색 공간

3. 자주 쓰이는 색 공간

3. 1. RGB 색 공간

3. 1. 1. sRGB

3. 1. 2. Adobe RGB

3. 1. 3. DCI-P3

3. 1. 4. Rec. 2020 / Rec. 2100

3. 2. CMYK 색 공간

3. 3. HSV 색 공간

3. 4. CIE 색 공간

3. 5. 상업적 색 공간

• 팬톤(Pantone)
• [http://coloro.kr/ 컬러로(Coloro)]
• 먼셀 색상계
• 내추럴 컬러 시스템(Natural Color System, NCS)

3. 6. 기타 색 공간

• RG는 초기 테크니컬러 영화에 사용됨
• RGK는 초기 컬러 인쇄에 사용됨

4. 표색계

표색계는 심리적 개념 또는 심리물리적 개념에 따라 색을 정량적으로 나타내는 체계이다. 일반적으로 세 가지 방향성을 갖춘 공간으로 표현되며, 색 공간을 구성한다. 표색계는 보이는 방식에 따라 색을 체계화하는 '''현색계'''와, 등색 실험에 기초하여 색을 정량화하는 '''혼색계'''로 분류된다.^[17]

현색계는 색을 색의 세 가지 특징에 따라 배열하고, 그 간격을 조정하여 정합성을 높여 척도와 함께 제시하는 것이다. 먼셀 색상 체계, PCCS 등이 대표적인 예이다.^[18] 혼색계는 색을 심리물리량으로 파악하여 색 자극의 특성에 따라 나타내는 것이다. 수치로 전달하는 경우에 적합하며, XYZ 표색계가 대표적인 예이다.

색의 구현 가이드가 엄격한 색 체계는 색을 직접 만들어내는 장면에 사용되는 경우가 많고, 그렇지 않은 색 공간은 색을 정보로서 전달하는 장면에 사용되는 경우가 많다.

수학적으로는 세 개의 변수가 있으면 모든 색을 표현할 수 있다고 말할 수 있다. 그러나 모든 색을 표시할 필요가 없는 상황이나, 그 외 실용상의 편의를 위해 2변수 이하, 또는 4변수 이상을 사용하는 색 공간도 있다. 또한 변수의 취득 방식도 다양하여, 목적에 따라 다종다양한 규격이 존재한다.

계산을 통해 어떤 색 공간에서 다른 색 공간으로 변환은 가능하지만, 변환 후의 색 공간에서 표현할 수 없는 색의 정보는 손실된다. 또한, 그 계산은 보통 불완전하다. 색을 다룰 때에는 가능한 색 공간을 통일하여 작업하는 것이 요구된다. 또한, 색 공간에는 컬러 프로파일로 기록 가능한 색 공간 (RGB, RGBA, YCbCr, CMYK, Lab 색상)과 기록할 수 없는 색 공간이 있다.

4. 1. 현색계 (Color Appearance System)

4. 1. 1. 먼셀 색상 체계

4. 1. 2. PCCS

4. 1. 3. NCS (Natural Color System)

4. 1. 4. DIN 표색계

4. 2. 혼색계 (Color Mixing System)

4. 2. 1. 오스트발트 표색계

4. 2. 2. CIE 표색계

• RGB 표색계: 원자극을 R(적색, 700nm), G(녹색, 546.1nm), B(청색, 435.8nm)로 하는 표색계이다. CIEXYZ 표색계를 만들기 위한 실험적 기반이다. 음수 값을 가지므로 실용적인 표색계는 아니며, 디스플레이 장치 등에서 사용되는 RGB 색 공간과는 다르다.
• '''XYZ 표색계''': RGB 표색계를 변환하여 음수 값이 나타나지 않도록 1931년에 RGB 표색계와 동시에 정한 표색계이다. 다른 CIE 표색계의 기초가 된다. 원자극 XYZ는 대략 X가 적색, Y가 녹색, Z가 청색의 색 성분이라고 생각할 수 있지만, 모두 실존하지 않는 허색이다. Y는 녹색의 색 성분인 동시에 휘도를 나타내는 값이 된다.
• '''xyY 표색계''': 수치와 색의 관련성을 더 알기 쉽게 하기 위해 XYZ 표색계에서 고안되었다.

• '''L*u*v* 표색계''': CIE가 1976년에 정한 균등 색 공간 중 하나로, CIELUV (엘스타, 유스타, 브이스터)는 빛의 파장을 기초로 고안된 것이다. XYZ 표색계의 xy 색도도의 파장 간격의 균등성을 개선한 것이다.
• '''L*a*b* 표색계''': CIEL*a*b* (엘스타, 에이스터, 비스 터, 관용적으로 씨랩)는 XYZ에서, 지각과 장치의 차이에 따른 색차를 측정하기 위해 파생되었다. L*는 Luminosity(명도)를 의미한다. 1976년에 권고되었으며, 균등 색 공간이다.

5. 색 공간의 역사

토머스 영과 헤르만 폰 헬름홀츠는 눈의 망막이 빨강, 녹색, 파랑에 대한 세 가지 종류의 빛 수용체로 구성되어 있다고 가정했다. 1802년, 토머스 영은 눈에 세 가지 유형의 광수용체(현재 원추 세포로 알려짐)가 존재한다고 가정했는데, 각 수용체는 특정 범위의 가시광선에 민감했다.^[2] 1850년에 헤르만 폰 헬름홀츠는 영-헬름홀츠 이론을 더 발전시켜, 세 종류의 원추 광수용체가 망막에 닿는 빛의 파장에 대한 반응에 따라 단파장 선호 (파랑), 중파장 선호 (녹색), 장파장 선호 (빨강)으로 분류될 수 있다고 주장했다. 세 종류의 원추 세포에서 감지된 신호의 상대적 강도는 뇌에 의해 가시적인 색상으로 해석된다. 그러나 그들이 색상을 색 공간의 점으로 생각했는지는 불분명하다.

색 공간 개념은 헤르만 그라스만에 기인했을 것으로 보이는데, 그는 이 개념을 두 단계로 발전시켰다. 첫째, 그는 기하학적 개념을 ''n''차원 공간에서 대수적으로 표현할 수 있게 해주는 벡터 공간에 대한 아이디어를 개발했다.^[3] Fearnley-Sander (1979)는 그라스만의 선형대수학 기초를 다음과 같이 설명한다.^[4]

선형 공간(벡터 공간)의 정의는 헤르만 바일 등이 공식적인 정의를 발표하면서 1920년경에 널리 알려지게 되었다. 사실, 그러한 정의는 30년 전에 주세페 페아노에 의해 제시되었는데, 그는 그라스만의 수학적 연구에 정통했다. 그라스만은 공식적인 정의를 제시하지 않았지만 당시에는 그러한 언어가 없었다. 하지만 그가 그 개념을 가지고 있었다는 데는 의심의 여지가 없다.

이러한 개념적 배경을 바탕으로, 1853년 그라스만은 색상이 혼합되는 방식에 대한 이론을 발표했으며, 이 이론과 세 가지 색상 법칙은 여전히 그라스만의 법칙으로 가르쳐지고 있다.^[5] 그라스만이 처음 언급했듯이 빛 집합은 무한 차원 선형 공간에서 원뿔의 구조를 갖는다. 결과적으로, 빛 원뿔의 몫 집합 (메타머리즘에 대한)은 원뿔 구조를 상속받아 색상을 3차원 선형 공간에서 볼록 원뿔로 표현할 수 있게 되며, 이를 색상 원뿔이라고 한다.^[6]

6. 색 공간 변환

색 공간 변환은 색상의 표현을 한 기준에서 다른 기준으로 변환하는 것이다. 이는 일반적으로 한 색 공간으로 표현된 이미지를 다른 색 공간으로 변환하는 맥락에서 발생하며, 목표는 변환된 이미지가 원본과 가능한 한 유사하게 보이도록 하는 것이다.^[1]

일반적으로, 하나의 절대 색 공간의 색상은 다른 절대 색 공간으로 변환될 수 있으며 다시 원래 색 공간으로 변환될 수 있다. 그러나 일부 색 공간은 색역 제한이 있을 수 있으며, 해당 색역을 벗어나는 색상을 변환하면 정확한 결과를 얻을 수 없다. 또한, 특히 구성 요소당 256개의 고유 값(8비트 색상)만 사용하는 경우 반올림 오류가 발생할 가능성이 크다.^[2]

절대 색 공간 정의의 한 부분은 시각 조건이다. 서로 다른 자연 또는 인공 조명 조건에서 동일한 색상을 보면 다르게 보이기 때문에, 색상 일치와 관련된 전문가는 표준화된 조명으로 밝혀진 시각실을 사용하기도 한다.^[2]

HSL과 HSV 공간은 RGB의 매핑으로 정의되는데, 이들은 둘 다 비절대적이지만 이들 간의 변환은 동일한 색상을 유지해야 한다. 그러나 일반적으로 두 개의 비절대 색 공간(예: RGB에서 CMYK) 또는 절대 및 비절대 색 공간 간(예: RGB에서 L*a*b*)의 변환은 거의 무의미한 개념이다.^[2]

7. 절대 색 공간

색채 측정학에서 '''절대 색 공간'''은 색상의 해석이 외부 요인에 대한 참조 없이 색도적으로 정의되는 색 공간이다.^[14][15]

CIEXYZ, sRGB, ICtCp는 일반적인 RGB 색 공간과 대조적으로 절대 색 공간의 예이다.

비절대 색 공간은 절대 색도량과의 관계를 정의하여 절대 색 공간으로 만들 수 있다. 예를 들어, 모니터의 빨강, 녹색 및 파랑 색상이 모니터의 다른 속성과 함께 정확하게 측정되면 해당 모니터의 RGB 값은 절대 값으로 간주될 수 있다. CIELAB 색 공간은 절대 값으로 만들려면 백색점 사양이 필요하지만, 절대 색 공간이라고도 한다.^[16]

RGB와 같은 색 공간을 절대 색상으로 만드는 일반적인 방법은 RGB의 속성을 포함하는 ICC 프로파일을 정의하는 것이다. 이것이 절대 색상을 표현하는 유일한 방법은 아니지만 많은 산업에서 표준이다. 널리 사용되는 프로파일로 정의된 RGB 색상에는 sRGB 및 Adobe RGB가 있다. ICC 프로파일을 그래픽 또는 문서에 추가하는 프로세스를 때때로 "태깅" 또는 "임베딩"이라고 한다. 따라서 태깅은 해당 그래픽 또는 문서에서 색상의 절대적인 의미를 표시한다.

참조

_[1] 논문 The Metric of Color Space http://www2.mat.dtu.[...] 2023-11-28
_[2] 논문 Bakerian Lecture: On the Theory of Light and Colours 1802
_[3] 문서 Hermann Grassmann and the Creation of Linear Algebra http://www.maa.org/s[...]
_[4] 논문 Hermann Grassmann and the Creation of Linear Algebra https://www.tandfonl[...] 1979-12
_[5] 논문 Zur Theorie der Farbenmischung https://zenodo.org/r[...]
_[6] 논문 The geometric structure of color
_[7] 웹사이트 Why You Need to Know What Color Bit Depth Your Display Supports https://www.lifewire[...] 2022-07-04
_[8] 문서 50 years of the 1931 CIE Standard Observer 1981
_[9] 문서 YUV and 'luminance' considered harmful: a plea for precise terminology in video http://poynton.com/p[...]
_[10] 문서 Constant Luminance http://poynton.com/n[...] 2004
_[11] 웹사이트 Color Spaces in Frame Grabbers: RGB vs. YUV http://www.sensoray.[...] 2008-04-08
_[12] 서적 Industrial Color Testing: Fundamentals and Techniques https://books.google[...] Wiley-VCH
_[13] 서적 Industrial Inorganic Pigments https://books.google[...] Wiley-VCH
_[14] 서적 Java 2D Graphics https://archive.org/[...] O'Reilly
_[15] 서적 Human Vision and Electronic Imaging XII https://books.google[...] SPIE
_[16] 서적 Optical Sensors and Sensing Systems for Natural Resources and Food Safety and Quality https://books.google[...] SPIE
_[17] 서적 色彩工学入門 定量的な色の理解と活用 森北出版株式会社
_[18] 서적 カラーデザインのための色彩学 オーム社
_[19] 서적 色の事典 色彩の基礎・配色・使い方 西東社
_[20] 웹사이트 仕事で使える色彩学 #03 マンセルカラーシステム https://www.toyoink1[...] 2021-07-07
_[21] 웹사이트 仕事でつかえる色彩学 https://www.toyoink1[...] 2021-07-08
_[22] 서적 色彩学概説 東京大学出版会
_[23] 웹사이트 オストワルト表色系とは https://www.dic-colo[...] 2021-07-12
_[24] 문서 정확한 색상
_[25] 문서 HSV 색 공간의 색은 '어둡고 흐린 파랑'과 같이 언어로 표현하기에 적합하다.