第十三节 感光底片有什么特点？

一、感光底片有什么作用？

感光底片是一种记录和存储光学信息的元件，它不仅能用图像反映景物的形状和尺寸，而且可以用影像的“黑度”反映感光的强度。感光底片除了用于一般摄影和复制缩放文件以外，还大量地用于激光技术和信息处理中。做为信息处理的重要介质，感光底片可以把数据送到处理系统里，同时也印载和记录处理的结果。

感光底片的感光作用是由感光材料引起的。受光辐射作用后的感光材料，经过化学上的显影、定影处理，可以重现被拍摄景物的形状。

世界上用到的感光材料已有四百多种。但在照相摄影方面，应用最多的感光材料仍然是卤族元素的盐类，如氯化银和溴化银等。就它们的感光特点、影像的耐久性和制造的工艺性来说，都能达到很高的技术要求。

二、感光底片的构造如何？

感光底片是一种多层结构的元件，如图 4-65 所示为黑白底片和黑白正片的基本结构。其中片基是底片的支撑体，它用硝酸纤维或醋酸纤维制成。前者比较经久耐用，胀缩率小，燃点低，易燃烧，故常称为“不安全片”；后者牢固可靠、不易燃烧，常称为“安全片”，但是质脆、胀缩率大。近几年来，涤纶片基的研究有了很大的发展，由于涤纶片基兼顾了两者的优点，是一种有前途的片基材料。

乳剂层是感光底片的核心部分。它是由悬浮在照相明胶里的卤化银晶粒组成的，晶粒的最大直径为 1～2μm，最小直径为 0.1μm。从照相的效果上看，晶粒的直径在保证一定感光速度下越细越好。目前常用的感光物质以氯化银和溴化银为主。负片的感光层分两部分，上乳剂层是由感光速度快的物质构成，下乳剂层是由感光速度较慢的物质构成。这种结构可以使底片对照度有较大的作用范围。照相明胶是一种分散物质，它起着不使感光物质凝聚和沉积的作用。

片基和乳剂层之间是结合层，它可以使乳剂牢固地贴附在片基上。底片最上层是保护层，可以防止乳剂被划伤和防止受摩擦作用而产生影像不清楚的“摩擦灰雾”。

片基的背面是背面层，也叫做防光晕层。其作用是吸收掉透过片基的光线，使这部分光线不再反射回去。如果这部分光线返回乳剂层，就会产生双影，或是使背景发亮，影响像的对比度。此外背面层还可以防止静电作用，静电作用可以使底片在冲洗后出现条斑状的静电花纹。多数感光底片涂有绿色和蓝紫色的防光晕层，彩色底片有涂黑色防光晕层的。

彩色底片更为复杂，它的乳剂层由许多层不同的感光材料组成，以便形成各种颜色。照相纸和干板也是重要的感光元件。它们的结构，除了在支撑体材料上有所不同之外，与感光底片没有很大的区别。照相纸的支撑体是硫酸钡浸过的纸基；干板的支撑体是玻璃。

感光过程是很复杂的，它基本上是一种光化作用结果。在光照射下， 卤化银中的银离子还原成银原子，它们聚积在受光点附近，形成一个银斑，这银斑通常称为“潜影”。把这样的底片放到显影液里，靠近“潜影”的银离子继续还原，使银斑的密度加大，直到形成可以清楚辨认的黑度。

图像的质量，如条纹分辨率，图像清晰度和层次，颜色还原等，除了与照相的条件、物镜的质量、拍照时用的光学参数有关外，在很大程度上，决定于底片的特性和洗印的条件。

三、胶卷的照相性能有哪些？

1. 什么叫曝光量（倒易律）及其失效？ 曝光量是像面照度和曝光时间的乘积，即

H＝E×T （4-27）

式中 H 表示曝光量（单位为勒克司·秒），E 为像面照度，T 为曝光时间。

上式表明，感光材料经曝光后发生光化反应，其效果与照度跟曝光时间的“乘积”成正比。感光材料经曝光后的光化程度，完全由曝光量的值来决定。当像面照度高时，曝光时间就要短；像面照度低时，曝光时间就要长。只要总曝光量一定，光化效果（程度）就一定，感光材料变黑的程度也一定，在这种总效果不变的条件下，像面照度和曝光时间可以互相调整。这种像面照度和曝光时间对于相同曝光量的相互关系称为互易效应或称互易律、倒易律、倒数律等。这一规律适用的条件是：

①恒定的光源如日光；②频率不超 1000Hz 的闪光光源。但当照度很低时

（如星光、日光等），需要长时间曝光或曝光时间极短的强闪光、脉冲光时，倒易律均失效。通常的感光材料在低照度长时间曝光时或高照度、超过千分之一秒的短时间曝光时，都会产生失效现象。此时感光材料的一系列性能，如密度、感光度、反差、宽容度、感色性等均会有所改变。在这种情况下，就需要增加曝光量和调整显影时间来加以补救。在拍摄彩色片时，由于倒易律失效，还会造成色彩平衡上的变化，所以还需要加用滤色镜予以补偿。现在，有些供专业用的彩色胶片，因考虑到三层乳剂倒易律失效情况不同，特分为长曝光型与短曝光型两种胶片，以达到比较理想的彩色平衡。

1. 什么叫光学密度？

胶片的变黑程度用光学密度来量度。经过曝光和显影后黑白底片上形成了各种黑白影像。黑色部分的“黑度”表明了它的阻光能力，或称阻光率，它与银的沉积密度有直接关系。阻光率或黑度与感光强弱有密切的关系，通过感光测定可以得到“黑度”与感光强度的关系。

底片上图像的阻光率与透过率是对应的（互为倒数）。在光度学中透过率是透过光强度 Il 与入射光强度 I0 的比值，用 T 表示，则：

T＝Il/I0 底片的阻光率用其倒数表示，则

O = 1

T

= I 0 (4 − 28)

I l

底片的阻光率 O 与银粒密度有关。如果忽略入射光在底片上的反射和吸收损失，银料密度——光学密度 D 为：

D = lg O = lg 1 = lg I 0

(4 − 29)

T I l

1. 什么叫照相特性曲线？

同一批号的感光胶片是用同一次制成的感光乳剂涂布而成的。胶片在出厂时都要抽出样片在感光仪上按规定的条件曝光、冲洗、然后用光密度计测出光密度，将对应的曝光量与光密度标绘在坐标纸上就得到照相特性曲线如图 4-66 所示。曲线的纵坐标为光密度 D，横坐标为曝光量

（H＝ET）的对数。这个曲线按照变化规律可以分成五部分：

①当曝光量低于某一值时，光学密度 D 与曝光量无关。甚至没曝光的底片显影后仍有一定的密度，对光线有一定阻力，这是感光材料本身化学性能不稳定性造成的。这段曲线对应的光学密度 D。叫做“灰雾度”；

②曲线的 AB 段称为趾部，也叫做曝光不足部。该段曲线的光学密度与曝光量不成比例。如果在这个区域里照相，影像的层次将受到较大而不成比例的压缩；

③曲线的 BC 段称为直线部分，也称为正常曝光部分。这段曲线表明： 随着曝光量的增加，光学密度 D 与 lgH 成正比。如果在此区域里照相， 影像的明暗层次可以成比例地被记录下来；

④曲线 CD 段称为肩部，也叫曝光过度部分，光学密度与曝光量也不成比例地变化。如果在这个区域里照相，影像的明暗层次也要受到不成比例的压缩；

⑤曲线达 D 点，光学密度最大，随后曝光量再增加，底片的光学密度反而减小，所以 D 点以后的曲线称为反转部。D 点对应的是最高密度值。

不同的感光材料其特性曲线是不同的。同一种感光材料，在不同的显影条件下冲洗，特性曲线也不同。所以在确定底片的特性曲线时，必须规定统一的显影标准。

1. 什么叫感光度？

感光度是感光材料的光化速度（感光快慢的特性），是感光材料对光强的敏感程度。在同样冲洗条件下，同一个曝光量使用不同的材料感光，所得密度大者感光度高，小者感光度低。标准中规定：用产生一定密度所需要的曝光量的倒数值表示感光强度（S）则

S = K

H

(4 − 30)

式中 K 值是一个常数。现在各国规定的标准密度和 K 值都不一样， 所以感光度（S）也不同，如表 4-10，(a)，(b)所示。

表 4-10 （ b ）

1. 什么叫反差系数？

底片的反差系数也叫做γ值，它是拍摄后的影像明暗对比与对应的景物明暗对比的比值。景物或影像上不同部位的明暗差别叫做景物或影像的反差。景物的反差就是各部位的光亮度差别，光度学中用两部位光亮度比的对数值来表示。按对数计算法则，该值就等于两部位光亮度的对数之差。对底片而言，反差的概念应该从透光的强度引出，这与景物用光亮度定义反差是相应的，底片反差用同一光强照射下透光强度比值的对数表示。根据光学密度定义，这个值也等于光学密度的差值，则底片的反差系数γ为

γ = 影像的光学密度差曝光量的对数差

（4 − 31）

γ=影像的光学密度差/曝光量的对数差（4-31）因此底片的反差系数可由其特性曲线中求得。如图 4-66 上所示，M 与 N 是曲线上任意两点，其对应的光学密度和曝光量的对数值分别为 DM、DN 与 lgHM、lgHN，则：

γ = DM − DN

lg HM − lg H N

= tga

(4 − 32)

对于曲线的直线部分，反差系数等于直线的斜率。底片的反差系数决定于感光乳剂的配方。一般情况下，晶粒细而均匀，反差系数就大。常用的全色胶卷，反差系数为 0.7～0.85 之间。

1. 什么叫宽容度？

胶片能够按比例地表现景物亮暗对比，真实地反映景物中丰富的明暗层次的范围，叫做感光胶片的宽容度。它是用特性曲线直线部分 BC 两端所对应的曝光量的对数值的差来表示的，即：

L=lgHC－lgHB （4-33）

在保证其它性能的前提下，底片的宽容度越大越好。这样，选取曝光量的自由度可以大一些。

1. 什么叫灰雾度？

感光底片不经曝光，显影后所产生的光学密度称为底片的灰雾度D0。它是乳剂化学性质不稳定造成的，与感光材料的质量保存的时间和方式、显影的条件和技术都有密切的关系。灰雾现象的存在影响了图像明暗阶调的再现，使画面对比度下降。所以灰雾度应该控制在一定范围内，一般要求 D0≤0.2。

1. 什么叫最高密度？

在特性曲线中，D 点所对应的光学密度为底片所能达到的最高密度值，也就是底片能达到“最黑”程度。在摄影时，应该要求最亮部分的密度值不要超过这个值。

1. 什么叫底片的分辨率？其与清晰度有何不同？

分辨率也称鉴别率、解像力、分辨本领。底片分辨率是记录特性的重要指标，它表示了底片分辨和记录景物细节的能力。通常情况下，以每毫米内能分辨黑白线条的数目来表示底片的分辨率。测定底片分辨率的方法是：以一块透明的分辨率板直接压在底片上，使其曝光，洗印后得到形状完全一样的图样，从这张图样里分辨出能够看得清的最密条纹，以这组条纹的密度，即每毫米内黑白线条对数表示底片的分辨率。与检验物镜的分辨率一样，这种方法只能给出高对比线条的分辨率，而底片对于低对比线条的分辨能力跟底片对高对比线条的分辨能力是有差别的。

国产 21°胶片的分辨率只有 80～90 线/毫米，这个值很低，制版工业中用的超微粒干版分辨率很高，其值可达 2000 线/毫米。

底片的分辨率主要与感光材料的颗粒度和乳剂层的厚度有关。颗料愈细、乳剂层愈薄，底片分辨率愈高。此外，颗粒间的散射与感光层之间的反射、以及洗印条件对底片分辨率都有影响。

分辨率与清晰度是不同的：分辨率是在一毫米范围内能使线条互相分离成像的数目，以此来记录景物的细部；清晰度是指所记录的景物中， 不同密度的相邻细部之间分界的明锐程度，即黑白线条对间的边缘轮廓是否清晰。

1. 什么叫颗粒度？

感光底片经曝光洗印以后，形成影像的银粒粗细程度称为颗粒度。感光度相同的底片，以颗粒度细者为好。颗粒度跟晶粒大小、晶粒的均匀程度有关，也跟显影的温度和时间有关。

1. 什么叫感色性？

底片对于各种波长的光线具有不同的敏感性，其程度和范围称之为感色性。氯化银和溴化银本身都能对短波有反应，加入有机染料后，感光的波段有所增加。底片按感色性可分为：

①“盲色片”，以溴化银为主的乳剂只对蓝光敏感，这种底片叫做“盲色片”；

②“分色片”，在乳剂中加入染料后，若感光范围扩大到绿光，这种底片称为“分色片”；

③若加入颜料后，感光范围进一步扩大到红光，这种底片称为“全色片”。图 4-67 示为各种底片的感光范围与敏感度曲线。

感色性好的底片对所有颜色都能真实地以深浅不同的色调反映出

来，使底片有较强的层次和色感。12.什么叫彩色平衡？

彩色感光材料中三层感光乳剂的照相性能一致性就叫做彩色平衡。感光测定时，在一张特性曲线坐标纸上分别绘制出感蓝乳剂层、感绿乳剂层与感红乳剂层的三条特性曲线。若三条曲线重合，就表明彩色感光材料中三乳剂层的摄影性能完全一致，达到了彩色平衡。实际的感光材料是不能做到的。说明彩色平衡的指标主要有：

①感光度平衡，要求最高感光度不得超过最低感光度的 2.3 倍（彩

色正片不得超过 4 倍）；

②反差平衡，最大反差系数跟最小反差系数的“差”，一般不得超过 0.21。

彩色感光度不平衡时，那一层感光度高就偏那一种颜色。

彩色反差不平衡，就是三层感光乳剂层的γ值各不相同，结果是相同的景物反差却在不同分色层上形成不同色影对比度，彩色合成再现景物色彩时出现失真。这种亮部与暗部色彩对比的不一致，是难以用滤色镜校正的。

多层彩色感光材料的宽容度要用红、绿、蓝三条感光特性曲线直线部分的公共部分来表示，所以彩色片的宽容度通常都小于黑白片的宽容度。