Цветная фотография — разновидность фотографии, способная воспроизводить яркостные и цветовые различия снимаемых объектов в цветах, близких к натуральным. В современной цветной фотографии фотоматрица или фотоматериал записывают информацию о цвете непосредственно в момент экспозиции путём разделения изображения на три частичных, соответствующих распределению яркости трёх основных цветов. Такая технология соответствует способу восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза.

Записанная информация используется при воспроизведении изображения путём аддитивного синтеза цвета смешиванием в соответствующих пропорциях красного, синего и зелёного основных цветов на мониторах и видеопроекторах или способом субтрактивного синтеза вычитанием из белого жёлтым, пурпурным и голубым красителями при печати на бумаге или аналогичных материалах. Колоризованные снимки не относятся к цветной фотографии, и рассматриваются как раскрашенный вариант чёрно-белой.

Историческая справка Первые попытки получения цветного изображения связаны с прямой фиксацией спектрального состава света и предпринимались Ньепсом задолго до изобретения фотографии. Идея была основана на обнаруженном ещё в начале XIX века изменении окраски солей серебра под действием цветного излучения. Первым результатом в этом направлении исследований стала «гелиохромия», которую пытался запатентовать в 1853 году американец Ливай Хилл (). Однако, подробности технологии изобретателем не раскрывались, а большинство современников считало его мошенником, выдающим раскрашенные дагеротипы за цветную фотографию. Известны работы, проводившиеся в этом же направлении Александром Беккерелем (), в 1849 году получившим на хлорированной серебряной пластинке цветное изображение спектра. При слабом освещении полученный снимок мог сохраняться, но под прямым светом быстро выцветал. Ни Хилл, ни Беккерель не могли объяснить природу получаемого цвета, и лишь в 1868 году Вильгельм Ценкер предположил влияние стоячих волн на спектральный состав отражённого от поверхности пластинки света.

Это направление исследований было доведено до логического завершения французским физиком Габриэлем Липпманом (), получившим в 1908 году Нобелевскую премию за разработку липпмановского процесса. Технология позволяла физически точно воспроизводить цвета снятых объектов за счёт регистрации волновой картины, возникающей при интерференции прямого и отражённого излучений в толстых фотоэмульсиях. Первые результаты были получены физиком уже в 1891 году: спектральный состав цветов на фотографиях Липпмана в точности соответствовал исходному. Из-за технической сложности эта технология не получила распространения в практической фотографии, но позднее была усовершенствована и использована для создания цветных голограмм. В конце XIX века был предложен мелкодисперсный растровый способ непосредственного воспроизведения цвета с записью микроскопических спектров отдельных точек изображения, получаемых при помощи дисперсии, но практического воплощения эта технология также не получила.

До конца XIX века главным препятствием на пути реализации любых способов цветной фотографии оставался узкий диапазон спектральной чувствительности существовавших на тот момент фотоматериалов, способных отображать лишь коротковолновую сине-фиолетовую часть видимого спектра. Первым прорывом в этом направлении стало открытие в 1873 году Германом Фогелем () явления оптической сенсибилизации и создание в 1884 году ортохроматических эмульсий. Однако, полноценная фиксация красно-оранжевого участка цветовой шкалы стала возможна только после 1905 года, когда Бенно Гомолка () изобрёл красный сенсибилизатор пинацианол, позволивший создать панхроматические фотоматериалы. Тем не менее, разработка технологий получения цветного изображения во второй половине XIX века не прекращалась.

Трёхцветная теория

Основные усилия по разработке цветной фотографии сосредоточились в области трёхцветных технологий, основанных на теории цветоощущения, созданной в 1855 году Джеймсом Максвеллом (). Она опиралась на теорию Гельмгольца-Юнга о существовании трёх видов светочувствительных колбочек в сетчатке человеческого глаза. Один из них реагирует на длинноволновой диапазон видимого излучения, который мы называем красным цветом, другой возбуждается средним участком спектра, соответствующим зелёному цвету, а третий регистрирует противоположный — синий конец диапазона. Теория Максвелла доказывает, что для воспроизведения ощущения глаза от того или иного спектрального состава излучения достаточно использовать эти три первичных цвета, варьируя их пропорцию. Такой способ цветовоспроизведения, в отличие от физически точного липпмановского, позволяет воспроизводить цвет с физиологической точностью на основе явления метамерии. То есть, при том же цветовом ощущении, которое глаз испытывает от цвета объекта съёмки, спектральный состав воспроизведённого излучения может значительно отличаться от исходного.

Для воспроизведения цвета по требуется цветоделение при съёмке и обратный синтез при получении готового изображения. Первая фотография «Тартановая лента», основанная на трёхцветной теории, была получена Томасом Саттоном () 17 мая 1861 года. При съёмке банта из разноцветной «шотландки» было получено три цветоделённых изображения, которые были сложены в общий снимок путём одновременной проекции на экран через цветные светофильтры. Во время лекций, сопровождавшихся показом этого снимка, Максвелл констатировал, что для реализации технологии необходимо увеличить светочувствительность фотопластинок к зелёному и красному излучениям. Современные историки строят различные предположения о способе, которым Саттон получил этот снимок, поскольку доступные на тот момент фотоматериалы были совершенно не чувствительны к красному свету, и лишь в малой степени — к зелёному. В 1861 году учёным было известно, что многие красные красители отражают ультрафиолетовое излучение, и скорее всего, Саттоном был использован соответствующий светофильтр. Альтернативная версия исходит из того, что красный позитив был отретушированным вариантом одного из двух других. Через несколько лет французский изобретатель Луи дю Орон () смог сенсибилизировать фотопластинки к красному цвету с помощью хлорофилла.

Несмотря на успехи этих исследований, результаты работы Максвелла и дю Орона были быстро забыты фотографами из-за недоступности панхроматических фотоматериалов. О них вспомнили только в 1890-х годах, когда появились практические технологии регистрации всего видимого спектра.

Цветные фотоаппараты

Для получения трёх цветоделённых изображений съёмка может вестись одновременно тремя фотоаппаратами, на объективы которых надеты цветные светофильтры. Такой способ позволяет снимать как неподвижные, так и подвижные объекты при условии точной синхронизации затворов. Известны конструкции трёхобъективных фотоаппаратов, снимающих три цветоделённых кадра на общей пластинке. Однако, расстояние между оптическими осями объективов неизбежно приводит к параллаксу, заметному при отображении близких предметов. На снимке получаемый дефект выглядит как цветная кайма на их контурах.

Наиболее простым способом избежать пространственного параллакса является последовательная съёмка одним и тем же фотоаппаратом на три фотопластинки через разные светофильтры. Эта техника получила довольно широкое распространение в конце XIX — начале XX века. Однако, перезарядка и смена светофильтра удлиняли съёмку и могли вызвать недопустимое смещение камеры между соседними экспозициями. Поэтому для последовательной съёмки появился специальный тип аппаратуры с удлинённой сдвижной кассетой, в которой перед фотопластинкой размещались светофильтры. Три экспозиции выполнялись при пошаговом вертикальном смещении кассеты, опускающейся по направляющим под действием силы тяжестиВстречались и конструкции с горизонтальным смещением кассеты. В 1897 году Фредерик Айвс () запатентовал фотоаппарат с механическим приводом сдвига кассеты, сопряжённым с затвором.

Наиболее совершенной конструкцией обладали камеры такого типа с совмещёнными приводами затвора и замка кассеты, разработанные в 1902 году Адольфом Мите () и исключающие сдвиг фотоаппарата. Именно этим типом аппаратуры пользовался ученик Мите Сергей Прокудин-Горский, создавший за время экспедиций по Российской империи первую в мире крупную коллекцию цветных фотографий. Съёмка велась на специальные удлинённые фотопластинки формата 8×24 сантиметров, на которых одновременно размещались три цветоделённых негатива. Несмотря на достоинства, из-за временно́го параллакса последовательная съёмка годилась только для неподвижных сюжетов.

Другой тип цветных фотоаппаратов, пригодный для беспараллаксной съёмки движущихся объектов, предусматривал одновременную съёмку через общий объектив. Для этого внутри корпуса размещалась цветоделительная система, состоящая из полупрозрачных зеркал и светофильтров, делящих свет на три цветные составляющие, которые направляются на разные фотопластинки. Сложность состояла в необходимости точного соблюдения одинаковой длины всех трёх оптических путей в воздухе и стекле, чтобы обеспечить точное совмещение при последующей печати. Фотоаппараты такого типа, несмотря на громоздкость, использовались в некоторых сферах, например в журнальной полиграфии, вплоть до середины 1950-х годов, обеспечивая недостижимую для ранних многослойных фотоматериалов точность цветоделения и получение раздельных негативов для изготовления печатных форм. Позднее этот способ цветоделения стал общепринятым в профессиональных камерах цветного телевидения.

Синтез цветного изображения Несмотря на появление работоспособных технологий, к концу XIX века цветная фотография оставалась уделом энтузиастов, готовых самостоятельно дорабатывать аппаратуру и сенсибилизировать фотопластинки. Кроме сложностей съёмки и цветоделения, фотографы сталкивались с другой, не менее сложной проблемой синтеза цвета фотоснимка из трёх чёрно-белых негативов. Наиболее широкое распространение получил аддитивный способ, разработанный в 1888 году Фредериком Айвсом под названием «Хромоскоп», до этого уже упоминавшийся дю Ороном. Отпечатанные на диапозитивных фотопластинках «хромограммы» состояли из трёх цветоделённых чёрно-белых позитивов, которые вставлялись в специальные рамки и могли просматриваться приспособлением, состоящим из зеркал со светофильтрами, оптически объединяющих изображения подсвеченных слайдов. Наибольшей популярностью пользовались стереоскопические модели «Хромоскопа», позволявшие наблюдать цветную стереопару, состоящую из шести диапозитивов. Существовал и проекционный вариант «Хромоскопа Айвса», усовершенствованной версией которого пользовался Прокудин-Горский.

Другим способом синтеза цвета стала пигментная фотопечать, разработанная дю Ороном в 1868 году. Технология была субтрактивной и её достоинством было получение готового снимка на бумажной подложке. Его рассматривание не требовало специальных приспособлений, состоящих из зеркал и призм. Кроме того, использование пигментов, а не красителей, делает полученные снимки самыми долговечными из когда-либо существовавших. В 1919 году процесс был усовершенствован и получил название «карбро», пользуясь популярностью до середины XX века. В 1930-х годах на смену карбропроцессу пришла более технологичная гидротипная печать.

Растровые технологии