Фотография стала цветной, когда научилась записывать не только общую яркость света, но и его спектральный состав. Самый понятный принцип – разделить сцену на красную, зелёную и синюю составляющие, а затем снова объединить их. Ранние опыты требовали трёх отдельных изображений и фильтров, автохром 1907 года спрятал цветную мозаику на одной стеклянной пластине, а многослойные плёнки 1930-х сделали цвет достаточно удобным для широкого применения.
Почему серебро видит свет, но не цвет
Светочувствительные соли серебра темнеют в зависимости от количества полученной энергии. После проявления они хорошо передают форму, фактуру и градации яркости, но сами по себе образуют чёрно-белую картину. Красный предмет может оказаться на снимке неожиданно тёмным, если эмульсия слабо чувствительна к длинным волнам.
Первые фотографы иногда раскрашивали готовые портреты кистью. Такой снимок выглядел цветным, но цвет не был записан камерой. Художник выбирал оттенки по натуре, памяти или заказу клиента. Настоящий процесс должен был определить цвет в момент экспозиции.
Как доказали трёхцветный принцип
В 1861 году физик Джеймс Клерк Максвелл продемонстрировал цветное изображение ленты. Для этого сделали три чёрно-белых снимка через красный, зелёный и синий фильтры, а затем спроецировали их теми же цветами на один экран.
Когда проекции совпали, глаз увидел смешанный цвет. Опыт не был удобной бытовой фотографией: чувствительность материалов к разным участкам спектра оставалась несовершенной, а объект должен был не двигаться между экспозициями. Но принцип оказался верным и позже лёг в основу цветных экранов, сенсоров и цифровых файлов.
Как автохром поместил цвет на одну пластину
Братья Огюст и Луи Люмьер разработали автохромный процесс, который поступил в продажу в 1907 году. На стекло наносили огромное количество крошечных прозрачных зёрен картофельного крахмала, окрашенных в красно-оранжевый, зелёный и сине-фиолетовый цвета. Промежутки заполняли чёрным порошком, сверху размещали светочувствительную эмульсию.
При съёмке свет проходил через цветную мозаику до слоя серебра. После обращающей обработки получалась прозрачная положительная пластина. При рассматривании на просвет каждое зерно работало как маленький фильтр, а глаз смешивал множество цветных точек в цельное изображение.
Автохромы отличались мягкой зернистой фактурой и красивыми приглушёнными оттенками. Однако пластина поглощала много света, требовала долгой выдержки и существовала как единичная прозрачность. Её удобно было смотреть в специальном приборе или проецировать, но трудно печатать и тиражировать.
Чем многослойная плёнка оказалась удобнее
Следующий подход использовал несколько эмульсионных слоёв на одной гибкой основе. Каждый слой реагировал преимущественно на свой диапазон света. В ходе сложной химической обработки в слоях образовывались красители дополнительных цветов: голубой, пурпурный и жёлтый.
В 1935 году появилась плёнка Kodachrome, а вскоре и другие цветные материалы. Фотограф получал цветной прозрачный слайд для проекции. Позднее широкое распространение получила цветная негативная плёнка, с которой лаборатория печатала бумажные фотографии.
Цветной негатив выглядит непривычно: тона обращены, а основа часто имеет оранжевую маску. При печати фильтры и фотобумага преобразуют его в нормальные цвета. Маска помогает компенсировать неточности красителей.
Почему цвет долго считали сложным
Цветная эмульсия чувствительнее к ошибкам экспозиции и обработки. Температура растворов, время каждого этапа и баланс слоёв должны быть точными. Освещение тоже меняет результат: плёнка, рассчитанная на дневной свет, под лампой накаливания даёт тёплый оттенок.
Чёрно-белый процесс было легче проявлять дома, а отпечаток позволял свободнее управлять контрастом. Газеты долго печатали монохромные изображения дешевле и быстрее. Кроме того, фотографы ценили чёрно-белый язык сам по себе, а не только мирились с техническим ограничением.
Цвет стал повседневным, когда фабричные материалы, автоматические мини-лаборатории и стандартные процессы сделали результат предсказуемым. Семья могла отдать кассету и получить пачку отпечатков, не зная устройства эмульсии.
Как эмульсия научилась видеть весь спектр
Ранние серебряные материалы особенно хорошо реагировали на синий и ультрафиолетовый свет, но плохо различали красный. Поэтому голубое небо легко становилось слишком светлым, а красная ткань – почти чёрной. Для правдоподобного цвета этого было недостаточно.
Химики добавляли специальные красители, которые передавали кристаллам чувствительность к зелёной, а затем и к красной части спектра. Панхроматическая эмульсия стала воспринимать весь видимый диапазон и улучшила даже чёрно-белую передачу тонов.
Фотографу всё равно приходилось учитывать спектр источника. Дневной свет, лампа накаливания и люминесцентная трубка имеют разный состав. Плёнку выбирали под освещение или ставили корректирующий фильтр. Цифровой баланс белого позже перенёс эту настройку из химического материала в вычисление.
Как цифровая камера записывает цвет
Пиксель электронного сенсора в основном измеряет число пришедших фотонов, то есть яркость. Чтобы определить цвет, перед соседними пикселями размещают мозаику фильтров, чаще всего красных, зелёных и синих. Процессор сравнивает значения и вычисляет недостающие компоненты для каждой точки изображения.
Зелёных элементов обычно больше, потому что зрение особенно чувствительно к деталям яркости в этой области спектра. Затем камера учитывает цвет освещения, строит баланс белого, усиливает насыщенность и преобразует данные в экранное цветовое пространство.
Современная система продолжает идею трёх фильтров Максвелла, но выполняет разделение и сборку миллионы раз на одном кристалле. А вычислительная фотография может дополнительно объединять несколько кадров, исправлять шум и сохранять цвет в сложном свете.
Почему цветная фотография не появилась в один день
Между первым доказательством и удобной плёнкой прошло много десятилетий. Нужно было повысить чувствительность эмульсий ко всему видимому спектру, совместить слои, создать стойкие красители и научиться повторяемо обрабатывать материал.
Поэтому у цветной фотографии несколько дат. 1861 год показал принцип трёхцветной съёмки, 1907 год дал первый массово доступный процесс на одной пластине, а 1935 год открыл эпоху практичной многослойной плёнки. Каждый этап решал свою часть задачи – увидеть цвет, удержать его на носителе и сделать результат удобным для обычного фотографа.
