2. [이과가 이해한 Color] RGB 색체계

 

색의 혼합

먼저 말하자면 색의 혼합은 복잡하다! 아마도 지금 생각하는 색의 혼합은 전혀 맞지 않을 것이다.
그렇다면 색의 혼합은 어떻게 일어날까? 

예를들면
빨간빛과 초록빛을 합치면 노란빛이 된다.
아마도 아래와 같은 생각을 할 수 있을 것이다. 

위의 현상이 빨간파장과 초록파장이 합쳐져서 하나의 파장이되고 노란파장을 갖게 됨을 의미하는 걸까? 

그렇다고 생각 할 수 있다.
그러나 그렇지 않다. 

이전 Chapter에서는 신나게 색은 파장과 같다고 설명했는데 왜 이제와서는 아니라는 걸까?
조금 더 구체적으로 위의 예시를 다시 들면

1. 노란색 파장 565nm의 파장의 색을 내는 빛과
2.위의 빛과 똑같은 색으로 인식되는 빛을  빨간빛과 초록빛을 적절히 혼합해서 만들었다고 하자

그런데 1번빛과 2번빛의 파장이 다르다는 것이다.

이전 Chapter에서 설명한 것은 모두 맞는 말이다. 
특히 하나의 파장이 존재하는 상황에서는 이전 Chapter에서 설명한 것으로 모든 것을 설명 할 수 있다.  

그러나 두가지 이상의 파장이 존재하는 상황에서는?

같은 색으로 보여도 전혀 다른 파장을 가지고 있을 수도 있다. 

 

Metamerism

메타머리즘이라는 이 현상은 우리가 아주 편리한 색체계(RGB 색체계)를 구상 할 수 있게 만들었고 또 직관적으로 상상하는 색의 혼합을 어렵게 만들었다. 

"Metamerism" 이라는 현상은
같은 색으로 보여도 전혀 다른 파장을 가지고 있을 수도 있다. 
정확하게는 단일 파장의 색과 혼합된 파장의 색은 다르다라는 것이다.

먼저 혼합된 두 파장은 하나의 파장이 되지 않는다. 아래에서 다시 강조하겠다.

 

이야기를 더 진행하기전에 Metamerism에 대해 환상적인 설명을 하고 있는 Ted 강연의 일부의 예시를 먼저 보자
아예 아래의 유투브 강연을 보는 것이 더 도움이 될 것이다. 

아래 예시는 Ted-Ed의 강연: 콜름 켈러허(Colm Kelleher) 동영상: TED-Ed. 에서 가져 왔다. 

 

위의 강연은 https://www.youtube.com/watch?v=l8_fZPHasdo  에서 볼 수 있다. 

빨간색과 초록색 파장이 노란색의 부분에서 동시에 존재하고 있다. 파장이 혼합되서 한가지 파장이 되지는 않는다는 것이다.

우리가 동시에 아기의 울음소리와 TV소리를 들을수 있듯이 빛의 파장도 따로따로 존재 하며 따로 따로 인식된다. 

이전 Chapter에서 말했듯이 우리 눈에는 원추세포 (S,M,L) 세개의 감각 세포가 있다. 

조금 예시를 쉽게하기 위해 각 차원의 값이 0~1 값을 가진다고 하자. (또 가상으로 빛의 파장들과 자극들을 대충 설정하겠다.)

만약에 빨간빛 625nm 은 $(0,0.2,0.6)$ 의 전기 자극을 준다고 하자 초록색빛 546nm은 $(0,0.6.0.3)$ 의 자극을 가지고 있다고 하자 

노란색 빛 565nm 은 대충 $(0 , 0.4 , 0.45)$ 의 자극을 준다고 하자.

이럴때 0.5의 강도의 빨간색 빛과 0.5의 초록색 빛의 자극을 준다면 

$0.5*(0,0.2,0.6) + 0.5*(0,0.6.0.3) = (0 , 0.4 , 0.45)$ 의 자극을 주는 것과 같게 된다 

정확하게 노란색 빛 565nm이 주는 자극과 같다. 

그러면?  같은 색으로 인식된다. 

초록색빛 546nm 과 빨간색빛 625nm 이 각각 따로 눈에 들어오더라도 눈의 원추세포가 느끼는 자극은 565nm의 주는 자극과 같음을 같은 색으로 느끼게 된다. 

이렇게 다른 파장의 빛이 같게 느끼게 된다. 이게 Metamerism 이다.

 

똑같은 설명을 Wiki에 나와 있는 예시를 들어보겠다. 

Metamerism에 대해 실제 실행한 실험을 소개하고 있다.

 

1행의 1열과 2열의 노란색을 보면 같은 색임을 알 수 있다.
(그런데 실제로 비춰지는 파장은 다르다.)

2행을 보면
1열은 순수한 노란색의 단일 파장이고
2열은 3가지 단일 파장이 조합된 복합 파장임을 알 수 있다.

3행은 단순히 S,M,L 원추세포의 파장별 활성화 정도를 나타내는 그래프이고 (중요하지 않다)

4행을 보면 단일 파장과 혼합파장이 원추세포를 자극하는 정도가 같음을 알 수 있다. 

그 결과로 인해 1행에서 처럼 색이 같다고 느낀다 

이게 Metamerism 이다.

 

 

Metamerism 현상을 보고 있으면 뭔가 생각이 들게 된다. 결국 색이라는것은 이전 Chapter에서 강조했듯이 생물학의 원추세포를 빼놓고 이야기 할 수 없고 결론적으로 그 3가지 원추세포의 자극 만으로 인식된다는 것이다.
다시 말하면 3가지 원추세포만 자극하면 된다. 그러면 모든 색을 표현 할 수 있다.

그러면 우리가 모든 색을 내는 전구를 개발한다고 할때 어떤 전구 하나가 있어서 그 전구가 모든 파장을 내도록 개발 하는것보다는 

L 세포를 자극하는 전구  L,    $(0,0,1)$
M 세포를 자극하는 전구 M ,  $(0,1,0)$
S 세포를 자극 하는 전구 S ,   $(1,0,0)$

이 있고 각 전구의 강도만 조절 한다면 , 강도만 $0~1$ 사이로 $x,y,z$ 라고 각각 준다면  $x*(0,0,1)+y*(0,1,0)+z*(1,0,0) = (x,y,z)$ 로 모든 색(인간이 인식하는)을 만들 수 있다. 3가지 전구만 있으면 되는 것이다

이 L전구 , M전구 , S전구가 뭘까? 

바로 RGB , 빨간색,초록색,파랑색 이다.

 

RGB 색체계

빛의 삼원색이기도한 빨강,초록,파랑 3가지 색은 그 3가지만으로도 모든 색을 표현 할 수 있고 정확하게는 가산혼합방식으로 표현가능하다는 점이다.

순색의 RGB 3가지의 색을
( R , G , B ) 의 3가지로 나누고 각각의 강도를 0~255 까지 256개로 나누면 

255일때 최대 강도 0일때 빛이 없음을 전구의 강도로 나타낸다면
( 0~255 , 0~255 , 0~255) 으로 표현 할 수 있고 2^32 개의 색을 불연속적으로 표현 할 수 있다.

 

 

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