Photographie/Netteté des images/Les émulsions et la reproduction des détails
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Bibliographie
■ préface - SOMMAIRE COMPLET ■ notions fondamentales et conseils pour les débutants ■ aspects esthétiques, thèmes photographiques ■ références scientifiques ■ photométrie, colorimétrie, optique ■ appareils, objectifs, éclairage, accessoires, entretien ■ procédés chimiques ■ procédés numériques ■ caractéristiques physiques des images, densité, netteté ■ compléments techniques et pratiques ■ photographie et vie sociale, histoire, enseignement,institutions, droit... | |||||
Grain, granulation, granularité
modifierLors du développement, les minuscules cristaux d'halogénures d'argent qui ont été exposés à la lumière émettent des filaments d'argent qui donnent à l'image négative une structure discontinue. Le grain observé sur les tirages n'est autre que l'image inversée des espaces par lesquels la lumière traverse le négatif en passant entre les filaments.
Le manque d'homogénéité des images dans les zones qui devraient être traduites par des valeurs uniformes présente des aspects subjectifs et des aspects objectifs. La granulation caractérise les premiers et traduit, de façon forcément très imprécise, l'impression ressentie à l'examen de l'image depuis une distance donnée. En revanche, la granularité est définie à partir d'études statistiques quantitatives. Les relations entre la granulation et la granularité permettent de résoudre certains problèmes liés aux très forts grandissements ou à l'utilisation d'émulsions photographiques à des sensibilités extrêmes.
Pour les images en noir et blanc, la granulation dépend directement du rapport d'agrandissement. Cette relation n'est pas aussi bien vérifiée pour les images en couleurs car les colorants se forment autour des grains d'argent et sont beaucoup plus étalés que ces derniers ; la granulation dépend d'ailleurs essentiellement de l'image magenta qui absorbe la lumière dans la zone spectrale de plus forte sensibilité de l'œil.
Pouvoir séparateur
modifierLes définitions données lors de l'étude des objectifs s'appliquent également aux émulsions. La détermination de ces deux valeurs caractéristiques peut se faire à l'aide de mires à traits nets ou de mires sinusoïdales, il faut évidemment faire attention à ce que le système optique utilisé pour former l'image des mires soit de meilleure qualité que l'émulsion elle-même. Contrairement à celui des objectifs, dont on étudie autant que possible l'image aérienne, le pouvoir séparateur d'une émulsion est très difficile à déterminer à cause de la granulation qui perturbe énormément les images des traits les plus fins.
Fonction de transfert de modulation
modifierLa fonction de transfert de modulation d'un système comportant un objectif et une émulsion est égale au produit des deux fonctions de l'objectif d'une part et de l'émulsion d'autre part. Connaissant deux des fonctions il est élémentaire d'en déduire la troisième.
La FTM d'un objectif ne peut jamais dépasser 1 puisqu'il se produit toujours une diminution du contraste lors de la formation de l'image. Il n'en va pas de même avec les émulsions car beaucoup d'entre elles sont capables de fournir des contrastes plus élevés que ceux du sujet. Il en résulte que la fonction de transfert de modulation d'une émulsion peut dépasser largement l'unité.
Netteté d'une émulsion
modifierIl s'agit là d'une notion très subjective, qui dépend fortement de facteurs tels que le rapport d'agrandissement d'une image et des effets de bords qui peuvent survenir dans la zone de transition entre deux plages de valeurs différentes. Le critère quantitatif qui caractérise l'appréciation qualitative est l'acutance.
Irradiation et halo
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Les cristaux d'halogénure d'argent des couches photographiques ont un indice de réfraction plus important que la gélatine qui les enrobe et l'image latente qui se forme sous l'effet de la lumière est due à l'exposition directe, ou exposition externe, imposée à l'émulsion, mais aussi à une exposition interne due à la réflexion totale ou partielle de la lumière sur les faces des microcristaux. Il s'y ajoute l'effet de la lumière diffusée par les autres constituants comme les formateurs de couleurs et leurs solvants.
Les microcristaux diffusent aussi la lumière qu'ils reçoivent dans toutes les directions et modifient ainsi sa propagation rectiligne selon les mécanismes décrits par Mie et par Rayleigh.
Une faible exposition sous un petit trou (1) donne une image négative relativement précise mais de faible densité car la lumière n'atteint pas suffisamment l'émulsion en profondeur. Si l'on expose davantage, la profondeur atteinte est plus importante mais en même temps l'irradiation lumineuse élargit la tache (2). En posant beaucoup plus, la tache atteint sa densité maximale au centre, car l'émulsion a été entièrement traversée, mais elle s'élargit davantage encore. Une partie de la lumière arrive jusqu'au support, s'y réfléchit et crée un halo autour de l'image du trou (3).
La fonction d'étalement de l'image permet de comprendre l'aspect de la tache obtenue, la courbe correspondante peut être tracée sur la base des mesures de microdensitométrie. Les dégradations de l'image sont de divers ordres : le maximum de densité de l'image est inférieur à ce qu'il devrait être, la tache est plus ou moins élargie selon la valeur de l'exposition reçue et accompagnée d'un ou plusieurs halos, qu'il ne faut pas confondre avec ceux que provoque la diffraction de la lumière derrière un objectif.
Acutance
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L'acutance peut être définie comme l'aptitude d'une surface sensible à donner des bords nets. Il faut bien se garder de la confondre avec le pouvoir séparateur : en effet, on peut aussi bien trouver des émulsions de faible acutance et de bon pouvoir séparateur que l'inverse et ces deux grandeurs ne sont donc pas forcément liées.
L'acutance peut être déterminée en posant un échantillon de la surface sensible à étudier sous un cache à bords nets, par exemple une lame aussi acérée que possible appliquée sur l'émulsion. On insole l'ensemble, on développe, ensuite on étudie l'étalement du contour dans la zone limite à l'aide d'un microdensitomètre.
Naturellement, on n'obtient pas une « marche d'escalier », mais une zone de transition plus ou moins large entre les deux zones uniformes situées de part et d'autre. Une courbe abrupte (a) correspond à une bonne acutance, une pente moins raide (b) à une mauvaise acutance.
Deux plages juxtaposées dont les luminances sont légèrement différentes ne sont distinguées par l'œil que si deux cônes contigus de la rétine reçoivent une différence d'éclairement au moins égale à un certain seuil. Il existe donc forcément une relation entre l'acutance, la différence des densités extrêmes, la forme de la courbe de variation des densités et la distance sur laquelle la variation se produit. Jones et Higgins ont proposé de l'évaluer par la formule suivante :
A est l'acutance, le gradient moyen de densité, A et B les points entre lesquels la variation de densité est mesurable.
Il existe un niveau d'éclairement optimal de l'émulsion sous la lame qui donne la meilleure acutance possible, ce que confirme cette formule.
L'acutance peut être améliorée par divers procédés : incorporation à la couche sensible des colorants absorbants qui limiteront l'étendue de l'irradiation, emploi de couches de faible épaisseur, exposition en lumière bleue, utilisation de révélateurs appropriés.
Les deux schémas ci-contre illustrent l'absence de corrélation systématique entre le pouvoir séparateur et l'acutance :
En haut, le pouvoir séparateur est bon, mais l'acutance est mauvaise : la répartition des densités permet de bien distinguer les images de deux points ou de deux traits (ceux d'une mire, par exemple) mais ces images sont accompagnées de zones de transition plutôt larges.
En bas, le pouvoir séparateur est mauvais, mais l'acutance est bonne : les images sont étalées et finissent par se rejoindre mais leurs bords sont abrupts, les fins détails ont disparu, l'image est celle d'un « paquet » ou d'un « bloc » qui sera perçu comme étant net. Cette situation était la règle avec les films « lith » soumis à un développement de type infectieux, encore appelé « développement par contagion », pendant lequel les zones développées passaient brutalement à la densité maximum au fur et à mesure que l'image s'étalait.
Définition
modifierPour les images argentiques, la définition est un critère subjectif caractérisant l'impression de qualité dans la reproduction des détails. Elle englobe non seulement la granulation, la netteté et le pouvoir séparateur mais aussi les caractéristiques du système optique qui a formé l'image. Pour les images numériques, la définition ... de la définition est très différente.
Effets particuliers
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Influence de la dimension de l'image sur la densité : les traits très fins d'un négatif donnent sur le positif des densités plus faibles ou plus fortes que prévu et il en résulte des irrégularités dans la qualité de reproduction des documents. Pour faire disparaître la majeure partie de ces défauts, il faut tirer de telles images sur des papiers très « doux », jamais sur des papiers très « durs ». Une telle situation peut se produre dans le cas de l'agrandissement des microfilms. |
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Effets de relief : dans les zones où le noircissement est important, les cristaux d'halogénures d'argent sont remplacés par des filaments d'argent métallique plus volumineux. Dans les zones non exposées, en revanche, les cristaux d'halogénures sont totalement éliminés après fixage et lavage, ils laissent derrière eux un certain vide et l'épaisseur de la couche de gélatine diminue (A : épaisseur avant fixage, B, épaisseur après fixage). Dans les zones de transition, par suite de divers phénomènes physiques et mécaniques, des déformations de surface de l'ordre de quelques μm apparaissent. Ces zones créent parfois des problèmes lors de l'agrandissement car elles modifient considérablement le trajet des rayons lumineux. Sur l'agrandissement, il en résulte généralement une augmentation de l'acutance mais aussi parfois un assombrissement anormal de l'image de ces zones de transition. |
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Bandes de Mackie : la composition du révélateur change de part et d'autre d'une zone de transition, le produit reste presque inchangé là où les cristaux d'halogénure n'ont pas été développés, en revanche il est plus ou moins épuisé du côté où le développement au eu lieu. La diffusion de produit usagé dans la première et de produit frais dans la seconde provoque la formation de deux bandes qui augmentent le contraste local et donc l'acutance. L'augmentation de la netteté par des moyens informatiques crée des bandes dont l'effet est analogue. |
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Effet Eberhard : les bandes de Mackie se confondent pour les raies étroites dont la densité se trouve plus élevée que prévu. L'acutance est augmentée mais cet effet est particulièrement gênant en spectroscopie. Depuis l'avénement des techniques numériques dans cette discipline, ce problème a disparu mais il ne faudrait pas l'oublier si l'on désire réexaminer un cliché ancien. |
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Effet Kostinsky, première conséquence : la densité d'une raie noire comprise entre deux raies blanches est plus faible qu'il ne faudrait. |
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Effet Kostinsky, seconde conséquence : les images de deux fines raies noires voient leur distance augmenter par suite de l'épuisement du révélateur dans la zone centrale, ce qui est particulièrement gênant en spectroscopie et en astromomie car les mesures deviennent impossibles. |
| pas d'image | Effets inter-couches : dans le cas des émulsions couleurs dont les couches sont superposées, les produits formés lors du développement de l'une des couches peuvent influencer le traitement des autres couches. Cet effet est systématiquement mis à profit pour améliorer la pureté des couleurs mais il peut aussi avoir des effets sur la netteté des diapositives. |