원색

1. 개요

원색은 빛, 색료, 심리적 원색 등 다양한 의미로 사용되는 용어이다. 생물학적으로 인간의 눈은 세 종류의 원추 세포를 통해 색을 인식하며, 이들의 신호 비율을 분석하여 색을 인지한다. 빛의 혼합을 통해 색을 만드는 가산혼합에서는 빨강, 초록, 파랑이 삼원색이며, 색료를 혼합하는 감산혼합에서는 시안, 마젠타, 노랑이 삼원색이다. 고대 그리스 철학부터 현대 색채 과학까지 원색에 대한 다양한 개념이 존재하며, 특히 빨강, 노랑, 파랑은 미술 교육에서 널리 사용되는 삼원색으로 인식되어 왔다.

2. 생물학적 기초

인간의 눈은 망막에 있는 세 종류의 원추 세포를 통해 색을 인식한다. 이 세포들은 각각 L, M, S 원추 세포라고 불리며, 장파장, 중파장, 단파장의 빛에 반응하는 특정 단백질 (옵신 단백질)을 포함하고 있다. 이 원추 세포들이 가시광선을 감지하면, 신호가 시신경을 통해 대뇌의 시각 영역으로 전달되고, 여기서 각 원추 세포로부터의 신호 비율과 위치를 분석하여 색을 인식한다.

이러한 색각 방식을 삼색형 색각(trichromacy)이라고 한다. 인간은 세 종류의 원추 세포를 통해 빛 자극을 삼차원 정보로 처리하여, 모든 빛의 색을 세 가지 원색의 혼합 비율로 파악한다.

하지만 모든 동물이 삼색형 색각을 가진 것은 아니다. 사색형 색각 (tetrachromacy)을 가진 동물은 네 종류의 색각 수용체를 가지며, 사원색의 조합으로 색을 인식한다. 예를 들어, 조류와 유대류는 대부분 사색형 색각을 가지며, 인간보다 더 넓은 범위의 파장을 볼 수 있다. 일부 여성도 사색형 색각을 가지는 경우가 있다. 영장류를 제외한 대부분의 포유류는 두색형 색각 (dichromacy)으로, 두 가지 원색만으로 색을 인식한다. 한편, 16원색과 6종의 편광을 파악하는 갯가재와 같은 동물도 확인되고 있다.

3. 가산혼합 (빛의 혼합)

가산혼합은 빛을 혼합하여 색을 만드는 방식이다. 빨강(Red), 초록(Green), 파랑(Blue)이 가산혼합의 삼원색이며, 이 세 가지 색을 섞으면 다양한 색을 표현할 수 있다. 세 가지 색을 모두 섞으면 흰색이 된다.

RGB 가산혼합의 삼원색 가운데 두 색을 혼합하면 CMYK 감산혼합의 삼원색 가운데 하나가 된다. 반대의 경우도 마찬가지다. RGB 가산혼합과 CMYK 감산혼합의 삼원색은 서로 보색 관계에 있다.



빛은 가산혼합으로 겹치는 빛의 수가 많을수록 명도가 높아진다. 여러 광원이 망막의 동일한 영역을 동시에 자극하여 유발되는 지각은 가산적이며, 색상 일치 상황을 가정하여 개별 광원의 스펙트럼 전력 분포(각 파장의 강도)를 합산하여 예측된다. 부가 혼합의 원리는 그래스만의 법칙에 구체화되어 있다.

국제 조명 위원회(CIE)가 1931년에 정한 CIE 표준 발색계(CIE 1931 color space)는, 단색의 원색에 해당하며 그 파장을 435.8nm (파랑), 546.1nm (초록), 700nm (빨강)으로 했다.

3.1. 가산혼합의 활용

컴퓨터, 스마트폰, 텔레비전 등 디스플레이는 빨강, 초록, 파랑 빛을 내는 픽셀을 조합하여 다양한 색상을 표현한다. LCD의 빨강, 녹색, 파랑 요소(서브픽셀)의 빛을 사용하여 사실적인 색상 이미지를 재현하는 방식이 가산혼합의 대표적인 예시이다. 이러한 특정 유형의 가산 혼합은 분할 혼합이라고 불린다. 빨강, 녹색 및 파란색 빛은 해당 색상의 기본 빛이 큰 색역을 제공하므로 분할 혼합에 널리 사용되는 기본색이다.

부가 기본색으로 선택된 정확한 색상은 사용 가능한 기술(비용 및 전력 사용량과 같은 고려 사항 포함)과 큰 색도 색역의 필요성 간의 절충안이다. 예를 들어, 1953년에 NTSC는 당시 색상 CRT에 사용할 수 있는 형광체를 대표하는 기본색을 지정했다. 수십 년 동안, 더 밝은 색상에 대한 시장 압력으로 인해 원래 표준에서 크게 벗어난 기본색을 사용하는 CRT가 등장했다. 현재, ITU-R BT.709-5 기본색은 고화질 텔레비전에 일반적이다.

4. 감산혼합 (색료의 혼합)

감산혼합은 색료를 혼합하여 색을 만드는 방식이다. 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 노랑(Yellow)이 삼원색이며, 이 세 가지 색을 섞으면 다양한 색을 표현할 수 있다. 모두 섞으면 이론적으로 검은색이 된다. 주로 인쇄, 회화 등에서 사용되며, CMYK 색상 모델이 대표적인 감산혼합 방식이다.

감산혼합에서 시안, 마젠타, 노랑은 각각 영어 이름인 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로(Yellow)로 더 일반적으로 쓰인다. 시안, 마젠타, 노랑을 섞으면 파랑, 빨강, 초록을 만들 수 있다.



시안, 마젠타, 노랑 대신 단순히 파랑, 빨강, 노랑이라고 하는 경우도 있다. 이 경우, 색을 혼합하면 파랑+빨강=보라, 빨강+노랑=주황, 파랑+노랑=녹색이 된다.

인쇄 산업에서는 CMYK 색상 모델을 사용하여 다양한 색상을 표현한다. 시안, 마젠타, 옐로우에 검정(Key) 잉크를 추가하여 더 선명하고 경제적인 인쇄를 한다.

4.1. 전통적인 감산혼합 (RYB)

RYB color model^영어 (빨강, 노랑, 파랑)은 과거의 감산 혼합에서의 삼원색(색료의 삼원색)이며, 근대의 과학적인 색채 이론에 앞선 것이다. 미술 및 미술 교육에서 사용되었으며, 특히 회화에서 널리 사용되었다.

RYB는 표준적인 색상환 내에서 정삼각형을 이룬다. 이 삼원색을 혼합하여 만들 수 있는 이차색(보라, 주황, 녹색)이 또 다른 삼각형을 이룬다. 특정 색상환 내에서 등거리에 있는 세 가지 색이 "색의 삼각형"을 이루지만, 지각적으로 균등하게 배치된 색상환 내에서는 RYB와 이차색이 등거리가 되지 않는다. RYB 색상환에서는 이들이 등거리가 되도록 색상환이 만들어졌다. (괴테의 색채론도 참조)

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화가들은 오랫동안 팔레트 위에 세 가지 이상의 "원색" 물감을 놓고 색을 혼합했다. 예를 들어 빨강, 노랑, 파랑, 녹색이 "네 가지 원색"으로 여겨졌다. 이 네 가지 색상은 현재에도 심리적인 원색으로 인식되고 있으며, 빨강, 노랑, 파랑이 세 가지 심리적인 원색으로 꼽히며, 흰색과 검은색이 네 번째, 다섯 번째 원색으로 더해지기도 한다.

17세기 후반에 아이작 뉴턴이 프리즘으로 태양광을 분광하여 스펙트럼을 추출하는 실험을 했지만, 18세기의 색채 이론 전문가들은 이를 의식하여 빨강·노랑·파랑을 삼원색으로 생각했다. 이들은 기본적인 감각의 특성으로 추정되었으며, 모든 물리적인 색상에 대한 감각이나, 안료 및 염료의 물리적인 혼합에는 이 세 가지 색이 섞여 있다고 생각했다. 그러나 빨강·노랑·파랑의 세 가지 색상 혼합으로는 다른 모든 색을 만들 수 없다는 많은 반증이 있었음에도 이 이론은 독단으로 굳어졌고, 오늘날까지 이 생각이 남아 있다.

빨강·노랑·파랑의 세 가지 색상을 원색으로 사용한 경우의 색역은 비교적 작으며, 그중에서도 선명한 녹색·시안·자홍을 만드는 것이 곤란하다는 문제가 있었다. 이는 지각적으로 균등하게 배치된 색상환에서는 빨강·노랑·파랑의 간격이 편향되어 있기 때문이다. 이러한 점 때문에 오늘날의 삼색 인쇄, 사색 인쇄 및 컬러 사진에서는 시안·자홍·노랑이 색료의 삼원색으로 사용된다.

4.2. 감산혼합의 활용

CMYK 색상 모델도 참고

감산 혼합 색상 모델은 일반적으로 흰색 종이와 같은 반사 표면을 배경으로 부분적으로 흡수하는 재료를 겹쳐서 필터링된 빛의 결과 스펙트럼 전력 분포를 예측한다., 각 레이어는 조명에서 특정 파장의 빛을 부분적으로 흡수하고 다른 파장은 통과시켜 색상 외관을 만든다. 결과 스펙트럼 전력 분포는 조명의 스펙트럼 반사율과 모든 레이어의 스펙트럼 반사율의 파장별 곱으로 예측된다. 인쇄에서 잉크의 겹쳐진 레이어는 흰색 종이 위에서 감산 방식으로 혼합되고, 반사된 빛은 분할 방식으로 혼합되어 컬러 이미지를 생성한다.,

사이안(C), 마젠타(M), 노랑(Y)은 해당 색상의 필터를 겹쳐서 놀랍도록 큰 색도 영역을 생성할 수 있다는 점에서 좋은 색상 감산 기본 색상이다. 검정(K) 잉크(오래된 "키 플레이트"에서)도 CMYK 시스템에서 C, M 및 Y 잉크 또는 염료를 보강하는 데 사용된다. 시간과 비용 측면에서 더 효율적이며 눈에 보이는 결함이 발생할 가능성이 적다.

Fogra, 유럽 색상 이니셔티브 및 SWOP와 같은 조직은 인쇄 산업을 위한 색도 CMYK 표준을 발표한다.

17세기 이후의 색채 이론가들과 그 이후 많은 예술가 및 디자이너들은 빨강, 노랑, 파랑을 기본 색상으로 간주해왔다(아래 역사 참조). 이 RYB 시스템은 "전통 색채 이론"에서 색상을 정렬하고 비교하는 데 자주 사용되며, 넓은 범위, 즉 "모든" 색상을 얻기 위해 안료를 혼합하는 시스템으로 제안되기도 한다.

20세기 초 대학원 미술 학교에서 RYB를 기본 색상으로 가르치는 것이 널리 채택된 것은 바우하우스의 영향 때문인데, 그곳에서 요하네스 이텐은 1920년대에 색상에 대한 아이디어를 발전시켰고, 1961년에 그의 색상에 관한 책,이 출판되었다.

칼키디우스가 기원후 300년경에 빨강, 노랑, 파랑을 "단순" 또는 "기본" 색상으로 사용한 것은 페인트 혼합 기술에 기반했을 가능성이 있다.

다양한 색상 영역을 가진 사실적인 그림을 만들기 위한 안료 혼합은 적어도 고대 그리스 시대부터 행해진 것으로 알려져 있다(역사 섹션 참조).

다양한 색상 영역을 혼합하는 데 사용할 수 있는 안료 세트(유화, 수채화, 아크릴 물감, 과슈, 파스텔과 같은 다양한 매체에서)는 크며 역사적으로 변화해 왔다., 기본 색상으로 간주되는 특정 안료 세트에 대한 합의는 없으며 안료의 선택은 예술가의 주관적인 선호도, 예술 스타일, 그리고 내광성 및 혼합 거동과 같은 재료적 고려 사항에 전적으로 달려 있다.

페인트 혼합물로 코팅된 조명된 표면에서 반사되는 빛의 색상(즉, 분광 에너지 분포)은 감산 또는 가산 혼합 모델로 잘 근사되지 않는다. 안료 입자와 페인트 층 두께의 빛 산란 효과를 통합하는 색상 예측에는 쿠벨카-뭉크 방정식을 기반으로 하는 접근 방식이 필요하지만, 그러한 접근 방식조차 내재된 한계로 인해 페인트 혼합물의 색상을 정확하게 예측할 것으로 예상되지 않는다. 예술가들은 일반적으로 수학적 모델링을 사용하지 않고, 원하는 색상을 소수의 초기 기본 색상으로 혼합하기 위해 혼합 경험과 "레시피"에 의존한다.,

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📌 열 고정 해제

18세기 이전에 빨간색, 노란색, 파란색을 (색채) 원색으로 설명한 저자 목록(Shamey와 Kuehni의 내용을 발췌)

연도	저자	색상 용어	설명 용어
c. 325	칼키디우스	Pallidus, rubeus, cyaneus	일반적인 색상
c. 1266	로저 베이컨	Glaucus, rubeus, viriditas	주요 종류
c. 1609	안셀무스 데 부트	Flavus, ruber, caeruleus	주요 색상
c. 1613	프랑수아 다귈롱	Flavus, rubeus, caeruleus	단순한 색상
c. 1664	로버트 보일	Yellow, red, blue	단순한, 원색
c. 1680	앙드레 펠리비앙	Jaune, rouge, bleu	주요한, 원시적인

빨간색, 노란색, 파란색을 원색으로 간주하는 것은 18세기와 19세기에 대중적인 개념이 되었다. 조각가 야콥 크리스토프 르 블론은 메조틴트 판화에서 각 색상별로 별도의 판을 사용한 최초의 인물이었다. 그는 노란색, 빨간색, 파란색에 음영과 대비를 더하기 위해 검은색을 사용했다. 르 블론은 1725년에 보일이 '원색'을 사용한 것과 매우 유사한 의미로 빨간색, 노란색, 파란색을 설명하기 위해 '원시적인'이라는 용어를 사용했다.

5. 색 공간

색 모델은 색상이 어떻게 표현되고 섞이는지를 설명하는 추상적인 모델이며, 특히 색상 혼합에서 중요하다. 대부분의 색 모델은 여러 기본 색상의 상호 작용으로 정의된다. 대부분의 인간은 3색형 색각을 가지므로, 인간이 인지하는 색 영역의 상당 부분을 색 재현하려면 최소 3개의 기본 색상을 사용해야 한다. 3개 이상의 기본 색상을 사용하면 색 공간의 색 영역을 늘릴 수 있지만, 3개의 기본 색상만으로도 인간이 인지하는 전체 색 영역을 재현할 수 있다(비록 CIE XYZ 색 공간과 같이 가상의 기본 색상일지라도).

색 공간은 기본 색상이 직접적으로 광도 스펙트럼으로 정의되거나 다른 색 공간의 함수로 간접적으로 정의된 색 모델의 하위 집합이다. 예를 들어, sRGB와 Adobe RGB는 모두 RGB 색상 모델을 기반으로 하는 색 공간이지만, Adobe RGB의 녹색 기본색은 sRGB보다 채도가 높아 더 큰 색 영역을 생성한다.

색 공간의 기본 색상은 국제 조명 위원회(CIE) 표준에 채택된 표준 관찰자(일련의 '색 일치 함수')를 나타내는 정규 색도 실험에서 파생되었다. CIE 1931 표준 관찰자는 참가자들이 어두운 주변 환경에서 분할된 시야를 관찰하는 실험에서 파생되었다. 시야의 절반은 단색의 '테스트 자극'(380 nm ~ 780 nm)으로, 다른 절반은 세 개의 일치하는 단색 기본 광원(빨간색(R) 700 nm, 녹색(G) 546.1 nm, 파란색(B) 435.8 nm)으로 조명되는 '일치 자극'이다. 이러한 기본 색상은 CIE RGB 색 공간에 해당한다.

색상 재현에 사용되는 색 공간은 실제 소스에서 재현할 수 있는 실제 기본 색상을 사용해야 한다. 대부분의 RGB 색 공간은 실제 기본 색상을 가지지만 일부는 가상 기본 색상을 유지한다. 예를 들어, 모든 sRGB 기본 색상은 인간의 지각 색역 내에 있으므로 CRT 및 LED 디스플레이를 포함한 실제 광원으로 쉽게 표현할 수 있다. 따라서 sRGB가 디지털 디스플레이에 여전히 선호되는 색 공간이다.

색 공간의 색상은 각 기본 색상이 비음수 기여를 해야 하는 기본 색상의 조합으로 정의된다. 유한한 수의 실제 기본 색상을 기반으로 하는 모든 색 공간은 표준 관찰자의 색역 내의 모든 색상을 재현할 수 없다는 점에서 불완전하다.

sRGB 및 scRGB와 같은 실제 색 공간은 일반적으로 CIE XYZ의 선형 변환으로 정의되며, 색상 관리는 다른 두 색 공간 간의 변환에 중간 지점으로 CIE XYZ를 사용하는 경우가 많다.

색상 일치 맥락(CIE XYZ와의 관계에 의해 정의됨)의 대부분의 색 공간은 3차원성을 상속한다. 그러나 CIECAM02와 같은 더 복잡한 색상 외관 모델은 다른 시청 조건에서 나타나는 색상을 설명하기 위해 추가 차원이 필요하다.

5.1. 심리적 원색

반대색 이론은 에발트 헤링이 제안한 것으로, 빨강, 초록, 노랑, 파랑의 네 가지 고유 색상(이후 일부 맥락에서 심리적 원색으로 불림)을 설명한다. 헤링에게 고유 색상은 순수한 색상이었고, 다른 모든 색상은 이 두 가지 색상의 "심리적 혼합"이었다. 또한, 이러한 색상은 빨강-초록, 노랑-파랑과 같이 "반대" 쌍으로 구성되어 쌍 간의 혼합(예: 노란빛이 도는 초록 또는 노란빛이 도는 빨강)은 가능하지만 쌍 내에서는 혼합될 수 없었다(즉, 붉은빛이 도는 초록은 상상할 수 없다). 흑백의 무채색 반대 과정 또한 헤링의 색 지각 설명의 일부이다.

심리 시각 연구, 반대색설, 반대색 과정설은 빨강-녹색 과정과 노랑-파랑 과정에 의한 축에 기인하는 네 가지 "고유한" 색상 개념("고유 색상")을 이끌어낸다. 이 이론에 따르면, 인간의 시각은 원추 세포와 간상 세포로부터의 색 신호를 대립적으로 처리한다. 반대색 이론은 빨강-녹색, 파랑-노랑, 검정-흰색의 세 가지 반대색 채널이 있음을 시사한다.

이 개념에서 관찰자에게 고유하게 대표적인 것으로 취급되는 여섯 가지 색상, 즉 빨강, 녹색, 노랑, 파랑, 흰색, 검정은 심리학적 원색이라고 불리며, 다른 모든 색상은 이들의 조합으로 설명할 수 있기 때문이다.

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심리적 원색은 리처드 S. 헌터에 의해 헌터 L,a,b 색 공간의 원색으로 적용되었으며, 이는 CIELAB의 생성으로 이어졌다. 내추럴 컬러 시스템(Natural Color System) 또한 심리적 원색에서 직접 영감을 받았다.

6. 역사

아이작 뉴턴은 "원색"이라는 용어를 사용하여 햇빛의 유색 스펙트럼 구성 요소를 설명했다. 많은 색채 이론가들은 뉴턴의 연구에 동의하지 않았는데, 데이비드 브루스터는 1840년대 후반까지 적색, 황색, 청색 빛을 결합하여 모든 스펙트럼 색조를 만들 수 있다고 주장했다. 토머스 영은 적색, 녹색, 보라색을 3원색으로 제안했고, 제임스 클러크 맥스웰은 보라색을 청색으로 바꾸는 것을 선호했다. 헤르만 폰 헬름홀츠는 "약간 자줏빛을 띤 적색, 약간 황색을 띤 초록색, 그리고 울트라마린 청색"을 삼원색으로 제안했다. 뉴턴, 영, 맥스웰, 헬름홀츠는 모두 3가지 유형의 망막 광수용체 측면에서 색상 지각을 궁극적으로 설명하는 "현대 색채 과학"에 기여했다.

존 게이지의 『아펠레스의 행운』은 회화에서 색료로서의 삼원색 역사를 요약하고, 그 개념의 발전을 복잡하게 묘사한다. 게이지는 먼저 네 가지 기본색을 사용한 주목할 만한 그리스 화가들에 대한 플리니우스의 설명을 소개한다. 플리니우스는 색상(즉, 물질)을 그 겉보기 색상과 구별했는데, 밀로스의 흰색(ex albis), 시노페의 빨간색(ex rubris), 아티카 노란색(sil), 아트라멘툼(ex nigris)으로 구분했다. Sil은 역사적으로 16세기와 17세기 사이에 파란색 안료로 오인되어 흰색, 검은색, 빨간색, 파란색이 그림에 필요한 가장 적은 색상이라는 주장을 낳았다. 18세기 노리치 초상화가 토마스 바드웰은 플리니우스의 설명의 실용적 관련성에 대해 회의적이었다.

아일랜드 화학자 로버트 보일은 1664년에 영어로 '원색(primary color)'이라는 용어를 도입했고, 5가지 원색(흰색, 검은색, 빨간색, 노란색, 파란색)이 있다고 주장했다. 독일 화가 요아힘 폰 잔드라르트는 결국 원색에서 흰색과 검은색을 제거하고 빨간색, 노란색, 파란색, 녹색만 있으면 "모든 창조물"을 그릴 수 있다고 제안했다.

빨간색, 노란색, 파란색을 원색으로 간주하는 것은 18세기와 19세기에 대중적인 개념이 되었다. 조각가 야콥 크리스토프 르 블론은 메조틴트 판화에서 각 색상별로 별도의 판을 사용한 최초의 인물이었다. 그는 노란색, 빨간색, 파란색에 음영과 대비를 더하기 위해 검은색을 사용했다. 르 블론은 1725년에 보일이 '원색'을 사용한 것과 매우 유사한 의미로 빨간색, 노란색, 파란색을 설명하기 위해 '원시적인'이라는 용어를 사용했다. 곤충학자이자 조각가인 모세스 해리스도 1766년에 빨간색, 노란색, 파란색을 "원시적인" 색상으로 묘사했다. 레오노르 메리메는 그의 회화 관련 저서(원래 1830년 프랑스어로 출판)에서 빨간색, 노란색, 파란색을 자연에서 발견되는 "다양한" 색조와 색상을 만들 수 있는 세 가지 단순/원시적인 색상으로 설명했다. 화학자 조지 필드는 1835년에 빨간색, 노란색, 파란색을 설명하기 위해 '원색'이라는 단어를 사용했다. 또 다른 화학자 미셸 외젠 슈브뢰유는 1839년에 빨간색, 노란색, 파란색을 "원색"으로 논의했다.

18세기와 19세기에 제안된 색상 질서 시스템("색상 목록")에 대한 역사적 관점은 빨간색, 노란색 및 파란색 안료를 색상 기본색으로 사용한다고 설명한다. 토비아스 마이어(독일의 수학자, 물리학자, 천문학자)는 1758년 공개 강연에서 빨간색, 노란색, 파란색을 같은 평면에 있는 3개의 꼭짓점에, 흰색을 상단 꼭짓점에, 검은색을 하단 꼭짓점에 배치한 삼각 쌍뿔을 묘사했다. 삼각 쌍뿔 안의 흰색과 검은색 꼭짓점 사이에는 11개의 색상 평면이 있다. 마이어는 그의 입체에서 평면의 부분적인 채색에 진사, 웅황(왕의 노란색), 베르그블라우(청금석)를 사용했지만, 유색광과 착색제를 구별하지 않은 것으로 보인다. 요한 하인리히 람베르트(스위스 수학자, 물리학자, 천문학자)는 갬보지, 코치닐, 프로이센 블루를 기본색으로 하고 맨 위 꼭짓점에만 흰색을 사용하는 삼각 피라미드를 제안했다(람베르트가 이러한 안료로 충분히 검은 혼합물을 만들 수 있었기 때문). 람베르트의 이 시스템에 대한 연구는 1772년에 출판되었다. 필리프 오토 룽게(낭만주의 독일 화가)는 빨간색, 노란색, 파란색이 기본 색상이라는 이론을 굳게 믿었다(다시 한번 빛의 색상과 착색제를 구별하지 않았다). 그의 색상 구는 궁극적으로 괴테가 1810년에 출판한 색상 구(Farben-Kugel)라는 제목의 에세이에서 묘사되었다. 그의 구형 색상 모델은 빨간색, 노란색, 파란색이 경도 방향으로 동일하게 배치되어 있고, 그 사이에 주황색, 녹색, 보라색이 있으며, 흰색과 검은색은 반대 극에 위치한다.