По светлотной характеристике объекты съемки различаются от малоконтрастных (светлых или темных) до объектов с предельно допустимым интервалом светлот, трудно воспроизводимых светочувствительным материалом. Для удобства изложения и упрощения расчетов в качестве объекта съемки принят некоторый условный

средний объект, по своим светлотам часто встречающийся в съемочной практике. В таком объекте есть низшие и высшие светлоты, но ни одна из них не занимает доминирующую площадь в кадре. Все они заключены в интервале примерно 1:128 и относительно уравновешены по площади, среди них отсутствуют самосветящиеся предметы высокой яркости (источники света). Объект воспринимается в основном за счет отражательных свойств своих поверхностей, средний коэффициент отражения примерно 0,2 (светлота 20 %), что соответствует средне-серому цвету, на который настроены все фотоэкспонометры. Его аналог представлен серой шкалой из восьми квадратных равновеликих по площади серых (ахроматических) полей, светлоты которых отличаются друг от друга в два раза. На рис. 1 показан такой образцовый объект совместно с серой шкалой, принятый для экспонометрических расчетов.

·

Рис. 1. Схема стилизованного образцового объекта съемки с практически предельной светлотной характеристикой и примерными световыми значениями интервала яркостей ΔB = 1:128, интервала плотности ΔD = 2,1

Необходимость введения в образцовый объект черного бархата, редко встречающегося в съемочной практике, обусловлена тем, что его светлота близка к предельно черному и характеризует такие элементы съемочного объекта, как затемнения в складках темной одежды, имитирующие черное тело, в том числе и черные проемы открытых окон и дверей в яркий солнечный день при высоком стоянии Солнца и аналогичные другие, которые должны быть воспроизведены на фотографическом снимке тоном, отличным от других. Если в съемочном объекте по сравнению с образцовым преобладают площади каких-либо одних тонов (белых, серых или черных), то они в примерах и расчетах обозначаются равноценными квадратами одной светлоты (рис. 2, а—г).

2. Светлотная характеристика объектов съемки.

Поверхности всех объектов состоят из элементарных площадок различной светлоты и под воздействием света (освещенности) могут создавать яркости от минимальной, например на черном бархате или в неосвещенных складках черной одежды, до предельно яркой на свежевыпавшем снегу, свежевыбеленных стенах или белых одеждах с какими-либо промежуточными яркостями — небольшими, средними или относительно высокими. В основном все объекты близки к диффузным, равномерно отражающим падающий на них свет, кроме некоторых, имеющих зеркальное отражение. Соотношение светлот объекта необходимо знать для определения интервала его яркостей, с учетом степени светорассеяния на фотослое в съемочной камере и передачи в оптических плотностях негативного изображения. Светлота поверхности в % или коэффициент отражения ρ — основная и единственная светооптическая характеристика объекта, без которой исключается анализ его световых условий и тоновоспроизведение. При всем разнообразии поверхностей и условий освещения точных значений светлот не бывает и в различной литературе эти данные различаются между собой. Поэтому для экспонометрических расчетов приемлемы ориентировочные.

Рис. 2. Схемы образцовых съемочных объектов в серых шкалах с преобладанием в них белого (а), черного (б), серого (в) тонов и аналог текстового оригинала (г)

Средняя отражательная способность некоторых диффузных поверхностей по возрастанию коэффициента отражения

3. Яркостная характеристика объекта съемки.

При освещении объекта на элементе его поверхности с диффузным отражением (светлота) образуется яркость B= ρE . Если освещенность E выражена в люксах, то яркость выразится в апостильбах (асб) — люксах на белом — нестандартной величине, но удобной для·· сравнительных·· экспонометрических· расчетов. Яркость в 1 асб относится к диффузной поверхности (ρ= 1), условно отражающей 100 % света при освещенности 1 лк. В фотографической практике для удобства сравнения единицу 1 асб применяют для измерения яркостей любых поверхностей, в том числе и самосветящихся.
При направленно-рассеянном или смешанном отражении яркость поверхности зависит от угла падения света, и поэтому различна в разных направлениях. Такие поверхности при съемочном освещении создают блики, не поддающиеся учету, но дополнительно сильно рассеивающие свет в съемочной камере. Характеризуются такие поверхности коэффициентом яркости г, который для некоторых направленно-отражающих диффузных поверхностей колеблется oт 2...3 до 6...8, у отражающих экранов и подсветов, применяемых при съемках, а также у киноосветительных приборов r= 4...8, а у специальных экранов для рерпроекции в кинотехнике доходит до 500...800.
Яркостная характеристика необходима для определения интервала яркостей объекта съемки и согласования его с возможностью тоновоспроизведения на фотографическом материале.

Ориентировочная яркость некоторых поверхностей по уменьшению величины В

Наиболее трудными для съемки являются объекты, у которых на больших площадях светлого присутствуют относительно небольшие по площади темные участки (темная одежда на фоне светлых пространств — моря, снега, облаков) и объекты, у которых на большой площади темного находится мало белого (светлое лицо человека в черной одежде на темном фоне при съемке, например, в лесу). На рис. 3а—г показано распределение экспозиций от таких локальных яркостей на рабочей кривой негатива. При съемке этих объектов с правильно определенной экспозицией получается недостаточная проработка деталей как в тенях, так и в светах вследствие сужения интервала полутонов на нижнем и верхнем изгибах рабочей кривой. Наименьшие трудности возникают при съемке объектов с одними темными или светлыми деталями (рис. 4, а, б),· так как соответствующим изменением расчетной экспозиции (большей для темных и меньшей для светлых объектов) возможно более правильное распределение полутонов этих объектов на рабочей кривой негатива.

4. Интервал яркостей объекта съемки (контраст объекта)

— это соотношение между яркостью самого темного и самого светлого участков поверхности.

Рис. 3. Условное распределение элементарных экспозиций на рабочей кривой негатива нормального образцового объекта (а), объекта с большими площадями белого (б) и большими площадями черного (в) тонов и графический текстовой оригинал (г)

Самыми темными могут быть:
тени в складках черной бархатной одежды;
черная бархатная ткань как элемент одежды человека;
черный мех в одежде, в том числе и из черного бархата;
черные проемы открытых окон, дверей и подъездов домов при высоком стоянии солнца в яркий летний день;
все черные и темные детали объекта с недостаточной освещенностью или без освещения;
тени в натурных объектах

Самыми светлыми участками объекта съемки без бликов и зеркального отражения могут быть:
свежевыпавший снег и свежевыбеленные стены;
белая одежда и белая бумага, белые ткани;
яркое белое небо с высокой облачностью;
небо с яркими белыми кучевыми облаками (пасмурное небо по светлоте может быть темнее белого).
Предельный интервал яркостей при равномерном освещении может быть определен из соотношения светлот черного меха и свежевыпавшего снега — 0,003 : 0,99, что составит 1:330 или просто 330 (в логарифмическом выражении ΔB=2,5). При условии неравномерного освещения, когда черный мех находится в тени, а освещается только снег, интервал будет значительно больше 330. Точными измерениями установлено, что средний интервал яркостей натурного объекта равен 160 (ΔB=2,2), а объекта в интерьере — до 160 (ΔB< 2,2). В большинстве случаев съемки при постановочном освещении в интерьере ΔB объекта не превышает 128 (ΔB = 2,1). Это значение установлено для образцового (эталонного) объекта съемки и выражено 8-польной серой шкалой (см. рис. 1).

Современные негативные пленки изобразительной фотографии и кинопленки передают интервал ΔB = 2,1 в негативах нормально. Позитивные и диапозитивные пленки допускают передачу ΔB = 2,3. Фотобумаги способны передавать интервал примерно 60 (ΔB = 1,8). В передаче максимального интервала ΔB = 2,5 при наличии в объекте лица человека с ρ=0,3....0,4 есть одна особенность: тон лица при таком интервале и выравнивающем проявлении передается в негативе плотностью меньше D = 1 и выглядит в позитиве темнее обычного.

·

Рис. 4. Распределение на рабочей кривой негатива полутонов при увеличении расчетной экспозиции в четыре раза для темных (а) и уменьшении расчетной экспозиции в два раза для светлых (б) объектов

По значениям светлот ρ определяют контраст объекта Δρ. Если освещение более или менее равномерное (например, пасмурный день), то контраст светлот объекта является контрастом его яркостей — интервалом ΔB = Δρ фотографии светлоты поверхностей связаны с их фактурами. При съемке с целью сравнения всегда следует помнить коэффициенты отражения некоторых темных и светлых фактур. Из темных: черный бархат — 0,6 %, черное сукно — 1,2 и типографская краска — 2,2...4. Из белых— белые одежды, облака и белая бумага — 80 % и светлое лицо человека — 40. Более высокие светлоты редки в съемочной практике, не считая свежевыпавшего снега.
Наиболее распространенным объектом съемки является человек в черной одежде с белой рубашкой. Контраст его светлот составляет 1,2:80 = 66 (ΔB = 1,8). При равномерном освещении интервал яркости такого объекта хорошо воспроизводится в негативе, при направленном (контрастном установленном) освещении возможности его воспроизведения подходят к пределу. Если в объекте нет указанных фактур, особенно с высшими светлотами, то их контраст можно не учитывать и применять контрастное освещение. Например, при самом светлом элементе в кадре — лице человека (40 % отражения) и отсутствии больших площадей черного контраст светлот составит 2,5:40=1:16 или 16 (ΔB = 1,2). С большими контрастами светлот даже небольшие контрасты освещения образуют большие интервалы яркостей, критичные для тоновоспроизведения.
При съемке объекта с сюжетно-важной деталью (например, лица человека на каком-либо фоне) следует учитывать окружающие его предметы и поверхности, отражающие рефлексный свет. Белые и особенно яркие цветные поверхности окружения уменьшают, а темные — увеличивают контраст освещения и при цветной съемке искажают цвет. Слишком светлое окружение, помимо увеличения общей плотности негатива за счет светорассеяния, значительно снижает контраст сюжетно-важной детали, вследствие чего негативы становятся менее контрастными и вялыми. Темное и даже черное окружение (съемка в лесу на фоне темной листвы деревьев и елей) без неба в кадре почти не влияет на светорассеяние и контраст светлот устанавливается лишь общей освещенностью.
Интервал яркостей ΔB не одинаков для восприятия светоприемником, зависит от спектрального состава и равномерности освещения объекта, а также от способов измерения отраженного света приемником-прибором с учетом его вида и спектральной характеристики (рис. 5). Различают интервалы яркостей физический, визуальный, фотометрический и фотографический.
Физический ΔB (истинный, объективный, энергетический) существует в природе относительно некоторого условного гипотетического приемника света с равномерной спектральной чувствительностью. При этом условии освещение объекта равномерно по освещенности и спектру.

Визуальный ΔB воспринимается зрением человека соответственно кривым спектральной световой эффективности глаза при дневном и ночном видении. Кривые показывают, что интервал яркостей одного и того же объекта воспринимается по-разному в условиях дневного и ночного освещения и зависит от адаптации зрения.
Фотометрический ΔB при измерении отраженного света от элементов яркости объекта зависит от свойств применяемого фотометра и способов измерения.
· Фотографический ΔB воспринимается фотопленкой в съемочной камере и зависит от спектральных свойств пленки, съемочной оптики, светофильтров, степени светорассеяния и спектрального состава фотографируемых яркостей.

Рис. 5. Сравнительные спектральные кривые

В пределах спектра при условии равномерно-спектральной освещенности, например от гипотетического источника белого света Е, яркость от элементов съемочного объекта воспринимается неодинаково и зависит от спектральных кривых приемников излучений.
В фотографии для сравнения интервалов яркостей объектов съемки пользуются частным от деления высшей яркости на низшую B_макс:B_мин> выражаемым целым числом. Для расчетов экспозиций по характеристической кривой негативной пленки пользуются десятичным логарифмом этого числа, так как ось абсцисс на стандартном сенситометрическом бланке размечена в логарифмах экспозиций. Для удобства расчетов предлагается следующая таблица.

Интервал яркостей в числовом и логарифмическом выражении

5. Определение интервала яркостей объекта ΔB проводят двумя способами:

Первый способ — непосредственное измерение максимальной и минимальной яркости экспонометром-яркомером на самом светлом и самом темном участках объекта (прямой способ, особенно удобный с применением точечного яркомера ).
Второй способ позволяет определять интервал яркостей без яркомера по освещенности крайних светлот объекта, применяя формулу B=Eρ. Возможность второго способа основана на зависимости ΔB от контраста освещения и контраста известных светлот. При этом возможны три случая освещения объекта.
Первый случай. Освещенность объекта одинакова для всех его светлот (равномерно-рассеянное освещение). Если принять, что ρ₁ и ρ₂ — максимальная и минимальная светлоты объекта, а B₁ и B₂ — максимальная и минимальная яркости соответственно, то интервал яркостей можно представить отношениями:

ΔB=B₂/B₁ =Eρ₂/Eρ₁· или преобразуя ΔB=E(ρ₂/ρ₁)

·

Из преобразованного отношения видно, что при одинаковой освещенности Е интервал яркости ΔB определяется выражением ρ₂/ρ₁, т. е. контрастом светлот. Пример равномерного освещения применим в основном при репродуцировании черно-белых полутоновых или цветных оригиналов.
Второй случай — освещение объекта неравномерное. На максимальную светлоту ρ2 приходится максимальная освещенность E₂· , а на минимальную ρ₁ — минимальная· E₁. При этом контраст яркостей максимален:

ΔB=B₂/B₁=E₂ρ₂/E₁ρ₁или·· ΔB=B₂/B₁=E₂ ρ₂/E₁ρ₁= ΔB _макс

Из этих отношений следует, что ΔB есть произведение двух дробей, из которых первая — контраст освещения, а вторая — контраст светлот. Второй случай — выражение предельного интервала яркостей объекта, значение которого может доходить до ΔB=3 и выше. При воспроизведении объекта с ΔB _макс возможно, что тени и низшие полутона будут забиты, а светлые превратятся в сплошное белое. Прямое сочетание предельных величин E и ρ всегда вызывает значительные трудности в тоновоспроизведении.

Третий случай (обратный второму) — максимальная освещенность приходится на низшую светлоту, а минимальная освещенность — на высшую. При этом, несмотря на большие контрасты освещения и светлот, интервал яркостей будет незначительным и может свестись к единице:

ΔB=B₂/B₁=E₂ρ₁/E₁ρ₂ откуда ΔB _мин

·

Распространенное значение контраста светлот съемочного объекта 1:128 (1) с предельно черными фактурами (бархат) и высшими светлотами (белая ткань). Минимальный контраст светлот наблюдается у гипсовых моделей, снежного покрова, белых облаков и черной одежды. Контраст светотеневого освещения в интерьере колеблется от 2 до 4. Контраст освещения в безоблачную погоду на натуре равен 8...10, в пасмурную — 1.

6. Классификационные характеристики объектов съемки.

По отражательной способности съемочные объекты могут быть с большим интервалом светлот Δρ _макс и относительно малым Δρ. Малый контраст может быть у светлых, средней светлоты и темных объектов, независимо от сюжета и композиционного построения снимка. Объекты с относительно большим интервалом светлот должны фотографироваться с точно определенной экспозицией, особенно цветные, так как неправильная экспозиция может влиять на цветопередачу (16). При съемке малоконтрастных объектов возможно варьирование съемочной экспозиции для улучшения тоновоспроизведения и приведения негатива к оптимальной средней плотности. Если в кадре есть сюжетно-важная деталь, в большинстве случаев крупный план лица человека, то экспозиция, независимо от светлоты объекта, должна быть точной. При отсутствии в кадре лица общая светлота объекта с узким интервалом светлоты Δρ_мин позволяет варьировать экспозицией относительно расчетной при условии равномерного освещения объекта.
На рис. 6а—г показаны графики с изменением экспозиции. Для темного объекта без лица человека (рис. 6, б) возможно увеличение экспозиции примерно до четырех раз (две ступени). При этом распределение низших яркостей с нижнего криволинейного переходит на прямолинейный участок характеристической кривой (ХК) с пропорциональной передачей тонов. Вместо увеличения экспозиции можно применить более контрастное проявление с предварительной пробой.
При съемке светлого объекта высшие яркости приходятся на верхний криволинейный участок ХК. Для объектов без лица человека в кадре можно улучшить тонопередачу, уменьшив расчетную экспозицию в два — четыре раза (рис. 6, г). При этом дополнительное улучшение тонопередачи получается от снижения светорассеяния на фотослое вследствие сокращения экспозиции. Для объектов со средними светлотами экспозицию, как правило, можно не изменять.
·

Рис. 6. Графики, показывающие тоновоспроизведение объекта с изменением съемочной экспозиции при съемке:
а —темного объекта и лица в нем; б-темного объекта без лица и с увеличением в четыре раза экспозиций; в —светлого объекта и лица в нем; г — светлого объекта без лица и с уменьшением экспозиций в два раза

·

Рис. 7. Светлотный ряд съемочных объектов, различающихся по наличию и количеству различных элементов светлоты

Все многообразие объектов съемки можно разделить на три группы, отличающиеся по узкому интервалу светлот с примерно одинаковыми Δρ в пределах 1:10...1:16 (рис. 7). Для наглядности светлоты этих объектов выражены полями серой шкалы в количестве четырех. Съемка объектов с узким интервалом светлот позволяет изменять съемочную экспозицию в значительное число раз, но при учете изменения светорассеяния в съемочной камере. Значительный интервал светлот имеют светлые объекты с темными деталями на переднем плане (морские, сельские и зимние пейзажи). Они требуют при съемке точной расчетной экспозиции.

7. Восприятие яркости различными приемниками света.

Яркость — понятие о свете, излучаемом или отражаемом поверхностью и должно обязательно связываться с представлением о каком-либо приемнике света. В съемочном процессе участвуют три приемника света: глаз — субъективно оценивающий яркость элементов объекта, фотоэкспонометр — объективно определяющий интегральное значение экспонирующего света и отдельных яркостей и фотопленка — воспринимающая яркости элементов объекта съемки в пределах ее спектральной чувствительности.

Глаз человека оценивает визуальную яркость цвета, причем основную роль в этой оценке играет адаптация. Под действием света диаметр зрачка изменяется автоматически без влияния сознания, поэтому зрачок не может участвовать в объективной оценке яркости с ее перепадами при переводе взгляда с одного элемента объекта на другой. Световой поток, поступающий на сетчатку глаза, может изменяться при переходе с яркого объекта на темный и наоборот в 16 раз. Скорость адаптации устанавливает чувствительность глаза: световую — за 5...10 мин, темновую — за 1...2 ч. Вследствие этого глаз при анализе объекта съемки не может правильно оценивать абсолютную яркость особенно в небольшом интервале.

Рис. 8. Спектральные кривые фотоэлектрических приемников излучений применяемых в фотоэкспонометрах, и кривая спектральной эффективности глаза

Наблюдать яркость при разглядывании объекта можно лишь прищурив глаза. Тогда яркость и ее перепады будут оцениваться более четко, что позволит наблюдать относительно больший ее интервал, т. е. расширится визуальный контраст яркости. Кроме того, кривая, спектральной световой эффективности глаза показывает, что в пределах спектра яркость цветов ощущается неодинаково. Синее (длина волны λ=400...500 нм) и красное (λ=680...720 нм) глаз ощущает по яркости значительно темнее, чем зеленое (λ=555 нм).

Фотоэкспонометр и фотопленка (особенно цветная) воспринимают яркость цвета совершенно отлично от зрительного ощущения,и при съемке это следует учитывать. Особенно следует учитывать спектральные различия глаза и цветной пленки, у которой чувствительность к синим и красным лучам значительно выше и которая воспринимает синий и красный цвета значительно эффективнее. Поэтому зимой в солнечный день глаз почти не видит снег в тенях голубым, а цветная пленкавидит, поэтому в цветном снимке доминирует синий цвет снега в тенях, подсвеченных синим цветом неба. Аналогично и в черно-белой фотографии. Пленка «видит» синий цвет неба гораздо лучше и, хорошо воспринимая синие лучи, передает участки неба в негативе темным, а в позитиве — белым тоном. Поэтому, чтобы выделить небо на черно-белом снимке, применяют желтые, оранжевые и красные светофильтры. Они не пропускают синие лучи, пленка ими не засвечивается, в негативе эти участки прозрачны, а на отпечатке выражены относительно темным тоном. Реакция на свет различных приемников неодинакова и, если для глаза — это ощущение, воспринимаемое мозгом, то для фотоэкспонометра — это изменение фототока, отклоняющего стрелку гальванометра, поэтому он регистрирует фотометрическую яркость объективно, соответственно своей спектральной характеристике.

Фотоэкспонометр должен иметь спектральную характеристику, аналогичную применяемой фотопленке (например, панхроматической или ортохроматической), и воспринимать яркость в пределах спектра как глаз. Фотоэлектрические приемники излучения, применяемые в экспонометрах, по многим причинам имеют различные спектральные характеристики (рис. 8) и не могут одновременно соответствовать всем видам и типам фотопленок. Поэтому они выбираются с такими характеристиками, которые относительно хорошо согласуются со спектром и светочувствительными материалами. Некоторые из них близки к спектральной характеристике глаза.
· Фотопленка воспринимает яркости элементов съемочного объекта фотографически, т. е. в оптических почернениях негатива соответственно своей спектральной характеристике.

Рис. 9. Спектральные кривые приемников света, используемых в фотографии

Например, фотослой несенсибилизированного материала (фотобумага, позитивная пленка) воспринимает яркости только синих деталей объекта. Другие цвета не воспринимаются. Ортохром воспринимает яркости синих и зеленых деталей объекта, а яркости красных не воздействуют на фотослой и в негативе не производят почернений. Современные фотопленки общей (изобразительной) фотографии панхроматические, чувствительные к яркостям всех цветов спектра, воспроизводят их в негативе. Однако неравномерная их спектральная характеристика с малой чувствительностью в зеленой зоне спектра требует применения желто-зеленого или лучше — зеленого светофильтра для коррекции с приближением к спектральной характеристике глаза и воспроизведения всех цветов в более естественно воспринимаемых тонах.
Правильное фотографирование всегда предусматривает учет спектральных характеристик глаза, экспонометра и фотопленки (рис. 9) и требует согласования света объекта с возможностью фотопленки посредством светофильтров.