컬러 측정2_ 3요소(광원, 물체, 관찰자)

색채를 관리(컬러 매니지먼트, Color Management)한다는 것은 무엇일가? 

 

색의 측정을 통해 일관된 색이 나올 수 있도록 관리하는 것이 아닐까? 

색은 사람이 보는 것이고 그래서 각자가 생각하는 색 마저도 다르다. 

또한 아침부터 저녁까지 시시각각 변화가 생기기도 한다. 

그런데 그런 색을 어떻게 측정할 수 있는 걸까? 

 

방법은 색에 영향을 주는 변수들을 관리해 버리는 것이다.

우선 그 변수들이 무엇인지부터 알아야, 색이 어떻게 관리할 수 있는지 이해할 수 있다.

 

 

그렇다면 색을 인지하는 방법은 무엇일까?

 

물체의 색은 빛이 물체에 도달한 후 반사되어 눈의 망막에 도달한 후 시신경을 거쳐 대뇌에서 느끼게 된다. 

그래서 단순히 컬러만 인식하는 차원을 넘어서 핑크색을 보면서 사랑스러움을 느끼고 파랑을 보면서 시원하다고 생각하기도 한다.

 

 

이 과정에서 색을 인지하는 요소를 추출해보자. ‘광원(빛)’, ‘물체’, ‘관찰자(시각, 눈)’ 이다.

빛이 없으면 색을 느끼지 못하고,

사람이 아닌 동물이 느끼는 색은 해당되지 않기 때문에, 사람의 눈이 중요한 요소가 된다.

 

 

1. 광원

위에서 추출한 광원, 물체, 관찰자라는 색의 삼요소 중 광원에 대해 살펴보자.

뉴턴은 1666년 빛을 프리즘에 통과시켜 색을 분해했다.

하얀 빛을 빨주노초파남보라고 말하는 단색광으로 분해했는데, 이 전체 영역을 가시광선 이라고 부른다.

 

 

가시영역의 바깥인 자외선 (UV, Ultra Violet)과 적외선 (IR, Infra Red)의 일부 영역까지는 곤충이나 동물은 볼 수 있다. 

하지만 이는 사람이 볼 수 있는 영역은 아니며, 사람이 볼 수 있는 가시광선 영역은 통상 380nm~780nm 이다.

 

1) 색 온도

광원을 특정 파장영역으로 정의하기엔 무리가 있어 색 온도라는 것을 만들게 되었다. 

색 온도는 색을 온도라는 물리적인 수치로 표현한 것이다. 

 

검정은 빛을 흡수하지만 반사를 하지 않는 색이다. 

마찬가지로 “Blackbody”라는 검정 몸뚱이인 흑체는 에너지를 흡수하기만 하고 방출하지 않는 물체이다. 

 

따라서 흑체를 가열하면 열을 방출하지 않으므로 계속 온도가 올라가게 되고 그 변화에 따라 색이 변하게 된다. 단위는 켈빈(K)이다. 

그림처럼 9300K는 푸른색 쪽, 6500K는 흰색, 3000K는 붉은 색 쪽인데, 6500K를 기준으로 온도가 올라가면 Blue, 내려가면 Red쪽이다.

 

 

광원은 A, C, D65, D50 등의 광원이 있는데,

D65는 Daylight 6500K, D50은 Daylight 5000K이다.

A는 백열등이라 보면 되고 C는 6774K인데, 오랜 기간 기준으로 사용한 분야에서는 계속 사용하고 있다. 

 

 

광원의 선택은 통상적으로는 그 업계에서 사용하고 있는 것을 기준으로 하면된다. 

 

만일 기준이 없다면 

D65는 실외용, 또는 섬유 쪽에 쓰이고, 

D50은 실내용, 그래픽, 인쇄 쪽에서 사용되고 있으니 참조하길 바란다. 

 

2) 라이팅 부스 (Lighting Booth)

물체를 표준 조건에서 관찰할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한 부스를 라이팅 부스라고 하며, 몇 가지 표준 광원들을 탑재하고 있다.

A, D65, CWF(CoolwhiteFlourescence), U30, UV 등의 광원이 있으며 아래의 상자안에서 물체를 관찰할 수 있다.

참고로 복사용지나 지폐를 UV광원 아래에 두면 형광증백제가 처리된 것을 확인할 수 있다.

 

표준 조명을 볼 수 있는 Lighting Booth (JUST NORMLICHT 제품)

 

3) 메타메리즘 (Metamerism)

염색한 원단을 수출하게 되었다. 주문업체에서 컬러 샘플을 받았고 그것과 동일하게 염색하여 발송하였다. 

그런데 색이 같지 않다고 전부 반품하겠다고 하는 것이다. 왜 이런 상황이 발생했을까?

 

주문 업체에서는 TL84라는 유럽에서 쓰는 절전형 형광들을 사용했고 제조업체는 일반 형광등에서 만든 것이다. 

정말 상상만해도 끔찍한 상황이다. 

 

 

이렇게 어떤 광원 하에서는 같은 색으로 보이던 두 물체가 

다른 광원에서 다른 색으로 보이는 현상을 메타메리즘(Metamerism).즉, 조건등색이라고 한다. 

 

예를들어 조색할 때 시감 비교를 많이 하게 된다. 

특히 혼합 Bk의 경우 Neutral Black 즉, Red나 Blue기미로 치우치지 않은 중성 검정색을 만드는 것이 관건이다. 

한쪽으로 치우칠 경우 광원에 따른 편차가 생기므로 반드시 표준광원에서 비교해 보아야 한다. 

 

 

2. 물체

색의 삼요소인 광원, 물체, 관찰자 중 물체에 대해 살펴보자. 

 

물체의 색은 반사된 빛이 눈에 도달하기도 하지만 투과된 빛이 도달하기도 한다. 

투과물체의 경우 빛의 투과정도를 이용해 헤이즈(Haze)라는 투과물체의 흐림도를 측정할 수 있다. 

 

물체의 표면이 평평하면 측정값은 거의 일정하다. 

하지만 섬유처럼 표면이 일정하지 않다면 샘플의 여러 부분을 측정하여 오차를 줄여야 한다. 

 

금속처럼 반사율이 높은 곳에서 미세한 편차가 중요한 경우에는, 정밀도가 높은 측색기를 사용해야 한다. 

또한 금속들은 광택이 있는 경우가 많은데, 광택도 측정기(Gloss meter)를 사용해 20°, 60°, 85°의 세 가지 광택도를 측정할 수 있다. 

 

 

3. 관찰자

세번째로 광원, 물체, 관찰자 중 관찰자에 대해 살펴보자.

 

사람의 눈에 대한 기준을 정하기 위해 색맞춤 실험이라는 것을 하게 되었다. 

눈은 세 개의 signal인 R, G, B 따로 느낀다는 것에 착안하여 벽면의 왼쪽에 프리즘으로 분해된 단일광들을 차례로 보여주고 

실험자에게는 R광원, G광원, B광원을 준 다음 왼쪽과 색이 같아지도록 오른쪽에 비추어 조절하도록 했다. 

 

이렇게 프리즘의 분광컬러가 RGB광원의 어떤 비율로 느끼게 되는지 알 수 있었고 

눈에 질환을 앓은 적이 없는 20대 초반 200명을 테스트하여 평균낸 값을 표준 관찰자 (Standard Observer)라고 정의했다. 

 

 

다만 적용하다 보니 샘플의 면적에 따라 색을 다르게 인지하는 부분이 있어 2도시야, 10도시야로 구분했다. 

예를 들면 벽지를 고를 때 샘플 패치를 보면 굉장히 진한 색으로 보이지만, 막상 벽지를 넓은 벽면에 시공한 다음에 보면 생각보다 색이 밝게 느껴진다. 이렇게 면적에 따라 색이 다르게 느껴지는 면적대비를 생각하면 된다.

 

 

 >> "광원, 물체, 관찰자"의 조합이 "XYZ, Lab"로 표기되고 있다.

광원, 물체, 관찰자에 대한 값을 이용하여 컬러를 측정할 수 있게 된다.

 

참고로 관찰자는 색을 R수광기, G수광기, B수광기에서 따로 인식하므로 아래와 같이 X, Y, Z로 표기하게 되었다. 

 

광원 x 물체 x 관찰자R수광기 = X

광원 x 물체 x 관찰자G수광기 = Y

광원 x 물체 x 관찰자B수광기 = Z

 

X, Y, Z는 파장 또는 값으로 표기되는데, 이런 식으로는 색을 비교하기 어려운 관계로 Lab라는 색 공간을 구상하게 되었다. 

Lab는 세로축을 명도축으로 하고 가로로 단면을 잘라서 a, b축으로 나누고 색상, 채도를 표현한 색 체계로 삼차원의 균등한 색 공간이다. 

곧 Lab는 측색을 통해 객관적으로 얻은 수치이며, 장소, 시간, 사람 등의 여러 변수에 구애받지 않으면서 관리되는 값이다. 

 

Lab에 대해 더 알아보고 싶다면 아래 글을 읽어보기를 추천드린다.

https://farbls.tistory.com/18?category=931079

프린터 컬러 프로파일의 원리1 _ 컬러모드, GCR, CIELab

 

 

>> 측색의 결과는 Lab로 표기된다.

이렇게 광원, 물체, 관찰자에 대해서 살펴보았다. 이 세 가지 요소는 측색할 때에도 중요하다. 

어떤 광원과 관찰자 조건으로 측색할 것인지 정해야 하기 때문이다. 

 

측색 관련한 내용은 하기 글을 읽어보시길 추천드린다.

https://farbls.tistory.com/20

컬러 측정1_측색과 색차_Color Measurement and Color Difference