Frage 199, Warum optische Dichte und nicht Absorption oder Reflexion?

  • Meine Antwort:

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    Die Ursprünge unserer modernen Messtechnik liegen in den Anwendungen und Bedürfnissen des Buchdruckes, denke ich. An seinen Druckmaschinen konnte man zonal die Farbschichtdicke auf den Walzen regeln und brauchte dafür eine griffige Messgröße.

    Die optische Wirkung einer bedruckten Fläche liegt in der Lichtabsorption. Versuchen wir es also mal mit der Absorption.

    Ohne Einfärbung ist sie gleich Null, mit mehr und mehr Farbe steigt sie. Das ist schon besser als bei der Remission, denn die ist ohne Farbe am höchsten und sinkt bei sehr, sehr dicker Farbschicht auf Null.

    Aber wenn wir die Absorption mal quantitativ (mengenorientiert) betrachten, sieht es wieder wenig praktisch aus. Der Grund ist einfach im Modell mehrerer einzelner Farbschichten übereinander zu zeigen: Nehmen wir an, die erste Schicht schwächt das Licht auf die Hälfte. Die zweite Schicht schwächt diese wieder auf ihre Hälfte, also um ein Viertel der ursprünglichen Stärke. Das geht so weiter, ein Achtel, ein Sechzehntel usw.

    Praktisch wäre ein Maß, das bei der doppelten Farbschicht auch einen - wenigstens ungefähr - doppelten Messwert zeigt. Damit wären wir beim Vorschlag der optischen Dichte, der aus der Vorstufe mit fotografischen Filmen als Maß für Schwärzung bekannt war. Man musste sie nur auf klare Wellenlängenbereiche definieren, damit man Cyan, Magenta und Yellow einzeln erfassen konnte. Dafür die Farbfilter.

    Außerdem haben wir ja Auflicht - Verhältnisse. Da interessiert uns wenig, wie viel die Lampe denn abgibt, das I0 vom Durchlicht. Wir hätten lieber einen Vergleich mit dem, was eine Blanko-Fläche zurückwirft. Das wäre unser „100%“. Wir brauchen also aus aus dem Techniker-Vokabular einen „Remissiongrad“ (s. a. Quizfrage 198):

    Lichtströme zurückgegeben

    IDruck vom Druck

    Iblanko vom Blankopapier

    Weil ich es gerade nicht besser kann, schreibe ich hier "Beta" für den griechischen kleinen Buchstaben, den man üblicherweise hier nimmt.

    Remissionsgrad

    Beta = IDruck / Iblanko

    Wir übernehmen die optische Dichte mit dem Logarithmus des Transmissionsgrades und ersetzen ihn durch unseren technischen Remissionsgrad.

    optische Dichte im Druck

    D = - log Beta = log ( Iblanko / IDruck )

    Das ergibt eine Kurve, die bei IDruck = Iblanko von 0 startet (Logarithmus von 1), ziemlich gerade (quasilinear) ansteigt und erst in höheren Bereichen (über 5) mit der Krümmung beginnt.

    Interessant ist noch, dass die optische Dichte eine reine Logarithmenzahl ist, also keine Dimension wie m, sec oder g hat.

    (s. a. Frage 127: Wellenlängen bei opt. Dichte)

  • Möchte Inkman ein wenig ergänzen, und auf jeden Fall noch eine Formel dazugeben die gut zu dem Thema passt und der Ein oder Andere vielleicht auch anwenden mag.

    Ich beziehe mich in meinem Beispiel auf die Dichtemessung mit einem Densitometer. Wir messen einmal eine Volltontonfläche und einmal eine Rasterfläche. Farbe ist Magenta. Messunterlage schwarz, Papier ist weiß.

    Hier mal rudimentär die Funktionsweise eines Densitometers

    -         Von einer kalibrierten Lichtquelle fällt weißes Licht (RGB) durch ein Linsensystem gebündelt auf eine mit einer lasierend bedruckten Fläche.

    -         Je nach Farbschichtdicke und Pigmentierung wird ein Lichtanteil absorbiert. (Bezogen auf das Beispiel – RGB auf Magenta - G wird absorbiert)

    -          RB remittieren als Magenta

    -         Ein Linsensystem fängt die Lichtstrahlen auf, die in einem von 45 Grad zum Messstrahl von der Oberfläche remittiert werden.

    -         Eine Fotodiode wandelt nun das empfangene Licht in elektrische Spannung um und die Elektronik vergleicht jetzt den erhaltenden Wert mit dem Wert des Referenzweiß. (Welches vorher ja immer im Densi hinterlegt ist.)

    Dies ist mal ganz grob zusammengefasst. Das sich zwei unterschiedliche elektrische Spannungen ergeben Papierweiß gegen Farbprobe ist selbstverständlich. Daraus wird der Wert errechnet den wir dann als Dichtwert im Display ablesen können. Um beim Beispiel zu bleiben haben wir jetzt mal eine Dichte von 1,60.

    Messe ich jetzt im Beispiel das Rasterfeld von 40% erhalte ich ebenfalls einen Wert, der sich errechnet wie oben beschrieben. Nennen wir diesen Wert mal 0,36.

    Mit diesen beiden Werten kann ich jetzt meine optisch wirksame Rasterfläche ermitteln.

    Die Rechnung dazu sieht wie folgt aus:

    (1-10-0,36­) :(1-10-1,6­) *100=57,8%

    Hier kann also die Tonwertzunahme errechnet werden in unserem Fall 17,8% und kann sofort kontrollieren ob diese innerhalb der Toleranzen vom PSO sind.

    Dieser Punktzuwachs ergibt sich aus optical Gain (Lichtfang) und dem Mechanical Gain (Einflüsse im Druck, Viskosität der Farbe, Geschwindigkeit, Temperatur usw.)

    Denke jetzt ist ein Schuh daraus geworden.

    Schönen Samstag noch ….

  • Unter optischer Dichte verstehe ich das Messen eines dursichtigen Mediums(zB. Filmvorlage) im Durchlicht. Ein bedrucktes Papier benötigt Auflicht, gemessen wird das reflektierte Licht. Vor dem Messen muß immer der 0 Wert vom Film bzw. vom Papierweiß eingestellt werden. Filter und Formeln lasse ich einmal weg. So habe ich das eimal gelernt.