Ref: 數位攝影與傳統攝影在黑白影像階調複製表現之探討 吳祖銘,洪意菁
http://www.cepp.gov.tw/TheFiles/publication/47d6387a-7157-4c5e-bb39-7d443c03667c.pdf
（一）黑白攝影
1、感光軟片結構：
黑白感光軟片是由負責感光的「感光乳劑層」（emulsion）及擔任承載乳劑層的「片基」（film base）所組成。感光乳劑層內有許多懸浮於膠狀物質的鹵化銀晶體，它在照相上最具應用價值，其中以氯化銀024-047-數位攝影.indd 26 2010/6/11 下午 10:54:5127 印 刷 科 技（AgCl）、溴化銀（AgBr）、碘化銀（AgI）最為重要（林啟昌、余成添，1974）。
鹵化銀是一種感光物質，見到光線會產生變化，再利用化學藥水可以使鹵化銀還原成銀元素，也就是黑白底片上黑色的部份。片基的部份初為硝酸纖維，此種成份遇到高溫容易產生燃燒的危險，所以片基的材料改為不易燃燒的醋酸纖維或聚酯，在捲片時也不易斷裂（莊維明，2001）。
圖1、黑白底片構造圖（資料來源：笹井明，1982）
感光軟片的構造由上往下依順為：
（1）保護層（protective
coating）：為一層薄薄的明膠，防止乳劑因摩擦而脫落，
又稱為抗磨損層。
（2）感光乳劑層（emulsion）：內含有鹵化銀晶體，一般而言有塗佈一層及二層
感光乳劑，二層感光乳劑層分別是塗佈高感度層及低感度層，低感度乳劑層是針對曝光過度的環境，即便曝光量過度，減低濃度的大幅增長，且降低粒子粗化及光暈的現象。
（3）黏接層（substratum）：黏合支持體與乳劑層，使其牢固。
（4）支持體（film base）：也就是片基，承載著上述之物質，必須具有非常透明及強韌的特性。
2．基本原理
當底片上的感光乳劑所含的鹵化銀（AgX，通常為溴化銀 AgBr）受光（hv）照射後，會從AgX中產生光電子，在結晶格中的銀離子（Ag+）產生反應，生成銀原
子。這樣子的過程不斷重覆進行，直到銀原子聚合成為一定的數量後，就會形成肉眼所不能見的潛像（latent image），此種潛像具有某種程度的催化效果，讓形成潛像的 鹵 化 銀 與 一 些 諸 如 對 苯 二 酚（hydroquinone）之類的還原劑接觸時，能夠 引 發 一 種 催 化 還 原 反 應（catalytic reduction），析出黑色的銀粒子，而將潛像顯現出來，形成肉眼可見的影像（陳鴻024-047-數位攝影.indd 27 2010/6/11 下午 10:54:52第二十六卷第二期28興、陳君顏譯，2004）。
未曝光的部分卻因缺少潛像之催化作用，繼續以鹵化銀的形式存在，由於鹵化銀與硫代硫酸鈉（Na2S2O3，俗稱海波）或硫氰化鈉（NaSCN）溶液，能夠進行錯離子化（complexation reaction）反應而溶解，因之這些錯合劑可用來除去未曝光部分之鹵化銀，而曝光部分即以黑色的銀像繼續保存下來。此時底片上所見的影像其黑白部分恰與實物相反，亦即一般所稱的負片（negative）。前述之還原反應在謂之顯影（development），而溶解未反應之鹵化銀的步驟謂之定影（fixing），用以達成此二目的之溶液即分別稱為顯影液及定影液。
顯影液之成分大約有四種：
（1）還原劑（reducing agent）：用以還原生有潛像的鹵化銀。目前所用的還原劑可分為兩大類，其一為硬調（hard tone）還原劑，所生的影像黑白分明，但缺乏中間的色調亦即影像中的灰色調無法顯現出來，因而使得影像畫面僵硬而不生動。另一類為軟調（soft tone）還原劑，產生的畫面帶灰色調而柔和，但無法表現出極黑與極白的色調。屬於硬調還原劑的有對苯二酚（hydroquinone）、鄰苯二酚（catechol），屬於軟調的還原劑有對胺基
酚（P-aminophenol）、 對 苯 基 二 胺（P-phenylene diamine）、N-甲基對胺基酚（N-methy P-aminophenol， 商 名 Metol 或Elon）等多種。
（2）活化劑（activator）：還原劑之還原力與溶液的 pH 值有很大的關係，通常在 pH 值等於11左右時還原力最強，活化劑的目的即在於維持此一pH值。常用的活化劑有碳酸鈉、碳酸鉀、硼砂等鹼性物質。
（3）抗氧劑：抗氧劑的目的在於防止空氣對還原劑的氧化，以延長顯影液之使用壽命。常用的抗氧劑為亞硫酸鹽。
（4）抑制劑：若顯影之時間稍長，或是顯影之溫度太高時，還原劑對未曝光之鹵化銀也會產生微弱的還原反應，導致影像的模糊，此種現象謂之生霧（fogging），因而適度地抑制還原反應是必要的。常用的抑制劑為溴化鉀，其作用的機構可能是藉著溴離子的共同離子效應，來抑制溴化銀之溶解，從而降低還原劑對溴化銀之還原力。
定影液的成分也有四種：
（1）
錯合劑（complexing agent）：
與鹵化銀反應生成銀之錯離子（Ag（S2O3）2-3或Ag（SCN）2- ），而提高鹵化銀之溶解度。常用的錯合劑有硫代硫酸024-047-數位攝影.indd 28 2010/6/11 下午 10:54:5329印 刷 科 技鈉、硫氰化鈉等。
（2）抗氧劑：防止空氣對錯合劑的氧化。常用的抗氧劑也是亞硫酸鹽。
（3）緩衝劑（buffer）：
調整pH值於4至6之間，以中和由顯影液帶過來的鹼性物質並提高定影能力，防止游離硫的生成。
（4）硬膜劑（hardener）：
構成感光軟片之乳膠膜（emulsion）的主要成份為一種動物膠（gelatin），在高溫時，這層乳膠膜極易因過度吸水膨脹而自基層上剝落。為了防止這種現象的發生，在定影時就必須加入一些硬膜劑為礬類或鉻鹽等物質，使動物膠硬化的物質。
從相機內取出的黑白感光軟片經顯影、定影後，即成為對光線安定的負片。
負片經放大機的放大，投影在相紙上，再將感光後的相紙經過類似的顯影、定影等手續，方可成為與實物明暗相同的正片（方樹輝，1977）。
（二）相紙結構
1.黑白相紙：
黑白相紙感光乳劑層由於使用的「鹵化銀」晶體成份不同，可以概分成氯化銀（Chloride）、溴化銀（Bromide）及二種乳劑混合而成的氯溴化銀（Chlorobromide）相紙。在一個全黑的環境之下，把含有鹵化銀晶體的感光乳劑，均勻地塗在白色紙基上的一種攝影用感光材料，以材質作為區分，可分成二大類（笹井明，1982；蔣載榮，1996；蔣載榮，1998）：
（1）傳統「紙纖維」（Fiber-base
paper）相紙：
是把感光乳劑塗於傳統的紙漿纖維上，具有最高的影像品質與持久不變的特圖2、FB黑白相紙構造圖（資料來源：印画紙の種類，2010）024-047-數位攝影.indd 29 2010/6/11 下午 10:54:53第二十六卷第二期30
2、彩色相紙：
其顯色的原理是由化學作用而形成，當顯影液使露光後的鹵化銀還原為金屬銀時，顯影液本身亦起氧化作用，然後連結性，但化學藥液容易穿透紙基，且需要長時間和大量用水才能洗淨，亦不能使用機器滾輪作烘乾處理，乾燥後難以保持平整，處理過程十分費時，但此種相紙具有寬闊的色調表現，且有一層很薄的「硫酸鋇」層，是一種類似黏土的物質，提供了相紙白色的優雅色調與質感，攝影家以它作為「展示」、「典藏」的美術用途。
（2） 樹 脂 塗 佈 相 紙（Resin-coated paper）：
人造的「聚乙烯」塗於紙的背面，以防止化學藥品穿透紙基的，可以在短暫的時間內完成徹底的水洗，紙基平整不易形成捲曲，適合初學者使用與自動沖紙機或需大量複製快速處理。
圖3、RC黑白相紙構造（資料來源：印画紙の種類，2010）
圖4、彩色相紙的顯像過程（資料來源：カラー写真の現像過程，2010）
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印 刷 科 技現色劑或稱之為耦染體（Coupler）而形成有色之化合物，稱之為色素，這些色素與黑白顯影所得之銀成比例，再經由脫銀處理後，所殘存的即為彩色影像（林啟昌，1973；陳學聖，2000）。
彩 色 相 紙 都 是 樹 脂 相 紙（RC paper,Resin coated paper），相紙上有一層很薄的塑膠膜，因此可以縮短沖洗的過程，由於彩色相紙一般是在反射光下觀看，所以第一層的色素畫象影響最大，為了賦予安定感的色調起見，目前的相紙都以紅色感光乳劑層為最上層，也就是能夠顯現青色影像。彩色相紙是由藍感性乳劑、綠感性乳劑、紅感性乳劑三種乳劑塗佈在照相原紙上。
其功能整理如下（林啟昌、余成添，1974；カラー印画紙の構造，2010）：
（1）保護層：為白明膠薄膜，避免外部摩擦造成乳劑層受損。
（2）紅感性乳劑層：只感受紅光的乳劑層，含顯影現色後為青色的現色劑。
（3）中間層：為白明膠薄膜，防止上下乳劑層成份的移動與擴散。
（4）綠感乳劑層：只對綠光的乳劑層，顯影現色後為洋紅色現色劑。
（5）藍感乳劑層：只感藍光的乳劑層，顯影現色後為黃色現色劑。
（6）白色聚乙烯層：防止水與藥液的侵蝕，因為含有二氧化鈦，用以增紙表的
白度之用。
（7）原紙：成為三層乳劑層及其他層的支持體之用，使用對水伸縮性小的紙
材。
（8）透明聚乙烯層：原紙的內側塗上一層薄薄的聚乙烯，防止水侵透。
（9）支持體：承載著上述之物質。
彩色相紙和其他相紙異同處是在於乳劑中所使用的鹵化銀乳劑為氯化銀，最好保存在13℃以下的地方，溫度及溼度都會嚴重影響相紙的色彩及感光度。
圖5、彩色相紙構造圖（資料來源：カラー印画紙の構造，2010）
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