색 공간
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색 공간(色空間, color space)이란, 색 표시계(color system)를 3차원으로 표현한 공간 개념이다. 색 표시계의 모든 색들은 이 색 공간에서 3차원 좌표로 나타낸다.
여기서 색 표시계(color system)란 CIERGB, CIEXYZ, CIELAB, CIELUV 등의 색 체계를 말한다. 최근, 디자인 학계나 산업계에서 색채 디자인 또는 시각 디자인을 연구하거나, 카메라, 스캐너, 모니터, 컬러 프린터 등의 컬러 영상 장비 개발 및 응용 단계에서 색 공간은 정확한 컬러의 재현을 목적으로 필수적으로 활용되고 있다.
특히, 컬러 디자인이나 디지털 컬러 프로세싱[4]에서 기본적으로 사용되고 있는 색 공간인 CIELAB 색 공간은 먼셀 색 표시계의 기본 원리인 색의 3속성(색상, 명도, 채도)을 살림과 동시에 CIEXYZ 색 표시계의 불균등한 색 공간[3]을 개선하기 위하여 개발된 것이다. 이 색 공간은 색상(hue), 명도(lightness), 채도(chroma)를 3차원 공간의 각각의 기본 축으로 하는 공간이다. 여기서 CIELAB은 CIE 1976 L*a*b*의 약식 명칭이고, CIE 1976 L*a*b*은 공식 명칭이다[3][4].
목차 |
[편집] 색 공간의 이해
색의 3속성인 색상(hue), 명도(lightness), 채도(chroma)를 3차원 공간의 각각의 축으로 형성된 색 공간(color space)은 컬러 디자인이나 컬러 공학 등의 학문 또는 산업분야에서 컬러를 다루는 데 있어서 기본적으로 이해되어야 할 개념이다.
빨강, 노랑, 초록, 파랑, 보라 등으로 구분되는 색을 나타내는 색상(hue)은 색 공간을 지구로 비유할 경우 적도 상에서 경도 즉, 색상각(hue angle)으로 표현, 0도~360도의 범위를 가지며, 시계 방향으로 변화된다. 또한 이 색 공간은 대응색(opponent color) 관계를 쉽게 나타낸다. 대응색 관계란 명도 축을 기준으로 대칭의 위치에 있는 두 색의 관계 말하며 서로 보색 관계에 있을 나타낸다[3].
모든 색들의 밝고 어둠을 나타내는 명도(lightness)는, 색 공간을 지구로 비유할 경우 남극과 북극을 연결하는 축으로서 남극을 흑색, 북극을 백색으로 하며 그 사이에는 회색들로 배열된다.
모든 색들의 깨끗한 정도를 나타내는 채도(chroma, saturation)는, 색 공간의 명도축을 0으로 하고 적도에 근접할 수록 커진다.
색 공간의 중요한 용도 중의 하나는 색차 계산(color difference)이다. 이는 색 공간에 존재하는 두 점 즉, 두 컬러들 사이의 거리를 계산하여 공학적으로 활용한다. 예를 들면 컬러 영상 분할(color image segmentation)은 CIELAB 색 공간에서 색차 계산한 결과를 이용하여 CIELAB 색 공간에서 영상이 분할이 이루어져야 한다[4]. 그러나 간혹 컬러 영상 분할에 관한 연구 논문들 중에는 RGB 데이터를 가지고 색차 계산한 결과를 가지고 RGB 데이터로 영상분할을 한 논문들이 발견되곤 하는데 이는 치명적인 오류에 해당된다. 왜냐하면 컬러 영상 장비에서 다루는 RGB는 시각의 RGB가 아니고 단지 코드에 불과할 뿐 아니라 균등색공간(uniform color space)도 아니기 때문에 공학적인 계산은 의미가 없을 뿐만 아니라 부정확하기 때문이다[4].
또 다른 색 공간의 응용에는 색감에 따른 색의 배열이나 그룹핑이 있다. 각종 산업디자인이에서 흔히 사용되고 있는 색감 즉, 따뜻한 색, 차거운 색 등의 배열이나 그룹핑은 CIELAB 색 공간에서 좌표로 다룰 경우 개념이 분명해질 뿐 만 아니라 정확성이 보장된다.
다만, CIELAB 색 공간은 CIEXYZ 색 공간으로 변환한 다음 다시 RGB나 CMY 데이터로 변환해야 하는 필수적인 과정이 있다. 문제는 이러한 과정이 쉽거나 단순하지 않다는 데 있다. 이는 컬러 과학의 이론들을 적용함으로써 해결할 수 있다[4].
[편집] 자주 쓰이는 색 공간
[편집] RGB 색 공간
- 이 부분의 본문은 RGB 가산혼합입니다.
RGB 색 공간은 색을 혼합하면 명도가 높아지는 가산 혼합 방식으로 색을 표현한다. RGB 가산혼합의 삼원색은 빨강(Red), 녹색(Green)[1], 파랑(Blue)을 뜻한다. RGBA은 RGB와 동일하며, 알파(Alpha)라는 투과도를 덧붙인 것이다. RGB 색 공간은 삼원색에 해당하는 세가지 채널의 밝기를 기준으로 색을 지정한다. RGB 색 공간은 웹 색상 표현의 기본 원리이다.
[편집] CMYK 색 공간
- 이 부분의 본문은 CMYK 감산혼합입니다.
CMYK 색 공간은 인쇄과정에서 쓰이는 감산 혼합 방식으로, 하얀색 바탕에 4가지 잉크의 조합으로 색을 나타내는 것을 말한다. 색을 혼합하면 명도가 낮아지기에 감산 혼합이라고 한다. CMYK는 인쇄에 쓰이는 4가지 색은 옥색(Cyan), 자청색(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Black)을 뜻한다.
[편집] HSV 색 공간
- 이 부분의 본문은 HSV 색 공간입니다.
HSV 색 공간은 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(value)를 기준으로 색을 구성하는 방식이다. 감산 혼합이나 가산 혼합보다 색상의 지정이 직관적[2]이기 때문에 시각 예술에서 자주 쓰인다.
[편집] CIE 색 공간
CIE는 국제조명위원회를 불어식으로 표기한 약어이며, CIE 색공간이란 컬러 매칭 실험을 통하여 생성된 R, G, B 데이터를 바탕으로 만들어진 CIEXYZ 색공간과 CIELAB 색공간 그리고 CIELUV 색공간이 대표적인 색공간이다.
여기서 CIEXYZ 색공간은 '균등색공간'[3]이 아니어서, 이를 수식적으로 변환하여 만들어진 것이 CIELAB 색공간과 CIELUV 색공간이며, 이 두 색공간은 색차 계산 시 비교적 정확한 계산이 이루어진다.
여기서 '균등색공간'이란 '불균등색공간[3]'의 대립 개념이며, 불균등 공간에서는 색상(hue)들을 나타내는 선, 채도(chroma)들을 나타내는 선들이 일정하지 않고 불규칙하게 배열되기 때문에 색공간에서 두 점들간의 거리 즉, 색의 차이를 계산하면 정확하지 않다.
[편집] 상업적 색 공간:
[편집] 다른 여러가지 색 공간
- YIQ는 미국과 대한민국 컬러 텔레비전의 NTSC방식에 쓰이는 색 공간이다. YIQ는 휘도(輝度, luminance)와 빨강과 파랑에 대한 두가지 색차값으로 색을 나타낸다. 이 색공간은 PAL 방식에서 쓰이는 YUV와 관련이 깊다. 실제로 YIQ 색 공간은 YUV 색 공간을 33도 돌려놓은 것일 뿐이다.
RGB Y=0.30R + 0.59G + 0.11B I=0.60R - 0.28G - 0.32B Q=0.21R - 0.52G + 0.31B
[편집] 전통적 색 공간
초기 색 공간은 두 개의 성분을 갖고 있었다. 당시에는 청색광을 무시했다.
[편집] 주석
[편집] 참고 문헌
1. R. W. G. Hunt, The Reproduction of Colour in Photography, Printing & Television, 5th Ed. Fountain Press, England, 1995. ISBN 0863433812
2. Mark D. Fairchild, Color Appearance Models, Addison-Wesley, Reading, MA (1998). ISBN 0-201-63464-3
3. 조맹섭, 디지털 컬러의 기본원리, 도서출판국제, 2006
4. 조맹섭, 디지털 컬러 프로세싱, 도서출판국제, 2006
