Светофильтры

Большинство материалов отражает или пропускает свет неодинаково для световой энергии различных длин волн. Спектральный состав отраженного или пропущен­ного света обычно отличается от спектрального состава света, ранее попавшего на предмет.

Свойство избирательного поглощения при пропускании света окрашенной средой используется для изготовления светофильтров. Чаще всего применяются светофильтры, представляющие собой плоскопараллельные стеклянные пластинки, окрашенные в массе или покрытые слоем окрашенного желатина.

При киносъемках в качестве светофильтров служат цветные стекла. Отечественная промышленность выпускает большое количество раз­личных типов цветных стекол. Каждое стекло маркируется двумя-тремя буквами и номером. Пер­вая или две первые буквы являются начальными бук­вами наименования цвета, а последняя — одинаковая для всех стекол буква «С» (начальная буква слова «стекло»). Таким образом, ЖС-12 означает «желтое стекло двенадцатое», а ЖЗС-5 — «желто-зеленое стекло пятое». Отдельные стекла имеют следующие наименования: ультрафио­летовые — «УФС», фиолето­вые — «ФС», синие — «СС», сине-зеленые — «СЗС», зеленые — «ЗС» желто-зеленые — «ЖЗС», желтые — «ЖС», оранжевые — «ОС», красные — «КС», инфракрасные — «ИКС», пурпурные — «ПС», ней­тральные — «НС», темные — «ТС» и белые стекла — «БС».

Светофильтры являются неотъемлемой принадлежностью киносъемочного аппарата, так как широко исполь­зуются как при обычных, так и при специальных кино­съемках. Обычно любительский киносъемочный аппарат комплектуется несколькими светофильтрами.

Основной характеристикой светофильтра является его спектральная характеристика, которая обычно представ­ляется графически и указывается в паспортах к цветным стеклам, а также в справочной литературе. На рис. 8 показаны различные виды спектральных характеристик светофильтров.

Рис. 8. Различные виды спектральных характеристик светофильтров

По характеру кривых пропускания и по назначению светофильтры делятся на монохроматические I, селек­тивные II, субтрактивные III и компенсационные IV. Первые из них предназначены для выделения очень уз­ких участков спектра, позволяют вести съемки в лучах заранее выбранной зоны спектра; к ним относятся светофильтры, применяемые в цветной фотографии, и светофильтры для цветоделения при репродукционной съемке и др. Субтрактивные светофильтры (III группа) в противоположность селективным, поглощая сравни­тельно узкий участок спектра, пропускают большую часть его лучей.

Белый пучок света после прохождения через цветной светофильтр приобретает окраску последнего. Таким об­разом, светофильтр пропускает лучи своего цвета и задер­живает лучи дополнительного. Например, желтый свето­фильтр ЖС-12 имеет максимум пропускания желтого цвета с длиной волны А, = 450 нм, пропускает красные, оранжевые, зеленые лучи, а поглощает сине-фиолетовые.

Плотность окраски светофильтра влияет не только на спектральный состав излучения, но также и на освещен­ность изображения. Так как светофильтр частично пог­лощает свет, падающий в объектив, его применение тре­бует увеличения выдержки при съемке.

Степень изменения выдержки характеризует кратность светофильтра. Это число, показывающее, во сколько раз следует увеличить выдержку, применяя данный свето­фильтр, по сравнению с выдержкой без светофильтра при прочих равных условиях.

Кратность светофильтра зависит от многих факторов (характера освещения, сорта светочувствительного ма­териала, окраски объекта съемки и др.) и поэтому не яв­ляется постоянной величиной для данного светофильтра. Обычно в паспорте к светофильтру указывают его при­близительную среднюю кратность.

Определить кратность светофильтра можно с помощью фотоаппарата. Для этого при одних и тех же условиях освещения делают несколько снимков с различной выдерж­кой, без светофильтра и со светофильтром. После прояв­ления из каждой группы негативов отбирают по одному с одинаковой плотностью и сравнивают выдержки, при которых были получены эти негативы. Разделив большую из этих выдержек (выдержку при съемке со светофильтром) на меньшую (выдержку при съемке без светофильтра), находят ориентировочную кратность светофильтра.

Применительно к любительскому киносъемочному аппа­рату эту методику можно использовать, снимая при раз­личных диафрагмах.

В каких же случаях необходимо применять свето­фильтры?

Часто бывает нужно изменить контраст изображения, например при микросъемке цветных объектов на свет­лом фоне. Желтый или оранжево-красный светофильтр повышает контраст изображения синего объекта на белом фоне. Синий или зеленый светофильтр повышает контраст изображения красного объекта на белом фоне.

Из приведенных примеров видно, что для повышения контраста окрашенного объекта на белом или светлом фоне необходимо применять светофильтр, цвет которого является дополнительным к окраске объекта. Наоборот, если цвет светофильтра соответствует окраске объекта, то изображение объекта на позитиве будет высвет­ляться.

При съемке на цветную пленку, если не требуется правильная цветопередача, изменение цветового кон­траста также достигается подбором светофильтров изби­рательного поглощения.

Часто находят применение нейтрально-серые свето­фильтры. Они равномерно поглощают лучи видимой части спектра и тем самым позволяют ослабить интен­сивность освещения или яркость снимаемого объекта без нарушения спектральных характеристик его отра­жения. Такие светофильтры применяются при съемке очень сильно освещенных или ярких объектов, например розлива металла, нити ламп накаливания, процессов горения и т. п.

Иногда возникает необходимость заведомо исказить цветопередачу, выделив тот или иной участок или деталь изображения. В таких случаях надо подбирать и соот­ветствующий светофильтр.

У любого типа кинопленки чувствительность к сине-фиолетовым лучам всегда больше, чем к лучам других цветов. Поэтому участки объекта съемки, отражающие синие лучи, дадут на негативе большие почернения и, следовательно, на позитиве эти участки выйдут светлее, чем на объекте съемки.

Для того чтобы синие (голубые, фиолетовые) участки объекта получились на возитиве более темными, необ­ходимо задержать часть синих лучей, но так, чтобы все остальные свободно действовали на пленку. Свето­фильтры, служащие для подавления излишней чувстви­тельности пленки к синим и фиолетовым лучам (частично задерживающие эти лучи), имеют желтый цвет. Чем плотнее светофильтр, тем больше синих лучей он задер­жит при съемке, а это значит, что с увеличением плотности светофильтра изображения синих и фиолетовых пред­метов в фильме будут темнее. Следует хорошо помнить, что эффект действия светофильтра зависит не только от интенсивности его окраски, но и от степени сенсибили­зации пленки.

Наша промышленность выпускает три желтых цветных светофильтра:

ЖС-12 — светло-желтый (слабой окраски); ЖС-17 — желтый (средней окраски); ЖС-18 — желтый (наиболее интенсивной окраски). Желтый светофильтр ЖС-17 имеет кратность 2, служит для лучшей проработки облаков и получения более естественного цвета кожи и волос у снимаемых лиц. Если же снимать пейзаж с зеленью на панхроматическую пленку без светофильтра, то голубое небо посылает в объектив синие лучи, облака — белые (т. е. все лучи в одинаковом количестве), зелень — зеленые. В результате на позитиве получится совершенно белое небо (без обла­ков) при заметной градации в плотностях для зелени. Если же снимать, например, со светофильтром ЖС-17, то небо получится более темным, с отчетливо видимыми облаками, зелень будет также иметь правильную гра­дацию потемнения.

Желто-зеленый светофильтр ЖЗС-1 применяется для ландшафтных съемок и съемок людей на открытом воздухе.

Оранжевый светофильтр ОС-12 служит для получения темного, почти грозового неба. Однако он не подходит для съемок людей крупным планом.

Не следует пользоваться светофильтрами при искусст­венном освещении, снимая на панхроматические и изо-панхроматические пленки, так как применение свето­фильтра увеличивает контраст изображения.

В практике кинолюбителей встречаются случаи съемки, когда необходимой хорошей проработке деталей мешают блики от направленных источников света, блеск на раз­личных деталях (особенно полированных), блеск стекол витрин, картин и т. п. Часто приходится снимать на натуре водоемы с бликами, искрящийся снег или работать при дымке, затрудняющей получение четкого и отчетливо видимого изображения.

Устранить эти помехи и получить изображение высо­кого качества подчас можно, применяя при съемке поля­ризационные светофильтры, выпускаемые нашей про­мышленностью.

В чем же заключается явление поляризации света и как оно используется при киносъемке?

Как известно, в обычном пучке света колебания про­исходят во всех направлениях. Однако если такой пучок света упадет на поверхность анизотропного и прозрачного кристалла не параллельно его оси, то, преломляясь, он распространяется не по одному, а по двум направлениям, и из кристалла выйдут два пучка света. Это свойство называется двойным лучепреломлением. Оба эти пучка будут вполне поляризованными, так как колебания в каж­дом из них происходят только в одной определенной плоскости.

Такие анизотропные и прозрачные кристаллы пред­ставляют собой поляризационные светофильтры. Свето­фильтрами они называются потому, что обладают еще и свойством избирательного светопоглощения.

Поляризация света происходит не только при прелом­лении, но и при отражении от поверхности изотропного (неметаллического) тела. Отраженный луч становится частично поляризованным в плоскости падения, а при некотором определенном угле падения отраженный луч становится вполне поляризованным. Такой угол падения называется углом полной поляризации.

Полная поляризация происходит тогда, когда угол между лучом отражения и лучом преломления состав­ляет 90°.

При киносъемке освещенных предметов в ооъектив попадают частично поляризованные (отраженные) лучи. Устанавливая перед объективом поляризационный све­тофильтр, можно пропускать в объектив только часть от­раженных лучей, те из них, у которых плоскость поляри­зации совпадает с плоскостью поляризации светофильтра. При вращении светофильтра вокруг центра изменяется плоскость его поляризации, благодаря чему уменьшается или увеличивается количество поляризованных лучей, проходящих через поляризационный светофильтр.

В кинолюбительской практике можно использовать (с соответствующей переделкой оправы) имеющиеся в продаже поляризационные светофильтры для фотоаппа­ратов.

Сложным является ориентирование светофильтра в любительских аппаратах, так как они не имеют системы сквозной наводки. Поэтому, рассматривая объекты съем­ки через поляризационный светофильтр, его медленно вращают вокруг центра и добиваются лучшего положения (при котором исчезли блики, стали различимыми тени и детали, фактура материала и т. п.). После этого свето­фильтр устанавливают на киноаппарат. Вся сложность заключается в том, чтобы на глаз определить необходи­мый угол поворота.

Для того чтобы полностью устранить мешающие бли­ки, снимая с поляризационным светофильтром, необхо­димо устанавливать киносъемочный аппарат под углом полной поляризации к блпкующей поверхности. Для наи­более распространенных бликующих материалов (стекло, эмаль, масляная краска, полированное дерево, лед, во­да) углы полной поляризации лежат в пределах 52 — 58°.

Поляризационным светофильтром нужно пользоваться только в самых необходимых случаях, так как этот свето­фильтр требует увеличения экспозиции в четыре-шесть раз по сравнению с экспозицией, необходимой для обычной съемки того же кадра.