Färgbio , färgbio - en uppsättning bioteknologier som låter dig få en bild i filmer med naturliga färger som motsvarar färgerna på de filmade objekten eller teckningar av animatörer . Färgade filmer kallas också ofta för färgfilmer .
Ett av de främsta hindren för implementeringen av färgkinematografiteknik var det smala intervallet av naturlig ljuskänslighet för alla fotografiska emulsioner , som endast kan registrera den blåvioletta delen av det synliga spektrumet [1] . På grund av detta kunde de röda och gröna komponenterna i bilden inte registreras. Den teoretiska möjligheten till spektral sensibilisering för andra färger, upptäckt av Hermann Vogel 1873, förverkligades till fullo först 1906 efter uppfinningen av den röda pinacyanolsensibilisatorn av Benno Homolka [2] [3] . Ändå gjordes de första försöken att göra bilden i färg omedelbart efter filmens uppfinning. Den allra första tekniken var manuell färgning av svart-vit film med anilinfärgämnen , som användes redan i slutet av 1800-talet [4] .
Handfärgning användes först av Thomas Edison 1895 i filmen " Loie Fuller 's Dance " ( Eng. Annabelle's Dance ) för " Kinetoscope ". Trots den mödosamma tekniken och primitiviteten i denna färg var färgade filmer populära bland publiken och producerades ofta i betydande upplagor. En av pionjärerna inom stumfilm, Georges Méliès , använde handfärgning av sina filmer och replikerade färgade filmtryck parallellt med svartvita versioner av samma filmer. Den välkända filmen av denna filmproducent " Resan till månen ", som släpptes på skärmar 1902, producerades i en färgad version, som kostade betydligt mer än svartvitt. Färgläggningen utfördes i rad, ruta för ruta, med hjälp av manuellt arbete av ett team av konstnärer. 1905 utvecklade filmföretaget Pathé en mer avancerad teknik för att färglägga filmer " Patecolor " ( franska Pathécolor ) med hjälp av stenciler [5] . För att göra detta trycktes ytterligare positiver, på vilka platserna, målade på filmkopior i valfri färg, skars ut ram för ram med en kniv. Sedan färgades filmen in-line med olika färger genom flera sådana stenciler [6] .
Den sovjetiske filmskaparen Sergei Eisenstein använde handfärgning 1925 i sin berömda film Battleship Potemkin i scenen med hissningen av den röda flaggan [* 1] . För att underlätta färgläggning under filmning användes en vit flagga , vilket gav en genomskinlig fläck på positiven [7] . Den mest utbredda tekniken var dock toning av den ursprungliga svartvita bilden i någon enfärgad nyans, beroende på den filmade scenens karaktär. Till exempel färgades scener av avfyrar röda , och nattscener var tonade blått [8] [9] . Filmer var handfärgade och tonade fram till 1930-talet, då färgfilmsteknik i naturliga färger redan fanns [4] .
De första teknikerna som gjorde det möjligt att registrera motivets sanna färg var additiv och baserad på användningen av de första svartvita pankromatiska filmerna, det vill säga känsliga för hela det synliga spektrumet . Färgseparation i sådana processer utfördes med hjälp av färgfilter inbyggda i obturatorn på filmkameran eller placerade i ramfönstret eller linsen. Den första framgångsrika processen för tvåfärgsfilm 1908 var "Kinemacolor", som snabbt gav vika för "Multicolor" och " Sinecolor " [10] [11] . Den första Technicoloren , som dök upp 1917, var också tillsats .
Den allra första filmen som togs med en sådan trefärgsteknik anses nu vara en video som hittades 2012 , daterad 1902 [* 2] . Den är gjord med den metod som patenterades av engelsmannen Edward Turner den 22 mars 1899 [12] . Försök att skapa färgfilm gjordes också i Ryssland: 1910 utvecklade Sergei Prokudin-Gorsky, tillsammans med vetenskapsmannen Sergei Maksimovich , ett tillsatssystem i tre färger med dubbelbreddsfilm, som användes för att spela in flera kortfilmer. Men "Biochrome"-systemet visade sig vara för komplicerat och fick ingen utveckling [13] . De första sovjetiska experimenten med färgfotografi utfördes 1931 med hjälp av Spectrocolor-systemet [14] , utvecklat av entusiasten N. D. Anoshchenko på basis av Kinemacolor [15] [13] . En färgdokumentär filmades om ankomsten av luftskeppet Graf Zeppelin till Sovjetunionen , men filmen har gått förlorad [16] . Ett annat trefärgssystem 1913 var tillsatsen "Gaumont Chronochrome" ( fr. Gaumont Chronochrome ) [17] , baserat på att fotografera tre färgseparerade bilder med tre olika linser på en film genom färgfilter. Projektionen från en svart-vit filmkopia utfördes också av tre linser. Filmförbrukningen översteg dock den vanliga svartvita fotograferingen med 2,5 gånger, eftersom varje färgbild bestod av tre färgseparerade ramar med en något lägre höjd än den vanliga svartvita. Francits metod med en standardfilmförbrukning, som har fått handelsnamnet "Opticolor", bygger också på tre 7,5 × 10 mm färgseparationer placerade i en vanlig ram [18] [17] . Den lilla storleken på ramfönstret och närvaron av ljusfilter minskade ljusflödet hos sådana filmprojektorer med flera gånger, så tekniken visade sig senare endast vara lämplig för tv:s behov. Det amerikanska Colorvision-systemet användes under en tid i produktionen av färg -tv-filmer och filmning från TV -skärmen [19] . Men alla dessa processer var omöjliga att bli av med den rumsliga parallaxen , som bildas under färgseparation på grund av avstånden mellan linserna. Parallax ledde till bildandet av en färgad kant i objekt tagna på kort avstånd [20] . Den oundvikliga filmkrympningen ledde också till färgseparationsproblem [21] . Dessutom krävde alla additiva processer speciella sofistikerade filmprojektorer .
De enda additiva teknikerna som gjorde det möjligt att få en färgbild direkt på film var raster. En av dem var en sorts autokrom process "Dufaycolor" ( fr. Dufaycolor ), som inte krävde specialutrustning för fotografering och projektion [22] . En process som uppstod i mitten av 1930-talet använde trefärgade skärmfilter bildade direkt över en ljuskänslig svart-vit emulsion. Men upplösningen för en sådan film var mycket liten och färgfilmer var nästan omöjliga att replikera. Därför har processen endast använts två gånger för produktion av långfilm.
En annan linsskärmsteknik i slutet av 1920-talet var den så kallade Lenticular Cine-filmen , även känd som Keller-Dorian-processen [23] . Kodak producerade 16 mm reversibel film med ett cylindriskt raster applicerat på ett substrat på baksidan av emulsionen [24] . Denna film, som släpptes 1928, hette "Kodacolor" och var avsedd för filmentusiaster, men hade ingenting att göra med den långt senare flerskiktsfilmen med samma namn [25] [26] . Ett linsraster med en period på 43 mikron vändes till en lins med inbyggda färgfilter och utförde färgseparation, vilket byggde elementära bilder av utgångspupillen på emulsionen [27] . Som ett resultat erhölls en rastrerad svart-vit färgseparerad bild, som, när den projicerades genom en lins med lämpliga filter, gav en bild i naturliga färger på skärmen [28] . I fallet med projektion genom en konventionell lins erhölls en svartvit bild [29] . 1932 producerade Agfa en liknande 35 mm film [25] [27] . Lins-raster-teknik hade samma nackdelar som Dufaycolor: olämplighet för replikering och en rasterstruktur synlig på skärmen med oundvikliga moiré - effekter. Sådana filmer var den första färgprocessen för filmentusiaster och användes på 1950-talet inom det professionella området för filminspelning av färg-tv- bilder [30] . Rasterfärgseparationsteknologier användes senare i filmer av enstegs Polavision- processen och digital biograf [31] .
Alla additivteknologier baserades på användningen av ofärgade svartvita filmer, vars färgbild endast erhölls på skärmen när den projicerades genom färgfilter. Detta krävde speciella filmprojektorer av en komplex design, så vidareutvecklingen följde vägen för subtraktiva tekniker som använde justeringen av färgseparerade positiver och färgsyntes direkt i filmkopian [32] .
I Sovjetunionen släpptes den första tvåfärgade dokumentärfilmen " Carnival of Flowers ", filmad med böjningsteknik, 1935, och ett år senare släpptes den första långfilmen " Grunya Kornakova " [33] [34] [13] . Inhemska tvåfärgsfilmer spelades in med hjälp av teknik som liknar "Sinecolor" och "Prisma" på importerade " bipack "-filmset, främst Agfa [35] . Tvåfärgskinematografi gav en förvrängd färgåtergivning, så Technicolor och Cinecolor förvandlades till trefärgsprocesser. Försök gjordes att kombinera bipack-teknologi med linsformig rasterteknologi (Pantahrom av Agfa ), men de gav ingen kommersiell framgång [36] . Det första massproducerade systemet baserat på tre färger var det subtraktiva trefilmssystemet Technicolor. Det krävdes komplexa och dyra filmkameror som använde tre negativfilmer samtidigt, men med hjälp av hydrotyptryck gjorde det möjligt att få fram en filmkopia i fullfärg som lämpade sig för visning i vilken biograf som helst. Den totala ljuskänsligheten för ett sådant system var extremt låg och krävde mycket kraftfull belysning på setet [37] [32] .
I Sovjetunionen skapades den första filmen som spelades in med en trefilmskamera "TsKS-1" av inhemsk utveckling - " Blommande ungdom " - 1939 [38] . Men till skillnad från Hollywood , som använde sådan teknik fram till mitten av 1950-talet, förblev sovjetisk färgfilm ett tekniskt experiment fram till slutet av 1940-talet på grund av oförmågan att nå en stor publik. Utvecklingen av inhemska färgprocesser utfördes av entusiaster vid flera filmstudior och senare av en grupp specialister från NIKFI [35] . De flesta filmer som spelades in med trefilmssystemet släpptes i massdistribution på svartvita filmkopior, tryckta från det "gröna" negativet, som de skarpaste. Endast ett fåtal exemplar trycktes i färg, avsedda för demonstration på huvudstadens biografer. Många bilder, inklusive animerade filmer tagna i färg, har bara kommit till oss i svartvita filmkopior [39] . Technicolor-teknologier användes i Sovjetunionen främst för att replikera filmer skjutna på flerskiktsfilmer som dök upp efter kriget .
Hydrotyptekniker för att skriva ut en färgbild som erhållits med en trefilmsteknik överlevde den ursprungliga processen och användes fram till slutet av 1900-talet vid replikering av färgfilmer. Den största fördelen med hydrotypprocessen är den fullständiga frånvaron av knappt silver i filmer för utskrift. Dessutom kännetecknas de resulterande filmtrycken av extremt hög blekningsbeständighet, vilket är ouppnåeligt för positiva flerskiktsfilmer.
Förbättringen av subtraktiva tekniker för färgfilm kulminerade i skapandet av flerskiktsfilmer i färg, från början endast lämpliga för utskrift av färgpositiv från färgseparerade svart-vita mottyper. Det första sådana fotografiska materialet var Gasparkolor-filmen, som släpptes 1933 under patentet av den ungerska vetenskapsmannen Bela Gaspar. En färgpositiv bild i den erhölls genom kemisk blekning av azofärgämnen belägna i zonkänsliga emulsionsskikt [40] . De grön- och blåkänsliga skikten av sådan film avsattes på ena sidan av substratet och det rödkänsliga skiktet på den andra [41] . Tekniken blev en allvarlig konkurrent till hydrotyptryck, men användes endast för animering.
1935 introducerade Kodak den första flerskiktsfilmen lämplig för filmning. Det var en färgreversibel " Kodachrome " designad för amatör 16 mm kameror, och 1936 dök dess 8 mm version och 35 mm diafilm upp på marknaden [42] [43] . Technicolor började tillverka Monopack färgreversibel film 1941. Det var en filmisk version av Kodachrome-film, designad för inspelning utanför studion, där skrymmande trefilmskameror var olämpliga. Den efterföljande tryckningen av filmkopior utfördes med hydrotypmetoden efter tillverkning av tre färgseparerade matriser från den ursprungliga färgpositiva. Sommaren 1937 lanserade tyska Agfa produktionen av världens första kromogena negativa flerskiktsfilmer Agfacolor B och Agfacolor G , på vilka den korta långfilmen "The Song Will Sound" ( tyska: Ein lied verklingt ) [44] spelades in. . Den 15 december samma år ägde premiären av filmen "Postcoach" ( tyska: Die Postkutsche ), gjord med en negativ-positiv teknologi [45] rum .
För att särskilja flerskiktsfilm från den tidigare lins-rasterutvecklingen, producerad sedan 1932 under samma namn, lades under de första åren ordet "ny" till namnet "Agfacolor" [46] . Fram till slutet av andra världskriget exporterades inte tyska färgfilmer och användes endast av den tyska statliga filmstudion UFA under kontroll av det tyska propagandaministeriet [47] . Efter segern över Tyskland fick Sovjetunionen stora lager av Agfa färgfilm i företagets lager. Dessutom blev den utrustning och teknik som togs ut under reparationer grunden för att lansera produktionen av våra egna flerskiktsfilmer av typen Sovcolor [48] . Som ett resultat stoppades skjutning på tre negativ i Sovjetunionen efter kriget. I Hollywood förblev denna process den viktigaste fram till lanseringen av produktionen av Anscocolor flerskiktsfilmer med tysk teknologi 1949 [49] .
De första flerskiktsfilmerna var sämre i färgkvalitet jämfört med trefilmsfilmstekniken som användes fram till mitten av 1950-talet, trots komplexiteten och den höga kostnaden. Dessutom gjorde bristen på fotografisk latitud och känslighet för förändringar i belysningens färgtemperatur vändningsfilmer olämpliga som källmedium för massreproduktion. Kodacolor -negativfilmen i flera lager såg inte dagens ljus förrän 1942 [50] [43] , medan negativfilmen Kodak Eastmancolor tillkännagavs först åtta år senare [51] och användes omedelbart för inspelningen av dokumentären Royal Journey . ( Eng. Royal Journey ), som släpptes i december 1951. Året därpå släppte Kodak en förbättrad version av negativfilmen lämplig för professionell film.
I och med dess tillkomst började filmning utföras med konventionella filmkameror, följt av produktion av tre färgseparerande matriser från ett färgnegativ och hydrotyptryck. Förutom negativ film, 1950 dök Eastmencolor färgpositiv film typ 5381 [52] upp på marknaden , vilket förutbestämde den slutliga nedgången för trefilmskameror, och 1955 var det sista året för dem [53] . Flerskiktsfilmer gjordes filmande i färg som tekniskt inte kan skiljas från svartvitt och med samma filmutrustning. En betydande drivkraft för spridningen av färgfilm i mitten av 1950-talet var konkurrensen från tv, som drog bort en del av biografpubliken.
Förbättringar av videokameror och tillkomsten av högupplöst TV på 2000-talet gjorde det möjligt att föra kvaliteten på tv-bilder närmare filmiska standarder utformade för den stora skärmen. Tillkomsten av DCI-standarder och digitala filmkameror gjorde det möjligt att använda ljuskänsliga matriser istället för film , som bildar en färgbild på grund av intern färgseparation av ett Bayer-gitter . Denna princip för färgseparation, liknande rasterfilmer, används vid digital filmproduktion parallellt med 3CCD- tekniken , vilket motsvarar trefilmstekniken Technicolor. Genom att inkludera digital efterbehandling med Digital Intermediate -teknik kan du få högkvalitativ färgåtergivning i nästan vilken belysning som helst på grund av det breda utbudet av färghanteringsalternativ med hjälp av specialiserad programvara . Redundansen hos färginformation som spelats in med filmisk RAW -teknik gör att bildfärgen kan justeras med en precision som är otänkbar i tidiga färgfilmsproduktioner.
I modern färgfilm används teknik som involverar användning av flerskiktsfilmer i färg eller digitalkameror med färgseparation med hjälp av flera ljuskänsliga matriser ( 3CCD eller 4CCD ) eller ett Bayer-gitter i en matris.
Färgfilmer har en komplex flerskiktsstruktur som ärvts från de första tvåfärgsprocesserna, som använde två filmer med olika spektral känslighet pressade mot varandra i filmkanalen - " bipack ". Därför kallades de första flerskiktsfilmerna "Monopack" ( eller engelska Integral tripack [ 44 ] ) alla lager måste vara säkert sammankopplade så att de inte lossnar under böjning och laboratoriebearbetning av film.
Modern färgfilm är baserad på användningen av subtraktiv färgsyntes från tre komplementfärger : gul , magenta och cyan . Färgseparation uppstår på grund av olika ljuskänsliga lagers olika spektrala känslighet och närvaron av mellanliggande filterlager, färgade med färgämnen som löses upp under utvecklingen [54] . Sektionen av en färgnegativfilm som visas i diagrammet illustrerar dess struktur och utseende efter laboratoriebearbetning. De två översta ljuskänsliga halvskikten C och D är endast känsliga för blått ljus på grund av ortokromatisk sensibilisering , vilket är naturligt för fotografisk emulsion. Efter att ha passerat genom det blåkänsliga skiktet kommer ljuset in i det gula filtrerande underskiktet E, som inte överför blå färg, som även de andra två skikten är känsliga för: grön- och rödkänslig [55] . Mellanlagren F och G är sensibiliserade för grönt och blått ljus och registrerar därför den gröna komponenten i färgseparationsbilden. De två lägre ljuskänsliga skikten I och J har pankromatisk sensibilisering med en "dipp" i det gröna området, så endast den röda komponenten registreras. Varje färg registreras av två halvlager med olika ljuskänslighet för att utöka den fotografiska latituden samtidigt som bilden bibehålls en liten grynighet [54] . Ett halvlager med ökad ljuskänslighet är endast involverat i konstruktionen av bildskuggor, och optiska tätheter som motsvarar ett scenviktigt exponeringsintervall bildas av en lågkänslig fotografisk emulsion med finkornig [56] .
Under färgutvecklingen av en negativ film, åtföljs minskningen av metalliskt silver i de exponerade lagren av syntesen av färgämnen , vars färger väljs komplementära till färgen som exponerade lagret [57] . Som ett resultat, efter blekning och upplösning av det framkallade silvret, erhålls negativets färger, bestående av färgämnen, förutom färgen på de fotograferade föremålen. Vid utskrift på positiv film kommer färgerna att matcha objektets färger [54] . Strukturen hos en färgpositiv flerskiktsfilm kan likna en negativ - "klassisk", eller den kan ha en speciell struktur som endast används i positiva filmer. Sådana filmer kallas "moved-layer-filmer" [58] . Det övre ljuskänsliga lagret med denna struktur är känsligt för grönt ljus, det mellersta för rött och det nedre för blått. En sådan anordning ger en ökad subjektiv skärpa hos det positiva på grund av en minskning av ljusspridningen när det gröna känsliga lagret exponeras.
Förutom den negativa positiva färgprocessen finns det en reversibel , som historiskt sett dök upp först [43] . I detta fall erhålls en positiv färgbild direkt i filmen som fotograferingen görs på. Kvaliteten på en sådan bild är högre än med en negativ-positiv process på grund av en enda färgseparation. Tekniken kräver dock speciell exponeringsnoggrannhet och överensstämmelse med färgbalansen för belysning, eftersom fel inte är mottagliga för efterföljande korrigering, vilket är möjligt vid utskrift från negativ. Reversibla filmer användes i stor utsträckning av filmentusiaster och tv-journalister före tillkomsten av kompakta videokameror , men de användes inte i professionell film på grund av deras låga lämplighet för att replikera filmer.
Modern film gör det möjligt att erhålla naturlig färgåtergivning i en mängd olika fotograferingsförhållanden, i motsats till de första färgprocesserna, som krävde speciell belysning anpassad för färgtemperatur och noggrann efterlevnad av många tekniska begränsningar. Ljuskänsligheten hos modern färgfilm är sådan att den låter dig fotografera med tillfredsställande färgåtergivning även utan användning av studiobelysning i rummet och svåra ljusförhållanden. Modern filmproduktionsteknik möjliggör användningen av negativ film endast som den initiala informationsbäraren i den digitala mellanprocessen . Efter framkallning skannas filmen med en filmskanner och ytterligare färgkorrigeringsarbete görs med hjälp av en dator . Detta ger ännu mer teknisk frihet och hög bildkvalitet.
Moderna digitala filmkameror för att ta en färgbild använder halvledarmatriser som utför färgseparation med hjälp av mosaikfärgfilter placerade ovanför de ljuskänsliga elementen. I det här fallet får fotodioder placerade under de röda, gröna och blå filtren information om de röda, gröna och blå komponenterna i den färgseparerade bilden. Denna metod för färgseparering gör det möjligt att bygga kompaktkameror, men den har en rad nackdelar som påverkar bildkvaliteten. I synnerhet kan närvaron av ett färgseparationsgitter leda till uppkomsten av moiré och minskar matrisens upplösning. Enligt detta schema byggs inte bara digitalkameror idag på grund av möjligheten att använda standardfilmoptik, utan också många videokameror på grund av den relativa billigheten och värdelösheten hos ett skrymmande färgseparationssystem.
Färgseparation med hjälp av dikroiska prismor används mest i TV med standardupplösning på grund av den höga kvaliteten på färgseparationen. Många HDTV -videokameror , som också används för att filma digital film, är fortfarande byggda enligt detta schema, utan många av nackdelarna med Bayer-gittret. Trematristeknologi är fri från moiré och kräver ingen optisk detaljfiltrering, vilket minskar systemets upplösning. Trots sina fördelar medför denna princip om färgseparation betydande begränsningar som inte tillåter användning av standardfilmoptik, vilket ger bildens karaktär som är bekant för film. Kameror med en prismafärgseparationsenhet är utrustade med linser med kortare brännvidder på grund av den lilla storleken på ljuskänsliga matriser. Ett undantag är användningen av DOF-adaptrar med en mellanbild, som tillåter användning av standardoptik på kameror med små sensorer [59] .
För digital filmprojektion av en färgbild används färgseparation av en roterande obturator med färgfilter. Samma princip användes i Kinemacolor-tekniken, som introducerade en färgad kant och flimrande färger i bilden. Men inspelning av moderna filmer utförs med andra tekniker med samtidig läsning av färgseparerade bilder, och skivan med ljusfilter roterar flera gånger snabbare, vilket eliminerar flimmer. Bilden kan reproduceras med hjälp av DLP- eller LCoS-teknik med rörliga mikrospeglar eller halvledarfilm. Trots fördelarna med digital projektion är en betydande del av filmdistributionen fortfarande baserad på traditionell positiv färgfilm, som utför färgsyntes på ett subtraktivt sätt med färgämnen i en flerskiktsemulsion. Filmkopior skrivs ut från ett dubbelnegativ tillverkat av ett masterpositiv eller en digital masterkopia av en laserfilmspelare .