Každé rozhodnutí o expozici a vyvolávání se nakonec promítne do jediného grafu. Charakteristická křivka, označovaná také jako křivka H&D, vynáší optickou hustotu vyvolaného negativu na osu Y oproti logaritmu expozice, která tuto hustotu vytvořila, na ose X. Ferdinand Hurter (1844–1898), průmyslový chemik švýcarského původu, a Vero Charles Driffield (1848–1915), anglický inženýr, ji publikovali ve svém článku z roku 1890 Photo-Chemical Investigations and a New Method of Determination of the Sensitiveness of Photographic Plates v časopisu Journal of the Society of Chemical Industry. Název stojí za pomalé přečtení: křivka a první racionální systém citlivosti filmů přišly ve stejném článku, protože jakmile lze vynést hustotu proti expozici, lze také určit, kde na tomto grafu leží pracovní citlivost filmového materiálu. Správné čtení křivky vysvětluje, proč stíny ztrácejí kresbu při podexpozici, proč světla zablokují, a proč Tri-X 400 a T-Max 400 zachytí tutéž scénu tak rozdílně přesto, že mají stejné ISO.

Hustota v závislosti na logaritmické expozici

Vodorovná osa je logaritmická expozice (log H), měřená v lux-sekundách; svislá osa je hustota — dekadický logaritmus opacity negativu. Obě osy jsou logaritmické, protože oko, emulze i samotná expozice se chovají geometricky, nikoli lineárně. Jeden jednotkový krok na ose log H odpovídá desetinásobku expozice. Protože každé clonové číslo (stop) zdvojnásobuje expozici a log10(2) = 0,301, jeden log-H krok odpovídá 1 / 0,301 ≈ 3,32 clonového čísla (stop), přičemž převrácenou hodnotou je číslo, které skutečně měříte: 1 clonové číslo (stop) = 0,30 log H. Typický rozsah jasu scény o sedmi clonových číslech (stopech) proto pokrývá přibližně 7 × 0,30 = 2,1 log-H jednotky na křivce.

Použitelný negativ nezačíná na nulové hustotě. I neexponovaný film po vyvolání nese malou hustotu, která pochází ze šedého podkladu pásu a z chemického závoje. Tato výchozí úroveň se nazývá base+fog neboli D-min a každý smysluplný tón se měří jako hustota nad ní. U moderního panchromatického filmu D-min obvykle leží kolem 0,18–0,25; Kodakova příručka senzitometrie používá jako vzorovou hodnotu 0,18 a Adams předpokládal 0,10 pro idealizovaný případ bez barviva. Antihalační vrstva se při vyvolávání odbarvuje, takže k výsledné D-min nic nepřidává. Křivka jako celek má tvar protáhlého, nakloněného S: pomalý start, strmý střed, splošťující se vrchol.

Tři oblasti

Spodní ohyb je pata. Zde hustota s expozicí narůstá jen pomalu, takže malé rozdíly v expozici stínů produkují malé rozdíly v hustotě. Tóny umístěné hluboko v patě jsou stlačeny a blíží se base+fog — proto silná podexpozice kresbu stínů nevytváří, nýbrž ji zcela maže.

Nad patou leží přímková část, kde hustota narůstá v přibližně konstantním poměru k logaritmické expozici. Sklon tohoto úseku je gamma — a pouze gamma, pata je zcela ignorována. Strmý sklon roztáhne daný rozsah expozic přes široký rozsah hustot (vysoký kontrast); mírný sklon je stlačí (nízký kontrast). Gamma je řízena především vyvoláváním.

Horní ohyb je rameno, kde každý přírůstek expozice přináší stále méně přídavné hustoty, až se křivka vyrovná na maximální hustotě D-max. Světla zatlačená do ramene jsou stlačena k společnému tónu — je to negativní ekvivalent přepálených světel.

Gamma není kontrast, na který vyvoláváte

To je rozdíl, který většina diagramů křivek přeskakuje. Gamma měří pouze přímku, ale výrobci nevyvolávají na cílovou gamma — vyvolávají na průměrný gradient, který zahrnuje i patu. Kodak uvádí Contrast Index (CI): sklon přímky vedené mezi dvěma body křivky vzdálenými 2,0 log-E, umístěnými pomocí pravítka tak, že jeho nula leží na úrovni D-min a spodní bod padá do paty. Ilford uvádí průměrný gradient G-bar, měřený přes 1,50 log-H jednotky od bodu 0,10 nad base+fog. Obě metody záměrně zahrnují patu.

Důsledek je jádrem celé věci: dva filmy mohou mít identickou gamma přímkové části a přesto tisknout rozdílně, protože jejich paty mají odlišný tvar. Dlouhá, jemná pata zavádí stíny pomalu; krátká pata přeskočí z prahu rovnou na plný sklon. Průměrný gradient to zachytí, gamma nikoli. Proto datový list zobrazuje křivky závislosti kontrastu na čase vztažené k CI nebo G-bar, nikoli k gamma.

Čtení jedné křivky číslo po čísle

Konkrétně si projděme Kodakův vlastní příklad. Nejprve gamma: jejich hodnota stoupá od hustoty 0,64 při log H 1,5 na hustotu 1,58 při log H 3,0, takže

γ = (1,58 − 0,64) / (3,0 − 1,5) = 0,94 / 1,5 = 0,63.

Nyní průměrný gradient ze stejné příručky, začínající v patě. Při D-min 0,18 vezměte bod A při hustotě 0,28 (log H 0,9), pak přejděte o 1,30 log-E jednotek doprava na bod B při hustotě 1,08. Nárůst je 1,08 − 0,28 = 0,80 přes 1,30 log-E:

G-bar = 0,80 / 1,30 ≈ 0,62.

Těch 0,62 není náhoda. Je to přesně ten kontrast, který norma ISO 6 pro citlivost vyžaduje — k tomu slouží následující část. Jakmile zvládnete tato dvě odečítání, dokážete odečíst kontrast z libovolné křivky datového listu, aniž byste museli věřit vytištěnému číslu.

Kde leží citlivost filmu

Norma ISO 6:1993 pro černobílé negativní filmy stanoví bod citlivosti na expozici odpovídající hustotě 0,10 nad base+fog — hluboko v patě, kde se poprvé objeví použitelná kresba ve stínech, na stejném místě, kde Hurter a Driffield původně hledali racionální kritérium citlivosti. Zásadní je, že norma také fixuje kontrast, při němž se měření provádí: film musí být vyvolán tak, aby druhý bod vzdálený 1,30 log-E od bodu citlivosti dosáhl hustoty o 0,80 vyšší. Tento nárůst 0,80 přes 1,30 log-E je sám o sobě průměrný gradient 0,80 / 1,30 ≈ 0,62 — norma tedy zakomponuje konkrétní vývojový kontrast přímo do čísla citlivosti, což vysvětluje, proč výše uvedený pracovní příklad vychází na stejnou hodnotu. Aritmetická citlivost pak plyne ze vztahu S = 0,80 / Hm, kde Hm je expozice v lux-sekundách v bodě citlivosti, zaokrouhlená na nejbližší standardní hodnotu.

V praxi cílový kontrast žije na datovém listu jako čas vyvolávání. Ilfordem publikovaná charakteristická křivka HP5 Plus platí pro 6½ minuty při 20 °C v Ilfotec HC (1+31) v původní koncentraci s přerušovaným mícháním; tabulka téhož datového listu uvádí časy pro EI 400 jako 7½ minuty v ID-11 v původní koncentraci nebo 13 minut v ID-11 při ředění 1+1 — časy, které Ilford označuje jako produkující „negativy průměrného kontrastu vhodné pro tisk na všech zvětšovačích” v doporučeném rozsahu EI 400/27° až 3200/36°. S teplotou se mění i čas: vlastní pravidlo Ilfordu říká 6 min při 20 °C ≈ 4,5 min při 23 °C ≈ 9 min při 16 °C. Delší čas, vyšší teplota nebo aktivnější ředění průměrný gradient zvyšuje; pull processing jej snižuje. To je praktická páka za abstraktním slovem „gamma.”

Stejné ISO, jiná křivka

Nyní tvrzení z úvodu podložené důkazy. Kodak Tri-X 400 má dlouhou patu a mírné rameno. Dlouhá pata vkládá stíny jemně a rameno samo stlačuje světla, takže film odpouští přeexpozici a kontrastní světlo snáší elegantně — to je součást toho, proč se stal standardem reportážní fotografie. Kodak T-Max 400 (TMY-2) je emulze s krátkou patou, téměř přímková, prakticky bez ramene. Stoupá k D-max téměř po přímce, čímž zajišťuje čistší kresbu ve stínech a ostřejší gradaci světel, ale trestá podexpozici stínů, protože chybí jemná pata, do níž by spadnout, a rameno, které by zachytilo přepálená světla. Oba jsou nominálně ISO 400. Odměřte je stejně a záznám stejné scény bude rozdílný — ne proto, že by se lišila jejich citlivost, ale protože se liší tvar křivky mezi patou a ramenem.

Umístění expozice na křivce

Zde se křivka setkává se zónovým systémem. Hustotní kotvy Ansel Adamse (The Negative, 1968) se na ni přímo mapují: Adams libovolně předpokládá base+fog 0,10, umisťuje zónu I na ≈ 0,10 nad base+fog — první použitelná kresba ve stínech, shodující se s bodem citlivosti ISO — a správně exponovanou a vyvolanou zónu V na hustotu 1,10 nad base+fog (celková hustota 1,20). Umístění stínu do zóny III znamená posazení těsně nad patu, dvě clonová čísla (stopy) nad zónou I, kde se gradace již otevřela. Expozice posunuje scénu podél osy log H: vše pod patou se sváží k base+fog, vše nad ramenem splývá k D-max a pracovní část mezi nimi musí obsáhnout rozsah motivu. Scéna o sedmi clonových číslech (stopech) představuje oněch 2,1 log-H jednotky — musí přistát mezi patou a ramenem, jinak ztratíte jeden konec.

Vyvolávání pak otočí tento úsek kolem bodu citlivosti. Pata zůstává poměrně ukotvena z mechanického důvodu: vývojka redukuje exponovaná stříbrná halogenidová zrna počínaje jejich centry latentního obrazu, přičemž silně exponovaná zrna světel nesou těchto center daleko více než zrna stínů na prahu citlivosti. Při prodlouženém vyvolávání získávají zrna světel hustotu nejrychleji, zatímco zrna stínů blízko prahu se téměř nehýbou — horní část křivky se zdvihá a pata drží. To je přesně rodina křivek závislosti kontrastu na čase, kterou datový list tiskne. Čtena tímto způsobem je charakteristická křivka méně specifikací než mapou každé expozice a každého vývojového rozhodnutí, které negativ může obsáhnout.