Le film photographique

Il joue dans le processus du traitement optique de l'information trois rôles essentiels. Il peut servir comme :

• Un milieu ou les informations sont introduites dans le système optique

• Un filtre dans le plan des fréquences pour réaliser les atténuations nécessaires

• Un milieu pour enregistrer les informations à la sortie du système.

La structure d'un film vierge est montrée dans la figure I-1.

Une quantité importante de grains d'halogénure d'argent est en suspension dans un support en gélatine. L'émulsion d'aspect mou est mise entre deux supports pour la protéger. Lorsque le film est exposé à la lumière, les grains qui ont absorbés des photons subissent un changement physico-chimique complexe (voir figure I-2).

On parle d'une image latente enregistrée dans le film en attendant le développement et la fixation.

• Le développement : c'est un traitement chimique qui transforme le grain d'halogénure d'Ag en Ag métallique. Les grains n'ayant pas été irradiés ne se transforment pas.

• La fixation : c'est un traitement chimique qui élimine l'AgBr restant en préservant l'Ag métallique. L'Ag est fortement opaque dans les fréquences optiques. L'opacité du film développé dépendra donc de la densité des grains d'argent dans chaque région du cliché.

• L'exposition : est définie par . C'est l'énergie incidente par unité de surface : E est en J/m², Ie est en W/m², T est la durée d'exposition en s.

• La transmittance en intensité est définie par :

C'est une moyenne locale, grande devant la taille du grain, mais petite devant la structure fine des détails dans l'image

• La densité photographique est définie par :

Hurter et Driffield (1890) montrent que D est directement proportionnelle à la masse d'Ag par unité de surface.

• Courbe H-D : c'est le graphe de (voir figure I-3)

Quand (densité de voile). On utilise généralement la région linéaire où .

Le du film dépend de plusieurs paramètres : le type du film, le révélateur utilisé, le temps de développement ...

La figure I-5 montre l'évolution typique du d'un film négatif en fonction du temps de développement.

Le film transforme une intensité reçue pendant l'exposition en intensité transmise après le développement.

Si le film est utilisé dans sa partie linéaire, alors :

Ie peut être relié à l'intensité transmise par l'intermédiaire de la fonction transmittance définie dans le paragraphe précédent :

et Knétant deux constantes positives, on voit que l'intensité transmise par le film est non linéaire en fonction de Ie. Par exemple, si est proportionnelle à l'inverse de Ie.

Pour obtenir une intensité transmise proportionnelle à l'intensité d'exposition il faut obtenir un cliché positif à partir du cliché négatif. Pour cela, on éclaire un second cliché à partir du cliché négatif obtenu initialement. Soit I0 l'intensité incidente :

La transmittance en intensité du second cliché positif sera donc :

En remplaçant la transmittance du négatif par sa valeur dans cette dernière relation :

Kpet sont deux constantes positives. Ici est le gamma résultant. On voit que l'intensité transmise par le film est linéaire en fonction de . Ceci est rendu possible en jouant sur le temps de développement. On peut choisir par exemple : .

Il transforme l'intensité incidente durant l'exposition en amplitude complexe transmise après développement. Il peut aussi transformer l'amplitude complexe incidente pendant l'exposition en une amplitude complexe transmise après développement (en utilisant des méthodes interférométriques). Dans les deux cas le film est caractérisé par sa transmittance complexe :

où traduit des variations de phases introduites par le cliché :

• soit par les variations aléatoires de l'épaisseur de la gélatine

• soit par les variations de l'épaisseur avec la densité d'Ag dans le cliché développé.

Il est possible d'éliminer les effets de ces variations d'épaisseur en utilisant une cuve à immersion remplie d'huile à indice convenable.

On peut de cette façon écrire la transmittance de la cuve et du film:

En réalisant un positif :

On désire dans de nombreux cas que le film transforme l'amplitude en le carré de son module, il suffit de prendre

Lorsque la période spatiale des variations de l'intensité lumineuse devient trop petite, il peut se faire qu'aucune variation correspondante de densité n'apparaisse dans le cliché final. Soit une variation sinusoïdale de l'intensité incidente (voir figure I-6):

On définit le taux de modulation de cette intensité par :

On se reporte à la courbe H-D du film qui est connue pour en déduire la distribution sinusoïdale de l'intensité effective lue dans le film (voir figure I-7) :

On en déduit le taux de modulation effectivement enregistré :

On définit la fonction de transfert de modulation :

En faisant varier f (la fréquence spatiale de l'intensité incidente) on peut répéter cette opération pour déterminer la variation de la FTM du film en fonction de la fréquence. Typiquement nous avons une allure du type "passe-bas" comme la courbe le montre dans la figure I-8.

La fréquence de coupure est variable (entre 50 et 2500 mm-1 par exemple pour la plaque photo Kodak 649 F).

Après le développement et la fixation du film on constate une faible variation d'épaisseur dans la gélatine aux endroits où subsiste l'Ag métallique. Le processus du blanchiment consiste à enlever l'Ag métallique par un traitement chimique pour garder en place cette variation d'épaisseur.

Un autre processus de blanchiment consiste à remplacer l'Ag métallique de la gélatine par un autre sel d'Ag transparent à la lumière mais présentant un indice plus grand que la gélatine environnante.

Le résultat est une structure de variation spatiale de l'indice constituant « une image de phase pure ». On peut atteindre avec cette technique des différences de phase jusqu'à radians et une résolution allant jusqu'à 2500 mm-1.