影调复制的象限曲线图标

在影调再现的各个阶段，从原物体到底片影像，以及到最后照片上的可视影像的关系，可用象限曲线图（Quadrant Diagram）来表达。象限曲线图标绘在一个划分为四部的方图上，这种象限图与特性曲线有一定联系，它是由美国柯达化学研究所物理分部主任洛伊德·安西尔·琼斯（Lloyd Ancile Jones，1884—1954）于1920年发明的。图中的最初三部分表示物体或它的影像在各阶段所记录的情况，同时，也表示各阶段的影像是下一阶段影像的根源。整个图标所表明的是典型的黑白底片和照片的影调再现的关系。

为了简化影调复制的诸多变量，一般认为一共有三个转换过程可能是影响影调复制的关键。它们分别是：①照相机的光学成像；②底片的化学处理；③照片的洗印。这三个转换过程中每一个坐标图的环节，正好完整呈现了整个影调复制的循环与对应的关系。

▼照相机的光学成像坐标图

在黑白影像的复制过程中，第一个影响复制的系数就是照相机镜头的眩光问题。当我们把相机对准被摄景物，景物明暗区域单位面积的亮度值就代表进入镜头光线的强弱。

在图2-5中，AB表示被摄体亮度，AD表示照相机光学成像的亮度，AC为理想的、没有任何影响的影调复制曲线（虚线），CE为受到镜头眩光影响的复制曲线。

一般来说，景物中各个区域的反射光线经过镜头汇聚，各位置的亮度应和胶卷平面上投映的光照度成正比。但是任何区域的成像有两种主要来源：一是真正形成影像的汇聚光线，二是在光学镜片之间多次反射，或经过镜筒内部光圈与快门叶片的干涉，在胶卷平面形成十分均匀的翳雾（fog）。它是与成像无关的不规则漫射光，会降低成像的整体反差，对于暗部的伤害尤其明显，我们通称它为“眩光”。这种“眩光”可以借由镜头的“抗反射”（Anti-reflection）镀膜或加用遮光罩来降低对成像的损害。

虽然现代光学技术十分发达，也无法百分之百消除镜片内部的不规则反射，因此在胶卷平面上成像的“光照度比”一定小于景物的“亮度比”。

通常，为了描述光学透镜对于眩光的影响，我们可以用眩光系数（flare factor）来表示。它是由景物与光学成像的亮度比来决定的。当眩光系数等于1时，表示照相机的光学组件完全没有任何眩光存在。事实上，只有不需改变放大倍率的接触印相（contact print），眩光系数才可能等于l。经过科学家以精密光学仪器检测的结果发现，近代商业用光学镜头的眩光系数多半在2—4之间最为常见。一般昂贵的光学镜头制品，采用优异的镜片与光学设计，其眩光系数可能降低至1.5左右。一些劣质镜头或内部镜片有发霉或老化现象，其眩光系数有时甚至高达10以上。

从图2-5中可以清楚地得知，如果没有眩光存在，AC之间将成一条45°直线，表示除了景物的阴影区域以外，两者将成正比例关系。CE为受到镜头的眩光影响的复制曲线，也就是眩光曲线。我们会发现镜头后方的光学投影，其光照度范围比起原本景物的亮度范围变得较狭窄，尤其是代表暗部（E右方曲线）受到明显的压缩，整体反差将变小。这一条曲线代表了影调复制第一阶段的变化。

▼底片的特性曲线图标

经过照相机光学镜头汇聚的影像在胶片上感光之后，就形成了一个潜影，这时必须经过化学的冲洗处理，才能成为底片。在敏感度测量学（Sensitometry）领域，将底片平面上各种强弱不同的成像的光照度转换为曝光值的大小，以它作为横坐标轴，再把冲洗后底片相对应的透射密度当作纵坐标轴，可以画成一条曲线，这就是著名的底片的特性曲线，在这里为影调复制的第Ⅱ象限图。

由于ISO/ASA感光度的设定是以底片特性曲线上比片基多出0.10密度的点为基准，所以理论上在不同的冲洗条件下，真正的感光度也会随之改变。在图2-6中，如果我们把感光度设定得太高（即曝光不足），曲线将会往下滑，造成底片的密度范围变窄；同理，万一把感光度设定得太低（即曝光过度），则会使曲线往上漂移，形成整体密度过厚的底片。如果我们根据柯达公司所制定的反差指数0.56的标准来对底片进行冲洗，亮部的净密度将维持在1.15—1.25之间，我们只要扣掉曝光的起始作用点，也是感光度设定的基准点0.10，那么底片的密度范围将维持在1.05—1.15之间，很适合以中间号数的相纸洗相。

我们由图2-6中可知，在整个底片成像中都有影调被“压缩”的现象，尤其在暗部区域，影调压缩更为严重。

由此我们可以总结出，一般影响底片特性曲线的因素有下列几项：

1.底片的种类。不同种类、不同感光度胶片的特性曲线基准点和曲线坡度不一样。

2.显影液的化学活性、温度、显影摇晃的频率、显影的时间。这诸多因素都可能很大地影响到底片的密度和反差，因此也会使曲线坡度有不同的变化。

3.曝光量的多少。一般来说，曝光量的多少只会影响曲线的位置的分布，而不会改变曲线的形状。

▼照片的复制曲线图标

将底片的负像转换为相纸上的黑白正像，是一般黑白摄影过程中最终的一道复制。由于底片的透射密度决定了相纸接收光线的多寡，因此底片较薄的暗部区域允许较多量的光线到达相纸，在相纸上形成深浓的黑影调。同理，底片较厚的亮部区域由于阻挡了大部分的入射光，只允许极少量光线穿透底片使相纸曝光，在相纸上便形成了影调浅淡的区域。因此，底片的密度被转换为相纸上的曝光量，成为第Ⅲ象限的图标。

在图2-7中，第Ⅲ象限曲线是代表正常反差2号相纸的特性曲线。为了得到最理想的复制影调，底片密度范围最好等于相纸的曝光域（即第Ⅲ象限的横坐标）。在这个情况下，2号相纸的曝光域若为1.05，恰好和“正常反差”底片的密度范围相同，可达成十分完美的影调复制结果。

在决定放大机的光圈值与曝光时间时，就应当考虑到最理想的复制状况是把能够传递暗部细节层次的底片密度，转化为相纸所能达到的黑影调极限（Dmax）的90%左右，而让底片上记录亮部细节纹理的区域在相纸上表现出比纯白纸基多出0.04的密度。因为典型的底片密度范围，依据所用的放大机类型，约为0.80—1.25之间，而黑白照片的密度范围，依据所用的相纸，一般是1.50—2.0之间，所以从被摄体到底片，影调范围被大量压缩了，而后来在印放照片时又被扩展了。如果我们把底片的密度直接和相纸密度作对比，可知照片密度在第Ⅲ象限中作了“扩张”转换，而在中间调部分几乎没有任何改变，而暗部的扩张相对明显。在将底片负像的透射密度转换为相纸上的黑白正像这个步骤中，影响照片复制的因素其实和底片的成像一样，也有眩光问题存在。它可能来自放大机灯光室（Lamp House）泄露的少许光线，经过墙面反射而到达相纸。还有，放大机镜头内部必然存在的眩光问题，同样可能伤害相纸上亮部影调的区分。此外，不标准的安全灯，或安全灯过长时间照射，都有可能伤害相纸的整体影调，从而改变了影调复制的成果。如果采用聚光式放大机，还存在卡利尔效应（Callier Effect），也可能抵消部分眩光系数，使反差有所加强。而相纸在显影过程中的各种变因，如显影液温度、比例、搅动频率、药液新鲜程度或显影时间等，都会改变相纸曲线的形状。

▼象限图的解读和影调复制的结论

第Ⅳ象限坐标图（图2-8）是表示最终影调复制成果的曲线。这是由第Ⅲ象限的纵坐标向右延伸，再将代表被摄体亮度的第I象限坐标向上伸展而交汇各点的连线曲线。

在一张典型的象限图中，右下角的第一部分表示沿底坐标绘制的物体的亮度（即照明度，是对数单位）。这个例子中，亮度值向上延伸至实线上，这条实线代表镜头投射到胶片上物体影像的所有亮度。眩光增加了阴影部分的亮度，因此，实际的影像曲线与理想的无眩光的曲线（虚线）是有差别的。

将象限图转过来，使第一部分位于左下角，照相机上各种影像亮度成为胶片上各部分的曝光量（是对数单位）。胶片特性曲线的趾部和直线部都表现在第二部分上，物体的最低亮度是底片上最浅的可印密度（是对数单位）。物体上的各个亮度投射在胶片曲线上的各个投影，表示胶片所记录的各个密度。

将图转回正常位置，第二部分底片上的密度便成为投射在第三部分相纸曲线上的曝光值。各个投影表示照片密度所代表的物体的各个亮度值。

最后，在第四部分，从相纸曲线投射的水平投影与光学镜头影像曲线（第一部分）投射来的垂直投影相交，形成影调再现曲线。假如照相机的影像上没有眩光，底片与相纸的特性又完全一致，那么这条影调再现曲线应是一条直线（图中的虚线）。曲线的形状表示最后印制的影像中各种影调值之间的实际关系。

如果回顾影响影调复制的主要步骤，首先被摄物暗部的阶调压缩来自镜头的眩光，而“底片特性曲线”的趾部斜率比直线段平缓，造成底片的阴影区域作进一步的阶调压缩，使反差更为降低。底片的阴影区域将会在印相过程中进入“相纸特性曲线”的“肩部”，再次形成阶调压缩。这三次阶调复制的失真，便是暗部反差降低的原因所在。

至于景物中间调部分在镜头成像时，几乎没有受到眩光的影响，中间调区域位于底片的直线段上。虽然“底片曲线”的斜率通常比1要低（在0.5—0.6附近），但是底片中间段的位置也会投映在相纸的直线段，此时“相纸曲线”的斜率通常比较高（在1.5—3.0左右），因此中间调在“影调复制”时反差会略大于景物原本的反差。

至于照片上的亮部，在镜头成像中几乎没有任何眩光问题，但是经过曝光过程，亮部区域将会落在“特性曲线”直线段的末端或邻近“肩部”的位置，影调将会遭到压缩。如果我们改变底片显影的条件，而以较平缓的斜率取代，亮部的阶调也会面临一些扭曲，使得底片亮部的反差降低。在放相过程，亮部阶调会投映在相纸曲线的“趾部”，又遭到一次阶调的“压缩”，使得部分亮部的细节在复制时遭受损失。

【习题】

1.试述黑白影调复制的基本过程。

2.特性曲线的形状如何影响底片的形成？

3.影调复制的象限曲线图标是什么？

4.光学透镜的眩光和眩光系数是什么？

5.影响底片“特性曲线”的因素有哪几方面？