От светописи к фотографии. Часть 2.

Цветная фотография и черно-белая — почти ровесницы. Мир был еще поражен черно-белым изображением окружающей действительности, а пионеры фотографии уже работали над созданием цветных фотоснимков. Первые цветные фотографии были сделаны еще в 1830 году. Они не отличались богатством оттенков, быстро тускнели, но все-таки это был цвет, таивший возможности для более естественной передачи изображения. Лишь век спустя цветная фотография стала мощным средством изображения и одновременно прекрасным массовым развлечением.

Краеугольным камнем фотографического процесса являются свойства света. Основы современных представлений о цветовосприятии были разработаны в XIX в. английским физиком Т. Юнгом и немецким ученым Г. Гельмгольцем. Согласно их теории, в сетчатке глаза человека имеются три типа фоторецепторов (колбочковых клеток), чувствительных в разной степени к красному, зеленому и синему свету. При раздражении одновременном и в одинаковой степени всех трех сортов волокон, получается впечатление белого цвета.

(Основоположник абстрактной живописи, Василий Кандинский, изучавший психологию воздействия цветов на человека, писал: «Краски таят в себе малоисследованную, но огромную силу, которая может влиять на весь организм. Эмоциональное воздействие красного цвета на человека таково, что вызывает ощущение силы, устремленности, решительности, радости, триумфа.» В истории цветной фотографии наступил плодотворный период.)

Если природный фотографический аппарат, глаз, для получения сложного природного ощущения, разлагает его предварительно на три простых, то как можно обыкновенную фотографическую камеру заставить почувствовать эти три впечатления от предмета?

Этим вопросом задался английский физик и математик Джеймс Кларк Максвелл и в 1861 году продемонстрировал возможность воспроизведения цветного изображения на экране большой аудитории ученых в Лондоне.

Он сделал три снимка на черно-белом фотоматериале куска шотландской ткани, один с красным светофильтром, один — с зеленым, и один — с синим. С каждого цветоделенного негатива был напечатан черно-белый позитив на прозрачной основе. Затем эти позитивы были помещены в проекционные фонари с установленными перед ними светофильтрами соответствующего цвета и спроецированы на белый экран.Три частичных (одноцветных) изображения были наложены одно на другое и совмещены по контуру.

Такой способ, основанный на сложении световых потоков трех основных цветов, получил название аддитивный (от англ. addition — прибавление) синтез цвета.

Световой поток с преобладанием синих и зеленых лучей образовал на экране голубой цвет, синих и красных — пурпурный, зеленых и красных — желтый. Синие, зеленые и красные лучи равной интенсивности при смешении дали белый цвет. Так, благодаря смешению цветных лучей в тех же самых соотношениях, какие были в действительности, Максвелл получил естественное цветное изображение объекта съемки, что произвело большое впечатление на аудиторию.

Это событие сейчас считается отправной точкой в истории цветной фотографии, доказательством ее принципиальной возможности. Но одно дело доказать возможность, а совсем другое — получить устойчивый практический результат. Часто считается, что первый такой результат был получен только в 30-х годах XX века с изобретением цветной фотопленки. Однако это не совсем так.

В начале XX века русский фотограф, химик (ученик Менделеева), изобретатель Сергей Михайлович Прокудин-Горский усовершенствовал метод тройной экспозиции. Он использовал черно-белые фотопластинки, сенсибилизированные по собственным рецептам, и фотоаппарат собственной конструкции. Три получаемых черно-белых негатива располагались один над другим на одной фотопластинке, с которой изготовлялся тройной позитив. Для просмотра таких фотографий использовался проектор с тремя объективами. Показы фотографических проекций Прокудина-Горского стали первыми в мире демонстрациями слайдов.

Три экспозиции сильно затрудняли съемку движущихся объектов и сцен со значительно изменяющимся освещением. Также сложность вызывала необходимость точного позиционирования при проецировании и жесткие требования к идентичности обработки цветоделенных материалов.

Однако по сравнению со всеми другими способами получения цветного изображения, метод тройной экспозиции обеспечивал точную цветопередачу, высокое разрешение (в том числе  цветовое) и наибольшую фотографическую широту, практически не отличающуюся от таковой для применяемых черно-белых фотоматериалов.

Снимки, полученные Прокудиным-Горским с помощью этого метода, были удостоены золотой медали на Международной выставке в Бельгии в 1906 году. Высочайшее одобрение и финансовую поддержку Николая II получила предложенная Сергеем Михайловичем программа фотографирования «достопримечательностей Российской империи».

Отснятый материал содержится в виде трех цветоделенных стеклянных негативов, где красители отсутствуют и, следовательно, не выцветают. Это обеспечило им сохранность до 2000 года, когда Библиотекой Конгресса США, где они хранятся, было принято решение об их оцифровке.

Снимки были очень высокого качества и сегодня трудно представить, что они были сделаны более ста лет назад.

Переехав в 1922 году в Ниццу, Прокудин-Горский работал вместе с братьями Люмьер.

В конце 1860-х годов француз, Луи Дюко дю Орон обнародовал свою теорию цветного процесса. Он предложил субтрактивный (от англ. subtraction – вычитание) метод с использованием красителей, позволявший получить изображение на бумаге.

Как и Максвелл, дю Орон получил три цветоделенных черно-белых негатива, снимая цветной объект за зональными светофильтрами: синим, зеленым и красным. Но далее он копировал эти цветоделенные негативы на три желатиновые[2] фолии, в слоях которых содержались красители. Цвета этих красителей были дополнительными к цветам светофильтров (например, негатив с красным светофильтром дополнялся сине-зеленым красителем, вычитающим красный свет). Так получались три цветоделенных окрашенных позитива, которые далее совмещались по их очертаниям на белой бумажной подложке или на прозрачной пленке. В итоге получалось цветное изображение, цвета которого приближаются к оригиналу.

Дюко дю Орон видел большую перспективу субтрактивного метода, предвосхищая создание растровой цветной фотографии.

Цветная панорама Ажена, выполненная субтрактивным методом в 1877 году — один из самых известных снимков в истории фотографии

Но используемые галогенсеребряные фотоэмульсионные слои в то время обладали чувствительностью только к коротковолновой части видимого спектра, и развитие цветной фотографии было невозможно, если бы не случайное открытие в 1873 г. профессором Берлинского университета Германом Фогелем спектральной сенсибилизации.

До этого галоидное серебро позволяло получать снимки с отчетливым синим цветом в то время, как другие цвета приходилось дорабатывать вручную. Благодаря добавлению в галогенсеребряную эмульсию, чувствительную к синим, фиолетовым и ультрафиолетовым лучам, некоторых красителей, Фогель получил эмульсию, чувствительную и к более теплым цветам. Так Ему удалось научить серебряные пластинки «видеть» цвета предметов примерно так же, как их видит человеческий глаз.

В 1891 году Фредерик Айвис изобретает фотоаппарат для получения трех цветоделенных негативов, размещенных на одной фотопластинке, съемкой в одну экспозицию. С помощью светофильтров и зеркал внутри его «Кромоскопа» частичные позитивы объединялись в одно совмещенное изображение.

Но метод трехцветной съемки вытесняется другими способами получения цветного изображения. Их качество было значительно ниже, но производство проще. А эмоциональное воздействие красок оценено уже не только художниками, но и политиками. (Пропаганда Германии активно использует цветную кинопленку в своих целях.)

(Кандинский писал: «Абсолютно зеленый цвет является наиболее спокойным из всех, которые вообще могут существовать. Он никуда не движется и не имеет отзвуков печали, радости и страсти. Он ничего не требует, никуда не зовет, хотя его оттенки могут вызывать чувство надежды и веселья, а также передавать незрелость и недостаточное совершенство. Глубокий зеленый оставляет после себя предчувствие, ожидание нового энергичного воспламенения.»)

 

Процесс, позволивший получать первые цветные фотографии, был предложен еще в 1848 г. французским физиком Эдмоном Беккерелем. В нем использовалась серебряная пластинка, покрытая слоем хлорида серебра, но фотографии быстро выцветали, а сам Беккерель не мог дать объяснения образованию цветного изображения. Только через 20 лет немецкий физик Вильгельм Ценкер объяснил это явлением интерференции[3].

Теория Ценкера получила практическое подтверждение в 1891 году, когда француз Габриэль Липпман представил Французской академии наук метод получения невыцветающих цветных изображений, базирующийся на явлении интерференции, за который в 1908 г. получил Нобелевскую премию по физике.

Пластинки Липпмана были изготовлены из прозрачного стекла и с одной стороны покрыты относительно толстым слоем светочувствительной эмульсии из желатина, нитрата серебра и бромида калия. Во время экспозиции кассета покрывала свободную сторону стеклянной пластинки ртутью, которая создавала блестящую отражающую поверхность. Когда падающий от объекта свет попадал на фотоэмульсию, он проходил сквозь нее и отражался от ртути. Входящий свет «сталкивался» с исходящим, образовывая стоячие волны. Их устойчивый рисунок запечатлялся в распределении зерен серебра в виде периодически расположенных слоев почернения в результате химических реакций при проявлении.

Проявленный негатив помещали на черный материал и просматривали через отражатель. Белый свет освещал негатив, проходил через эмульсию и отражался рисунком серебряных зерен на эмульсии. При этом происходило интерференционное выделение света той длины волны, которая и создала соответствующее распределение почернений. Таким образом, отраженный свет получал цветовую окраску в соответствующих пропорциях, создавая своего рода шаблон из световых лучей в толще фотопленки.

Обработанная пластинка давала абсолютно точные и яркие цвета. Но чрезмерная продолжительность экспонирования при чрезвычайно низкой чувствительности, необходимость рассматривать пластинку в отраженном свете и под определенным углом зрения, чтоб было возможно увидеть изображение, и другие технические препятствия помешали его методу найти практическое применение. 

Созданию современных многослойных цветных фотоматериалов предшествовали растровые аддитивные методы образования цветного изображения. Одним из первых, кто достиг больших успехов в области растровой фотографии, был дублинский профессор Джон Джоули. В 1893 г. он создал линейный растровый трехцветный светофильтр способом, аналогичным описанному ранее дю Ороном.

Только вместо трех негативов он сделал один, и спроецировал через трехцветный светофильтр один позитив.

На стекло были нанесены микроскопические полоски красного, зеленого и синего цветов, около 200 на дюйм. Этот фильтр, помещенный в аппарате перед фотопластинкой, фиксировал на ней в черно-белом цвете тональные величины экспонируемого света. Затем изготовлялся позитив и совмещался с той же растровой решеткой. В результате при проецировании линии сливаются, смешение цветов получается в самом глазу, и воссоздавались цвета объекта съемки.  

Фотографии Джоли, хотя и не отличалось высокой резкостью, все же были весьма удачны. Способ не получил распространения, вероятно, вследствие дороговизны решеток, которые надо делать очень тщательно на особой делительной машине.

Вскоре братьями Огюстом и Луи Люмьер, основателями общественного кинематографа, был сделан следующий шаг. На своей фабрике в Лионе они разработали новую растровую фотопластинку, которая в 1907 году поступила в продажу под названием Autochrome.

Между стеклом или пленкой и светочувствительным слоем данной пластинки были расположены растры из окрашенных в синий, зеленый и красный цвета зерен крахмала, частичек смол или других веществ (диаметром около 0,01мм). Для создания водонепроницаемости сверху наносился слой лака. К тому времени уже появилась панхроматическая эмульсия (чувствительная ко всему диапазону видимого света), и ее слой был нанесен с обратной стороны пластинки. Принцип был тот же, что и у Джоули, но светофильтр Люмьеров состоял не из параллельных линий, а из точечной мозаики. Экспозиции при хорошем освещении не превышали одной-двух секунд, а экспонированная пластинка затем обращалась, и в результате получался цветной позитив.

При съемке (со стороны стекла) окрашенные элементы растра служили цветоделящими микросветофильтрами, а в позитивном изображении, полученном путем обращения, — элементами цветовоспроизведения[4].

 Впоследствии было изобретено еще несколько растровых способов, но слабость их заключалась в том, что сами фильтры поглощали около двух третей проходящего через них света, и изображения выходили темноватыми. Иногда частички одного цвета оказывались на автохромных пластинках рядом, и изображение получалось пятнистым. Тем не менее, в 1913 году братья Люмьер изготовляли 6000 пластинок в день. Автохромные пластинки впервые позволили получать цветные изображения действительно простым способом. Они пользовались повышенным спросом в течение 30 лет.

Исторически «Автохром» братьев Люмьер, запатентованный ими в 1903 году, был первым коммерческим способом растровой цветной фотографии, привлекшим к ней внимание широкой публики.

Тем временем в Германии уже велись исследования в совершенно другом направлении. В 1912 году Рудольф Фишер обнаружил химикаты, которые при проявлении пленки реагируют со светочувствительными галоидами в эмульсии, образуя в результате нерастворимые красители. Они вводились прямо в эмульсию, создавая цветные изображения, которые потом совмещались.

Дю Орон добавлял красители к частичным позитивам, а Фишер показал, что красители могут создаваться в самой эмульсии. Открытие Фишера вернуло ученых к субтрактивным способам цветовоспроизведения с использованием красителей, поглощающих некоторые основные компоненты света — этот подход лежит в основе современного цветного процесса.

В 1924 году Леопольд Манис и Леопольд Годовский патентуют двухцветный субтрактивный метод с использованием пленки с двумя эмульсионными слоями — один слой был чувствителен к зеленому и сине-зеленому, другой — к красному. Они же предложили для кино метод получения позитивного изображения на одной пленке. К этому времени «Автохром» был уже неконкурентоспособен.

Первые многослойные цветофотографические материалы были выпущены американской фирмой Eastman Kodak. Для их изготовления после полива и высыхания первого эмульсионного слоя фотопластинка покрывалась слоями трех основных красителей, служившими одновременно и светофильтрами. Такая пленка называлась трехслойной, но на самом деле слоев было гораздо больше, т.к. дополнительно накладывались противоореольный слой, слой от механических повреждений и другие.

Ручной съемочный аппарат Kodak стоимостью 25 долларов поступил в продажу в 1935 году и сразу привлек к себе внимание американских граждан. К этому времени черно-белая фотография уже стала достоянием масс, а цветопередача еще нуждалась в теоретической и практической доработке.

В середине второй мировой войны способом Kodacolor сделан снимок английского истребителя «Kitty Hawk» на территории Северной Африки 

Поскольку цветные компоненты для этих пленок добавлялись на стадии проявления, покупатель должен был отсылать отснятую пленку изготовителю для проведения сложного процесса обработки, который включал в себя проявление, реэкспозицию, окрашивание и отбеливание всех трех светочувствительных слоев пленки. Обратно фотографы получали диапозитивы в картонных рамках, готовые для проецирования.

Например, знаменитая цветная обращаемая пленка Kodachrome, появившаяся в 1935 году, не содержала цветных компонент в слоях. Диффундирующие компоненты содержались в цветном проявителе. Сложным процессом проявки (до снятия ее с производства в 2009 году) занимались только фирменные лаборатории, обеспечивая недостижимое на любой другой пленке качество цветопередачи. 

Ответом Германии на новейшие американские фотоматериалы стала в 1936 году Agfacolor. Цветная позитивная 35 мм пленка содержала красители, растворенные в трех эмульсионных слоях.

Эру моментальной цветной фотографии открывает способ, основанный на негативном процессе. В 1942 году в продажу поступает Kodacolor – первая пленка, позволяющая получать цветные отпечатки. Цветная печать становится исключительно популярной.

Еще в конце 40-х годов корпорация Polaroid продала первый комплект для изготовления черно-белой фотографии за 60 секунд, а к 1963 году была завершена модернизация, необходимая для производства в течение минуты цветных фотоснимков. В продажу поступает фотоаппарат «Полароид», позволяющий делать моментальные цветные снимки в течение минуты.

Владельцу фотоаппарата Polaroid с пленкой Polacolor требовалось только щелкнуть затвором, потянуть за язычок и наблюдать, как на куске белой бумаги за одну минуту в полном цвете проступит запечатленное изображение.

 

 «Чем темнее Синий цвет, тем более он зовет человека в бесконечное, пробуждает в нем тоску по непорочному и, в конце концов, сверхчувственному. Погружаясь в черное, он приобретает призвук нечеловеческой печали. Переходя в светлое, он как высокое голубое небо становится для человека далеким и безразличным. Чем светлее он становится, тем он более беззвучен, пока не перейдет в состояние безмолвного покоя и станет белым».