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비색법

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목차

1. 개요

비색법은 용액의 색 농도를 비교 측정하는 기술을 의미하며, 쥘 뒤보스크가 1870년에 개발한 뒤보스크 비색계가 그 시초이다. 비색법은 삼자극 색도계, 분광 광도계, 분광 방사계, 농도계, 색온도계 등 다양한 종류로 나뉘며, 각 장치는 색의 삼자극 값, 빛의 분광 방사 휘도, 분광 반사율, 투과율, 색온도 등을 측정하는 데 사용된다. 이러한 비색법은 디스플레이, 인쇄, 섬유, 식품 등 다양한 산업 분야에서 색상 품질 관리 및 연구 개발에 활용된다.

2. 역사

색도계의 역사는 19세기 후반으로 거슬러 올라간다. 쥘 뒤보스크는 1870년에 두보스크(Duboscq) 색도계를 발명하였다.[20]

2. 1. 초기 발전

쥘 뒤보스크가 1870년에 뒤보스크 비색계를 발명하였다.[20]

3. 종류 및 원리

비색법에 사용되는 계측 기기는 분광 측색법과 유사한 것이 사용된다. 측정 방식과 기능에 따라 다음과 같은 기기들이 사용된다.


  • 분광 방사 조도계를 사용한 절대 스펙트럼 방사 휘도 및 방사속 밀도의 측정[13]
  • 분광 측색기를 사용한 컬러 샘플의 스펙트럼 반사율 또는 투과율, 상대 방사속 밀도의 측정[14]
  • 분광 측색기의 일종인 분광 색도계를 사용한 삼자극치의 측정
  • 농도계를 사용한 물체에서의 빛의 투과도 또는 반사도의 측정
  • 색온도계를 사용한 광원의 색온도의 측정


두 개의 반사 스펙트럼 곡선. 측정 대상 물체는 단파장을 많이 반사하고, 다른 파장의 색을 흡수하여 결과적으로 파란색으로 인식된다.

3. 1. 삼자극 색도계 (Tristimulus Colorimeter)

디지털 이미징에서 색차계는 색상 보정에 사용되는 삼자극 장치이다.[4] 정확한 색상 프로파일은 획득에서 출력에 이르기까지 이미징 워크플로우 전체에서 일관성을 보장한다.

  • 삼자극치 색도계를 사용한 삼자극치의 측정[12]


디지털 이미징 기술에서 색도계는 삼자극치를 측정하는 기재이며, 컬러 캘리브레이션에 사용된다. 컬러 프로파일을 이용하여 이미지의 입력부터 출력에 이르는 워크플로우에서 색상의 일관성을 유지한다. 분광 색도계는 물리적 필터를 갖지 않기 때문에 필터 제조 시의 편차에 영향을 받지 않고, 경년 변화가 없는 한 단일 스펙트럼 반사 곡선을 얻을 수 있다는 장점이 있다.[15] 한편, 삼자극치 색도계는 전용 설계 및 제조를 하고 있어 저렴하고 쉽게 사용할 수 있다.[16]

3. 2. 분광 광도계 (Spectrophotometer)

분광 광도계는 색상 샘플의 분광 반사율, 투과율 또는 상대 조도를 측정하는 장비이다.[5][6] 10 나노미터 간격으로 판독하는 경우, 400–700 nm의 가시광선 범위에서 31개의 판독 값을 생성한다. 이러한 판독 값은 샘플의 분광 반사율 곡선(파장의 함수로 반사하는 정도)을 그리는 데 사용되며, 이는 특성에 관해 제공할 수 있는 가장 정확한 데이터이다.

분광 광도계의 판독 값 자체는 스펙트럼이며, 더 중요한 삼자극치는 색 공간 변환에 의한 색도 좌표 변환으로 계산된다. 이 목적으로도 분광 광도계가 사용된다. 분광 색도계는 분광 광도계의 일종이며, 수치 적분 (등색 함수의 내적의 적분을 광원의 스펙트럼 분포에 대해 수행)을 통해 삼자극치를 측정할 수 있다.[6] 분광 색도계는 물리적 필터를 갖지 않기 때문에 필터 제조 시의 편차에 영향을 받지 않고, 경년 변화가 없는 한 단일 스펙트럼 반사 곡선을 얻을 수 있다는 장점이 있다.[15] 한편, 삼자극치 색도계는 전용 설계 및 제조를 하고 있어 저렴하고 쉽게 사용할 수 있다.[8][16]

국제 조명 위원회(CIE)는 더 부드러운 스펙트럼을 얻기 위해 5nm 이하의 샘플 간격으로 측정을 권장하고 있다.[5] 샘플 간격이 커지면, 예를 들어 CRT 디스플레이의 적색 형광체의 빛의 방출과 같은 급격한 곡선의 경우 측정 정확도가 악화된다.

3. 3. 분광 방사계 (Spectroradiometer)

분광 방사계는 광원의 절대적인 분광 전력 분포를 측정하는 장치이다.[5] 빛을 광학적으로 모으고, 단색화 장치를 통과시킨 다음 좁은 파장 대역으로 측정한다. 분광 방사계는 디스플레이, 조명 등 광원의 특성을 평가하는 데 사용된다.

3. 4. 기타 색도계

농도계(Densitometer)는 물체를 통과하거나 반사되는 빛의 양을 측정한다.[4] 색온도계는 광원의 색온도를 측정한다.[9]

사진이나 영화 촬영에서 서로 다른 색온도의 광원에서 어떤 색상 밸런스가 필요한지 판단하기 위해 색온도계가 사용된다. 참조 색온도를 입력하면, 참조 색상과 측정된 색상 간의 차이가 미레드로 표시된다. 이를 바탕으로 적절한 미레드 값에 가까운 컬러 필터나 렌즈 필터를 사용함으로써 더 적절한 색상 밸런스를 구현할 수 있다.[17]

법선은 동일한 색온도와의 관계를 나타낸다.


색온도계는 내부적으로 실리콘 포토다이오드를 사용한 삼자극치 색도계로 구성되어 있다. 대응하는 색온도는 CIE 1960 색공간의 색도 좌표를 계산하고, 흑체 궤적 상의 가장 가까운 점을 특정함으로써 계산된다.

4. 활용 분야

색도계는 다양한 산업 분야에서 활용된다.

4. 1. 디스플레이 산업

디지털 이미징에서 색차계는 색상 보정에 사용되는 삼자극 장치이다. 정확한 색상 프로파일은 획득에서 출력에 이르기까지 이미징 워크플로우 전체에서 일관성을 보장한다.[1]

참조

[1] 간행물 CIE Fundamentals for Color Measurements https://web.archive.[...] 2000-10-16
[2] 서적 Digital Color Imaging Handbook https://books.google[...] CRC Press
[3] 웹사이트 Cal Poly Humboldt https://www2.humbold[...] 2013-05-08
[4] 웹사이트 ICC White Paper #5 https://www.color.or[...] 2023-05-28
[5] 서적 Introduction to Color Imaging Science Cambridge University Press
[6] 서적 Colorimetry: Understanding the CIE System Wiley Interscience
[7] 웹사이트 Colorimeter vs. Spectro https://web.archive.[...] 2008-05-06
[8] 웹사이트 Colorimeter vs. Spectro https://web.archive.[...] 2008-05-06
[9] 서적 The Focal Encyclopedia of Photography: Digital Imaging, Theory and Application https://books.google[...] Focal Press
[10] 간행물 CIE Fundamentals for Color Measurements http://physics.nist.[...] 2009-06-18
[11] 서적 Digital Color Imaging Handbook https://books.google[...] CRC Press
[12] 문서 ICC White Paper #5 http://www.color.org[...]
[13] 서적 Introduction to Color Imaging Science Cambridge University Press
[14] 서적 Colorimetry: Understanding the CIE System Wiley Interscience
[15] 웹사이트 Colorimeter vs. Spectro http://lists.apple.c[...] 2005-01-07
[16] 웹사이트 Colorimeter vs. Spectro http://lists.apple.c[...] 2005-01-08
[17] 서적 The Focal Encyclopedia of Photography: Digital Imaging, Theory and Application https://books.google[...] Focal Press
[18] 간행물 CIE Fundamentals for Color Measurements https://web.archive.[...] 2009-06-18
[19] 서적 Digital Color Imaging Handbook https://books.google[...] CRC Press
[20] 웹사이트 Cal Poly Humboldt https://www2.humbold[...] 2013-05-08


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