컴퓨터그래픽과 디지털색채
컴퓨터그래픽 소프트웨어의 구체적인 기능을 배우기에 앞서 색채학에 관한 기본적인 원리를 정확히 파악해야만 한다.
색은 물리학, 화학, 생리학, 디자인 등의 여러 학문분야에서 과학적으로 연구되어 왔으며, 또한 색의 정체는 이러한 모든 분야가 종합되어야 비로소 드러나게 된다.
색채학의 세계를 논리적으로 확립하는 문제는 컴퓨터 응용디자인 분야에서 효율적인 소프트웨어활용에 기초를 이루는 것이다.
가장 쉽게 색의 상관성을 이해하는 방법은 빛의 삼원색과 인쇄에서 안료의 삼원색으로 색상환 기본 구조를 파악하는 것이다.
우선 빛의 3원색인 (R:Red. G:Green. B:Blue)로 3색 색상환을 만들 수 있다.
이를 중첩시켜서 세가지의 표색을 만들면 여섯가지의 색상환이 만들어지며,이러한 이차적인 혼합색은 색안료의 삼원색인 마젠타(M:Magenta), 노랑(Y:Yellow), 시안(C:Cyan)이 된다.
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이렇게 해서 얻은 6가지 색상환은 모든 혼색과 보색 관계의 기본 구조가 된다. 혼합색은 반드시 두색의 중간에 놓인다. 보색은 반드시 반대편에 대칭으로 놓여 있으며, 두 보색의 혼합은 항상 삼원색의 혼합이다. 보색 혼합이 빛에 의한 가산혼합일 경우는 흰색이 되며, 색 안료에 의한 감산혼합일 경우에는 검은색이 된다. 이러한 원리는 매우 중요한 역할을 한다.
컴퓨터그래픽과 색(色)의 디지털화컴퓨터를 이용하여 색상을 구현하려면 비트맵이미지에서는 한 점(Pixel, Dot)마다 비트를 할당하여 색상을 표시하고 벡터이미지 에서는 도형(Figure, Polygon)마다 비트를 할당하여 색상을 표시한다. 픽셀에 대해 좀더 자세히 알아보면 아래와 같다.
픽셀
: 픽셀이란 picture와 element 두 단어의 첫 음절을 딴 합성어로 디지털 이미지의 최소 단위를 의미한다. 픽셀은 크게
"픽셀 단위, 좌표, 픽셀 해상도"의 세 가지 기본 요소를
가진다. [픽셀단위]: 픽셀은 더 작게 나뉘어 질수 없는 최소 단위인 종횡비로 표시할 수 있다. 종횡비란 사각형의 가로 길이를 세로 길이로 나눈 비율을 말한다. 같은 기종의 컴퓨터에서 모든 픽셀의 종횡비는 같다. 매킨토시와 PC를 비롯한 대부분의 컴퓨터에서 사용되는 픽셀의 종횡비는 1:1, 즉 정사각형의 픽셀을 기본 단위로 한다. 그러나 비디오 시스템도 있어서 다른 픽셀 단위를 갖는 시스템 간에 이미지 변환을 하는 경우에는 픽셀 종횡비를 맞추어 주어야 왜곡이 생기지 않는다.
픽셀 종횡비는 구분되는 용어로 이미지의 종횡비가 있다. 이미지 종횡비란 이미지의 가로 길이를 세로길이로 나누 비율로 표시되며 픽셀의 종횡비와는 다르다. 예를 들어 가로 400 픽셀, 세로 200 픽셀인 이미지의 종횡비는 2:1이다. 이 구분은 확실히 해 둘 필요가 있다. 극히 드문 경우지만, 예를 들어 픽셀 종횡비가 2:1인 환경에서 작업한 이미지를 PC나 맥으로 불러올 때 원래 이미지의 상태대로 불러 오려면 픽셀의 종횡비는 바뀌지 않기 때문에 이미지의 종횡비를 200%로 늘려 주어야 한다.
[좌표]: 픽셀의 좌표는 x, y축의 2차원 죄표계 위의 한 점으로 표시할 수 있으며 한 좌표에 동시에 두 개의 픽셀이 존재 할 수 없다. 픽셀의 좌표계를 비트맵이라 부르며 비트맵상에서 표현된 픽셀의 집합을 비트맵 이미지라고 한다. 모니터 같은 출력 장치에서는 비트맵 위에 픽셀을 한 줄씩 주사하는 방식을 사용하므로 비트맵 이미지를 래스터 이미지라고도 한다. 컴퓨터의 좌표계와 기준점, 픽셀의 상대적 위치는 우측 그림과 같다. 비트맵에서 각 픽셀의 위치는 고정되어 있다.
[픽셀 해상도]: 픽셀 해상도는 하나의 피셀이 몇 비트의 정보를 담고 있느냐에 따라 결정되는데 이를 비트 해상도 또는 색상 깊이라고 한다. 아래의 도표에 각 비트별로 하나의 픽셀이 표현할 수 있는 색상의 수가 나와 있다. 1비트 픽셀은 2가지 색상, 즉 흰색과 검정색 중한가지만 표현할 수 있다. 그러나 천만 이상의 색상을 표현할 수 있는 24비트 컬러일지라도 사람이 볼 수 있는 모든 색상을 표현하지는 못한다. 어떤 색상은 반드시 특정 색상모형(Color Model)속에서만 표현할 수 있다.
색심도 |
표현색상 |
1 bit |
2 Color |
4 bit |
16 Color |
8 bit |
256 Color |
16 bit |
65,536 Color |
24 bit |
16,777,216 Color (full color,
true color) |
32 bit |
16,777,216 Color + Alpha Channel |
예를 들어 비트맵이미지에서 점 하나에 8bit를 할당하였다면 8자리의 2진수로 색상을 표현하고 8자리 2진수의 경우의 수는 256(2의 8승)가지 이다. 만약 점 한 개당 16bit를 할당하였다면 그 2배인 16자리의 수로서 색상을 표현하고 그 경우의 수는 65,536가지이다. 그러므로 16bit의 칼라는 대략 65,000가지의 색상을 표현하는 것이다. 칼라는 대체로 Cyan(청록), Magenta(자홍), Yellow(노랑), blacK(검정) 의 4가지 색상을 몇%씩 섞는가에 따라서 구현된다. 이것은 인쇄, 출력에 해당되는 개념입니다. 컴퓨터에서는 R(Red), G(Green), B(Blue) 의 빛이 섞여서 만들어지는 가산혼합의 개념으로 색상을 표시한다. 32bit 하이칼라에서는 R,G,B 각 색상의 0%~100%까지의 색상단계를 각각 256단계로 나누어지고 256단계의 3가지 색상이 섞여 가면서 구현되는 색상의 경우의 수가 16,777,216가지 색상이다.
Color Model & Color System
[
RGB ]RGB 색상모형은 빛의 컬러 모델로 빛의 가산혼합 원리에 기초하여 색상을 나타낸다. 이 모형은 빛의 3원색(Red, Green, Blue : 적, 녹, 청)을 바탕으로 각 색은 256단계의 명도값을 가지고, 3원색의 혼합으로 색상을 표현한다. 가산혼합원리(가산원색모델: Additive primary model)란 색상의 혼합으로 인해 더 밝은 색을 얻을 수 있다는 색채 원리로 3원색을 모두 합하면 흰색, 전혀 빛이 없는 곳은 검정 색상으로 나타난다. 빛을 이용한 모든 출력기가 색상을 표현할 때 이 모형을 따른다. 예를 들면 모니터나 TV 화면에서 보는 컬러는 브라운관 안쪽의 R(Red), G(Green), B(Blue)의 형광 물질에서 방출되는 빛으로부터 만들어진다. 스캐닝 과정이나 필름 출력 과정, 웹 출력 등이 RGB 색상 모형에 기초한다. 왼쪽 그림은 RGB 색상 모형의 다이어그램이다.
[
CMYK ]
사람 눈의 시각 세포에서 색상을 느끼는 과정은 반사와 감산혼합원리(감산원색: Subtractive
primary Colors)로 설명할 수 있다. 어떤 물체가 특정 색상을 띤다는 것을 그 물체가 그 색만을 반사하기
때문이다. 예를 들어 사과가 빨갛게 보이는 것은 사과의 표면에서 다른 색은 모두 흡수하고 빨강색만을 반사하기 때문이다. 종이의
물체의 하나에 속하므로 같은 원리가 적용된다. 사진상의 파란 하늘은 빛의 3원색 중 빨강과 초록을 흡수하고 파란색만을 반사한
것이다.
이런 반사광은 빛의 가산혼합 원리(원색을 혼합하면 더 밝아진다)과는 반대로 원색의 혼합에 의해 더 어두워지는 감산혼합 원리를
따른다. 감산혼합의 3원색을 때로는 빨강, 파랑, 노랑이라고도 말하는데 정확하게는 시안(Cyan),
마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow)이다. 바로 이 감산혼합 3원색의 머리 글자를 따서 CMY 모형이라
하며 인쇄 과정에 이 색상 모형이 사용된다. 그런데 실제 인쇄 과정에 바로 사용하기에는 약간의 문제점이 있다.
이론적으로는 CMY만으로 모든 색상을 표현할 수 있어야 하지만, 현실은 이론과는 달라서 채도가 높은 색상이나 어두운 색상 표현에 문제가 발생한다. 3원색인 CMY 100%를 모두 혼합하면 가장 어두운 검정이 되어야 하는데 실제로는 안료 자체가 순수한 'Magenta, Cyan, Yellow'이기가 어렵고 농도 등을 완전히 맞추기 못해 짙은 갈색 또는 짙은 녹색 정도로 밖에 인쇄되지 않는다. 이를 해결하기 위해 3원색에 검정(blacK)을 더해 CMYK 모형이 된 것이다. 검정을 더함으로써 최소한 인쇄시 검정색과 어두운 색을 더욱 선명하게 표현할 수 있게 되었다. 왼쪽의 그림은 CMYK 색상 모형의 다이어그램이다.
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[RGB & CMYK 변환]
RGB의 색상공간은 CMYK가 터치할 수 없는 많은 컬러, 특히 밝은 색들을 포함하고 있으므로 RGB는 이미지를 인쇄할 때
원하는 컬러를 정확하게 구현하지 못합니다. 이것이 RGB를 CMYK로 전환할 때 색이 더 탁해지는 이유이다.
이것 때문에 인쇄를 하기 위한 이미지 작업에서는 많은 사람들이 CMYK모드에서 작업을 하는데, 이것은 실행중에 CMYK값을
RGB화면으로 전환해야 하기 때문에 속도가 훨씬느려지며 필터에서도 적용이 안되는 부분이 많다.
" RGB모드에서 모든 작업을 끝내고 마지막에 CMYK모드로 바꿔야 한다, 첨부터 CMYK모드에서 작업을 해야 한다"
라는 의견이 분분하다.
[HSL 칼라 모델]
이 모델은 RGB 모델과 유사하며, HSL은 색상(Hue), 채도(Saturation),
광도(Luminance)의 앞 글자를 딴 것이다. 이 모델은 일부 컴퓨터에서 지원한다.
기타 특수 모델에는 HSB(색상, 채도, 명도) 모델과 HCL(색상, 색도, 광도) 모델이 있다.
색보정(color calibration)
컬러 캘리브레이션이라고도 하며 스캐너의 컬러 분해에서 스캐너조작 패널의 미터값을 실제의 출력값으로 맞추는 것을 말한다. 스캐너의
분해 작업은 농담 재현과 색(色)재현등의 분해 데이터에 기본을 두고 각 원고의 분해 조건을 설정한다. DTP(전자출판)와
CEPS(컬러 화상처리 시스템)등의 컬러 화상 처리 소프트웨어에는 컬러 캘리브레이션이라는 색보정 기능이 있다. 또 망점(halftone)의
보정에는 컬러 캘리브레이션 망점보정 기능이 있으며 망점의 형상과 퍼센트의 설정 기능이 있다.
캘리브레이션은 사전적 의미로 '교정, 보정' 이라는 뜻으로 모니터와 원본 이미지의 색 차이를 조정하여 정확한 색상을 인지할
수 있도록 해준다는 의미이다. 일반적으로 모니터와 스캐너, 출력기의 컬러를 일치시키기 위해 별도의 캘리브레이션
보정장치를 사용하기도 한다.
색분해(color separation)
원고의 각 색(色)을 성분별로 나누는 것으로 컬러 원고(투과원고, 반사원고)를 제판용 필름에
원고의 각 색을 파랑(C). 빨강(M). 노랑(Y). 검정(K)으로 분해하는 것을 말한다. 색분해 작업에는 컬러 스캐너와
제판용 카메라를 사용하는데, 근래에는 색분해와 망점을 동시에 처리하는 컬러 스캐너가 보급되어 품질과 생산성이 향상되고 있다.
