Определение зернистости

Методы определения зернистости основаны на рассматривании или копировании увеличенных образцов с равномерно засвеченными и проявленными участками изображения.

Наибольшее применение нашел метод предель­ного увеличения, разработанный Гороховским и Левенберг. Метод заключается в определении фактора зернистости по формуле

,

где М_пред — масштаб увеличения, начиная с которого зернистая структура изображения обнаруживается визуально.

Определение фактора зернистости проводится следующим об­разом.

С равномерно засвеченного поля сенситограммы с оптиче­ской плот­ностью 0,5 на проекционном гранулометре делают ряд фотоотпечатков с масштабами увеличения, возрастающими в геомет­рической прогрессии (от 1,5 до 42,5). При этом все отпечатки долж­ны иметь одинаковые оптические плотности. Получается гранулограмма, содержащая 16 равноплотностных полей с масштабами увеличения, различаю­щимися в 1,25 раз. На грануло­грамме находят поле, где зернистость обнаруживается при минимальном масш­табе увеличения, М_пред. Затем рассчитывают фактор зернистости по приведенной выше формуле.

Определение гранулярности

Если с помощью микроденситометра построить распределение оптической плотности в фотоизображении равномерно засвеченного участка вдоль произвольно выбранного направления, получим периодическую линию, отражающую колебание оптической плотности относительно некоторого среднего значения (см. рис. 3, а). Это колебание плотности называют гранулярностью, или микрофотометрической зернистостью.

Ввиду малых расстояний между макрозернами гранулярность визуально не обнаруживается, но она мешает воспроизведению деталей, снижая их резкость. Это показано на рис. 3, б). Если же детали очень малы, и разность оптических плотностей этих деталей и фона мало отличается от перепада плотности, вызванного зернистостью, то детали изображения теряются (рис. 3, г).

Рис. 3. Микроденситометрические распределения, полученные с образцов фотографических материалов, обладающих различной гранулярностью: левая группа кривых соответствует материалу с малой гранулярностью, правая - с большой. Распределения (а) отображают почернение от однородной засветки; (б) - от пространственно-периодического светового поля; (в) - от темного штриха на светлом поле; (г) - от двух темных штрихов малого контраста.

Как видно из рис. 3, гранулярность ухудшает качество микроденситограмм, снижая их информативность.

Гранулярность оценивают по среднеквадратическому отклоне­нию оптической плотности от среднего значения

Разрешающая способность

У каждого фотоматериала существуют ограничения по воспроиз­ведению близко расположенных деталей и мелких деталей изобра­жения. Детали размываются и исчезают вследствие совместного действия двух факторов - рассея­ния света и зернистости.

Способность фотоматериала к воспроизведению мелких деталей, а также к раздельному воспроизведению деталей характеризуется его разрешающей способностью R.

Для определения разрешающей способности используют специ­аль­ный тест-объект, называемый мирой. Мира, предназначенная для опре­деле­ния разрешающей способности, состоит из набора групп светлых штрихов (просветов), разделенных темными промежутками той же ширины. Ширина штрихов b определяет частоту группы v, равную количеству линий в милли­мет­ре. За линию принимают штрих плюс примыкающий к нему просвет n = l/2b. Частота штри­хов изменяется от группы к группе, например на 10%. Исполь­зуют также миры, содержащие группы темных штрихов на светлом фоне.

Существует целый ряд конструкций мир. Помимо простых штриховых мир используются миры радиальные (рис. 4), у которых ширина штрихов и просветов между ними увеличивается от центра к периферии, а сами штрихи расположены по радиусам круга, внутри которого находится мира.

Рис. 4. Различные конструкции миры (простая штриховая мира; радиальная мира.

Рис. 5. Мира Ащеулова.

По профилю оптической плотности штрихов миры делятся на прямоугольные и синусоидальные. Первые используют для опре­деления разрешающей способности, вторые — для получения функ­ций передачи модуляции.

В отечественной практике ис­пользуется мира Ащеулова (рис. 5). Она содержит 30 групп штрихов, разделенных светлыми промежут­ками такой же ширины, располо­женных по спирали. При этом поля (группы штрихов) с высокой частотой располагаются близко к цен­тру миры, который в резольвометре помещают на оптической оси объектива. Таким образом, мелкие штрихи располагаются в зоне наи­высшей разрешающей способно­сти объектива. Частоты от группы к группе изменяются в геометрической прогрессии. Модуль миры (отношение частот соседних групп) равен 1,1. Такая мира имеет прямоугольный профиль оптической плотно­сти и абсолютный контраст.

За разрешающую способность принимают предельно разрешае­мую фотоматериалом частоту миры. Для этого производят фотографирование на испытуемом материале и на фотоизображении миры, увеличенном с помощью микроскопа, находят предельно разрешенную группу миры, в которой штрихи еще можно сосчитать. Выражают разрешающую способность в мм ^–1. Так как разрешающая способность глаза много меньше, чем у фотомате­риала, изображение миры рассматривают в микроскоп при увели­чении 60-90^Х.

Для стандартного измерения разрешающей способности фотоматериала используют резольвометр, например отечественную модель РП-2М, где производится прецизионное проекционное копирование миры на фотоматериал с уменьшением 32^х или 60^х. Резольвометр имеет два сменных объектива: для 32-кратного и 60-кратного уменьшений оптического изображения миры, проецируемого на фотоматериал. В комплект прибора входят две миры Ащеулова с модулем 1,1 и разным диапазоном частот. Резольвометр позволяет измерять раз­решающую способность от 30 до 2000 мм.

Миру копируют на отрезок фотоматериала несколько раз (например, 9 раз), изменяя каждый раз логарифм экспозиции на 0,15 или 0,3. Для этой цели служит диск с 9 окнами, одно из них пустое, а в других вставлены светофильтры, различающиеся по оптической плот­ности на 0,15 или 0,3. Полученную таким образом резольвограмму проявляют в стан­дартных условиях до рекомендуемого коэффициента контрастности.

Резольвограмму рассматривают в микроскоп, на каждом изображении миры находят группу с предельным разрешением штрихов и определяют величину разрешающей способности для каждого изображения R = v_пред.

Далее строят график зависимости разрешающей способности от логарифма экспозиции R(lgH), который называется резольвометрической кривой или кривой разрешения (рис. 6).

Величину максимума на резольвометрической кривой принимают за искомое значение раз­решающей способности данного фотоматериала R = R_mах.

Рис. 6. Резольвометрические кривые двух фотографических материалов, имеющих одинаковую разрешеющую способность, но различную резольвометрическую широту.

Кроме того, по кривой разрешения находят резольвометрическую широту. Она равна отрезку на оси абсцисс резольвометрическои кривой соответствующему центральной части кривой между точками, в которых

R = 0,8R_mах (рис. 7).

Перечислим факторы, влияющие на разрещающую способность фотоматериала.

1). Экспозиция. Как видно из рис. 7, максимальная разрешающая способность приходится на средние экспозиции (прямолинейный участок характеристической кривой фотоматериала).

2). На величину разрешающей способности влияет зернистость. Она не только уменьшает разрешающую способность, но и мешает ее определению. Происходит это потому, что макрозерна расположе­ны случайным образом и за счет этого последующая группа миры может быть разрешена лучше предыдущей.

3). На величину R влияет светорассеяние. Рассеянный свет уходит из области светлых штрихов под темные и в просветах оптическая плотность увеличивается, а на изображении уменьшается. При переходе к коротковолновой части спектра роль светорассеяния уменьшается. Например, при переходе к ультрафиолетовым лучам разрешающая способность фотоматериала увеличивается в 1,5 - 2 раза.

4). Условия проявления. Наибольшую роль из условий проявления играет его продолжительность. До тех пор, пока с увеличением времени проявления растет контрастность, растет и разрешающая способность 4).

5). На вели­чину R влияет способ копирования изображения. При проекцион­ном копировании на величине разрешающей способности сказыва­ется разрешающая способность объектива. Разрешающая способ­ность системы «фотоматериал - объектив» может быть рассчитана по формуле

.

Эту формулу распространяют и на многокомпонентную систему.

8