影調復制的象限曲線圖標

在影調再現的各個階段，從原物體到底片影像，以及到最后照片上的可視影像的關系，可用象限曲線圖（Quadrant Diagram）來表達。象限曲線圖標繪在一個劃分為四部的方圖上，這種象限圖與特性曲線有一定聯系，它是由美國柯達化學研究所物理分部主任洛伊德·安西爾·瓊斯（Lloyd Ancile Jones，1884—1954）于1920年發明的。圖中的最初三部分表示物體或它的影像在各階段所記錄的情況，同時，也表示各階段的影像是下一階段影像的根源。整個圖標所表明的是典型的黑白底片和照片的影調再現的關系。

為了簡化影調復制的諸多變量，一般認為一共有三個轉換過程可能是影響影調復制的關鍵。它們分別是：①照相機的光學成像；②底片的化學處理；③照片的洗印。這三個轉換過程中每一個坐標圖的環節，正好完整呈現了整個影調復制的循環與對應的關系。

▼照相機的光學成像坐標圖

在黑白影像的復制過程中，第一個影響復制的系數就是照相機鏡頭的眩光問題。當我們把相機對準被攝景物，景物明暗區域單位面積的亮度值就代表進入鏡頭光線的強弱。

在圖2-5中，AB表示被攝體亮度，AD表示照相機光學成像的亮度，AC為理想的、沒有任何影響的影調復制曲線（虛線），CE為受到鏡頭眩光影響的復制曲線。

一般來說，景物中各個區域的反射光線經過鏡頭匯聚，各位置的亮度應和膠卷平面上投映的光照度成正比。但是任何區域的成像有兩種主要來源：一是真正形成影像的匯聚光線，二是在光學鏡片之間多次反射，或經過鏡筒內部光圈與快門葉片的干涉，在膠卷平面形成十分均勻的翳霧（fog）。它是與成像無關的不規則漫射光，會降低成像的整體反差，對于暗部的傷害尤其明顯，我們通稱它為“眩光”。這種“眩光”可以借由鏡頭的“抗反射”（Anti-reflection）鍍膜或加用遮光罩來降低對成像的損害。

雖然現代光學技術十分發達，也無法百分之百消除鏡片內部的不規則反射，因此在膠卷平面上成像的“光照度比”一定小于景物的“亮度比”。

通常，為了描述光學透鏡對于眩光的影響，我們可以用眩光系數（flare factor）來表示。它是由景物與光學成像的亮度比來決定的。當眩光系數等于1時，表示照相機的光學組件完全沒有任何眩光存在。事實上，只有不需改變放大倍率的接觸印相（contact print），眩光系數才可能等于l。經過科學家以精密光學儀器檢測的結果發現，近代商業用光學鏡頭的眩光系數多半在2—4之間最為常見。一般昂貴的光學鏡頭制品，采用優異的鏡片與光學設計，其眩光系數可能降低至1.5左右。一些劣質鏡頭或內部鏡片有發霉或老化現象，其眩光系數有時甚至高達10以上。

從圖2-5中可以清楚地得知，如果沒有眩光存在，AC之間將成一條45°直線，表示除了景物的陰影區域以外，兩者將成正比例關系。CE為受到鏡頭的眩光影響的復制曲線，也就是眩光曲線。我們會發現鏡頭后方的光學投影，其光照度范圍比起原本景物的亮度范圍變得較狹窄，尤其是代表暗部（E右方曲線）受到明顯的壓縮，整體反差將變小。這一條曲線代表了影調復制第一階段的變化。

▼底片的特性曲線圖標

經過照相機光學鏡頭匯聚的影像在膠片上感光之后，就形成了一個潛影，這時必須經過化學的沖洗處理，才能成為底片。在敏感度測量學（Sensitometry）領域，將底片平面上各種強弱不同的成像的光照度轉換為曝光值的大小，以它作為橫坐標軸，再把沖洗后底片相對應的透射密度當作縱坐標軸，可以畫成一條曲線，這就是著名的底片的特性曲線，在這里為影調復制的第Ⅱ象限圖。

由于ISO/ASA感光度的設定是以底片特性曲線上比片基多出0.10密度的點為基準，所以理論上在不同的沖洗條件下，真正的感光度也會隨之改變。在圖2-6中，如果我們把感光度設定得太高（即曝光不足），曲線將會往下滑，造成底片的密度范圍變窄；同理，萬一把感光度設定得太低（即曝光過度），則會使曲線往上漂移，形成整體密度過厚的底片。如果我們根據柯達公司所制定的反差指數0.56的標準來對底片進行沖洗，亮部的凈密度將維持在1.15—1.25之間，我們只要扣掉曝光的起始作用點，也是感光度設定的基準點0.10，那么底片的密度范圍將維持在1.05—1.15之間，很適合以中間號數的相紙洗相。

我們由圖2-6中可知，在整個底片成像中都有影調被“壓縮”的現象，尤其在暗部區域，影調壓縮更為嚴重。

由此我們可以總結出，一般影響底片特性曲線的因素有下列幾項：

1.底片的種類。不同種類、不同感光度膠片的特性曲線基準點和曲線坡度不一樣。

2.顯影液的化學活性、溫度、顯影搖晃的頻率、顯影的時間。這諸多因素都可能很大地影響到底片的密度和反差，因此也會使曲線坡度有不同的變化。

3.曝光量的多少。一般來說，曝光量的多少只會影響曲線的位置的分布，而不會改變曲線的形狀。

▼照片的復制曲線圖標

將底片的負像轉換為相紙上的黑白正像，是一般黑白攝影過程中最終的一道復制。由于底片的透射密度決定了相紙接收光線的多寡，因此底片較薄的暗部區域允許較多量的光線到達相紙，在相紙上形成深濃的黑影調。同理，底片較厚的亮部區域由于阻擋了大部分的入射光，只允許極少量光線穿透底片使相紙曝光，在相紙上便形成了影調淺淡的區域。因此，底片的密度被轉換為相紙上的曝光量，成為第Ⅲ象限的圖標。

在圖2-7中，第Ⅲ象限曲線是代表正常反差2號相紙的特性曲線。為了得到最理想的復制影調，底片密度范圍最好等于相紙的曝光域（即第Ⅲ象限的橫坐標）。在這個情況下，2號相紙的曝光域若為1.05，恰好和“正常反差”底片的密度范圍相同，可達成十分完美的影調復制結果。

在決定放大機的光圈值與曝光時間時，就應當考慮到最理想的復制狀況是把能夠傳遞暗部細節層次的底片密度，轉化為相紙所能達到的黑影調極限（Dmax）的90%左右，而讓底片上記錄亮部細節紋理的區域在相紙上表現出比純白紙基多出0.04的密度。因為典型的底片密度范圍，依據所用的放大機類型，約為0.80—1.25之間，而黑白照片的密度范圍，依據所用的相紙，一般是1.50—2.0之間，所以從被攝體到底片，影調范圍被大量壓縮了，而后來在印放照片時又被擴展了。如果我們把底片的密度直接和相紙密度作對比，可知照片密度在第Ⅲ象限中作了“擴張”轉換，而在中間調部分幾乎沒有任何改變，而暗部的擴張相對明顯。在將底片負像的透射密度轉換為相紙上的黑白正像這個步驟中，影響照片復制的因素其實和底片的成像一樣，也有眩光問題存在。它可能來自放大機燈光室（Lamp House）泄露的少許光線，經過墻面反射而到達相紙。還有，放大機鏡頭內部必然存在的眩光問題，同樣可能傷害相紙上亮部影調的區分。此外，不標準的安全燈，或安全燈過長時間照射，都有可能傷害相紙的整體影調，從而改變了影調復制的成果。如果采用聚光式放大機，還存在卡利爾效應（Callier Effect），也可能抵消部分眩光系數，使反差有所加強。而相紙在顯影過程中的各種變因，如顯影液溫度、比例、攪動頻率、藥液新鮮程度或顯影時間等，都會改變相紙曲線的形狀。

▼象限圖的解讀和影調復制的結論

第Ⅳ象限坐標圖（圖2-8）是表示最終影調復制成果的曲線。這是由第Ⅲ象限的縱坐標向右延伸，再將代表被攝體亮度的第I象限坐標向上伸展而交匯各點的連線曲線。

在一張典型的象限圖中，右下角的第一部分表示沿底坐標繪制的物體的亮度（即照明度，是對數單位）。這個例子中，亮度值向上延伸至實線上，這條實線代表鏡頭投射到膠片上物體影像的所有亮度。眩光增加了陰影部分的亮度，因此，實際的影像曲線與理想的無眩光的曲線（虛線）是有差別的。

將象限圖轉過來，使第一部分位于左下角，照相機上各種影像亮度成為膠片上各部分的曝光量（是對數單位）。膠片特性曲線的趾部和直線部都表現在第二部分上，物體的最低亮度是底片上最淺的可印密度（是對數單位）。物體上的各個亮度投射在膠片曲線上的各個投影，表示膠片所記錄的各個密度。

將圖轉回正常位置，第二部分底片上的密度便成為投射在第三部分相紙曲線上的曝光值。各個投影表示照片密度所代表的物體的各個亮度值。

最后，在第四部分，從相紙曲線投射的水平投影與光學鏡頭影像曲線（第一部分）投射來的垂直投影相交，形成影調再現曲線。假如照相機的影像上沒有眩光，底片與相紙的特性又完全一致，那么這條影調再現曲線應是一條直線（圖中的虛線）。曲線的形狀表示最后印制的影像中各種影調值之間的實際關系。

如果回顧影響影調復制的主要步驟，首先被攝物暗部的階調壓縮來自鏡頭的眩光，而“底片特性曲線”的趾部斜率比直線段平緩，造成底片的陰影區域作進一步的階調壓縮，使反差更為降低。底片的陰影區域將會在印相過程中進入“相紙特性曲線”的“肩部”，再次形成階調壓縮。這三次階調復制的失真，便是暗部反差降低的原因所在。

至于景物中間調部分在鏡頭成像時，幾乎沒有受到眩光的影響，中間調區域位于底片的直線段上。雖然“底片曲線”的斜率通常比1要低（在0.5—0.6附近），但是底片中間段的位置也會投映在相紙的直線段，此時“相紙曲線”的斜率通常比較高（在1.5—3.0左右），因此中間調在“影調復制”時反差會略大于景物原本的反差。

至于照片上的亮部，在鏡頭成像中幾乎沒有任何眩光問題，但是經過曝光過程，亮部區域將會落在“特性曲線”直線段的末端或鄰近“肩部”的位置，影調將會遭到壓縮。如果我們改變底片顯影的條件，而以較平緩的斜率取代，亮部的階調也會面臨一些扭曲，使得底片亮部的反差降低。在放相過程，亮部階調會投映在相紙曲線的“趾部”，又遭到一次階調的“壓縮”，使得部分亮部的細節在復制時遭受損失。

【習題】

1.試述黑白影調復制的基本過程。

2.特性曲線的形狀如何影響底片的形成？

3.影調復制的象限曲線圖標是什么？

4.光學透鏡的眩光和眩光系數是什么？

5.影響底片“特性曲線”的因素有哪幾方面？