Задача цветной фотографии, как и всякого способа цветной репродукции, состоит в воспроизведении цветов снимаемого объекта с помощью фотографических или дру­гих автоматических операций подобного рода.
На основании изложенных в предыдущих главах зако­номерностей, управляющих образованием цветового ощу­щения, мы можем наметить в общих чертах принципы раз­решения этой задачи.
Как мы видели, возможно путем оптического смешения трех определенным образом выбранных цветов (основных цветов) воспроизвести все цвета, существующие в природе. Если мы пользуемся системой реальных цветов, т. е. вы­бираем в качестве основных три действительно существу­ющие цвета (например, спектральные цвета), то некоторые цвета с особо высокой насыщенностью не могут быть точно переданы с помощью такой смеси. Как мы увидим далее, соответствующим выбором основных (первичных) цветов можно в том или ином направлении влиять на ка­чество правильной передачи цветов.

 

Процесс репродукции различных цветов во многом схож в принципе с задачей воспроизведения других физи­ческих стимулов, как например звука.
В этом последнем случае мы пользуемся микрофоном — прибором, воспринимающим звуковые колебания и транс­формирующим их в электрические колебания. Последние, переданные по проводам, снова трансформируются с по­мощью репродуктора в звуковые волны, соответствующие воспроизводимым звукам. Таким образом мы снова здесь имеем дело с процессами регистрации или анализа и вос­произведения или синтеза. Подобному тому, как для ре­гистрации звука мы применяем искусственное ухо-микрофон, для регистрации цвета мы пользуемся искусственным гла­зом—-фотокамерой и светочувствительным слоем.
Основной задачей настоящей главы и является устано­вление тех условий, которые необходимы для того, чтобы наш искусственный глаз был способен воспроизвести цвета оригинала.

Для синтеза цвета мы, следовательно, должны прибег­нуть к смешению трех основных цветов. Поэтому озна­комление с закономерностями смешения цветов необходимо для понимания процессов синтеза, а следовательно, и ре­продукции цвета в целом.
В этой области долгое время господствовала путаница понятий — оптическое смешение цветов не различалось от смешения окрашенных веществ. Гельмгольц впервые ввел ясность в эту область науки о цвете.

Таким образом все цвета, лежащие на прямой, соеди­няющей два цвета G и R, могут быть с точностью воспро­изведены путем аддитивного смешения этих двух цветов, взятых в разных соотношениях. Рассматривая с этой точки зрения линию спектральных на рис. 30, мы увидим, что все спектральные цвета от 700 до приблизительно 530 и могут быть воспроизведены путем смешения в разных ко­личествах этих двух цветов. Для воспроизведения осталь­ной части спектра этого оказывается недостаточным и при­ходится прибегнуть к добавлению третьего цвета.
Выбрав в качестве такового некоторый синий, изобра­жаемый точкой В, получим три основных цвета R, G и В, которые послужат для построения всей системы цветов.

Пользуясь полученными нами сведениями относительно аддитивного синтеза, мы можем в общих чертах набросать основные принципы фотографического воспроизведения цвета на основе аддитивного синтеза.
Операции синтеза, как нам известно, предшествует опе­рация анализа, т. е. разложения репродуцируемого цвета на три первичных компонента и определения их относи­тельного количества в данном свете.

Желая избежать значительной потери в светлоте, свя­занной с аддитивным синтезом, необходимо будет при­бегнуть к другому способу составления цвета из первич­ных, при котором была бы обеспечена передача цветов с достаточной светлотой.
Мы будем исходить из белого света, содержащего в равных пропорциях первичные, и варьировать их количе­ство путем вычитания той или иной доли соответствую­щего первичного.
Поясним сказанное примером.
Пусть нам требуется воспроизвести некоторый цвет. Мы можем его получить, смешивая аддитивно красные, зе­леные и синие первичные в надлежащих относительных количествах, например, взяв 10% синего, 30% зеленого и 60% красного первичного.
Однако мы имеем еще и другую возможность получить желаемую смесь цветов.

Резюмируя, мы можем сказать, что синтез цвета из трех первичных можно выполнить двумя путями:
Исходя из отсутствия света, можно смешать три пер­ вичных стимула в требуемых   количествах (аддитивный способ).
Исходя из белого света как смеси всех первичных в равных количествах, можно вычесть из него требуемые количества первичных с помощью прозрачных окрашенных сред (светофильтров или слоев красок), наложенных один на другой (субтрактивный способ).
Как легко видеть, никакой принципиальной разницы между субтрактивными и аддитивными видами смешения нет. И в том и в другом случае цветовое ощущение по­лучается в нашем глазу в результате суммирования раз­дражений, вызванных одними и теми же первичными. Разли­чие состоит только в способе выделения и дозировки этих первичных.

 

Это обстоятельство не дает возможности предсказать заранее цвет, полученный путем субтрактивного смешения, зная только цвета субтракторов. При субтрактивном син­тезе все вспомогательные средства, которые были так ценны при аддитивном способе (диаграмма цветности, цветовой треугольник и т. д.), оказываются почти бесполезными.

Для последующего весьма важно иметь в виду, что субтрактивный метод вообще присущ и черно-белой фото­графии.
Задачей черно-белой фотографии является воспроизве­дение светлот снимаемого объекта. В фотографическом изображении это достигается уменьшением светлоты задан­ного белого цвета бумаги (или света источника при про­екции) с помощью черного осадка металлического серебра различной плотности. По сути дела здесь субтрактивный способ получения шкалы светлот подобен субтрактивному способу получения цветов. Черное металлическое серебро фотографического изображения является субтрактором светлоты подобно тому, как краска является субтракто­ром цвета.

Перейдем теперь к рассмотрению тех условий прове­дения отдельных операций, которые необходимы для того, чтобы получить правильную цветовую репродукцию ори­гинала тем или иным способом.
Начнем с процесса анализа и установим прежде всего условия, которым должна удовлетворить анализирующая система.
Такой анализирующей системой, позволяющей выделить и зарегистрировать первичные, является комбинация свето­фильтра и фотографической пластинки. Во многих отно­шениях их функции совпадают, и мы часто будем рассмат­ривать их как единое целое — анализирующую систему. В дальнейшем мы уточним свойства и условия применения компонент—фильтра и пластинки в отдельности.
Раньше всего установим, какие требования нужно предъ­явить к нашей анализирующей системе со стороны ее спектральной чувствительности. Этим будет определяться спектральный состав выделяемых нашей системой пер­вичных.

где r(л), g(л), b(л) — кривые сложения для первичных R, G, В.

Однако, если даже пренебречь отрицательной частью кривых S(л), то невозможно получить фотографический слой, сенсибилизированный таким образом, чтобы кривая его спектральной чувствительности имела нужную форму.
Для обычных панхроматических материалов, наиболее при­годных для цветной репродукции (тип В Истмен Кодак, или изопанхром по нашей терминологии) кривая спектраль­ной чувствительности имеет примерно такой вид (рис. 40).

Изложенные здесь рассуждения относятся к репродукции с помощью аддитивного или эквивалентного ему, идеали­зированного случая субтрактивного способа смешения, в котором соблюдаются все условия, принятые Харди при его расчетах. Поскольку, с одной стороны, не все эти условия на практике могут быть соблюдены в достаточной степени (особенно для субтрактивного процесса) и поскольку, с другой стороны, мы вынуждены пренебрегать отрицатель­ными частями кривых спектральной чувствительности, весьма значительными для практически употребляемых не­насыщенных первичных (в особенности, опять-таки при суб-трактивном процессе), мы не можем рассчитывать получить правильную передачу всех цветов как по цветовому тону, так и по его насыщенности.

Трудности, возникающие при реализации требуемой спектральной чувствительности фотографической анализи­рующей системы, встречаются не только при необходимости получения отрицательной спектральной чувствительности. Еще в 1905 г. Чепман Джонс указал на то, что изменение величины контраста с длиной волны света, действующего на фотографический слой, является серьезным препятствием для достижения определенной спектральной чувствитель­ности фотографических эмульсий. Зависимость контраста гамма от длины волны лямбда неоднократно обсуждалась различными авторами. На рис. 45 представлена типичная кривая зави­симости контраста от длины волны света для некоторой панхроматической эмульсии.

Для правильной передачи относительных количеств трех первичных, составляющих цветные изображения, необхо­димо, чтобы фотографический процесс обеспечивал бы про­порциональную передачу всех яркостей изображения.
Для этого требуется, чтобы все регистрируемые интен­сивности находились в области правильных экспозиций, т. е. лежали бы на прямолинейном участке характеристи­ческой кривой.
Несоблюдение этого правила может повлечь за собой значительные искажения в цветопередаче, причину которых удобнее всего выяснить с помощью следующего примера.

Правильная передача цветов в пределах, допускаемых синтезом цвета из трех реальных первичных, может быть обеспечена только при выполнении разобранных выше тре­бований относительно спектральной чувствительности и фо­тографических характеристик светочувствительных слоев.
Однако все без исключения практически осуществимые субтрактивные способы в значительной степени отличаются от идеального субтрактивного процесса.

Рассмотрим такую репродукционную задачу. Допустим, что оригинал представляет собой целый ряд цветных полей, составленных из смесей трех печатных красок во всевозможных количествах и соотношениях.
Если репродукция выполняется теми же красками к тем же самым способом, как и оригинал, то, очевидно, точная передача цветов данного оригинала получится в том и только в том случае, если на соответственных местах оригинала и репродукции те же самые три краски сме­шаны в тех же самых количествах.

Для исправления недостатков цветоделения большую помощь может оказать метод масок. Принцип этого метода следующий.
Как было видно из предыдущего, недостатки цветоделе­ния выражаются в том, что на негативе, выделяющем какую-либо краску, появляются добавочные (искажающие) прозрачности, пропорциональные наличию на оригинале двух других красок. Коэфициент пропорциональности при этом будет равен поглощению соответствующей краской активных лучей. Таким образом исправление негатива будет достигнуто, если на него наложить добавочные плотности, пропорциональные количествам двух других красок. Иначе говоря, исправление негатива может быть достигнуто, если негатив, выделяющий данную краску, сложить с диа­позитивами („масками"), выделяющими две другие краски, но проявленными до гаммы во столько раз меньшей, во сколько поглощение выделяемой краски больше поглоще­ния двух других в области пропускания съемочного фильтра.

Главной причиной несовершенства цветопередачи в субтрактивных процессах является несовершенство наших кра­сителей, применяемых в качестве субтракторов. Метод ма­сок хотя и не разрешает полностью проблему идеальной цветопередачи, но практически дает довольно хорошее приближение к ней.
Рассматривая фотографическое воспроизведение неко­торой системы цветов, можно установить следующие об­щие требования для правильного цветового воспроизведе­ния (Юл, Yule).

Если не требовать точной передачи всех цветов, а же­лать достаточно верно передать только цвета некоторых определенных объектов, то довольно хорошее приближе­ние к оригиналу можно получить, избирая для синтеза только два первичных. Пользование двуцветным методом имеет то преимущество, что позволяет чрезвычайно упро­стить операции как съемки, так и воспроизведения цвета.
Если мы прибегаем к двуцветному способу репродук­ции, то выбор первичных для этой цели определяется не теоретическими соображениями, а конкретными практиче­скими требованиями. При этом неизбежны некоторые компромиссы: удовлетворительная передача одних цве­тов вызывает очень плохое воспроизведение других и в каждом отдельном случае приходится в зависимости от обстоятельств выбирать ту или иную альтернативу.