El artículo «Light scattering and ink penetration effects on tone reproduction» de Yang, Li; Lenz, Reiner; y Kruse, Björn, publicado el 1 de febrero de 2001, aborda cómo la dispersión de la luz y la penetración de la tinta en el papel afectan la reproducción del tono en las impresiones por semitonos. Los autores plantean que la interacción entre las propiedades ópticas y reológicas de la tinta y el papel determina la apariencia del color en las imágenes reproducidas. El estudio presenta una revisión y una extensión de modelos teóricos existentes, como la fórmula de Murray-Davis y las ecuaciones de Neugebauer, que hasta ahora no han logrado explicar completamente los resultados experimentales debido a su linealidad subyacente y la falta de consideración de efectos ópticos más complejos.
La fórmula de Murray-Davis y sus adaptaciones a color por medio de las ecuaciones de Neugebauer, que combinan las reflectancias de la tinta y el papel ponderadas por las proporciones de cobertura de los puntos (dots), demostraron ser inexactas en sus predicciones. La razón, identificada por Yule y Nielsen en 1951, es un fenómeno que ahora se conoce como el efecto Yule-Nielsen, el cual incorpora el efecto de la penetración y dispersión de luz dentro del papel. Estas características ópticas del papel y la tinta introducen una no linealidad en cómo la luz se refleja desde un punto semitono impreso.
Yang y sus colegas desarrollaron un modelo para investigar los efectos combinados de la dispersión de luz (representada por una función de dispersión de punto o PSF) y la penetración de tinta. Extendieron modelos previos para incluir estos factores y derivaron expresiones matemáticas que relacionan la reflectancia del papel, la tinta, y la imagen semitono, permitiendo un mejor ajuste a los resultados experimentales. La dispersión de luz dentro del papel se traduce en un aumento aparente de la cobertura del punto. Este fenómeno, conocido como ganancia óptica del punto (optical dot gain), describe cómo el tamaño efectivo de los puntos impresos parece ser mayor al observado cuando no se considera la dispersión de luz.
El modelo propuesto por los autores parametriza varios aspectos: el parámetro de penetración de tinta ( g ), la transmitancia de la capa de tinta ( T_i ), y un parámetro ( \overline{p} ) que describe la dispersión de luz. Usando estas parametrizaciones, se demuestra que la penetración de tinta disminuye la ganancia óptica del punto, mientras que la dispersión de luz aumenta la percepción de saturación del color de la imagen impresa. Este modelo es robusto, permitiendo su aplicación tanto en esquemas de semitonos de modulación de amplitud (AM) como de modulación de frecuencia (FM), lo que lo hace versátil para diferentes tipos de impresiones .
En sus análisis, los autores consideran la interacción de factores como el grosor y transmitancia de la capa de tinta, y la reflexión de la tinta penetrada en el papel. Las simulaciones incluyen diversos escenarios y muestran cómo la reflectancia de la tinta y el papel, así como la ganancia óptica del punto, varían con la penetración de la tinta. Los resultados indican que la absorción de tinta por el papel reduce la probabilidad de que los fotones se intercambien entre áreas cubiertas por tinta y las áreas de papel desnudo, destacando la importancia de considerar tanto la dispersión de la luz como la penetración de tinta para una reproducción precisa de los tonos en la impresión .
El artículo concluye que incorporar estos efectos en las predicciones de reflectancia y colorimetría de impresiones por semitonos ofrece una explicación más precisa y detallada del comportamiento óptico observado experimentalmente, subrayando la relevancia de sus modelos en la industria de la impresión a color .
