니콘유저

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. 이를 Grassman의 색채법칙이라 한다.

이에 따라 (X, Y, Z) 의 값을 X + Y + Z으로 규격화한 (x, y)공간에서는 두 색의 혼합비에 따른 두 점의 가중평균점이 된다. 따라서 CIE 색도표에서 A, B 두 점의 색을 혼합하면 두 점을 이어준 직선상에 두 혼합비의 역으로 비례배분한 지점이 바로 혼합색을 나타낸다. (Grassman의 색채2법칙)

두 색의 성분을 연속적으로 조절한다면 A와 B를 이어준 직선상에 잇는 모든 색을 다 만들어 낼 수 있게 된다.

 

CIE 색도표에서의 색의 혼합 A와 B의 두 색을 더하면 이들의 혼합비에 따라 두 점을 이어준 직선상의 색이 나타난다.  

 

보색 A와 B의 두 빛을 같은 밝기로 합성해서 백색이 될때의 A, B를 서로 보색이라 한다. 여기서 A와 C, B와 C 사이의 거리는 같다.         한편 CIE 색도표에서 중심에 해당하는 (1/3, 1/3) 지점은 백색인데 이 점과 같은 거리 떨어져 있으면서 서로 반대 방향에 있는 두 색을 같은 비율로 섞으면 바로 이 백색이 될 것이다. 이렇게 두 색을 서로 같은 양으로 합성했을 때 색이 사라지는, 즉 백색이 될때 서로의 색을 보색(complement)이라 한다. 말굽형이 대칭성이 없는 것 때문에 모든 색의 보색이 존재하지는 않는다. 그러나 중심 C에서 색도표의 내부에 접하는 원을 그렸을때 그 원안에 들어 있는 모든 색은 이의 보색을 가지고 있다.    

 

순도와 주파장

CIE 색도표의 중심점 C는 6774K의 흑제복사에서 나오는 한낮의 태양빛과 매우 가까운 백색광이다. 따라서 백색광의 색온도가 6774K라고 말하기도 한다. 한편 색도표에서 ∩ 처럼 굽어있는 가장자리는 각각 단색광의 최고로 순수한 빛이다. 따라서 색의 혼합법칙에 따라 6774K의 복사에 포함된 각 파장별 빛의 밝기를 가중치로 하여 ∩ 부분을 평균한 지점이 바로 C점이 되는 것이다. 즉 말굽의 테두리를 그 파장에 해당하는 빛의 세기의 분포와 같은 질량분포를 주게 된다면 말굽의 질량중심과 같은 점이다.

이제 무수히 넓은 영역의 파장성분이 합해져서 '가장 순수하지 못한' 이 백색광과 '가장 순수한' 단색광을 합성하는 것을 생각해 보자. 아래 그림에서 '보통'의 B 색은 실은 이렇게 '순수'한 A색과 '비순수'한 C색이 합해져서 만들어 진 것이다. 따라서 A의 파장을 B의 주파장이라 한다. 또한 백색에 순수색을 섞어주는 비율을 그 색의 순도(purity)라고 한다. 이렇게 주파장과 순도로 임의의 파장을 표기하는 것을 단색표기법이라 한다.

순도와 주파장 눈금 CIE 색도표 위에 순도가 0, 20, 40, 60, 80, 100%의 눈금과 20nm 간격으로 주파장이 일정한 눈금을 그었다. 순도가 일정한 눈금은 색도표의 테두리 모양 그대로를 중심점 C로 향해 축소한 모양이 되며, 주파장이 일정한 선은 중심점 C로 부터 방사상으로 퍼져 나가는 직선이 된다. 그림에서 B의 색은 순도 60%, 주파장 560nm으로 대표될 수 있다.       그러나 이 단색표기법으로 표기할 수 없는 영역이 있는데 바로 주파장이 정의되지 못하는 색이다. 말굽의 아래 직선 부분은 순수색이 아니라 가시광선의 두 끝 파장 약 400nm와 700nm의 주변의 빛을 합성하여 만드는 빛이다. 따라서 위 그림에서 D는 그 파장값을 560nm c 처럼 이의 보색의 파장값(560nm)에 c를 붙여서 나타낸다.    

삼원색

세 색을 조합하여 만들어 낼 수 있는 색의 영역은 세 색이 만드는 삼각형 내부이다. 위 그림은 세 개의 색으로 가장 넓은 색도를 만들어 낼 수 있는 경우를 보여준다. 이 세 색은 이상적인 삼원색이 될 것이다.

 
이상적인 삼원색 말굽모양의 세 가장자리를 원색으로 삼으면 비교적 가장 넓은 영역의 색상 조합이 가능해진다. 그림에서 이들로 조합가능한 색은 R, G, B 세 점을 이어준 삼각형 내부의 모든 색이다.          

색대역

칼라 모니터는 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 색대역(color gamut)이라 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.

칼라모니터의 색대역으로 R, G, B 세 색소가 만드는 빛의 밝기에 따라 삼각형 내부의 모든 색을 만들 수 있지만 바깥의 색은 근본적으로 만들 수 없다. 따라서 이 교재의 화면을 모니터로 보는 경우에는 바깥의 영역은 색은 제대로 표현되지 않을 것이다.

칼라 모니터의 색대역 NTSC는 (0.670, 0.330), (0.210, 0.710), (0.140, 0.080)의 세 좌표값을 갖는 세가지 형광체를 정하였다. 따라서 칼라텔레비젼으로 재현되는 색상은 이 삼각형 내부로 국한된다.      

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