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UNIDAD DE TRABAJO 5

SENSITOMETRA ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::

1. Fotometra: magnitudes y unidades

La fotometra es la rama de la ptica que tiene por objeto la medicin de la intensidad de las fuentes o manantiales luminosos y de las magnitudes derivadas.

La luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gamma es una forma de energa. No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo y produce sensacin luminosa, ni toda la energa que consume, por ejemplo, una bombilla se convierte en luz. Todo esto se ha de evaluar de alguna manera y para ello necesitamos definir algunas magnitudes como el flujo luminoso, la intensidad luminosa, la iluminancia, la luminancia y la cantidad de luz.

- Flujo luminoso (): se refiere a la potencia emitida en forma de radiacin luminosa a la que el ojo humano es sensible.La unidad es el lumen (lm). - Intensidad (I): El flujo luminoso nos da una idea de la cantidad de luz que emite una fuente de luz, por ejemplo una bombilla, en todas las direcciones del espacio. Pero, si pensamos en un proyector es fcil ver que slo ilumina en una direccin. Parece claro que necesitamos conocer cmo se distribuye el flujo en cada direccin del espacio y para eso se define la intensidad luminosa.

Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso emitido por unidad de ngulo slido en una direccin concreta. Su smbolo es I y su unidad la candela (cd).

- Iluminancia (E).: Quien haya jugado alguna vez a iluminar con una linterna objetos situados a diferentes distancias, se habr dado cuenta que si se pone la mano delante de la linterna podemos ver esta fuertemente iluminada por un crculo pequeo y si se ilumina una pared lejana el circulo es grande y la luz dbil. Esta experiencia recoge muy bien el concepto de iluminancia.

Se define iluminancia como el flujo luminoso recibido por una superficie. Su smbolo es E y su unidad el lux (lx). Es la unidad utilizada para indicar la luz que recibe, por ejemplo en el caso de la reproduccin, un original o una emulsin. - Luminancia (L): se refiere a la luz que llega al ojo, y que a fin de cuentas es la que vemos. Tanto en el caso que veamos un foco luminoso como en el que veamos luz reflejada procedente de un cuerpo la definicin es la misma.

Se llama luminancia a la relacin entre la intensidad luminosa y la superficie aparente vista por el ojo en una direccin determinada. Su smbolo es L y su unidad es el nit (1 nt = 1 cd/m2) o tambin puede ser el Lambert (cd/cm2)

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- Cuantos de luz. La unidad mnima de emisin y absorcin de energa luminosa se denomina cuanto de luz y corresponde a un fotn. Es utilizada, por ejemplo, para determinar la cantidad de energa que se precisa para generar imagen latente en una emulsin.

- Ley de la inversa del cuadrado. La iluminacin de un objeto (iluminancia) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre el objeto y el manantial de luz. Esta ley encuentra aplicacin directa en reproduccin. Por ejemplo, la iluminacin en una prensa de contacto ser menor en los extremos del original que en el centro, debido a que la distancia a la fuente de iluminacin es mayor en el primer caso (los extremos estn ms alejados).

2. Exposicin: definicin y factores que intervienen

De modo general podemos definir el concepto de exposicin como la cantidad de energa (luz) que recibe un material fotosensible originando la imagen en la emulsin.

Segn la Ley de Bunsen Roscoe (1862) se distinguen dos factores que afectan proporcionalmente en la exposicin: la intensidad de la luz y el tiempo que sta incide sobre la emulsin fotosensible.

E = I x T

El control de la intensidad, dependiendo de las caractersticas del equipo de exposicin, se puede controlar mediante:

a) La cantidad de energa elctrica que se aplica al manantial luminoso o la variacin de la potencia del mismo.

b) Filtros neutros.

c) El diafragma: es un elemento mecnico que permite el paso de una mayor o menor cantidad de luz por el objetivo de determinados equipos de reproduccin.

El control del tiempo que la luz incide sobre la emulsin se realiza mediante temporizadores que mantienen el manantial luminoso encendido o el obturador abierto durante el periodo de exposicin. Segn sea al tipo de temporizador, el tiempo se puede medir en fracciones o segundos.

Adems de los factores principales de la exposicin: la intensidad y el tiempo, existen otros secundarios que tambin debemos de tener en cuenta durante la exposicin:

- Caractersticas del original: la reflectancia, la transparencia, el contraste o el factor de reproduccin.

- La sensibilidad de la emulsin.

- Caractersticas del manantial de luz: distancia, ngulo, longitud de onda, etc.

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3. Transparencia y densidad ptica

Hacer una medicin densitomtrica de un material en un punto consiste en hacer incidir una luz sobre ste y medir cuanta de esa luz refleja o transmite. Calculando el porcentaje de luz reflejada o transmitida, se mide qu tono tiene. Al medir sobre un negativo se mide la luz transmitida, y al medir copias (soportes opacos), se mide la reflejada, pero en ambos casos lo que se est midiendo es cunta luz absorbe ese material, sea por transmisin o por reflexin.

Se llama reflexin o reflectancia, R, al porcentaje de luz reflejada (el cociente entre la intensidad reflejada y la incidente).

R=

Se llama transmisin o transparencia, T, al porcentaje de luz que lo atraviesa (el cociente entre la luz transmitida y la incidente):

T=

Podemos pues definir la opacidad como la inversa de la transparencia, es decir:

O= O=

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Luz reflejada ________________ Luz incidente Luz transmitida ________________ Luz incidente

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________________< Luz reflejada

0

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Generalmente cuando se habla de un material opaco se sobreentiende que se trata de un material cuya transmisin es cero. En este caso se trata de cunta luz absorbe o refleja ese objeto y, por tanto, no deja pasar a travs suyo.

Se llama densidad, D, al logaritmo en base diez de la opacidad. La densidad es, por tanto, el valor de la opacidad una vez le aplicamos una operacin matemtica como es el logaritmo.

DENSIDAD = LOGARITMO DE LA OPACIDAD

4. Medida de la densidad. Densitmetros. Empleo

La densidad a efectos prcticos representar la capacidad de absorcin de luz de un soporte o el grado de ennegrecimiento de una emulsin.

Representa por tanto el comportamiento de absorcin de una capa de tinta con respecto a la luz.

Cuanto ms "densa" es una capa de tinta, mayor resistencia opone al paso y salida de parte de la luz. Una gruesa capa de tinta absorbe mucha luz, por lo que deja que salga poca luz. Una capa delgada absorbe menos luz, as que refleja ms luz y el color ms claro, por la accin del soporte.

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La densitometra se mueve entre valores comprendidos entre:

0 y 3 para soportes opacos 0 y 4 para soportes transparentes Donde 0 es blanco y 3 y 4 son negro

Los valores 3 y 4 son tericos y en la prctica aceptamos como correctos unos valores de alrededor de 1,8 para soportes opacos (dependiendo de la opacidad de! soporte y del pigmento) y de 3,3 para soportes transparentes.

Densitmetros

Para expresar metrolgicamente en forma de cifras la densidad (comportamiento de absorcin) de una capa de tinta se han desarrollado aparatos especiales denominados densitmetros.

Para el enjuiciamiento metrolgico de impresos (originales opacos) se utilizan densitmetros de reflexin. En la reproduccin, por el contrario, se utilizan densitmetros de transparencia para registrar metrolgicamente el ennegrecimiento de la pelcula (originales transparentes).

Principio de medicin de un densitmetro

El principio de medicin de un densitmetro se parece mucho al principio de enjuiciamiento visual por parte del impresor. La figura muestra esquemticamente el funcionamiento de un densitmetro:

La luz de una fuente luminosa (1) estabilizada incide, a travs de un sistema de lentes (2), sobre la superficie impresa. Segn el espesor de la capa de tinta y su pigmentacin (5) se absorbe parte de la luz. El porcentaje de luz no absorbido es reflejado por la superficie del material impreso. Un sistema de lentes (6) recoge los rayos luminosos que emergen de la capa de tinta en un ngulo de 45 con relacin al rayo de medicin y los conduce a un receptor (fotodiodo) (8).

La cantidad de luz recibida por el fotodiodo es transformada en energa elctrica. El equipo electrnico (9) compara ahora esta corriente de medicin con un valor de referencia (reflexin de un "blanco absoluto"). La diferencia es la base para el clculo del comportamiento de absorcin de la capa de tinta medida. En la pantalla (10) se indica como resultado la densidad de color medida.

Filtros de color (4) en la trayectoria de los rayos limitan la luz a las gamas de ondas relevantes para la tinta en cuestin. Adems, algunos densitmetros llevan filtros de polarizacin (3) + (7) intercalados que impiden que se produzcan diferencias de valor de medicin entre tinta seca y hmeda.

Segn el modelo de densitmetro, la trayectoria de los rayos puede ser tambin inversa, es decir que la luz incidente llega en un ngulo de 45 al objeto de la medicin, y el receptor forma un ngulo de 90 con la superficie del material impreso. La medicin suele efectuarse sobre una tira de control de impresin incorporada.

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Filtros de polarizacin

Las superficies de las tintas hmedas y secas reflejan la luz de forma distinta. En comparacin con una tinta seca, la tinta recin impresa refleja -debido a su superficie lisa- gran parte de la luz emitida por la fuente luminosa.

Al secarse, la tinta se adapta a la estructura irregular de la superficie del papel. Disminuye la reflexin tipo espejo y la luz incidente sufre una mayor dispersin. El receptor recibe entonces menos luz. A pesar de que no ha variado el espesor de la capa de tinta una nueva medicin dar ahora un valor densitomtrico diferente. Cuanto menor sea la cantidad de luz que refleja la densidad ser mayor.

Para eliminar estas influencias debidas a la superficie de la capa de tinta, en la trayectoria de los rayos se intercalan filtros de polarizacin lineales. Estos filtros de polarizacin presentan la propiedad de dejar pasar solamente la luz que oscila en una direccin, dentro del conjunto de ondas luminosas que oscilan en todas direcciones. Los rayos luminosos orientados por el filtro de polarizacin son reflejados tambin, en parte, por la superficie de la tinta, como en un espejo, sin que vare su direccin de oscilacin. Si esta luz polarizada incide ahora en un segundo filtro de polarizacin hecho girar en 90, los rayos luminosos no pueden atravesar este filtro y, por consiguiente, no pueden influir tampoco en la medicin.

Los rayos luminosos que penetran, en cambio, en la capa de tinta y son reflejados por ella, pierden su direccin de oscilacin (polarizacin) original y pueden atravesar de este modo el segundo filtro. As pues, al receptor llegan nicamente los rayos influidos por el espesor de la capa de tinta que resultan necesarios para la medicin.

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Debido al efecto de los filtros de polarizacin, al receptor le llega menos luz, tanto con la tinta hmeda como con la tinta seca. De este modo se obtienen, por principio, valores densitomtricos ms altos que en las mediciones realizadas sin filtros. Muy en especial en las densidades por encima de D = 1.00,

La trayectoria de los rayos luminosos en un densitmetro

Los densitmetros se utilizan bsicamente para el control de calidad en la impresin a varias tintas. Se miden sobre todo los colores de la escala cian, magenta y amarillo.

La luz emitida por la fuente luminosa consta de los tres colores: luz azul, verde y roja (colores primarios aditivos). Como los porcentajes de estos tres colores son casi iguales, percibimos esta luz como luz blanca.

La tinta que va a ser medida - cian en nuestro ejemplo - acta como un filtro de color sobre los rayos luminosos (los filtros de color tienen la propiedad de dejar pasar rayos de su mismo color y absorber los de otros colores). Como la mezcla de los colores, luz azul y verde da un cian, estos componentes azules y verdes pueden pasar libremente la capa de tinta y son reflejados casi totalmente por la superficie blanca del papel. Los componentes rojos de la luz, en cambio, son absorbidos ms o menos por la capa de tinta cian. Por consiguiente - y en dependencia de la pigmentacin y el

espesor de la capa de tinta - se refleja tan slo una parte relativamente pequea de los componentes rojos de la luz. El ojo reconoce esa luz reflejada, formada principalmente por componentes azules y verdes, como color cian.

Para la medicin de la densidad, sin embargo, slo resultan interesantes los componentes rojos de la luz, que son menores pero que resultan fuertemente influidos por el espesor de la capa de tinta. Por tal motivo, en la trayectoria de los rayos luminosos se intercala un filtro que retiene los componentes azules y verdes, no requeridos, y slo permite el acceso al fotodiodo del receptor de los componentes rojos relevantes para la medicin del cian. Segn el modelo de densitmetro, los filtros de color intercalados van dispuestos antes o despus del objeto de la medicin. Hace aos, al cambiar el color medido haba que colocar el filtro de color correcto (color complementario con respecto a la tinta) dispuesto en el disco portafiltros. Los densitmetros modernos ajustan automticamente el filtro correcto.

Los densitmetros no miden densidad, sino "luz reflejada" por un soporte

Determinan indirectamente la luz absorbida por una superficie

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Densidad = log10 1/R, donde R = reflectancia (logaritmo en base 10 de la opacidad)

Un densitmetro se compone de: Un sistema de iluminacin Un sistema de captacin y medida Un sistema de procesado de seales

Anchura de banda: gama o zona del espectro que un filtro dejar pasar a travs de su superficie

Densitmetro de banda ancha: permiten la transmisin de unos 100 nm de anchura de banda para cada filtro

Densitmetro de banda estrecha: permiten la transmisin de unos 20 nm de anchura de banda

Gran sensibilidad en la medicin pero con zonas inactivas (prdida de datos en esas zonas)

Status de respuesta del densitmetro: Variacin de la lectura (respuesta) en funcin del fabricante debido a los componentes del sistema de medicin.

Status A: copias fotogrficas, diapositivas y transparencias Status M: pelculas de impresin Status T: banda ancha Norteamrica Status E: banda ancha Europa

Uso del densitmetro

1. Calibracin del aparato - Ajustar el equipo para asegurarnos de que las respuestas sern correctas - Uso de la placa de calibrado

2. Condiciones de medicin - Muchas superficies a medir no son totalmente opacas.

Normas ANSI/ISO 5/4-1983: colocacin del material a medir sobre una superficie negra mate

3. Ajuste del densitmetro - Ajuste a "0" sobre el soporte: restar las densidades del soporte a la lectura de la imagen:

* Cuando busquemos el efecto de una tinta o colorante de forma aislada. * Cuando calculemos caractersticas del impreso en las que es preciso restar las densidades del papel. Ej. Ganancia de punto. * No es necesario si queremos ver el impacto visual del papel y las tintas. Ejemplo: contraste de impresin.

5. Sensitometra

La sensitometra estudia la accin fotoqumica de la luz sobre las emulsiones sensibles.

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La sensibilidad de una emulsin es la cantidad de luz que necesita para que se forme la imagen. A mayor necesidad de luz menor sensibilidad y viceversa.

Para establecer el grado de sensibilidad de una emulsin se observa y compara el ennegrecimiento de distintas zonas de una misma emulsin expuesta a diversos tiempos o intensidades de luz. Estas exposiciones se realizan de manera controlada a travs de una cua o escala de grises. Los sistema ms conocidos de medir la sensibilidad son el DIN, ASA e ISO.

La curva caracterstica es el grfico que expresa el contraste y densidad del negativo y del positivo expuesto y revelado.

Generalmente es dividida en tres partes distintas. La figura muestra una curva tipo en cuya configuracin se ve la seccin A-B llamada "pie", la B-C llamada "lnea recta" y la seccin C-D, el "hombro". En el eje vertical (ordenada) se expresan las densidades Y en el eje horizontal (abscisas), el logaritmo de la exposicin.

La forma de la curva caracterstica vara con emulsiones diferentes. El pie puede ser corto o largo, la lnea recta puede ser larga o presentar una ligera curva. En algunas pelculas la curva puede continuar para arriba como si fuese un pie prolongado a travs de toda la escala.

El Pie. La seccin a la izquierda del punto A es una lnea recta horizontal que representa la parte de exposicin a la que la emulsin no da respuesta.

Lnea recta. la seccin media (parte B-C) de la curva caracterstica de un filme forma una lnea recta o casi recta que tiene un gradiente constante para un determinado valor de cambio de la exposicin. La relacin entre densidad y exposicin es constante. La escala de tonos es uniforme.

Hombro. Es la regin donde la inclinacin de la curva disminuye convirtindose nuevamente en una lnea horizontal.

D

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Gamma: Es la tangente del ngulo que forma la lnea recta con el ejev horizontal. Cuanto ms contrastado es el negativo, mayor es el gamma y viceversa. En artes grficas se emplean emulsiones fotosensibles de elevado contraste conocidas como emulsiones Iith.

De un modo prctico podemos definir el factor gamma o factor de contraste de una emulsin fotosensible como:

Gamma =

* Curvas caractersticas: Material de gradacin suave, material de elevado contraste.

Grad. suave Grad. normal Grad. dura Grad. de alto contraste

A mayor valor, mayor contraste. Valores de gamma inferiores a 1 indican una emulsin de bajo contraste, o emulsiones suaves, utilizadas en fotografa para obtener gradaciones tonales. En artes grficas no se emplean estas emulsiones de bajo contrate, porque los medios tonos se crean mediante el tramado. Las curvas caractersticas de emulsiones fotosensibles de alto contraste suelen ser muy acentuadas, frente a las de tono que suelen tener mucha menos pendiente.

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Intervalo de densidades correctamente reproducidasIntervalo de densidades correspondientes al original

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Ejercicio: Lectura del artculo Densitmetros a fondo. Revista CMYK, pginas 35, 36 y 37 de la revista (30, 31 y 32 del pdf).

Responder a las siguientes preguntas, con tus propias palabras:

1. Para qu sirven los estndares de medicin, y cules son. 2. Cules son los pasos para la utilizacin de un densitmetro. 3. Qu diferencia hay entre un densitmetro de banda ancha y de banda

estrecha. 4. Qu es aido?