Панхроматическая фотографическая эмульсия: история и развитие

Введение

Черно-белая фотопленка, чувствительная ко всему спектру видимого света. Панхроматическая эмульсия – это тип черно-белой фотоэмульсии, чувствительный ко всем длинам волн видимого света. Соответственно, панхроматический сенсор – это сенсор изображения, чувствительный ко всему видимому спектру. Изображение, полученное таким способом, называется панхроматическим.

Описание

Панхроматическая эмульсия обеспечивает реалистичное воспроизведение сцены, как она воспринимается человеческим глазом, хотя и без цветопередачи. Почти вся современная фотопленка является панхроматической. Некоторые старые типы пленки были ортохроматическими и нечувствительными к определенным длинам волн света. В исходном состоянии галогенид серебряная фотоэмульсия гораздо более чувствительна к синему и ультрафиолетовому свету, чем к зеленому и красному. Немецкий химик Герман Вогель обнаружил способ расширить чувствительность в зеленую, а затем и в оранжевую область спектра, добавляя в эмульсию сенсибилизирующие красители. Добавление эритрозина позволяло сделать эмульсию ортохроматической, в то время как некоторые производные цианина придавали чувствительность всему видимому спектру, делая ее панхроматической. Однако его технология не была доведена до создания полностью панхроматической пленки до начала 1900-х годов, вскоре после его смерти. Панхроматический материал для фотопластин поступил в коммерческую продажу в 1906 году. Переход от ортохроматической пленки, однако, был постепенным. Панхроматические пластины стоили в два-три раза дороже и требовали проявки в полной темноте, в отличие от ортохроматических, которые, будучи нечувствительными к красному свету, могли проявляться под красным освещением в темной комнате. Процесс, повышающий чувствительность пленки к желтому и красному, также делал ее чрезмерно чувствительной к синему и фиолетовому, что требовало использования желто-красного светофильтра для коррекции, уменьшающего общее количество света и увеличивающего необходимое время экспозиции. Ортохроматическая пленка оказалась проблематичной для кинематографа, изображая голубое небо постоянно пасмурным, светлые волосы – выгоревшими, голубые глаза – почти белыми, а красные губы – почти черными. В некоторой степени это можно было скорректировать с помощью макияжа, светофильтров и освещения, но не полностью удовлетворительно. Более того, эти решения были неприменимы к аддитивным цветным киносистемам, таким как Kinemacolor и Prizma color, которые снимались на черно-белую пленку через чередующиеся цветные фильтры. В этих случаях негативная пленка, поступавшая от производителя, должна была пройти обработку раствором, повышающим цветовую чувствительность – трудоемкий процесс, увеличивавший стоимость пленки с 3 центов за фут до 7 центов. Компания Eastman Kodak, поставщик кинопленки, представила панхроматическую пленку в сентябре 1913 года, доступную по специальному заказу для съемки цветных фильмов в аддитивных системах. Фотографы начали использовать ее для черно-белых фильмов в 1918 году, преимущественно для съемки на открытом воздухе. В 1922 году компания представила Kodak Panchromatic Cine Film как стандартный продукт. Первым полнометражным черно-белым фильмом, полностью снятым на панхроматической пленке, стал фильм "Безголовый всадник" (1922). Однако ранняя панхроматическая пленка была дороже, имела относительно короткий срок годности и представляла трудности при обработке в лабораториях из-за необходимости работы в полной темноте. Только после выравнивания цен в результате конкуренции в 1926 году она стала использоваться более широко, чем ортохроматическая пленка. Компания Kodak прекратила производство ортохроматической кинопленки общего назначения в 1930 году. Цифровые панхроматические изображения земной поверхности также создаются некоторыми современными спутниками, такими как QuickBird, Cartosat и IKONOS. Эти изображения чрезвычайно полезны, поскольку обычно имеют гораздо более высокое (пространственное) разрешение, чем мультиспектральные изображения с того же спутника. Например, спутник QuickBird создает панхроматические изображения с пикселем, эквивалентным площади , в то время как мультиспектральные пиксели представляют собой площадь .

A panchromatic emulsion renders a realistic reproduction of a scene as it appears to the human eye, although with no colors. Almost all modern photographic film is panchromatic. Some older types of film were orthochromatic and were not sensitive to certain wavelengths of light. As naturally prepared, a silver halide photographic emulsion is much more sensitive to blue and UV light than to green and red wavelengths. The German chemist Hermann W. Vogel found out how to extend the sensitivity into the green, and later the orange, by adding sensitising dyes to the emulsion. By the addition of erythrosine the emulsion could be made orthochromatic while some cyanine derivatives confer sensitivity to the whole visible spectrum making it panchromatic. However, his technique was not extended to achieve a fully panchromatic film until the early 1900s, shortly after his death. Panchromatic stock for still photographic plates became available commercially in 1906. The switch from orthochromatic film, however, was only gradual. Panchromatic plates cost two to three times as much, and had to be developed in total darkness, unlike orthochromatic—which, being insensitive to red, could be developed under a red light in the darkroom. And the process that increased the film's sensitivity to yellow and red also made it oversensitive to blue and violet, requiring a yellow red lens filter to correct it, which in turn reduced the total amount of light and increased the necessary exposure time. Orthochromatic film proved troublesome for motion pictures, rendering blue skies as perpetually overcast, blond hair as washed out, blue eyes nearly white, and red lips nearly black. To some degree this could be corrected by makeup, lens filters, and lighting, but never completely satisfactorily. But even those solutions were unusable for additive color motion picture systems like Kinemacolor and Prizma color, which photographed on black and white stock behind alternating color filters. In those cases, negative film stock after it arrived from the manufacturer had to be passed through a color sensitizing solution, a time consuming process that increased the film's cost from 3 cents per foot to 7 cents. Eastman Kodak, the supplier of motion picture film, introduced a panchromatic film stock in September 1913, available on special order for photographing color motion pictures in additive systems. Photographers began using it for black and white films too in 1918, primarily for outdoor scenes. The company introduced Kodak Panchromatic Cine Film as a regular stock in 1922. The first black and white feature film photographed entirely on panchromatic stock was The Headless Horseman (1922). But early panchromatic stock was more expensive, had a relatively short shelf life, and was more difficult for laboratories to process because it required working in total darkness. Not until the prices were equalized by competition in 1926 did it become used more widely than orthochromatic stock. Kodak discontinued manufacturing general purpose orthochromatic motion picture film in 1930. Digital panchromatic imagery of the Earth's surface is also produced by some modern satellites, such as QuickBird, Cartosat and IKONOS. This imagery is extremely useful, as it is generally of a much higher (spatial) resolution than the multispectral imagery from the same satellite. For example, the QuickBird satellite produces panchromatic imagery having a pixel equivalent to an area , while the multispectral pixels represent an area of .