빛과 색 |
빛과 색
CIE 색도와 색의 표현
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색의 명명 사람이 어렸을 때 색을 느끼고 식별하게 된 이후 나이가 들어감에 따라 색에 대한 분별력이 커진다. 보통 따로 떨어진 별개의 색의 경우 수십 종을, 색에 대한 감각이 아주 뛰어난 화가도 1000종 정도를 별개의 색으로 알아본다. 그러나 두 색을 나란히 놓고 비교시켰을 때 양쪽이 같은 색인가 다른 색인가를 식별하는 능력은 아주 뛰어나서 750만 색을 분별할 수 있다. 50여종이라면 그 색이 대표하는 물체의 이름이나 복합어로서 나름대로 색의 이름을 붙일 수 있지만 750만 색의 정도라면 명명이 불가능 해진다. 이에 따라 색채를 수치로 명명할 수 있는 표색의 여러 방법이 고안되었다. 사람은 눈의 세 개의 세포에 주어지는 자극의 값으로 색을 인지하므로
이 자극의 값을 색을 표현하는 기본 수치로 삼을 수 있을 것이다.
즉 임의의 색은 삼차원상의 한 점으로 나타낼 수 있게 된다. (실제로 파장별 스펙트럼 분포는 임의의 함수형태이므로
무한 차원이라 할 수 있어 프리즘이나 회절격자에 비하여 우리의 색
인식능력은 훨씬 미약하다고 할 수 있다.) |
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색의 측정 분해하려는 빛을 흰 종이에 비추고, 다음 그래프로 표시한 스펙트럼의 분포를 가지고 있는 세 개의 전등을 합성하여 옆에 비추어 서로 비교한다. 이때 세 전등은 밝기를 조절할 수 있어 미지의 빛과 같은 색으로 느끼도록 각각을 조절한다. 이때 세 전등에 걸리는 전류나 거리로부터 밝기를 산출하여 이 세 값으로 미지 빛의 색의 값으로 삼는다. 여기서 r1의 경우 - 값으로 표현한 것은 밝기가 음의 값일 수 없으므로 미지의 빛에 음으로 표현한 양만큼 추가로 비추어 주고, r1의 경우 음의 밝기를 0으로 삼아주는 것을 말한다.
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CIE 색도
xyY의 이 CIE 색도는 뒤에 설명할 다른 색도법에 비하여 색의 심리물리학에 입각한 과학적인 방법으로서 영상표시, 인쇄 등에 응용되고 있다. |
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그림에서 말발굽 아래부분의 직선부분은 700nm의 붉은 빛과 400nm의 보라색이 섞여서 만들게 되는 자주색의 영역으로서 이는 단색광에 대응되는 파장이 존재하지 않는 특이한 색이다.
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색의 혼합과 보색 적색광과 녹색광을 흰 종이에 비추면 각각에 비하여 더 밝은 노란색이 된다. 이처럼 빛을 더해서 혼합하는 것을 가산혼합이라 한다. 이 가산혼합의 원리는 위에서 설명한 CIE 색도로 쉽게 이해할 수 있다. 즉 빛의 색은 (X, Y, Z) 삼차원의 벡터로 표현할 수 있어 벡터의 합성과 같이 빛의 혼합을 다룰 수 있다(Grassman의 색채법칙).
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색대역(color gamut) 칼라모니터는 빨강, 녹색, 파랑 세 개의 색의 형광물질이 발려져 있어 가속된 전자가 이곳을 때려주면 각각의 색이 빛난다. 이 경우 칼라모니터가 만들 수 있는 색의 영역은 세 색을 정점으로하는 삼각형 내부의 색으로서 이를 칼라모니터의 색대역이라 한다. 이 색대역은 색을 표현하는 표시장치에 따라 영역이 크게 달라진다. 유한한 색을 조합하여 만들 수 있는 색은 CIE 색도에서 유한한 색을 정점으로 한 다각형 내부일 것이다. 자연의 모든 색, 즉 CIE 색도의 말굽형 전체의 색을 그런대로 잘 만들어내기 위해서는 되도록 가장자리에 속하는 색을 기본요소로 하는 색소를 세 개 이상으로, 되도록이면 많이 도입되어야 할 것이다.
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다른 색모형(color model)들
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RGB 색모형 RGB 색모형은 빛의 삼원색인 빨강, 녹색, 파랑의 세 색의 합성성분으로 임의의 색을 표현한다. 이 모형은 칼라모니터의 색 대역과 일치하므로 텔레비젼, 컴퓨터 모니터등의 표현장비에 적용하기 적합하다.
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CMY 색모형 CMY 색모형은 청록(시안:Cyan), 마젠타(Magenta), 노랑(Yellow)의 세 색을 기본색으로 색을 이 세 색의 조합으로 표현한다. 이 경우에는 색을 합성할수록 어두워지는 감산혼합의 원리를 적용하여 C, M, Y의 세 값이 0이면 흰색이 된다. 이 모형은 페인팅, 인쇄, 칼라프린터 등에 적용하기 좋다.
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HSV 색모형 HSV의 색의 표현은 우리의 색에 대한 감각과 비교적 일치하는 모형이다. RYGCBM의 여섯 색상을 기본으로 하여 이들을 원주상에 60도 간격으로 배치한다. 이들을 등간격으로 분할한 색을 인접 기본색의 합성으로 만들어 내어 전체의 원주를 완성한다. 이를 색상환이라 한다. 이 색상환에서의 위치는 색상(Hue)의 H값으로 한다. 한편 채도(Saturation)의 S값은 CIE 색도에서 가장자리로 갈수록 큰 값을 가지고, 이 값이 0인 경우는 중심의 흰색이 된다. 또한 명도(value)는 색의 밝기를 나타낸다. 예를 들어 순수한 빨강색은 H값이 0(도), S값이 1, V값이 1이고, 녹색은 H값이 120(도), S=1, V=1이다.
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