH2

NH2

NH2

CH3

CH3

CH3

. H2 S O 4

. 3 /2 H2 S O 4 . H2 O

. HCl

• CD 2: N,N-diethyl-2-methyl-1,4fenylendiaminhydrochlorid

N

C 2 H5

N

C 2 H5 C 2 H4 – NH – S O 2 – CH3

N

C 2 H5 C 2 H4 OH

C 2 H5

BAREVNÝ NEGATIV Barvotvornou komponentou (kuplerem) jsou dnes nejčastěji organické sloučeniny obsahující aktivní methylenovou skupinu, ze kterých vznikají azomethinová barviva žlutých až purpurových odstínů a dále fenoly, poskytující barviva typu indonilinu.

Základní struktura barvotvorných komponent: žlutá

H2 C

ethylacetoacetát

CN CN

purpurová

COCH3

H2 C

dinitril kyseliny malonové 1-fenyl-3-alkyl-5-pyrazolon

COOC 2 H5

R C

CH2

N

C N

O

C 6 H5 azurová

OH

1- naftol

9

Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii. Úvod k barevné fotografii

Recommend Documents