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Lexikon der Optik: photographische Körner

photographische Körner, 1) die in das Dispergierungsmittel einer nicht entwickelten photographischen Schicht eingebetteten Silberhalogenidkriställchen; 2) die in das Bindemittel einer entwickelten und fixierten photographischen Schicht eingebetteten Silberpartikel. Bei sehr hoher (elektronenmikroskopischer) Vergrößerung erweisen sie sich – sofern chemisch und nicht physikalisch entwickelt wurde – als Knäuel von Silberfäden, die aus dem Silberhalogenidkorn herausgewachsen sind.

Der Aufbau des photographischen Schwarzweiß-Bildes aus Silberkörnern führt dazu, daß ab einer gewissen Vergrößerung das Bild eine unregelmäßige Strukturierung annimmt, auch dann, wenn die flächenmäßige Belichtung völlig gleichmäßig war. Dieser für den Betrachter qualitätsmindernde Eindruck entsteht nicht durch die Einzelkörner – sie sind zu klein, um bei den in der photographischen Praxis üblichen Vergrößerungen sichtbar zu werden –, sondern durch ihre regellose Anordnung und zum Teil auch Zusammenballung. Dieser als Körnigkeit oder auch als Korn (engl. graininess) bezeichnete Sachverhalt wird z.B. dadurch gemessen, daß eine Vorlage zunächst so stark vergrößert wird, bis die genannte Störung deutlich in Erscheinung tritt, und danach die Vergrößerung schrittweise zurückgenommen wird, bis sie nicht mehr erkennbar ist. Der Kehrwert dieser Vergrößerung ist ein Maß für das Korn. Um sich von den subjektiven Einflüssen der Kornbestimmung zu lösen, wurde der Begriff der Körnung (engl. granularity) eingeführt. Zu ihrer Bestimmung wird die örtliche Schwankung der optischen Dichte des bei gleichmäßiger Belichtung erzeugten photographischen Bildes mit mikrodensitometrischen Methoden ausgemessen. Im allgemeinen Fall hängen die Dichteschwankungen von der Größe der Meßfläche F ab. Vielfach wird zur numerischen Bestimmung der Körnigkeit zunächst die mittlere Dichte

bestimmt, dann die mittlere quadratische Schwankung

der Einzelwerte ermittelt und schließlich die Standardabweichung

berechnet.

Die Größe 103σD,F dient bei vereinbarter Meßfläche F zur Kennzeichnung der RMS-Körnung (RMS, Abk. für engl. root mean square, "Wurzel aus dem mittleren Quadrat"). Unter bestimmten Annahmen ist die Körnung auch aus den Grundelementen der photographischen Schicht berechenbar.

Ein einfaches Modell führt zu der Formel von Siedentopf


wobei a der mittlere effektive Wirkungsquerschnitt der Körner für Lichtabsorption ist. Vorausgesetzt wird F

a
, was für Schwarzweiß-Filme und Meßflächendurchmesser >10 μm meist gut erfüllt ist. Dann gilt aber auch


so daß die Größe


ein von der Meßfläche unabhängiges Körnungsmaß darstellt, das als Selwyn-Körnung bezeichnet wird.

Eine umfassende, objektive Aussage über die Körnung gewinnt man durch eine Ortsfrequenzanalyse der Dichteschwankungen. Letztere werden in elektrische Signale umgesetzt und wie das Rauschen elektronischer Übertragungskanäle behandelt. Die Frequenzabhängigkeit der Leistungsdichte des (Korn-)Rauschens wird gegeben durch


;

dabei ist Δν ein kleiner Frequenzbereich um die Ortsfrequenz ν herum. Da sich die Gesamtkörnigkeit additiv aus den Beiträgen der einzelnen Ortsfrequenzbereiche zusammensetzt, gilt


.

φD,F(ν) ist noch von der mittleren Dichte

und von der Form und Fläche der Meßblende abhängig. Diese Abhängigkeit läßt sich unter Verwendung der zur Meßblende gehörenden Modulationsübertragungsfunktion (optische Übertragungsfunktion) MFx, νy) separieren:


.

φD(ν) wird als Wiener-Spektrum der photographischen Schicht bezeichnet. Die Verwendung dieser Funktion ist dann besonders vorteilhaft, wenn ganze Übertragungsketten rauschmäßig analysiert werden sollen.

Bei Colormaterialien kommt die Körnigkeit durch Farbstoffwolken zustande, die in jeder der einzelnen Farbstoffschichten vorhanden sind. Die Einzelschichten müssen deshalb bezüglich ihres Rauschverhaltens getrennt ausgemessen werden. Bei der Zusammensetzung zur Gesamtrauschleistung geht der Anteil der Einzelschicht mit einem Gewichtsfaktor ein, der der Hellempfindlichkeit des Auges für die Farbe der jeweiligen Schicht entspricht. Zwar werden die Betrachtungen über die Körnung und auch die Untersuchungsmethoden vom photographischen Schwarzweiß-Material übernommen, doch ist wegen der Komplexität der Farbstoffwolkenbildung eine theoretische Behandlung der Colorkörnigkeit sehr kompliziert.

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