Цвета
<<  Системы цветов в компьютерной графике Самовыражение в цвете  >>
Химия и цвет
Химия и цвет
Технологии серебряных фотопроцессов
Технологии серебряных фотопроцессов
2. Физические и химические свойства галогенидов серебра, важные для
2. Физические и химические свойства галогенидов серебра, важные для
Примеры дислокаций (дефектов) в кристаллах AgBr:
Примеры дислокаций (дефектов) в кристаллах AgBr:
Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких
Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких
Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких
Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких
Фотоэффект в кристаллах AgHal: в темноте кристаллы обладают очень
Фотоэффект в кристаллах AgHal: в темноте кристаллы обладают очень
Образование долгоживущих фотолитических агрегатов атомов Ag
Образование долгоживущих фотолитических агрегатов атомов Ag
Изменение размеров частиц при превращении катионов и анионов в
Изменение размеров частиц при превращении катионов и анионов в
Дислокация
Дислокация
Желатина – продукт переработки коллагена:
Желатина – продукт переработки коллагена:
3. Скрытое фотографическое изображение и механизм его образования
3. Скрытое фотографическое изображение и механизм его образования
Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им
Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им
Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им
Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им
Однако при обычных экспозициях суммарная энергия квантов слишком мала
Однако при обычных экспозициях суммарная энергия квантов слишком мала
Образование металлического серебра происходит во всем микрокристалле
Образование металлического серебра происходит во всем микрокристалле
Изображения, созданные мелкодисперсным серебром, чрезвычайно стойки
Изображения, созданные мелкодисперсным серебром, чрезвычайно стойки
Цветные фотопроцессы
Цветные фотопроцессы
400 нм
400 нм
Механизмы восприятия цвета:
Механизмы восприятия цвета:
Механизмы восприятия цвета:
Механизмы восприятия цвета:
3.
3.
4.
4.
Красный и зеленый – дополнительные цвета:
Красный и зеленый – дополнительные цвета:
Е
Е
Е
Е
?*
?*
?*
?*
Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных
Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных
Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных
Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных
каротин С40Н56
каротин С40Н56
Пеларгонидин
Пеларгонидин
4. Цветной диффузионный процесс
4. Цветной диффузионный процесс
Polaroid
Polaroid
Диффузионный процесс фирмы Polaroid
Диффузионный процесс фирмы Polaroid
Красители диффузионного процесса
Красители диффузионного процесса
Красители диффузионного процесса
Красители диффузионного процесса
Устройство фотокомплекта Polaroid
Устройство фотокомплекта Polaroid
Кристаллы AgHlg чувствительны только к синему и фиолетовому свету (
Кристаллы AgHlg чувствительны только к синему и фиолетовому свету (
Пример: сенсибилизатор к зеленой части спектра
Пример: сенсибилизатор к зеленой части спектра
Цианиновые сенсибилизаторы к красной части спектра
Цианиновые сенсибилизаторы к красной части спектра
Ag
Ag
Зона проводимости
Зона проводимости
Зона проводимости
Зона проводимости
Зона проводимости
Зона проводимости
Устройство фотокомплекта Polaroid
Устройство фотокомплекта Polaroid
Темная
Темная
Устройство фотокомплекта Polaroid
Устройство фотокомплекта Polaroid
Красный участок
Красный участок
Устройство фотокомплекта Polaroid
Устройство фотокомплекта Polaroid
Жпк
Жпк
Похожие максимумы поглощения дает хлорофилл:
Похожие максимумы поглощения дает хлорофилл:
Желтый + синий дают зеленый
Желтый + синий дают зеленый
Устройство фотокомплекта Polaroid
Устройство фотокомплекта Polaroid
Ппк
Ппк
«Врожденный дефект» технологии Polaroid – связан со способом получения
«Врожденный дефект» технологии Polaroid – связан со способом получения
Медленная диффузия ППК из НМ в ПМ
Медленная диффузия ППК из НМ в ПМ
Процессы с синтезом красителей
Процессы с синтезом красителей
Устройство цветной негативной фотопленки
Устройство цветной негативной фотопленки
Проявитель для пленки:
Проявитель для пленки:
Надпись на этикетке: «Обновляющий раствор проявителя»
Надпись на этикетке: «Обновляющий раствор проявителя»
4. «Обновляющий раствор отбелки» 5. «Рабочий и обновляющий раствор
4. «Обновляющий раствор отбелки» 5. «Рабочий и обновляющий раствор
Превращения фенилендиаминов под действием AgBr*
Превращения фенилендиаминов под действием AgBr*
Например, образование желтого красителя:
Например, образование желтого красителя:
Образование ППК:
Образование ППК:
Образование ГПК:
Образование ГПК:
Единственный раствор, состав которого не указан фирмой
Единственный раствор, состав которого не указан фирмой
«Отбеливание» - удаление серебра:
«Отбеливание» - удаление серебра:
Химия и цвет
Химия и цвет
Химия и цвет
Химия и цвет
?
?
Процесс образования желтого красителя:
Процесс образования желтого красителя:
Ацетоацетанилид:
Ацетоацетанилид:
Состав проявителя для бумаги: диэтиленгликоль +
Состав проявителя для бумаги: диэтиленгликоль +
Почему блокбастеры в XXI веке продолжают снимать на пленку
Почему блокбастеры в XXI веке продолжают снимать на пленку
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40
Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40
Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40
Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40
Более подробный анализ в тезисах доклада, подготовленного для
Более подробный анализ в тезисах доклада, подготовленного для
Разрешающая способность является одним из основных параметров
Разрешающая способность является одним из основных параметров
Специальная литература и СМИ изобилуют статьями, предсказывающими
Специальная литература и СМИ изобилуют статьями, предсказывающими
Цифровой пиксел субтрактивной цветовой модели (например, CMYK)
Цифровой пиксел субтрактивной цветовой модели (например, CMYK)
Это объясняется тем, что в черно-белом фотопроцессе изображение
Это объясняется тем, что в черно-белом фотопроцессе изображение
Мы изучили 35 мм (экспонированную и обработанную) цветную негативную
Мы изучили 35 мм (экспонированную и обработанную) цветную негативную
Под микроскопом наблюдаются облака красителей основных цветов, часто
Под микроскопом наблюдаются облака красителей основных цветов, часто
ЛИТЕРАТУРА К СТАТЬЕ 1. А.В. Мануйлов
ЛИТЕРАТУРА К СТАТЬЕ 1. А.В. Мануйлов
К статье:
К статье:
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий
Литература
Литература

Презентация на тему: «Химия и цвет». Автор: Manuilov. Файл: «Химия и цвет.ppt». Размер zip-архива: 11774 КБ.

Химия и цвет

содержание презентации «Химия и цвет.ppt»
СлайдТекст
1 Химия и цвет

Химия и цвет

Технологии серебряных фотопроцессов

к.х.н., доц. А. В. Мануйлов, факультет естественных наук, кафедра органической химии

Новосибирский государственный университет

Новосибирский государственный университет

2 Технологии серебряных фотопроцессов

Технологии серебряных фотопроцессов

Черное изображение (негатив)

1. Роль серебра в черно-белом фотопроцессе.

Нет реакции

Растворим

Е

3 2. Физические и химические свойства галогенидов серебра, важные для

2. Физические и химические свойства галогенидов серебра, важные для

фотографии:

Agcl и agbr - кубическая решетка. Agi – другая решетка.

Постоянная решетки: AgBr – 2,88 A, AgCl – 2,77 A, при сокристаллизации принимает промежуточные значения.

Добавки AgI – не выше нескольких %.

4 Примеры дислокаций (дефектов) в кристаллах AgBr:

Примеры дислокаций (дефектов) в кристаллах AgBr:

Вблизи нарушений всегда происходит местное отклонение энергии решетки от средней в сторону уменьшения. Места с меньшей потенциальной энергией являются потенциальными ямами.

5 Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких

Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких

блоков:

Поверхность кристалла – протяженный дефект.

Тепловые дефекты: растут с температурой кристалла. Появление межузельных ионов Ag+.

Особенность именно AgBr и AgCl: точечные тепловые дефекты встречаются почти исключительно среди катионов (0,01% ионов Ag+ при t комн. – межузельные).

6 Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких

Пример дефекта кристаллической решетки при сращивании нескольких

блоков:

Поверхность кристалла – протяженный дефект.

Тепловые дефекты: растут с температурой кристалла. Появление межузельных ионов Ag+.

Особенность именно AgBr и AgCl: точечные тепловые дефекты встречаются почти исключительно среди катионов (0,01% ионов Ag+ при t комн. – межузельные).

7 Фотоэффект в кристаллах AgHal: в темноте кристаллы обладают очень

Фотоэффект в кристаллах AgHal: в темноте кристаллы обладают очень

слабой электропроводностью, на свету она заметно возрастает.

«Красная граница» для AgCl – 380 нм (УФ);

Для AgBr – 430 нм (фиолетовая область).

800 нм

400 нм

Примесь сульфида серебра может сдвигать «красную границу» AgBr до 600 нм.

Видимая область:

8 Образование долгоживущих фотолитических агрегатов атомов Ag

Образование долгоживущих фотолитических агрегатов атомов Ag

9 Изменение размеров частиц при превращении катионов и анионов в

Изменение размеров частиц при превращении катионов и анионов в

нейтральные атомы:

10 Дислокация

Дислокация

Межузельный

Межузельный

Поглощается желатиной

Ag

Ag

Ag

Ag

11 Желатина – продукт переработки коллагена:

Желатина – продукт переработки коллагена:

Тройная спираль коллагена необратимо разрушается с образованием таких полипептидных цепей:

gly

gly

gly

12 3. Скрытое фотографическое изображение и механизм его образования

3. Скрытое фотографическое изображение и механизм его образования

Теория Р. Гэрни и Н. Мотта (1938).

13 Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им

Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им

потенциальных ям (б):

Энергия электрона в молекуле проявляющего вещества (гидрохинона).

Картужанский А. Л., Красный-Адмони Л. В. Химия и физика фотографических процессов. Л: Химия, 1986. Код в библиотеке НГУ: М, К 273.

Субцентр скрытого изображения, способный принимать электроны только из кристалла, но не из проявителя

14 Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им

Схематическое представление различных центров (а) и соответствующих им

потенциальных ям (б):

Энергия электрона в молекуле проявляющего вещества (гидрохинона).

Картужанский А. Л., Красный-Адмони Л. В. Химия и физика фотографических процессов. Л: Химия, 1986. Код в библиотеке НГУ: М, К 273.

Крупный центр скрытого изображения, способный принимать электроны как из кристалла, так и из проявителя

Центр вуали

15 Однако при обычных экспозициях суммарная энергия квантов слишком мала

Однако при обычных экспозициях суммарная энергия квантов слишком мала

и образуется не металлическое серебро, а лишь агрегаты атомов серебра.

Примеси (дефекты кристалла) облегчают высвобождение валентных электронов. В местах дислокаций при сильной засветке можно осуществить даже «прямой» процесс синтеза металлического серебра и галогена:

16 Образование металлического серебра происходит во всем микрокристалле

Образование металлического серебра происходит во всем микрокристалле

равномерно. Скорость реакции пропорциональна концентрации катализатора – фотолитического серебра.

Каталитическое действие фотолитического серебра

Ag

Металлическое серебро

17 Изображения, созданные мелкодисперсным серебром, чрезвычайно стойки

Изображения, созданные мелкодисперсным серебром, чрезвычайно стойки

Фотография из семейного альбома, 1909 год

В.П.Мануйлов после окончания медицинского факультета Дерптского (Тартуского) университета.

18 Цветные фотопроцессы

Цветные фотопроцессы

19 400 нм

400 нм

800 нм

Невидимая область

Невидимая область

Видимая область

Смесь этих цветов мы воспринимаем как белый

Радиоволны

Ультрафиолетовое

Микроволны

Космические ?-лучи

Инфракрасное

Рентгеновское

20 Механизмы восприятия цвета:

Механизмы восприятия цвета:

1.

Черная поверхность

Поглощаются все цвета

21 Механизмы восприятия цвета:

Механизмы восприятия цвета:

2.

Белый цвет

Белая поверхность

22 3.

3.

Зеленая поверхность

Поглощается всё, кроме зеленого

23 4.

4.

Отражается белый цвет, обогащенный зеленым

Зеленая поверхность

Поглощение красного

24 Красный и зеленый – дополнительные цвета:

Красный и зеленый – дополнительные цвета:

Поверхность кажется зеленой

Поглощение красного

Связь между дополнительными цветами художники демонстрируют в виде КРУГА ЦВЕТОВ

Проявляется среди белого

Поглощается

25 Е

Е

?*

?*

?

?

Возбуждение электрона в ?-системе:

?

?

Нсмо

Взмо

26 Е

Е

?*

?*

?

?

Возбуждение электрона в ?-системе:

?

?

Нсмо

Взмо

27 ?*

?*

Е

?*

?*

?

?

?

В сопряженных системах ВЗМО и НСМО сближаются:

Сближаются

Нсмо

Взмо

28 ?*

?*

Е

?*

?*

?

?

?

В сопряженных системах ВЗМО и НСМО сближаются:

Нсмо

Взмо

29 Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных

Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных

полиенов?

Н-(сн=сн)n-н

n

?макс нм

n

?макс нм

2 3 4 5

217 268 304 335

6 7 8 9

365 390 410 446

Этилен, n = 1

Бутадиен, n = 2 и т.Д.

30 Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных

Как изменяется поглощение света с увеличением длины сопряженных

полиенов?

Н-(сн=сн)n-н

каротин С40Н56 (n = 11)

n

?макс нм

n

?макс нм

2 3 4 5

217 268 304 335

6 7 8 9

365 390 410 446

31 каротин С40Н56

каротин С40Н56

Проступает желтый

Погло- щение синего

32 Пеларгонидин

Пеларгонидин

33 4. Цветной диффузионный процесс

4. Цветной диффузионный процесс

Роль серебра в цветном фотопроцессе – «спусковой крючок»:

Нерастворим

Отходы

Растворим, может диффундировать

34 Polaroid

Polaroid

Направление вытягивания бумаги

Изображение проявляется с этой стороны

35 Диффузионный процесс фирмы Polaroid

Диффузионный процесс фирмы Polaroid

1. Желтый проявляющий краситель (ЖПК)

Хромофор

Транспортная часть

Транспортная часть

? = 407 нм

36 Красители диффузионного процесса

Красители диффузионного процесса

2. Пурпурный проявляющий краситель (ППК)

Хромофор

Транспортная часть

Транспортная часть

? = 574 нм

37 Красители диффузионного процесса

Красители диффузионного процесса

3. Голубой проявляющий краситель (ГПК)

Транспортная часть

Хромофор

? = 642 нм

38 Устройство фотокомплекта Polaroid

Устройство фотокомплекта Polaroid

Фотографируемый объект

Нм

Пм

Вид фотографии - отсюда

Aghlg + ЖПК

AgHlg + зеленочувствительный сенсибилизатор + ППК

AgHlg + красночувствительный сенсибилизатор + ГПК

Приемный слой с белой подложкой, содержащей полимерную кислоту

39 Кристаллы AgHlg чувствительны только к синему и фиолетовому свету (

Кристаллы AgHlg чувствительны только к синему и фиолетовому свету (

< 500 нм).

Сенсибилизаторы спектральные – придают фотографи- ческим материалам чувствительность к различным участкам спектра.

40 Пример: сенсибилизатор к зеленой части спектра

Пример: сенсибилизатор к зеленой части спектра

Краситель-сенсибилизатор

Триэтилортопропионат

Производное бензоксазола

41 Цианиновые сенсибилизаторы к красной части спектра

Цианиновые сенсибилизаторы к красной части спектра

Этилортоформиат

Этилиодид 2-метилхинолина

Пинацианол (сине-фиолетовый)

Криптоцианин (пурпурно-черный)

42 Ag

Ag

Ао

Мо

Ао

Br

Упрощенная орбитальная диаграмма образования связи Ag-Br

НСМО (зона проводимости)

Взмо

43 Зона проводимости

Зона проводимости

Ag

Br

Электрон попадает сюда с НСМО сенсибилизатора

Электрон переходит на ВЗМО сенсибилизатора

44 Зона проводимости

Зона проводимости

Ag+

Br

Электрон попадает сюда с НСМО сенсибилизатора

Электрон переходит на ВЗМО сенсибилизатора

45 Зона проводимости

Зона проводимости

Ag+

Br

Электрон попадает сюда с НСМО сенсибилизатора

Переходит на ВЗМО сенсибилизатора

46 Устройство фотокомплекта Polaroid

Устройство фотокомплекта Polaroid

Фотографируемый объект

Нм

Пм

Нет красителей (белая)

Все красители (темная)

Вид фотографии - отсюда

Aghlg + ЖПК

AgHlg + зеленочувствительный сенсибилизатор + ППК

AgHlg + красночувствительный сенсибилизатор + ГПК

Приемный слой с белой подложкой, содержащей полимерную кислоту

47 Темная

Темная

48 Устройство фотокомплекта Polaroid

Устройство фотокомплекта Polaroid

Фотографируемый объект

Нм

Пм

Вид фотографии - отсюда

Aghlg + ЖПК

AgHlg + зеленочувствительный сенсибилизатор + ППК

AgHlg + красночувствительный сенсибилизатор + ГПК

Приемный слой с белой подложкой, содержащей полимерную кислоту

49 Красный участок

Красный участок

Поглощается все, кроме красного

Жпк

Ппк

Более 600 нм

50 Устройство фотокомплекта Polaroid

Устройство фотокомплекта Polaroid

Фотографируемый объект

Нм

Пм

Вид фотографии - отсюда

Aghlg + ЖПК

AgHlg + зеленочувствительный сенсибилизатор + ППК

AgHlg + красночувствительный сенсибилизатор + ГПК

Приемный слой с белой подложкой, содержащей полимерную кислоту

51 Жпк

Жпк

Гпк

Поглощается вся область, кроме желто-зеленой

52 Похожие максимумы поглощения дает хлорофилл:

Похожие максимумы поглощения дает хлорофилл:

?max = 660 нм

?max = 430 нм

Проступает желтый

Проступает голубой

53 Желтый + синий дают зеленый

Желтый + синий дают зеленый

Простой опыт с цветными карандашами – желтым и синим:

После распада хлорофилла с наступлением осени окраску растений определяет каротин и флаваноид кверцетин

54 Устройство фотокомплекта Polaroid

Устройство фотокомплекта Polaroid

Фотографируемый объект

Нм

Пм

Вид фотографии - отсюда

Aghlg + ЖПК

AgHlg + зеленочувствительный сенсибилизатор + ППК

AgHlg + красночувствительный сенсибилизатор +ГПК

Приемный слой с белой подложкой, содержащей полимерную кислоту

55 Ппк

Ппк

Гпк

Поглощается вся область спектра, кроме синей

56 «Врожденный дефект» технологии Polaroid – связан со способом получения

«Врожденный дефект» технологии Polaroid – связан со способом получения

красителя ППК:

pH > 7

57 Медленная диффузия ППК из НМ в ПМ

Медленная диффузия ППК из НМ в ПМ

форма засвеченного ППК в НМ

58 Процессы с синтезом красителей

Процессы с синтезом красителей

Фотография kodak

Негатив (пленка)

59 Устройство цветной негативной фотопленки

Устройство цветной негативной фотопленки

Фотографируемый объект

AgBr

Agbr + зеленочувствительный сенсибилизатор

Agbr + красночувствительный сенсибилизатор

60 Проявитель для пленки:

Проявитель для пленки:

С) 4-(n-этил-n-2-гидроксиэтил)-2-метилфенилендиамин сульфат

Здесь синтез не пойдет

Цветообразователи в слоях пленки

AgBr

Agbr + зеленочувствительный сенсибилизатор

Agbr + красночувствительный сенсибилизатор

61 Надпись на этикетке: «Обновляющий раствор проявителя»

Надпись на этикетке: «Обновляющий раствор проявителя»

«Содержит 4-(N-этил-N-2-гидроксиэтил)-2-метилфенилендиамин сульфат»

62 4. «Обновляющий раствор отбелки» 5. «Рабочий и обновляющий раствор

4. «Обновляющий раствор отбелки» 5. «Рабочий и обновляющий раствор

фиксажа»

3.

6. Рабочий раствор окончательной промывки

2.

1.

63 Превращения фенилендиаминов под действием AgBr*

Превращения фенилендиаминов под действием AgBr*

Реакционноспособная форма. Партнеры для реакций в слоях пленки (цветообразователи):

Даст голубой краситель

Даст пурпурный краситель

Даст желтый краситель

Хинониммониевая соль

Ацетоацетанилид

Пиразолон

Замещенный ?-нафтол

64 Например, образование желтого красителя:

Например, образование желтого красителя:

Хинониммониевая соль

Анион ацетоацетанилида (цветообразователя)

Другая хинониммониевая соль

Проявитель

Дж. Робертс, М. Касерио. Основы органической химии, т. 2, стр. 466-467

Имин (истинный краситель)

65 Образование ППК:

Образование ППК:

Проявитель

Цветообразователь

+ Ag

Краситель

66 Образование ГПК:

Образование ГПК:

Цветообразователь

+ Ag

Проявитель

67 Единственный раствор, состав которого не указан фирмой

Единственный раствор, состав которого не указан фирмой

68 «Отбеливание» - удаление серебра:

«Отбеливание» - удаление серебра:

Труднорастворим

Растворим

Растворим

Красная кровяная соль

Желтая кровяная соль

III

II

Не окрашенная заготовка

69 Химия и цвет
70 Химия и цвет
71 ?

?

4. «Обновляющий раствор отбелки» 5. «Рабочий и обновляющий раствор фиксажа»

3.

6.

2.

1.

72 Процесс образования желтого красителя:

Процесс образования желтого красителя:

Хинониммониевая соль

Анион ацетоацетанилида (цветообразователя)

Другая хинониммониевая соль

Проявитель

Имин (истинный краситель)

73 Ацетоацетанилид:

Ацетоацетанилид:

Бесцветный (оксим не енолизуется)

Цветообразователь – тоже желтый!

74 Состав проявителя для бумаги: диэтиленгликоль +

Состав проявителя для бумаги: диэтиленгликоль +

4-(N-этил-N-2-метансульфаминоэтил)-2-метил- фенилендиамин:

75 Почему блокбастеры в XXI веке продолжают снимать на пленку

Почему блокбастеры в XXI веке продолжают снимать на пленку

76 Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

передачи изображения:

.

35-мм фотопленка «Кодак»

Учитывая, что на самом деле кристаллы в эмульсии меньше 1 мкм, теоретически достижимо разрешение более 900 мегапикселов на ОДИН кадр.

-6

1 мкм = 10

М

3,5 см

2,5 см

4

4

8

3,5 10

Мкм

2,5 10

Мкм

=

8,75 10

Мкм

Или 875 000 000 элементов изображения.

77 Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

передачи изображения:

Цифровая камера EPSON L400:

Схематичекое изображение 1 пиксела одной из цветовых моделей

Максимальное разрешение 2304 на 1728 пикс. = = 3 981 312 пикс. (4 мегапиксела).

Пиксельные «триады» цветовой модели RGB

2304 pixels

1728 pixels

Англ. Pixel — picture element

78 Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40

Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40

(Carl Zeiss), увеличение в 1250 раз (НГУ):

Чётко очерченное пятно зеленого цвета, содержащее ДВА синтезированных вокруг микрокристалла красителя (Ж+Г)

79 Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40

Экспонированная 35 мм фотопленка «Кодак» под микроскопом Axioskop 40

(Carl Zeiss), увеличение в 1250 раз (НГУ):

Средний диаметр таких зеленых облаков правильной формы 2,7±0,3 мкм

80 Более подробный анализ в тезисах доклада, подготовленного для

Более подробный анализ в тезисах доклада, подготовленного для

конференции «Научный сервис в сети Интернет», 2007:

Цифровая визуализация DCI Digital Cinema System в сравнении с технологиями серебряных фотопроцессов А. В. Мануйлов, Л. В. Шестопалова При подготовке лекций по технологиям серебряных фотопроцессов в НГУ [1] мы столкнулись с проблемой сравнения информационной емкости цветных пленочных и цифровых изображений. Задача представляет интерес не только для химической технологии, но и для бурно развивающейся цифровой киноиндустрии, в том числе для технологий параллельных вычислений, обслуживающих цифровую визуализацию на "большом" экране. Современные параметры цифрового кино представлены в стандарте [2]. Семь крупнейших студий: Disney, Fox, Metro-Goldwyn-Mayer, Paramount Pictures, Sony Pictures Entertainment, Universal Studios и Warner Bros. Studios в 2005 году образовали консорциум Digital Cinema Initiatives (DCI) для выработки единых требований к условиям цифрового кинопоказа. Опубликованный DCI стандарт является наиболее авторитетным на сегодняшний день источником информации для производителей цифрового кино и разработчиков кластеров и программного обеспечения в этой области.

81 Разрешающая способность является одним из основных параметров

Разрешающая способность является одним из основных параметров

изображения. В документе [2] приводятся характеристики цифровых фреймов стандартов 2К (2048х1080 pix) и 4К (4096х2160 pix) (здесь и далее pix - пиксел, стандартный элемент цветного изображения). Для стандарта 2К это соответствует объему 2,2 Mpix, для 4К - 8,85 Mpix на фрейм. Стандартом определена и битовая глубина (bit depth): 1 pix = 36 бит (12 бит на каждый из трех основных цветов) [2], что позволяет оценить информационную емкость фреймов - от 10 Мб для 2К до 40 Мб для 4К. Эти параметры задают требования к процессорам, с помощью которых создаются, в частности, спецэффекты. Здесь используются достаточно мощные вычислительные ресурсы для обеспечения, во-первых, адекватного физического моделирования персонажей, во-вторых, для визуализации полученных решений с учетом освещенности от всех источников света (теней, отражений и т.п.). Так, Weta Digital Ltd. сообщала о применении сотен серверов на базе процессора Intel® Xeon™ при съемках трилогии "Властелин колец", а Sony Pictures задействовала системы на базе более 600 процессоров Intel для создания спецэффектов и анимации к блокбастерам "Человек-паук" и "Стюарт Литтл-2" [3]. Подобные примеры можно продолжить. Интересно сопоставить информационные параметры в условиях, когда цифровая визуализация сможет обеспечивать качество изображения, сравнимое с цветным серебряным фотопроцессом.

82 Специальная литература и СМИ изобилуют статьями, предсказывающими

Специальная литература и СМИ изобилуют статьями, предсказывающими

скорую и безоговорочную победу цифрового кино. Нередко утверждается, что по основным параметрам (разрешающей способности и динамическому диапазону) "цифра" уже превосходит пленку (среди десятков подобных публикаций типичной является [4]). Такого рода выводы, не подкрепленные количественными характеристиками, не могут удовлетворить специалистов. Цифровое кино имеет ряд неоспоримых преимуществ (прежде всего экономических) в условиях съемки, обработки, создания спецэффектов, хранения, копирования, транспортировки и защиты фильмов. Но в литературе мы обнаруживаем лишь небольшое число публикаций с количественными оценками информационной емкости двух технологий в сопоставимых параметрах. Как отмечается в работе [5], разрешающая способность пленки ограничена зернистостью ее фотоэмульсионных слоев, при этом видимая разрешающая способность 35 мм кинокадра по горизонтали может превышать 5000 pix. Эта величина вполне сопоставима с 4096 pix цифрового 4К-стандарта DCI. Нетрудно оценить линейные размеры цифрового и "серебряного" пикселов в микрометрах (мкм) для двух случаев: а) когда 35 мм кадр (35000 мкм) оцифровывается в изображение, имеющее 4098 pix по горизонтали (этим также заняты вычислительные мощности многих кинокомпаний) и б) когда фрейм 35 мм кинопленки экспонируется непосредственно с разрешением более 5000 pix по горизонтали. Полученные значения (8,5 и 7 мкм) также сопоставимы. Следует обсудить вопрос о том, что считать одним пикселом на пленке.

83 Цифровой пиксел субтрактивной цветовой модели (например, CMYK)

Цифровой пиксел субтрактивной цветовой модели (например, CMYK)

реализуется смешиванием трёх основных цветов (желтый, пурпурный, голубой), из которых формируется элемент изображения, воспринимаемый глазом как тот или иной оттенок спектра. Эта цифровая модель наиболее близка к пленке по составу красителей. Использование при оцифровке аддитивной цветовой модели RGB (red, green, blue) в виде триады точек (на один пиксел) не привносит ничего принципиально нового в проблему сопоставимости цифрового и "серебряного" пикселов. Но если стандарт DCI по крайней мере определяет количество цифровых пикселов на фрейм, то производители пленки традиционно обозначают разрешающую способность не в пикселах, а в линиях на мм. Это наибольшее число штрихов специальной измерительной таблицы (миры), различимых на 1 мм кадра. Поскольку линии образованы облаками красителей, можно оценить количество пикселов на кадре пленки и линейные размеры одного пиксела. Для кинопленок характерно 120 [6] - 140 [7] линий/мм. Важным является то, что линии разделены промежутками контрастного с ними фона, т.е. нельзя говорить о "парах линий" считая за линию и промежуток между штрихами [8], как иногда ошибочно делают в литературе. Если на 1 мм протяженности кадра (1000 мкм) расположить в ряд 120-140 однородных облаков красителя, имеющих симметричную форму, то линейный размер одного такого облака (пиксела) составит от 8 до 7 мкм. Это согласуется с данными работы [7], где приводятся линейные размеры "серебряных" пикселов для различных цветных пленок: от 7,4 до 8,8 мкм. В таком случае размер стандартного фрейма 35 мм пленки колеблется в интервале от 16 до 11,3 Mpix. Это заметно больше, чем у фреймов DCI (8,8-2,2 Mpix, как отмечалось выше). Таким образом, пока нельзя говорить о превосходстве цифровой визуализации над классическим фотопроцессом. Мало того, введение стандарта DCI закрепляет сложившуюся ситуацию на ближайшие годы. Разрешающая способность черно-белых пленок еще более высока - менее 1 мкм на пиксел [7].

84 Это объясняется тем, что в черно-белом фотопроцессе изображение

Это объясняется тем, что в черно-белом фотопроцессе изображение

формируется частицами дисперсного серебра, которые образуются на поверхности микрокристаллов галогенида серебра с линейными размерами 0,1-1 мкм под воздействием химического восстановителя. Такая реакция катализируется агрегатами атомов фотолитического серебра, которые возникают в микрокристалле под действием света. Степень почернения каждого микрокристалла пропорциональна концентрации в нем катализатора - атомов фотолитического серебра [6]. При размерах микрокристаллов около 1 мкм (а реально - меньше) в кадре 35х25 мм помещается 875 млн. микрокристаллов, каждый из которых может быть элементом изображения. Таким образом, теоретически достижимое разрешение может превышать 900 Mpix на один кадр черно-белой 35 мм пленки. Однако эта теоретическая оценка не подходит для цветного фотопроцесса, в котором тот же серебряный катализатор обеспечивает протекание реакций синтеза красителей в слоях пленки [1]. Зона каталитического действия экспонированного микрокристалла может существенно превышать 1 мкм. В этой зоне располагается облако синтезированного красителя. Сочетание облаков синтезированных в трех слоях пленки основных красителей обеспечивает передачу оттенков цвета.

85 Мы изучили 35 мм (экспонированную и обработанную) цветную негативную

Мы изучили 35 мм (экспонированную и обработанную) цветную негативную

пленку Kodak с помощью микроскопа Carl Zeiss Axioskop 40 при 1250-кратном увеличении. В процессе химического проявлении и отбеливании из пленки извлекаются микрокристаллы галогенида серебра и частицы восстановленного серебра и остаются только синтезированные в слоях пленки красители.

Рис. 1. Цветная негативная фотопленка Kodak под микроскопом. Измерены радиусы (мкм) выбранных зеленых элементов изображения, имеющих форму практически правильных окружностей и заведомо состоящих из облаков двух основных красителей - голубого и желтого, расположенных в разных слоях пленки.

86 Под микроскопом наблюдаются облака красителей основных цветов, часто

Под микроскопом наблюдаются облака красителей основных цветов, часто

сливающиеся, имеющие неправильную форму. Средние линейные размеры таких "неправильных" облаков в целом согласуются с данными для цветных пленок из работы [7]. Нас, однако, интересовал технологический предел цветного серебряного фотопроцесса по линейным размерам единичного элемента изображения. Для измерения с помощью программного инструмента микроскопа мы выбрали зеленые облака правильной формы (выделены измерительными окружностями на рис. 1). Дело в том, что зеленый цвет передается наложением голубого и желтого красителей из разных слоев пленки [1]. Если голубое или пурпурное облако (каждое в отдельности) теоретически может быть лишь составной частью пиксела (его 1/3 по аналогии с RGB), то зеленое облако заведомо является составным единичным элементом изображения, т.е. наиболее близким аналогом цифрового пиксела. Наблюдаемый диаметр зеленых облаков правильной формы на пленке Kodak составляет в среднем 2,7±0,3 мкм (стандартная ошибка уточнена с помощью t-значений с учетом числа измерений, доверительный уровень 95%). Этим измерением мы охарактеризовали не разрешающую способность пленки (см. [7]) и не ее информационную емкость (динамический диапазон пленки существенно выше, чем у цифровых камер [9]), а средний линейный размер наименьших (из технологически возможных) единичных цветных элементов изображения. Полученная оценка, вероятно, не зависит от качества оптики и лимитируется лишь размерами микрокристаллов галогенида серебра, механизмом и кинетикой реакций синтеза красителей в слоях пленки. Она пригодна как некая теоретическая отправная точка при сопоставлении с параметрами цифровой визуализации, для которой нет технологических пределов увеличения информационной емкости фрейма. Точнее, эти пределы лимитируются только существующими вычислительными мощностями.

87 ЛИТЕРАТУРА К СТАТЬЕ 1. А.В. Мануйлов

ЛИТЕРАТУРА К СТАТЬЕ 1. А.В. Мануйлов

Технологии серебряных фотопроцессов / Новосибирск: НГУ, 2007. - http://fen.nsu.ru/posob/organic/photo_process.ppt 2. Digital Cinema System Specification / Hollywood: DCI, 2005. - www.dcimovies.com/DCI_Digital_Cinema_System_Spec_v1.pdf 3. Новости ИТ-бизнеса для профессионалов / Информационно-деловой канал ASTERA, 2002. - http://www.astera.ru/news/?id=5501 4. Д. Дугаев. Серебряный век / Журнал "Сеанс", №23/24. - www.seance.ru/n/23-24/vertigo-terror-tehnologiy/techno-photo/ 5. Г. Башилов. Три цвета: белый / Журнал "Компьютерра" №39, 1999. - http://offline.computerra.ru/1999/317/3270/ 6. А. Л. Картужанский, Л. В. Красный-Адмони. Химия и физика фотографических процессов / Л.: Химия, 1986. 7. Т. Беар. Разрешающая способность - теория. CCD vs. SuperCCD vs. Пленка. / 2004. - www.fotozoom.ru/news/article/000056.htm 8. Характеристики качества изображения. / Научно-технический центр Zenit. - http://zenit.istra.ru/qa/qa-resolution.html 9. T. Wallis. The Differences Between Film & Digital Video / Kodak. - www.kodak.com/US/en/motion/news/wallis.shtml

88 К статье:

К статье:

Системная спецификация цифрового кино: Стандарты Digital Cinema Initiatives, LLC (DCI), введенные в действие в июле 2005 Опубликовано на: www.dcimovies.com/DCI_Digital_Cinema_System_Spec_v1.pdf

Разрешающая способность 2 211 840 px = 2,2 мегапиксела/фрейм

В то же время кадр 35 мм пленки: в интервале от 16 до 11,3 мегапикселов

Для стандарта «2К» (размеры экрана в пикселах):

2048

1 px = 36 бит

1080

8 бит = 1 байт

Объем 1 фрейма: 9,9 Мб

89 Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

Сравнительные характеристики цифровых и «серебряных» технологий

передачи изображения:

Максимальное разрешение 2304 на 1728 пикс. = = 3 981 312 пикс. (4 мегапиксела).

Для любительской съемки вполне достаточно камер класса EPSON L400:

2304 pixels

1728 pixels

На медиане у студентов 3 курса

90 Литература

Литература

1. Мануйлов А.В. Технологии серебряных фотопроцессов. Презентация на http://fen.nsu.ru , раздел «Методические пособия», 2007 (18 Мб).

2. Картужанский А. Л., Красный-Адмони Л. В. Химия и физика фотографических процессов. Л: Химия, 1986.

3. Редько А.В. Основы черно-белых и цветных фотопроцессов. «Искусство», 1990, 253 с.

4. Джеймс Т. Теория фотографического процесса. 2 изд. Л.: 1980.

5. Михайлов О.В. Успехи химии, 66, 735 (1997).

6. Калентьев В.К., Михайлов О.В. О прямом позитивном процессе. Химия и жизнь, № 8, 1979, с. 23.

7. Теддер Дж., Нехватал А., Джуб А. Промышленная органическая химия. М: Мир, 1977.

«Химия и цвет»
http://900igr.net/prezentacija/izo/khimija-i-tsvet-216459.html
cсылка на страницу

Цвета

22 презентации о цветах
Урок

Изо

31 тема
Слайды