Monte Carlo Methods as Applied to Comparison of Photographic Technologies

Abstract

Monte Carlo modelling of simple photochemical and amplified photochemical imaging systems, two types of electrophotography, and film-screen, as well as xerographic, radiography is undertaken. A common set of statistical assumptions, implying the correspondence of all the systems to mathematically equivalent limiting eases, is employed. Good agreement with experiment, along with interesting insights into the theoretical capabilities and limitations of the systems studied, are obtained. We infer that the probabilistic and geometric factors are fundamentally the same for most imaging technologies, although the physics and chemistry, which determine the model parameters, wiry drastically. Thus modelling, and especially the Monte Carlo approach which is useful in estimating signal-noise as well as sensitometric responses, provides a common basis for comparing disparate technologies.

Résumé

On a entrepris d’appliquer le modèle de Monte Carlo aux systèmes photochimiques simples ou mettant en oeuvre une amplification pour fournir une image, à deux types de systèmes électrophotographiques et à des systèmes radiographiques film-écran ou xérographiques. On a employé dans tous les cas le même ensemble d’hypothèses statistiques, impliquant par là que tous ces systèmes correspondent à des cas limite mathématiquement équivalents. En plus d’un bon accord avec l’expérience, on a obtenu des aperçus sur les possibilités théoriques des systèmes étudiés et sur leurs limites. On en a débuit que les facteurs probabilistiques et géométriques afférents à la plupart des technologies de formation de l’image sont fondamentalement les mêmes, bien que la physique et la chimie, qui déterminent les paramètres du modèle, varient considérablement. Ainsi, la représentation par un modèle, et plus particulièrement par celui de Monte Carlo, qui est très efficace pour estimer le rapport signal-bruit ainsi que la réponse sensitométrique, fournit une base commune pour comparer des techniques disparates

Zusammenfassung

Für eine Reihe unterschiedlicher fotografischer Systeme (einfache fotochemische Systeme, fotochemische Systeme mit Verstärkung, elektrofotografische und radiografische Systeme) werden Monte Carlo Modelle aufgestellt. Ausgehend von einem statistischen Grundmodell lassen sich alle Systeme als verschiedene mathematische Grenzfälle dieses Grundsystems darstellen.

Modell-Berechnungen stimmen mit experimentellen Befunden gut überein, daneben werden interessante Einsichten in die theoretischen Möglichkeiten und Grenzen der untersuchten Systeme erhalten. Es wird geschlossen, dass die probabilistischen und geometrischen Faktoren für die meisten Abbildungstechnologien im Grunde die gleichen sind, wenngleich auch Physik und Chemie, die die Modell-Parameter für das jeweilige System bestimmen, sich für die einzelnen Systeme sehr stark unterscheiden können. So liefern Modellbetrachtungen – und insbesondere die Monte-Carlo-Technik, mit der sowohl das Signal/Rausch-Verhältnis wie auch die Kennlienie bestimmt werden kann – eine gemeinsame Basis für den Vergleich unterschiedlicher Technologien.

Riassunto

E’ stata intrapresa una simulazione Montecarlo di sistemi fotografici semplicemente fotochimici o fotochimici con amplificazione, due tipi di elettrofotografia e di schermi così come xerografia a radiografia.

E’ stata impiegata una comune serie di ipotesi statistiche implicanti la corrispondenza di tutti i sistemi con casi limiti matematicamente equivalenti.

E’ stato ottenuto un buon accordo con gli esperimenti insieme ad interessanti osservazioni sui limiti e le capacità teoriche del sistema studiato. Ne deduciamo che i fattori geometrici e probabilistici sono fondamentalmente gli stessi per la maggior parte delle tecnologie fotografiche, nonostante che la fisica e la chimica, che determinano i parametri del modello, varino drasticamente.

Quindi la simulazione ed in particolare l’approccio Montecarlo, che è utile e nella stima sia del segnale-rumore che dei responsi sensitometrici, costituisce una base comune per confrontare tecnologie disparate.