قياس الحساسية

علم قياس الحساسية الضوئية هو الدراسة العلمية للمواد الحساسة للضوء ، وخاصة الأفلام الفوتوغرافية . تعود جذور هذا العلم إلى أعمال فرديناند هورتر وفيرو تشارلز دريفيلد (حوالي عام 1876) باستخدام مستحلبات الأبيض والأسود المبكرة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وقد حددا كيفية تغير كثافة الفضة المتكونة بتغير كمية الضوء الساقط، وطريقة ومدة التحميض .

تُسمى رسومات كثافة الفيلم (لوغاريتم العتامة) مقابل لوغاريتم التعريض بالمنحنيات المميزة ، ^{[ 3 ] أو} منحنيات هورتر-دريفيلد ، ^{[ 4 ]} أو منحنيات H-D ، ^{[ 4 ]} أو منحنيات HD ، ^{[ 5 ]} أو منحنيات H & D ، ^{[ 6 ]} أو منحنيات D-logE ، ^{[ 7 ]} أو منحنيات D-logH . ^{[ 8 ]} عند التعريضات المتوسطة، يكون الشكل العام عادةً أشبه بحرف "S" مائل بحيث تكون قاعدته وقمته أفقيتين. عادةً ما توجد منطقة مركزية في منحنى HD تقترب من خط مستقيم، تُسمى الجزء "الخطي" أو "المستقيم"؛ ويُسمى ميل هذه المنطقة غاما . يُسمى الطرف السفلي "الطرف"، وفي الأعلى، يستدير المنحنى ليشكل "الكتف". عند التعريضات العالية للغاية، قد تنخفض الكثافة مرة أخرى، وهي ظاهرة تُعرف باسم التشميس .

تتراوح قيم جاما لمواد الأفلام التجارية المختلفة بين 0.5 و5 تقريبًا. غالبًا ما لا يُشاهد الفيلم الأصلي، بل نسخة ثانية أو أحدث. في هذه الحالات، تكون قيمة جاما الإجمالية تقريبًا حاصل ضرب قيم جاما المنفصلة. تتميز مطبوعات ورق التصوير الفوتوغرافي بقيمة جاما إجمالية تزيد قليلًا عن 1. أما شرائح العرض المستخدمة في العرض المحيطي المظلم، فتبلغ قيمة جاما الإجمالية فيها حوالي 1.5. توضح مجموعة كاملة من منحنيات HD للفيلم كيفية تغير هذه القيم باختلاف نوع المُظهِر ومدة المعالجة. ^{[ 3 ]}

المصدر: ^{[ 9 ]}

تُستخدم أفلام السينما التقليدية مقاس 35  مم و16  مم على نطاق واسع لتكملة البرامج التلفزيونية. تحمل هذه الأفلام صورًا مشابهة بصريًا لتلك المستخدمة في السينما. تُستمد الصور ذات التدرج اللوني المتواصل من كاميرات السينما التقليدية، بينما تُستمد الصور المُكوّنة على شكل خطوط من التسجيلات التلفزيونية. ولتوليف صورة متحركة، تُعرض هذه الأفلام بمعدل 25 إطارًا في الثانية - وهو معدل عرض الصورة التلفزيونية في بريطانيا العظمى - بدلًا من 24 إطارًا في الثانية كما هو الحال في صناعة السينما. في أمريكا، يبلغ معدل عرض الصورة التلفزيونية 30 إطارًا في الثانية، وهذا يُثير مشاكل كبيرة عند بث الأفلام السينمائية التقليدية التي صُوّرت للسينما بمعدل 24 إطارًا في الثانية على شاشة التلفزيون.

على الرغم من أن الأفلام التي أُنتجت في الأصل للتلفزيون في بريطانيا العظمى (سواءً بالتسجيل التلفزيوني أو بالتصوير السينمائي التقليدي) تُصوَّر بمعدل 25 إطارًا في الثانية، فإن الأفلام المعروضة في دور السينما بمعدل 24 إطارًا في الثانية تُبث أيضًا للتلفزيون بمعدل 25 إطارًا في الثانية. وهذا يؤدي بطبيعة الحال إلى زيادة سرعة حركة الصورة ورفع تردد إعادة إنتاج الصوت بنسبة 4% تقريبًا. (ينتج عن ذلك ارتفاع في طبقة النوتات الموسيقية بمقدار أقل من نصف نغمة، وهو أمر مقبول لدى معظم المستمعين باستثناء الأكثر دقة).

خمسة أنواع من صور الأفلام مقبولة للبث التلفزيوني: (1) سلبيات كاميرا الأفلام التقليدية، (2) مطبوعات مختبر الأفلام التقليدية الإيجابية المستمدة من (1)، (3) التسجيلات التلفزيونية التي تم إجراؤها عن طريق تصوير شاشة أنبوب أشعة الكاثود لإنتاج صورة سلبية، (4) التسجيلات التلفزيونية كما في (3) ولكن تم ترتيبها لإنتاج صورة إيجابية مباشرة على فيلم كاميرا التسجيل التلفزيوني الأصلي، (5) مطبوعات مختبر الأفلام المصنوعة من (3).

تستطيع مضخمات التحكم في جاما في أجهزة البث التلفزيوني عكس طور الإشارة أو تباينها، ما يعني عمليًا إمكانية تحويل الصورة السلبية الواردة إلكترونيًا لتظهر في النهاية كصورة إيجابية على شاشة التلفزيون. ويمكن استخدام هذه الخاصية أيضًا أثناء البث المباشر من الاستوديو، لإضفاء مؤثرات خاصة، ولا تقتصر على الأفلام فقط. لذا، ليس من الضروري طباعة نسخ من نيجاتيفات الأفلام قبل استخدامها في البرامج التلفزيونية، مع أن استخدام الصور الإيجابية غالبًا ما يكون ضروريًا لأسباب تتعلق باقتناء البرامج وتوزيعها. علاوة على ذلك، يظهر وجود أي أوساخ أو غبار على الفيلم كبقعة بيضاء عند بث النيجاتيف، وكبقعة سوداء عند بث الفيلم الإيجابي. وبما أن البقع السوداء أقل وضوحًا للمشاهد، فهذا سبب وجيه لبث الصور الإيجابية كلما أمكن.

في التلفزيون، تمر الصورة الأصلية بمراحل عديدة قبل أن تظهر في النهاية كصورة قابلة للتمييز، ولكن في جميع الأحوال، يُعرض الفيلم في النهاية عبر جهاز تحويل الأفلام إلى فيديو (تيلسين) - وهو في الأساس نوع خاص من أجهزة عرض الأفلام مُدمج مع كاميرا تلفزيونية. يقوم جهاز التحويل إلى فيديو بمسح معلومات الصورة وإنشاء نسخة كهربائية منها على شكل إشارة تلفزيونية. تُحوّل هذه الإشارة في النهاية إلى صورة قابلة للتمييز عندما تُفعّل، بقوة مُعدّلة مناسبة، مادة الفوسفور في أنبوب أشعة الكاثود لجهاز الاستقبال المنزلي.

إلى جانب العوامل الشائعة الاستخدام مثل التعريض اللوغاريتمي والكثافة والشفافية والنفاذية، يهتم التحكم الحساسي للأفلام المستخدمة في البث التلفزيوني بشكل خاص بنسب التباين . ولذلك، يُعاد تعريف نسبة التباين  على النحو التالي : "النسبة بين شفافية أغمق وأفتح النقاط في صورة الفيلم"، كما يلي:

نسبة التباين = ^O max. / ^O min. 

كما رأينا سابقًا، يصعب قياس العتامة باستخدام معدات التصوير القياسية، ولكن يُقاس لوغاريتم العتامة باستمرار لأنه في الواقع وحدة تشبع الصورة المعروفة بالكثافة . ولأن الكثافة لوغاريتم، يجب علينا حساب نسبة اللوغاريتم العكسي لأقصى وأدنى كثافة في الصورة للوصول إلى نسبة التباين. ويمكن كتابة ذلك على النحو التالي:

نسبة التباين = مضاد لوغاريتم ( _{الحد الأقصى للكثافة} - الحد الأدنى _{للكثافة} )

إذا طُبِّق هذا على بطاقة اختبار BBC المعروفة "C"، فسنجد أنه في النسخة الفيلمية الإيجابية من البطاقة، تبلغ الكثافة القصوى 2.0 بينما تبلغ الكثافة الدنيا 0.3. وبالتالي، فإن نسبة التباين هي كما يلي:

نسبة التباين = مضاد لوغاريتم (2.0 - 0.3)

           = مضاد اللوغاريتم (1.7)

           = 50

وبالتالي فإن نسبة التباين = 50  : 1 (50 إلى 1).

عند تطبيق ذلك على نسخة الفيلم السلبي من نفس بطاقة الاختبار، تكون الكثافة القصوى 1.30 بينما تبقى الكثافة الدنيا عند 0.30. وبالتالي، تكون نسبة التباين للفيلم السلبي كما يلي:

نسبة التباين = مضاد لوغاريتم (1.3-0.3)

           = مضاد اللوغاريتم (1.0)

           = 10

وبالتالي فإن نسبة التباين = 10: 1 (10 إلى 1).

يوضح الشكل 1 الطرق المتعددة التي يمكن للمشاهد من خلالها استقبال صور التلفزيون أحادية اللون. في أعلى الرسم التخطيطي، نرى أن المشهد الأصلي يُنقل من كاميرا التلفزيون أثناء البث المباشر عبر جهاز إرسال فيديو ذي قيمة غاما 0.4. وبما أن أنبوب أشعة الكاثود في جهاز الاستقبال المنزلي له قيمة غاما فعالة تبلغ 2.5، فإن صورة الشاشة النهائية ستكون بقيمة غاما 1.0، أي مساوية للمشهد الأصلي. يُستخدم الفيلم لتكملة البرامج التلفزيونية بطريقتين  : إما كتسجيل تلفزيوني أو كفيلم سينمائي. في كلتا الحالتين، يجب أن يمر الفيلم عبر معالجة الأفلام، وربما معدات الطباعة، قبل وصوله إلى جهاز تحويل الأفلام إلى فيديو (تيلسين). وفي جميع الأحوال، يجب أن تكون قيمة غاما الإجمالية لنظام استخدام الفيلم بأكمله 1.0، حتى يتسنى، على سبيل المثال، دمج مقاطع من الفيلم مع البث المباشر. ومن الأمثلة على ذلك، بالطبع، العديد من مقاطع مواد الأفلام الإخبارية التلفزيونية التي تُدمج بسرعة مع الإعلانات المباشرة التي يقدمها قارئ الأخبار.

يمكن ترتيب سلسلة تسجيل الأفلام عن بُعد لإنتاج تسجيل فيلم بصورة سلبية مباشرة، أو تسجيل فيلم بصورة إيجابية مباشرة، أو طباعة صورة إيجابية من الفيلم السلبي. في الحالتين الأوليين، لدينا الوحدات الأربع التالية التي يمكن فيها ضبط جاما الموضعية أو تباين الصورة الفعال:

مضخم قناة التسجيل.

شاشة العرض: أنبوب أشعة الكاثود.

معالجة الأفلام السلبية والإيجابية.

جهاز إرسال الأفلام بتقنية التليسين.

في الحالة المتبقية، يجب مراعاة جاما لآلة طباعة الأفلام ومعالجة الفيلم الموجب. عند إنتاج أفلام سينمائية لأغراض التلفزيون، تُطبق الشروط الموضحة أسفل الشكل 1. في هذه الحالة، يُمكن نقل صورة الفيلم السلبي مباشرةً عن طريق عكس الطور أو التباين، أو إنشاء نسخة فيلم موجب ونقلها بدلاً من ذلك. في كلتا الحالتين، يجب أن ينتج عن جاما الأفلام بالإضافة إلى جهاز نقل الأفلام جاما ناتج يساوي واحدًا.

توجد عدة طرق لعرض الصورة المراد تسجيلها تلفزيونيًا؛ وتوجد أنواع عديدة من الأفلام المستخدمة في التسجيل؛ كما توجد أنواع مختلفة من كاميرات التسجيل التلفزيوني، بعضها يسجل ما يُسمى بصورة المجال المُثبَّط، بينما يسجل البعض الآخر المعلومات الكاملة؛ وأخيرًا، توجد أنواع مختلفة من معدات تحويل الصور إلى فيديو، مثل محولات الصور من نوع "فيديكون" أو "فلاينج سبوت". من المستحيل مناقشة جميع التقنيات والمبادئ الأساسية لمعدات التلفزيون في كتاب من هذا النوع؛ ولأسباب مماثلة، لا يمكن تحديد مجموعة ثابتة من قيم جاما والكثافة التي، عند تحقيقها، تُلبي كل مرحلة من مراحل تركيبات المعدات المختلفة المستخدمة في الطرق الأساسية الموضحة في الشكل 1.

مع ذلك، يمكن استخلاص فكرة عن الاختلافات التي قد تُصادف من الجدول في الشكل 2. في النظام "أ"، تُطبع نسخة سلبية من التسجيل التلفزيوني قبل الإرسال النهائي، ووفقًا لبعض المعايير، تكون قيمة غاما لمضخم التسجيل عالية، بينما تكون قيم غاما لأنبوب العرض وطباعة الفيلم منخفضة، ويكون تصحيح غاما النهائي للتحويل التلفزيوني مرتفعًا نوعًا ما. بالمقارنة، يستخدم النظام "ج" قيمة غاما أقل بكثير لمضخم التسجيل، وقيم غاما أعلى لأنبوب العرض وطباعة الفيلم، وتصحيح غاما أقل نسبيًا للتحويل التلفزيوني.

• أفلام
• قياس الكثافة
• تأثير كالير
• ليون وارنر ، مخترع أول مقياس حساسية عملي في عام 1880
• هيرتر ودريفيلد
• جوزيف ماريا إيدير - مقياس حساسية إسفيني محايد من إيدير-هشت
• يوليوس شاينر – مقياس حساسية شاينر
• إيمانويل غولدبرغ - مرآة غولدبرغ، إسفين غولدبرغ، قاعدة غاما غولدبرغ، إسهاماته في علم الحساسية
• الحساسية الطيفية
• أنظمة المناطق

• أساسيات قياس الحساسية وخصائص الفيلم (كوداك، بدون تاريخ)
• مجلد تذكاري يتضمن سردًا لأبحاث فرديناند هورتر وفيرو سي. دريفيلد في مجال التصوير الفوتوغرافي  ؛ وهو عبارة عن إعادة طبع لأوراقهما المنشورة، بالإضافة إلى تاريخ أعمالهما المبكرة وقائمة ببليوغرافية للأعمال اللاحقة في الموضوع نفسه. (الجمعية الملكية للتصوير الفوتوغرافي في بريطانيا العظمى، 1920)