О чем не пишут в учебниках
ОСТАНОВИСЬ, МГНОВЕНЬЕ! ТЫ ПРЕКРАСНО
Живи под копирку.
Исчезнешь – так хоть
доказать сможешь, что существовал.
Ежи Лец
В заголовке приведена известная многим крылатая фраза, которую Гете вложил в уста своего героя. Кроме глубокого чувственно-философского смысла в ней подсознательно заложена еще одна извечная мечта человечества: как, каким способом вещественно зафиксировать и надолго сохранить изображения предметов и событий, происходящих в нашей быстротекущей жизни.
В государственных, музейных и личных архивах хранятся миллиарды фотографий, являющиеся тем самым «остановившимся мгновеньем», о котором так мечтал Фауст. Сегодня для нас слова «фотокарточка», «фотография» или просто «фото» настолько обыденны, что мы часто и не можем себе представить, сколько фундаментальной химической мысли, тонкой химической технологии и просто человеческой изобретательности заложено в маленьком кусочке бумаги, с которого на нас глядит наше собственное лицо. По существу, фотография стала важным элементом научной, технической и культурной жизни человечества.
Как начиналась фотография
Поговорим о том, как рождалась фотография и какие тернистые пути прошло человечество для того, чтобы мы в начале XXI в. могли, «отщелкав» фотоаппаратом положенные кадры, отдать фотопленку в ближайший магазин фототоваров (или послать по почте) и получить через некоторое время прекрасные цветные фотографии, безупречные по техническому качеству, но нередко посредственные по композиции.
Прежде чем говорить о сути фотографических процессов, необходимо уделить внимание предшественнику фотоаппарата – прибору, позволявшему получать уменьшенное изображение окружающих предметов. Таким предшественником была камера-обскура (лат. obscurans – темный), изобретенная, как считают современники, великим Леонардо да Винчи (1452–1519) и описанная Афанасием Кирхером (1602–1680), немецким ученым, занимавшимся математикой, философией и естественными науками.
В трактате под названием «Великое искусство света и тени», написанном в 1646 г., Кирхер указывает, что если в стенке темной камеры проделать отверстие с помощью иглы, то на противоположной стенке появится перевернутое уменьшенное изображение предметов, на которые направлено отверстие. Яркость этого изображения невелика, но если в отверстии передней стенки камеры укрепить двояковыпуклое стекло, то яркость изображения значительно увеличится. Если теперь на противоположной стороне укрепить полупрозрачную бумагу или матовое стекло, то можно с документальной точностью зарисовать открывшуюся картину. Именно для этой цели и использовали камеру-обскуру, которая при своем появлении казалась не более чем физическим курьезом.
Интересно,
что в 30-е гг. ХХ в. в России была распространена
детская игрушка в виде маленькой (размером 4,5х6х9
см) черной камеры-обскуры, с одной стороны
которой было проколото маленькое отверстие,
закрытое колпачком. В темноте надо было укрепить
в камере фотопластинку размером 4,5х6 см, закрыть
камеру, установить ее перед снимаемым объектом и
на определенное время открыть колпачок. После
проявления на пластинке получался вполне
приличный негатив, с которого можно было делать
нормальные отпечатки. Естественно, что из-за
большой экспозиции несмазанными получались
только пейзажи, но и это доставляло много радости
малолетнему владельцу такой игрушки.
Необходимый компонент фотографической техники – это светочувствительный материал. Человечеству давно была известна способность нитрата серебра (в средние века его называли lapis infernalis, т. е. «адский камень», отсюда бытовое название «ляпис») чернеть с течением времени. Об этом упоминают Альберт Магнус (1280), Иоган Глаубер (1658) и Роберт Бойль (1660). Интересно, что никто из них не связывал это явление с действием света, а приписывал действию воздуха. Только в 1727 г. немецкий врач Иоганн Шульц доказал светочувствительность азотнокислого серебра. Он пропитал осадок мела раствором ляписа и, освещая осадок через трафареты, отпечатал на нем буквы.
Знаменитый шведский химик Карл Шееле (1742–1786), исследуя в 1777 г. действие различных частей солнечного спектра на хлорид серебра, заметил необыкновенную интенсивность фотохимического действия фиолетовой части спектра. Потребовалось 25 лет для того, чтобы Дж.Риттер в 1801 г., повторяя опыты Шееле, открыл ультрафиолетовую часть спектра.
Джозайя Уэджвуд (1730–1795), создатель всемирно известного английского фарфора, названного его именем, тоже пытался получать фотографические изображения копированием силуэтов на бумагу или кожу, пропитанные раствором нитрата серебра. Он не смог, однако, закрепить эти изображения, и их приходилось хранить в темноте. Такие опыты больше походили на курьез и не имели практической ценности.
Великий английский физик и астроном сэр Джон Гершель (1792–1871), впервые изложивший теоретические принципы построения двухлинзовых объективов, свободных от сферической и хроматической аберрации*, в 1819 г. обнаружил, что тиосульфат натрия способен растворять хлорид серебра и может быть использован как вещество, фиксирующее получаемые изображения. В данном случае было использовано свойство тиосульфата образовывать с катионами Ag+ устойчивые, хорошо растворимые комплексные ионы:
Начиналась эра фотографии, которой предстоял трудный и извилистый путь.
В 1826 г. молодой французский химик Антуан-Жером Балар (1802–1876) открыл бром и впервые получил бромид серебра, который в будущем ляжет в основу всей фотографической науки.
В 1814 г. на тернистом пути фотографии
появляется новое имя. Отставной лейтенант
Нисефор Ньепс начинает работать над получением
– нет, не фотографий, а печатных досок для гравюр.
Еще до Ньепса было известно, что некоторые природные смолы, например асфальт, теряют растворимость в маслах под действием света. Это наблюдение и собирался использовать Ньепс. Тринадцать лет его преследовали неудачи, но настойчивость отставного лейтенанта победила. В 1827 г. он предложил Лондонскому королевскому обществу способ получения печатных досок, который состоял в следующем.
Полированную медную доску Ньепс покрывал раствором асфальта в лавандовом масле, высушивал ее в темноте и экспонировал 6–8 ч в камере-обскуре. Для проявления он промывал доску лавандовым маслом. При этом асфальт в местах, не подвергшихся действию света, растворялся, а в освещенных – оставался нерастворенным, что создавало рельефный рисунок. Этот способ Ньепс назвал на греческий лад – гелиографией. Но это была еще половина дела.
Дальше доску травили кислотой, в не защищенных асфальтом местах медь растворялась, и получались углубления, а под слоем асфальта сохранялись выступы. Затем доску промывали, асфальт удаляли и получали готовую доску. При натирании краской последняя сохранялась в углублениях, выпуклости оставались чистыми, и при печати наиболее интенсивно окрашенные места оттиска соответствовали углублениям, т. е. именно тем (темным) местам изображения, где было мало света. Изображение получалось высококонтрастным, в нем отсутствовали полутона, и потому оно очень напоминало гравюру. Интересно, что сам принцип, называемый «глубокой» печатью, сохранился и до наших дней.
И вот в истории фотографии появляется имя Луи-Жака Дагера (1787–1851), которого по праву можно считать отцом фотографического процесса. Дагер родился 18 ноября 1787 г., в 1805 г. в Париже поступил учеником к художнику Деготти, писал панорамы. В 1822 г. вместе с художником Буттом написал в Париже изобретенную им так называемую диораму, отличающуюся тем, что в ней с помощью цветного освещения создается иллюзия переходов к различному времени дня или временам года. Диорама имела большой успех и, судя по всему, давала изобретателю средства к существованию.
В это же время Дагера не оставляет мысль,
как закрепить изображение, получаемое с помощью
камеры-обскуры. В 1827 г. он встречается в Париже с
Ньепсом, не знавшим о работах Дагера. 14 декабря 1829
г. Дагер и Ньепс заключают договор, согласно
которому они совместно работают над
усовершенствованием гелиографии и обязаны
сохранять свои открытия в тайне.
В 1833 г. умирает Ньепс, и после его смерти Дагер вчерне разрабатывает способ, названный впоследствии «дагеротипией».
В 1837 г. для эксплуатации разработанного способа Дагер заключил новый договор с сыном Ньепса – Исидором. Но судьба решает иначе. В 1839 г. сгорела диорама, и Дагер лишился средств не только для продолжения своих исследований, но и просто для существования.
Веря в успех своих работ, Дагер обратился к знаменитому французскому физику Доменику Араго, который посоветовал ему попросить помощи у правительства.
15 июня 1839 г. после горячей поддержки работ Дагера министром Дюшателем и самим Араго, состоявшим членом палаты депутатов, правительство назначило Дагеру пожизненную пенсию в 6000 франков. Но на этом история не закончилась. Араго сделал в Парижской академии наук доклад о работах Дагера, и его изобретение было встречено с таким энтузиазмом, что Дагеру тут же пожаловали Командорский крест Почетного легиона. В 1840 г. Дагер перебрался в маленькую деревушку Пти-Бри, где и скончался 10 июля 1851 г. Два памятника поставлены Дагеру: один в Кормейле, на его родине, а второй – в Пти-Бри, месте его последнего упокоения.
В чем же суть изобретения Дагера? Как делались дагеротипии? Зеркально отполированную серебряную пластинку выдерживали в темноте в парах йода, при этом на ее поверхности возникал слой светочувствительного йодида серебра. Во время экспонирования в камере-обскуре под действием света йодид частично превращался в металлическое серебро, образуя скрытое изображение, которое необходимо было усилить. Для этого пластинку подвергали действию паров ртути, которая в местах, где действовал свет, образовывала амальгаму серебра. Новый способ позволил сократить продолжительность экспонирования до 30 мин. Изображение фиксировали раствором хлористого натрия, при этом амальгама серебра отражала свет по-иному, чем полированная поверхность серебра. В связи с этим при рассматривании дагеротипа под определенным углом можно было видеть «темно-серебристое» позитивное изображение на полированном серебре.
Дагеротипия сразу привлекла
внимание во всем мире и одновременно начала
усовершенствоваться. Первый дагеротипный
портрет был получен в Нью-Йорке в 1840 г. В
следующем, 1841 г. была открыта способность паров
брома повышать светочувствительность
йодированных пластинок. В 1843 г. появились первые
высококачественные объективы, позволившие
сократить экспозицию от десятков минут до
нескольких секунд. Вместо хлорида натрия для
фиксации изображения стали применять
предложенный ранее Гершелем тиосульфат натрия,
который позволял удалить с пластины галогенид
серебра, не подвергшийся действию света, в
результате изображение теряло
светочувствительность и его можно было
рассматривать при дневном освещении.
Десятилетие 1840–1850 гг. по праву можно считать звездным часом дагеротипии. Но все эти усовершенствования не могли исключить основного недостатка дагеротипии – она не позволяла тиражировать получаемые изображения.
Оставалось совсем немного, чтобы решить и эту проблему. В 1841 г. известный английский химик, физик и «мастер фотоискусства» (как его называет отечественная энциклопедия) Уильям Генри Фокс Толбот (1800–1877) сделал один из первых шагов в этом направлении, открыв основы негативно-позитивного процесса. Он получал изображения в камере не на серебряной пластинке, а на бумаге, покрытой хлористым серебром, и проявлял их не в парах ртути, а в растворе галловой кислоты, которая восстанавливает галогенид серебра до металла:
Своеобразие процесса состоит в том, что возникшие под действием света зерна серебра катализируют реакцию, в результате восстановление происходит наиболее интенсивно именно в тех местах, на которые попадает свет, поэтому они темнеют более интенсивно. При длительном воздействии галловой кислоты весь AgCl может восстановиться, поэтому так важно контролировать время, чтобы не «перепроявить» скрытое изображение.
С полученного «бумажного негатива» Толбот печатал позитив на другом листе такой же бумаги. Бумага, даже полупрозрачная, оказалась не лучшей основой для негатива. Последний шаг в этой проблеме сделал Ньепс де Сен-Виктор (племянник покойного Нисефора Ньепса), который в 1848 г. заменил бумагу стеклянной пластинкой, покрытой слоем яичного белка, содержащего йодид калия. Перед экспозицией пластинку погружали в раствор нитрата серебра, которое, диффундируя в белковый слой, превращалось в йодистое серебро. Тонко диспергированные частицы йодида серебра в альбуминовой пленке и стали первым прообразом фотографической эмульсии.
Итак, к 1850 г. были решены основные проблемы фотографии: а) подложка должна быть прозрачной – стеклянная пластинка для этого лучше всего; б) светочувствительное вещество – бромид, хлорид или йодид серебра – должно быть тонко распределено в подходящем прозрачном связующем, способном набухать в проявляющих растворах; в) проявляющее вещество должно быть восстановителем.
Уже в 1851 г. английский естествоиспытатель Арчер в Лондоне заменил яичный белок только что открытым коллодием и использовал для проявления пирогаллол (1,2,3-триоксибензол), действие которого аналогично упомянутой ранее галловой кислоте. Способ этот оказался довольно популярным и составил целую эпоху (1850–1860 гг.) в фотографии. Он получил название «мокрый коллодионный способ», и в названии иронически отразился основной его недостаток. Для этого способа стеклянную пластинку покрывали раствором коллодия в смеси спирта и эфира с добавкой бромидов и йодидов. После краткого высушивания (до 1 мин) пластинку погружали на 3–5 мин в водный раствор азотнокислого серебра. Вынутую мокрую пластинку тут же экспонировали, проявляли и фиксировали, потому что если слой коллоида хотя бы немного подсыхал, то он становился негодным и терял светочувствительность.
Весь процесс вызывал множество шуток. В карикатурах того времени можно было встретить фотографа-пейзажиста с фотоаппаратом и треногой, несущего на спине целый гардероб – темную комнату, где можно было бы немедленно приготовить, проявить и отфиксировать пластинку.
Только в 1878 г. было найдено, что желатина может служить прекрасной основой для бромосеребряной эмульсии с высокой чувствительностью. Такие пластинки можно длительно хранить без потери их чувствительности. Этот способ приготовления светочувствительных материалов, названный «сухим бромжелатиновым способом», произвел переворот в фотографии и с успехом удовлетворяет наши фотографические интересы и в настоящее время.
Негатив или позитив?
Вы, читатель, познакомились с начальным периодом истории фотографического дела, в котором много внимания уделено дагеротипии. У нее есть еще один недостаток, о котором лучше рассказать в виде диалога собеседников.
Николай Васильевич Гоголь – у кого при произношении этих слов не возникает немедленно в воображении такое знакомое, близкое лицо с живыми хитроватыми глазами, с острым носом и длинными волосами, расчесанными на... ну, словом, с пробором слева.
– Позвольте! Как вы сказали? Где у Гоголя пробор? Слева? Вы уверены в этом? Подумайте! Может быть, все-таки справа?
– Извините, конечно, слева. Посмотрите на портрет кисти Ф.Моллера (1840), рисунки Э.Мамонова (1839, 1852), портрет А.Иванова (1837) – пробор везде на левой стороне. Зачем вы меня путаете?
– А у Репина?
– Тьфу, что за наваждение! Там, кажется, на правой.
– Так что же, по-вашему, Гоголь причесывался и так, и эдак или сначала на одну сторону, а потом на другую? Ведь мужчины обычно консервативны в прическах, поэтому трудно предположить, что Гоголь следовал каким-то велениям моды. Да и мужские волосы, привыкшие к левостороннему пробору, ох как трудно перекладывать на правую сторону. Да и зачем?
– Так в чем же наконец тут дело?
– Секрет в том, что одни художники (Иванов, Моллер, Мамонов) видели Гоголя, писали его с натуры и, разумеется, писали его правильно. А Репин и другие пользовались уже фотографией. Ведь Репину было восемь лет, когда умер Гоголь, и он не мог видеть его живым. Но Репину и другим повезло. Гоголь, пожалуй, единственный из русских писателей-классиков начала XIX в., который успел дожить до фотографии...
– Простите, но здесь уже вы путаете. Разве на фотографическом изображении может быть все наоборот?
– На обычной, если она правильно сделана, – нет, не может. Но во времена Гоголя была известна только дагеротипия. Ведь по этому способу изображение получают на серебряной непрозрачной пластинке и рассматривают его отражение, как в зеркале. Посмотрите внимательно на единственную известную групповую дагеротипию, на которой изображен Гоголь в кругу русских художников в Риме (1843), и вы увидите Гоголя наоборот – с правосторонним пробором. Художникам это обстоятельство вначале не было известно, и они изображали его как на дагеротипе – наоборот, придерживаясь принципа, что «фотография не лжет».
– Значит, все прижизненные портреты Гоголя – левые, а посмертные в некоторых случаях – правые?
– Вот именно. Как стереоизомеры...
«Родная сестра» фотографии
Химия всегда отличалась тем, что умела решать одну и ту же задачу несколькими путями. Получение изображения с помощью мелкодисперсных зерен серебра – не единственный способ. Для случаев, когда не требовалось изображение высокого качества, был разработан способ, который называется светокопированием. Основная цель фотографии – запечатлеть все, что мы видим вокруг себя, а получение нескольких копий данного снимка было, по существу, дополнительной задачей. Именно для выполнения второй функции, т. е. изготовления многих экземпляров существующего документа, предназначено светокопирование. Вначале изображение наносится на полупрозрачную бумагу – кальку, которая затем накладывается на специальную светочувствительную бумагу, после чего оба листа прокатываются вместе под ультрафиолетовой лампой, продолжительность экспозиции – несколько секунд. Химическая сторона процесса напоминает работу хорошо продуманного механизма.
Основной светочувствительный компонент – соль диазония, которая под действием света разлагается, выделяя азот и образуя бесцветное соединение:
В тех участках, где находилось
изображение, соль диазония остается неизменной,
поскольку свет на нее не подействовал. В состав
светочувствительного слоя помимо соли диазония
входит еще один компонент – ароматический амин,
который может реагировать с диазосоединением.
Для того чтобы это не произошло,
в композицию вводят также нелетучую кислоту
(борная или винная), которая препятствует
возможному взаимодействию двух компонентов.
После облучения светом снимок помещают на
несколько минут в камеру с парами аммиака и воды.
Минеральная кислота при этом нейтрализуется, в
результате становится возможным взаимодействие
соли диазония (той, что не подверглась действию
света) и ароматического амина:
Образовавшееся соединение окрашено, его цвет зависит от природы групп R и R' и, как правило, бывает светло-коричневый или светло-синий, поэтому такие светокопии в быту называют синьками. Поскольку окрашенное соединение образуется в тех местах, где находились затемненные участки, изображение получается сразу в виде позитива. Сам cпособ в технической литературе называют «диазографией» или «диазотипией» (как бы напоминание о дагеротипии).
Диазография не претендует на то, чтобы вытеснить фотопроцесс, поскольку не может передавать полутона. Она наиболее пригодна для копирования штриховых изображений, потому широко применяется для размножения чертежей и технической документации.
История дописана до конца?
К концу ХХ столетия создалось впечатление, что дни традиционной фотографии сочтены. Цифровые методы создания и обработки изображения стали повсеместно вытеснять галогеносеребряную фотографию. Преимущества новой технологии очевидны. Вы производите съемку цифровой камерой, затем просматриваете полученное изображение на экране компьютера, с помощью графических программ исправляете его по своему вкусу и распечатываете на цветном принтере любое количество экземпляров. При этом полностью отпадают «мокрые» способы обработки негативной пленки и фотобумаги. Возможности, которые предлагает компьютер для ретуширования, а также композиционной и цветовой коррекции, поистине не ограничены. В настоящее время само качество отпечатка (количество точек на миллиметр) может быть достигнуто столь же высокое, как и у обычных фотографий.
Получается, что история традиционной фотографии дописана до последней точки и все те усилия, которые человечество в течение минувших 150 лет прилагало для усовершенствования этого процесса, станут теперь интересны только историкам. Однако не будем торопиться с окончательным приговором.
На сторону старой доброй фотографии встали не какие-нибудь консерваторы, цепляющиеся за то, к чему привыкли, а сторонники именно компьютерных технологий. При этом под защиту была взята не только фотопленка, но и обыкновенная бумага.
Несколько неожиданно, не так ли? Казалось бы, громадные накопленные архивы и объемистые библиотеки должны уступить свое место цифровым способам хранения информации, которые позволяют в тысячи раз сократить объем хранилища, предоставляют несравненно большие возможности для каталогизации, сортировки и поиска нужных сведений, легко копируются, а также исключительно доступны с помощью сетей Интернета. Увы, при всех очевидных преимуществах они обладают двумя недостатками.
Первый – прежде всего существующие способы хранения цифровой информации недолговечны. Магнитные дискеты и жесткие диски компьютеров подвержены механическим повреждениям и постепенному размагничиванию. Гарантированные сроки хранения информации на магнитных носителях от 5 до 15 лет. Казалось бы, компакт-диски (CD) должны снять проблему, тем более что изготовители маркируют упаковку надписью «Пожизненная гарантия». Это близко к истине: в соответствии с прогнозами (реальных данных пока нет, CD еще сравнительно молоды), продолжительность жизни полимерного компакт-диска до 50 лет – вполне достаточно для конкретного пользователя и крайне мало, если речь идет о хранении гигантских массивов накопленных знаний, необходимых последующим поколениям.
В данном случае традиционные носители явно выигрывают состязание: срок хранения пленки для архивного микрофильмирования до 200 лет, столько же может храниться высококачественная бумага. С грустью можем признать, что наши предшественники, несомненно, обогнали нас в решении этой проблемы – тексты на папирусе и пергаменте сохраняются тысячелетия. Безусловно, никто не призывает вернуться к папирусам, проблему еще предстоит решать современными методами, но полностью отказываться от фотографического процесса пока рано.
Второй существенный недостаток – оцифрованная информация теряется практически целиком при незначительном случайном повреждении. Это знакомо каждому, кто пытался восстановить файл на дискете, где появился хотя бы один поврежденный участок (bad block). К такому же выводу пришли, например, специалисты НАСА, которые пытались восстановить некоторые архивные записи 25-летней давности о космических запусках, сохраненные в цифровой форме (журнал «Hard&Soft», 2001, № 2, с. 48). В то же время фильмы, снятые столетие назад, можно и сейчас посмотреть и скопировать. Часть информации при хранении, естественно, была утрачена (повреждения эмульсии, обрывы ленты и т. п.), но она не пропала вся, и мы вполне можем познакомиться с уцелевшей частью.
Точно так же забрызганный чернилами текст мы можем прочесть и понять его содержание, но если вы, записывая номер телефона, допустите ошибку, ваш абонент становится практически недоступен, не станете же вы перебирать все возможные варианты, отыскивая нужный номер.
Подводя итог, можем предположить, что ваши правнуки будут с интересом вглядываться в ваше лицо, изображение которого удалось сохранить не в виде графического файла или отпечатка на струйном принтере с выцветающими чернилами, а скорее всего в виде зерен мелкодисперсного серебра, зафиксированного в желатиновой эмульсии.
А.А.Жданов, М.М.Левицкий
*Аберрация – искажения изображения, вызванные неидеальностью оптической системы.