Denzitás

A denzitás fogalmának levezetéséhez a rétegek tulajdonságait kell megvizsgálni: mit tesznek a rétegek a rájuk érkező fénysugárral.

 

Fénytani rétegnek tekinthető minden tárgy, amely a fény útjába kerül. A rétegek határfelületek között elhelyezkedő részei fénytani szempontból azonos anyagi minőségűek. A nyomdaipar szempontjából a legjelentősebb rétegek: a nyomathordozók felülete, a rányomtatott festék- és lakkréteg, valamint a fényérzékeny rétegek.

 

REMISSZIÓ, TRANSZMISSZIÓ FOGALMA



 Ha egy tárgyra fehér fény esik, a következő esetek egyike történik:

 

 

  • Az összes fény elnyelődik. Ebben az esetben a tárgyat feketének érzékeljük.
  • Az összes fény visszaverődik. Ebben az esetben a tárgy fehérnek tűnik.
  • Az összes fény áthalad a tárgyon. Ebben az esetben a fény színe nem változik.
  • A fény egy része elnyelődik, a maradék visszaverődik. Ekkor valamilyen színt látunk, melynek árnyalata attól függ, mely hullámhosszok verődtek vissza, és melyek nyelődtek el.
  • A fény egy része elnyelődik, a maradék áthalad. Ekkor valamilyen színt látunk, melynek árnyalata attól függ, mely hullámhosszok nyelődtek el, és melyek haladtak keresztül.
  • A fény egy része visszaverődik, egy része elnyelődik, a maradék áthalad. Ekkor mind a visszavert, mind az áteresztett fény színe megváltozhat.

 

Az esetek bekövetkezése a megvilágított tárgy tulajdonságaitól, a réteg anyagi minőségétől, a fényelnyelő részecskék koncentrációjától és a réteg vastagságától függ. Ezek a tényezők az adott réteg három tulajdonságát határozzák meg:

  • a visszaverő képességet,
  • az elnyelőképességet,
  • és az áteresztőképességet.

 

VISSZAVERŐ KÉPESSÉG (ρ)

 

1. ábra. Szabályos, szórt és kevert visszaverődés

 

Ha a visszaverődés (1. ábra) a felületről történik (szabályos), akkor reflexióról (2. ábra) beszélünk.

 

Az a) esetben a felület tükröző, a b) esetben matt, a c) esetben fényes.

 

A visszaverő képesség (reflexió) azt jelenti, hogy a réteg a belső fény hányadrészét veri vissza a felületről

 



 2. ábra. A reflexió

 

VISSZASZÓRÓ (REMISSZIÓS) KÉPESSÉG (β):



Ha a fénysugár a felületi rétegbe behatol, és ott a szemcseszerkezettől függően szóródik, és a szóródott fény egy része visszajut a felületre, csatlakozik a felületről visszavert fénysugarakhoz, akkor remisszióról beszélünk.

A remissziós képesség azt jelenti, hogy a felületről és tömegéből visszavert fénysugarak aránya mekkora a beeső fénysugarakhoz képest.

 

A remissziós képesség, a β értéke 0 és 1 között változhat. Ha β = 0, akkor a réteg abszolút fekete, ha béta=1, a réteg abszolút tükröző vagy fehér (tükröző, ha a fénysugarak irányítottan verődnek vissza, és fehér, ha a rétegről a fénysugarak szórtan verődnek vissza).

 

FÉNYÁTERESZTŐ (TRANSZMISSZIÓS) KÉPESSÉG (τ)

A rétegen áthaladt és a beeső fényenergia viszonyszáma a fényáteresztő képesség

 

A τ (ejtsd: tau) értéke is 0 és 1 között változhat. Ha τ = 0, akkor a réteg abszolút átlátszatlan, ha τ = 1 a réteg abszolút átlátszó vagy áttetsző (átlátszó, ha a fénysugarak irányítottan haladnak tovább, és áttetsző, ha a rétegen áthaladva a fénysugarak szórtan haladnak tovább).

 

FÉNYELNYELŐ (ABSZORPCIÓS) KÉPESSÉG (α)

A réteg által elnyelt fényenergiának és a felületre eső fényenergiának a viszonyszáma az elnyelőképesség.

 

Mivel a rétegre eső fénysugárral más nem törtéhet, csak visszaverődhet, elnyelődhet és áthaladhat a rétegen, így:

 

 

A fényvisszaverő, a fényelnyelő és a fényáteresztő tulajdonságok a tarka színes rétegeknél hullámhosszfüggőek, és a semleges színű rétegeknél minden hullámhosszon állandóak, azaz hullámhossztól függetlenek.

 

OPACITÁS, DENZITÁS

 A transzmisszió valamely anyag fényáteresztő képességét jelenti. Az opacitás ennek az ellentéte, azaz a fény át nem eresztő képességét jelenti

 

Mivel az opacitás nem lineárisan, hanem logaritmikusan növekszik a rétegvastagság növekedésével – és ez összhangban van a Weber–Fechner-törvénnyel –, a denzitometriában (feketedésmérés) az opacitás tízes alapú logaritmusával dolgoznak. Ezt feketedésnek, fedettségnek, denzitásnak nevezik. (A Weber–Fechner-törvény egyik megfogalmazása: A szemünkben a fénysugár által kiváltott inger és az érzet között logaritmikus összefüggés van.) A denzitás matematikai meghatározása:

 

A denzitás jele: D.

Ezt a denzitást, mivel a rétegen áthaladó fényt vettük figyelembe, átnézeti denzitásnak (D átnézeti) nevezzük.

Hasonló megfontolások alapján, analóg módon állapítható meg a ránézeti denzitás is, csak az áteresztőképesség helyett a visszaverő képességgel számolunk:

 

 

Filmek esetében átnézeti denzitásról, ránézeti eredetik, nyomatok esetében ránézeti denzitásról beszélünk. Mindkét esetben a fedettséget vizsgáljuk.

 

A DENZITÁS ALKALMAZÁSÁNAK ELŐNYE

A különböző denzitású filmeket egymásra helyezve az eredő denzitás az eredeti denzitások összege lesz.

A denzitás alkalmazásának további előnye, hogy a logaritmusfüggvény használata a denzitás meghatározásakor megfelel a Weber–Fechner-törvénynek: pl. egy lépcsőzetes szürke skála azonos denzitáskülönbségei (a szomszédos mezők között) azonos árnyalatérzet különbségeket eredményeznek.

Az alábbi táblázatban néhány jellemző denzitásérték és a hozzá tartozó fényviszonyadatok találhatók:

Denzitásérték  Ránézeti denzitásnál Átnézeti denzitásnál
  a beeső fény visszaverődik  a beeső fény áthalad
D = 0   100%-a 100%-a
D = 0,3   50%-a 50%-a
D = 1   0,1-e 0,1-e
D = 2   0,01-a 0,01-a
D = 3   0,001-e 0,001-e

Néhány, a gyakorlatban előforduló jellegzetes denzitásérték:

 A fekete-fehér fénykép (eredeti) maximális denzitása: D = 2,5 … 3,5.

 A filmek (másolóeredetik) fátyoldenzitása: D < 0,1.

 A másolóeredetik fedett részeinek denzitása: D > 3.

 A nyomaton a feketével nyomott terület denzitása: D = 1,6 … 1,8.

 

A DENZITÁS MÉRÉSE

A denzitás méréséhez denzitométereket használunk. A denzitométerek lehetnek átnézeti és ránézeti denzitométerek. A denzitométerek mérési elv és konstrukció szempontjából két csoportba sorolhatók:

 

a) Közvetlen leolvasású műszerek (2.3.a. ábra), amelyeknél a fényforrásból kilépő fénysugár a filmen áthaladva (vagy ránézeti denzitométereknél a mért felületről visszaverődve) a fényáram-érzékelőbe kerül, ahol a fény erőssége elektronikus jellé alakul. Ez az átalakított jel kerül az erősítőbe, majd onnan a kijelzőbe.

 

b) Az összehasonlító elven működő denzitométerekben (2.3.b. ábra) a fényforrás fényét két nyalábra osztják. Az egyik sugár a mérendő filmen, a másik pedig kalibráló szűrőn (éken) halad át. Ha a két sugár fényáramerőssége azonos, akkor a műszer a denzitásértéket adja. Természetesen a mechanikus kalibrálású szürkeék helyett ma a két sugár nullázásának elektronikus rendszereit alkalmazzák.

 

különböző típusú átnézeti denzitométerek különböző mérési eredményt adnak a megvilágító fényforrások egymástól eltérő geometriája, valamint az érzékelő fejek más-más helyzete miatt.

 

Ha párhuzamos sugárnyalábot bocsátunk fényképészeti filmre, és a mérőfejet közvetlenül a rétegre helyezzük, akkor a rétegből kilépő diffúz (szétszórt) fényt teljes egészében felfogjuk.

Így a rétegen áthatoló, teljes fényáramot mérjük . Ennek megfelelően ezt a feketedést diffúz denzitásnak nevezzük.

 

Ha párhuzamos sugárnyalábot bocsátunk fényképészeti filmre, és a mérőfejet a filmtől távolabb helyezzük el, azaz a mérőfejbe a rétegen irányítottan áthaladt fény kerül, akkor spekuláris denzitásról beszélünk.

 

Ha az előhívott film ugyanazon helyét különböző mérési geometriájú (diffúz vagy spekuláris) denzitométerekkel mérjük, akkor más-más denzitásértékhez jutunk. Ez a különbség abból ered, hogy a denzitás egyenletes, nem fényt szóró közegre érvényes. A fényképészeti anyag ezüstszemcséi a beeső fényt szórják, így nem mindegy, hogy a denzitométer mérőfejének geometriája milyen, vagyis a rétegből kilépő fényből mennyi kerül a mérőfejbe.

 

A kiadványszerkesztésben ránézeti denzitométereket használunk a ránézeti eredetik méréséhez. Az ilyen denzitométerek az eredetiről visszaverődő fény mennyiséget mérik. A fényes és matt felületek a ráeső fényt különböző módon verik vissza. (1. ábra) A ránézeti denzitométereknél a felület megvilágítását úgy kell megoldani, hogy a vizuális szemléléshez közel álló értéket adja. A szemlélési és mérési adatok akkor egyeznek egymással a legjobban, ha méréskor ¾ rész irányított és ¼ rész diffúz fény esik a felületre. Mivel az ilyen megvilágítást körülményes megvalósítani, a gyakorlatban szinte kizárólag különböző nyílásszögű, irányított megvilágítást alkalmaznak. Az ANSI szabványban előírt geometriai követelményeket a 5. ábra szemlélteti.

 

Ennek alapján a mérendő felületet gyűrűsen elhelyezkedő fényforrások világítják meg, amelyek a beesési merőlegessel 40–50°-os szöget zárnak be. Ebben az esetben a felületről visszaverődő sugárnyaláb nyílásszöge 10°. Az ilyen elrendezésben ⅞ irányított és ⅛ diffúz fény jut az érzékelőbe.

 A megvilágított felületnek a mért felületnél nagyobbnak kell lennie.

 

A ránézeti denzitométereket nemcsak képeredetik, hanem nyomatok denzitásmérésére is használjuk. A száraz és a még meg nem száradt nyomat a fényt másképpen veri vissza (tükrözi), illetve nyeli el.

 

A mérési eredmények hitelesebbé tételére a reflexiós denzitométereket polarizációs szűrővel látják el. Ennek feladata, hogy a felületről tükrözően visszaverődő fénysugarakat, a csillogást hatástalanítsa.

 

Az ilyen jellegű fényvisszaverés leginkább a meg nem száradt nyomdafestékre jellemző, de jelentős a csillogás a fényesre száradó festékek és a lakkozott felületek esetén is. Ha ilyen tükröző fényvisszaverődésből adódó fénysugár kerül a mérőfejbe, akkor az a mérési értéket meghamisítja. A fénysugaraknak ez a része ott a legkártékonyabb, ahonnan a tükröződés nélkül a legkevesebb fény verődne vissza a festékről, azaz ahol a denzitásérték nagy. A nyomdafestékről tükrözően visszaverődő fénysugár nagy részben polarizált. Ha mérőfény útjába polarizációs szűrőt helyeznek, akkor a tükrözően visszaverődő, polarizált fényt a szűrő már nem engedi át.

 

A polarizációs szűrővel felszerelt műszerek magasabb denzitásértéket adnak, és elfogadható értéket lehet kapni erősen csillogó felületek és a friss festékkel erősen fedett nyomatok esetében is. Ez a megállapítás vonatkozik a fényes fotópapírok mérésére is.

 

AZ EREDETI DENZITÁSÉRÉKEI A DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁSBAN

A síkágyas szkennerekben az eredetit egy fénycsík megvilágítja. Az eredeti típusától – a típusnak megfelel a szkenner beállítása – függően a fény vagy visszaverődik (ránézeti eredeti, szkennelés) vagy áthalad (átnézeti eredeti: pl. dia szkennelése). A visszaverődő (áthaladó) fény erőssége helyenként az eredeti denzitásától függ: a világos (kis denzitású) részek sok fényt vernek vissza (engednek át), a sötét (nagy denzitású) részek kevés fényt.

 

Az eredeti denzitásai által szabályozott fény az objektívon keresztül az érzékelőre, a CCD celláira jut.

 

A mai síkágyas szkennerek érzékelői lineáris tömböt alkotnak, a cellák 3 vonalban helyezkednek el, az egyik cellasor felett vörös, a másik felett zöld, a harmadik felett kék színszűrő helyezkedik el. Így az egyik cellasor a fehér fény vörös (R), a másik a zöld (G), a harmadik a kék (B) összetevőjét érzékeli.

 

A cellasorban a cellák sűrűsége határozza meg a szkenner fizikai felbontóképességét. A szkenner maximális pl. 4800 dpi-s felbontása azt jelenti, hogy 1 inch hosszon (25,4 mm) 4800 cella helyezkedik el a CCD-ben.

 

A CCD celláiban a fényerősség függvényében kisebb-nagyobb töltésmennyiség keletkezik. Kiolvasáskor az egyes cellák töltéseit cellánként léptetik ki a CCD-ből. A kiléptetett töltésmennyiségek feszültségeit az analóg–digitál (AD) átalakítók számokká alakítják át. A CCD és az AD-átalakító minőségétől függően a keletkezett számok 8, 12 vagy 16 bitesek. Ezt a számot bitmélységnek nevezzük. A 8 bites számok 256 (28) fokozatot tudnak megkülönböztetni a legvilágosabb és a legsötétebb képpontok között, a 12 bites számok 4048 (212) db fokozatot, a 16 bites számok 64K (kilo), azaz 64 768 (216) fokozat megkülönböztetését teszik lehetővé.

 

A képpontok (pixelek) adathalmaza három csatornán, a vörös (R), a zöld (G) és a kék (B) csatornán továbbítódik a számítógépbe, létrehozva a megfelelő képállományt.

 

Egy képpont denzitása és a képponthoz tartozó R, G, B értékek között egyértelmű összefüggés nincs. Csak a tendencia igaz: a világosabb árnyalatoknál (a kisebb denzitásoknál) nagyobbak az R, G, B értékek, a sötétebb árnyalatoknál kisebbek. Az egyértelmű összefüggés azért nincs meg, mert az eredeti ugyanazon pontjáról a különböző szkennerek a fényforrástól, a CCD-cellák minőségétől, az AD-átalakító minőségétől függően más-más RGBértékeket produkálnak.

 

A beszkennelt képet a képfeldolgozás során a képernyőn megjelenítjük. A megjelenített kép hasonlít az eredetire: a sötét részek sötétek, a világos részek világosak a monitoron is.

 Azonban az árnyalatok létrehozása elviekben különbözik. Amíg az eredeti kép a ráeső fényt veri vissza (vagy engedi át) az egyes pontok denzitásainak megfelelő mértékben, addig a monitor képpontjai világítanak. A monitoron nincsenek denzitásértékek. 

 

A képfeldolgozó programok segítségével a kiadványszerkesztő a képpontokhoz (pixelekhez) tartozó számértékeket manipulálja. A manipulálás, átalakítás területei:

  • A szkennerek, a monitorok, a nyomtatók, a nyomdai nyomat színvilágait egységessé tevő ICC-profilok megváltoztatják a számértékeket.
  • A kiadványszerkesztő a kép kellősítése (árnyalatértékeinek korrigálása, beállítása), a retusálás során szintén változnak a számértékek.
  • Az RGB-adatokat átalakítjuk CMYK-adatokká.

 

A CMYK elnevezés a kép kinyomtatásakor (akár digitális nyomtatóval, akár nyomdai nyomógépen)

az alkalmazott festékek színére utal: C – cián(kék), M – Magenta: bíbor, Y – Yellow:

sárga és K – Key, Kontur: fekete. Az adatok lehetséges számértékei a 0-tól 100-ig terjednek,

a szélső értékeket is befoglalva. A 0 érték azt jelenti, hogy az adott festékszín nem vesz részt az adott pont nyomtatásában. A 100-as érték azt jelenti, hogy az adott festék maximális mennyiségben vesz részt az adott pont nyomtatásában. Az autotípiai nyomtatás esetén a CMYK-számok a felületkitöltési arányszámot jelentik. A 0 érték azt jelenti, hogy az

elemi területen az adott festéknek nincs pontja. A 100 érték azt jelenti, hogy az elemi terület teljes egészét (100%-át) lefedi a festék pontja.

 

A nyomaton a K = 100-as érték már összefüggésben van a denzitással. A 100-as érték azt jelenti, hogy a nyomaton a maximális denzitást kaptuk. Nyilván a nyomaton ott szerepel a K = 100 érték, ahol az eredeti a legsötétebb volt. Sajnos azonban a nyomtatással nem tudjuk visszaadni az eredeti legsötétebb árnyalatait ugyanolyan értékű denzitással. Míg az eredeti legnagyobb denzitásértéke D = 2,5, addig nyomtatással az eljárástól, papírtól függően maximálisan 1,6 … 1,8 … 2,0 denzitásértéket lehet elérni.

 

Nyomtatástechnikai okok miatt az árnyalatos eredetik (fényképek) reprodukálásakor a kép legsötétebb részein a CMYK-értékek közül egyik sem éri el a 100-at, hanem a képfeldolgozás során a 97 értéket kell beállítani.

 

AZ ÁTTETSZŐSÉG ALKALMAZÁSA A DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁSBAN

A vektorgrafikus és a pixelgrafikus képfeldolgozó programok újabb verzióiban lehetőség van az átlátszóság effektusának az alkalmazására, A vektorgrafikus programokban az objektumok (objektum = valamilyen vastagságú, színű kontúrvonallal körbezárt, valamilyen mintázattal, színnel kitöltött alakzat) tehetők áttetszővé, a pixelgrafikus programokban a rétegek.

 

Az áttetszőséget célszerűen a legfelső objektumon, rétegen alkalmazzák, de a legalsó rétegen, objektívon nincs értelme az áttetszőségnek.

 

A 8. ábrán a számok a sárga szín opacitását (a vektorgrafikus programok ezt a kifejezést alkalmazzák) jelentik:

  • 100% esetén a sárga objektum színe teljes mértékben érvényesül;
  • 75%, 50%, 25% esetén a sárga 75, 50, 25% mértékben érvényesül, és a kisebb százalék esetén nagyobb mértékben érvényesülnek az objektum alatt található színek.

 

Meg kell jegyezni, hogy ez az átlátszóság nem az igazi. Ha az volna, akkor a sárga alatt a kék zöldnek látszana, a bíbor pedig vörösnek. Az élénk zöld és vörös színek helyett zöldes és vöröses színárnyalatokat látunk.

 

A pixelgrafikus képfeldolgozó programban az áttetszőséget a rétegeknek lehet adni. A kapott nem túl élénk színek jó lehetőséget adnak a kép nem kívánt részleteinek elmosására.

 

A SZÍNEK VILÁGOSSÁGÉRTÉKE

Amikor nézünk valamit, a nézett tárgy képét a szemlencsénk a retinára vetíti. A retinán helyezkednek el a fényérzékelés eszközei, a pálcikák és a csapocskák. A pálcikák a szürkületi látás eszközei, csak a világosságot érzékelik. A nappali fénynél a működésük gátolt. A nappali fénynél a csapocskák az érzékelő eszközök. A pálcikáktól eltérően nemcsak a világosságot érzékelik, hanem a színeket is.

 

A pálcikák és a csapocskák a különböző hullámhosszúságú fénysugarakra nem egyformán érzékenyek. Ha megvizsgáljuk az egységnyi teljesítményű, különböző hullámhosszúságú fénysugarak keltette világosságérzetet, és az összefüggést ábrázoljuk, akkor a következő grafikont kapjuk:

 

A 10. ábra szerint a látható spektrum két szélén levő hullámhosszú fények színeit sötétnek látjuk, és ahogy a spektrum közepe fele haladunk, annál világosabbak a színek. A legvilágosabb színárnyalat a sárga.

 

A spektrumszíneket a bíborral kiegészítve, a színek sorrendbe állítva a színkörben helyezhetők el.

 

A két kört nézve – eltekintve a bal oldali kör színeitől – a két kör világosságértékei megegyeznek.

Ez a tény a színes képek fekete-fehérré való alakításakor okoz problémát:

 

Egy színes képen az egymás mellett levő vörös és kék árnyalatok egymástól jól megkülönböztethetők: az egyik pont vörös, a mellette levő pont kék. A színes kép fekete-fehérré alakítása után mindkét pont azonos szürkének látszik, nem tudunk köztük különbséget tenni. Ez információveszteséget okoz, hiszen egy kép annál több információt hordoz, minél több szomszédos pontját tudjuk egymástól megkülönböztetni.

 

Az eredetiket a vizsgálati módjuk szerint ránézeti és átnézeti csoportra osztjuk. E felosztás alapja, hogy a képre jutó fény a képet elhagyva hogyan jut a szemünkbe: a ránézeti eredetik visszaverik, az átnézeti eredetik átengedik a fényt.

 

A kép árnyalatai attól függnek, hogy a kép egyes pontjairól mennyi fény jut a szemünkbe. A fény mennyisége a remissziós, illetve a transzmissziós képességtől függ. Az árnyalatok mérésére, számszerű jellemzésére a denzitást alkalmazzák. A denzitás a remissziós, illetve a transzmissziós képességgel logaritmikus összefüggésben van. A képeredetik denzitásértékeit a számítógépes képfeldolgozás során különböző számcsoportok reprezentálják. 

 

Ezek a számértékek nincsenek egyértelmű összefüggésben a denzitással, az összefüggés csak tendenciaszerű. A képfeldolgozó programok korszerű lehetősége az elemek átlátszóságának biztosítása. Az itt alkalmazott opacitás és fedettség kifejezések csak szemléletesek, de nincsenek összefüggésben a valódi rétegek tulajdonságával. Az átlátszósággal érdekes grafikus hatásokat érhetünk el.

A színes eredetik fekete-fehér képekké alakítása gyakran problémás, az egyes színek azonos világosságértékei (árnyalati értékei) miatt.

 

Forrás: Nemzeti Szakképzési és Felnőttképzési Intézet