색 체계 - HSV, Lab, 10색상환에 대하여
HSV
색을 구성하는 방법의 하나이다. RGB 와는 다르게 색을 나타내는 방법으로, 색도(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value)의 3요소로 구성된다. HSB(Brightness), HSI(Intensity), HSL(Lightness)이라는 표기도 쓰인다.
직선축으로만 이루어지는 타 색구성법과는 달리 원기둥이 모태인 곡면기하형 색 구조를 하고 있는데, 명도, 채도는 직선이고 색도는 원형을 띠고 있다. 여기서 원기둥에 가까운 먼셀 모델과 원뿔 두개를 이어붙인 형태의 오스트발트 모델로 나뉜다. 다만 시중에 나와 있는 먼셀 모델 색입체는 위 사진에 나와 있듯 안료의 한계로 찌그러진 구 형태에 가깝다. 명도가 높을수록 위로 올라가며, 채도가 높을수록 중심축에서 멀어진다.
직관적이고 자연계의 색상을 거의 온전히 표현할 수 있지만 구조 자체가 곡면기하라 다른 색구성법에 비해 다소 난해한 면이 있다. 물론 정팔포체 구조인 CMYK에 비하면 일단은 눈에 보이는 구조이긴 하지만...
RGB로는 색상이 점진적으로 바뀌는 그라디언트를 구현하기가 힘들지만 이 HSV를 사용하면 두 개의 파라미터를 고정하고 하나의 파라미터만 움직이는 방법으로 음영변화(그림자), 채도변화(먼 곳의 물체 또는 물 속으로 들어가는 물체가 점점 잿빛으로 보이는 현상), 그리고 무지개 표현이 아주 쉬워진다. 그러니까 여러 색을 조화롭게 섞어서 칠하기에는 RGB보다 HSV팔레트가 편하다. 반대로 원색 계열로 초현실적, 비사실적인 그림을 그릴 때에는 RGB보다 불편하다.
이상우 작가가 쓴 허색이란 소설에 이 모형이 등장한다. 색 공간의 모양은 원기둥이 아니라 역 원뿔의 형태이다.[5] 모형의 꼭대기는 평평하고, 명도가 낮아질수록 채도에 따른 색 변화 정도가 줄어든다는 점을 반영해 꼭대기가 제일 넓고 아래로 내려갈수록 너비가 좁아지다가 바닥에 이르러서는 너비가 없어져 검은색은 딱 하나의 점으로 표현되게 하는 모형이다.[6] 작품 초반부에 소개된 이후 중간에 잠깐 언급된 것 말고는 전혀 등장이 없다가, 이야기가 다 끝나고 에필로그에 가서야 주연급의 비중으로 다루어진다.[7] 작품의 소재 자체가 이 세상에 존재하지 않았던 색들의 등장인만큼, 기존의 색 체계를 깨부순 새로운 색들을 HSV색 공간에 넣으면 색 공간이 어떻게 변하는지를 보여준다.
애플의 iWork는 색상을 지정할 때 프리셋, 색상 타일 이외에 사용자 지정 색을 선택할 때, RGB가 아닌 HSV를 쓴다.
Lab
국제 조명 위원회(CIE)가 1931년에 정의한 CIE XYZ를 바탕으로 1976년 발표한 색 공간이며 CIE L*a*b*로도 표기한다.
아래 링크에서 Lab를 sRGB로 변환 가능하다.
-> Free Color Converter - RGB, CMYK, LAB, XYZ, HEX and more! (nixsensor.com)
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다만 Lab의 색상 영역은 XYZ를 토대로 하고 있으며, sRGB는 XYZ가 표현하는 영역에 비해서는 좁은 영역의 모델로, 표현할 수 있는 색상들이 한정되어 있기 때문에 일부 수치는 sRGB로 표현할 수 있는 근사치를 보여준다.
이전에도 사람의 눈이 인식하는 색상을 토대로한 색상 체계를 고안하려는 시도들이 있었고, CIE XYZ는 그 결과로 원뿔세포가 자극되는 파장/에너지 대역 등을 파라미터화 하여 모델링한 색상 모델이었다. 그러나 CIE XYZ 색상계가 목표하는 모델과는 달리, 인간이 인식하는 색상 간의 거리 등을 표현하는 방법에 있어서는 비직관적이라는 한계가 있었다.
안구가 인지하는 색상 간의 차이는 비선형적이기 때문에 이를 반영하는 색상계에 대한 수요는 먼셀 색상계 등 이미 충분히 검증되어 왔다. 따라서 Lab는 인간이 인지하는 색상계에 더 초점을 두어 모델링한 색상계로써, 간상 세포가 느끼는 밝기(Lightness)를 독립 표현하였다. 대신 색상의 표현에 사용되는 변수의 제한은 원뿔세포의 색상 크로마 - 적록과 황청(a Channel, b Channel)의 조합을 통해 표현하여, 안구가 인식하는 비선형적인 색상 간의 거리를 선형 - 2차원 유클리드 공간으로 표현할 수 있도록 하였다.
여기서 밝기를 제외한 두 요소는 적록, 황청의 서로 대립되는 색을 묶은 개념으로, 일반적으로 크로마라는 용어가 사용된다. 크로마는 회색을 기준점으로 잡고 서로 반대 방향으로 뻗어가는 구조지만, 그 범위는 밝기(L) 값에 좌우된다. 예를 들어 L*=75로 밝은 경우에는 크로마가 표현되는 영역이 거의 사각형이 되며 자주색과 푸른색의 중간 색상들이 고루 표현되지만, L*=25로 어두운 경우에는 한쪽이 극단적으로 좁아져 거의 삼각형에 가까운 형태가 되어 극단적으로 좁아진다. 또한 녹색과 적색의 대립은 밝은 경우도 어두운 경우도 아닌 중간쯤에서 더 넓어지기도 한다.
얼핏 보기에 다소 비직관적인 것 같아보여도, 밝기와 크로마를 사용하여 색상을 정의함으로써 얻을 수 있는 가장 큰 이점은, Lab 색상 간의 유클리드 거리를 계산한 결과가 인간이 느끼는 색상차와 상당히 유사[1]하다는 점이다. Lab 값에서 a와 b가 +, +에 해당하는 색이 색채학적으로 진출색(난색)으로 분류되고, −, −에 해당하는 색이 후퇴색(한색)으로 분류되는데, 이러한 점은 Lab가 지향하는 직관성이 어디에 있는지를 가장 잘 보여준다. 이러한 장점으로, 밝기/색 보정과 같은 요소가 폭넓게 활용되는 디지털 그래픽 작업에서 Lab 색상계는 자연스러운 보정 결과를 얻기 위해 자주 사용되곤 한다. 다만 Lab 색상계 자체는 연속된 공간으로 정의되지만, 디지털 작업에서는 표현의 한계상 샘플링된 값[2]으로 표현되는 경우도 있다.
또한 Lab 색상계의 연구는 영상처리 분야에서 활용되는 영상 압축 및 전송을 위한 색상계 등과도 이어지게 되는데, Lab와 유사한 패러미터를 사용하는 대표적인 색상계로 YUV(YCbCr)가 있다. YUV는 밝기(Y)와 청록(U 또는 Cb), 적황(V 또는 Cr)의 조합으로 이루어지는 색체계이며 영상 처리[3]에서 주로 쓰인다.
그 외에도 평균적인 인간의 안구에서 느끼는 색각을 완전히 재현하는 것을 목표로 하는 CIECAM 시리즈도 존재하나 그 대신 변환 과정이 매우 복잡하기 때문에 색각을 연구하는 게 아니라면 Lab과 같은 용도로는 거의 쓰이지 않는다.
10색상환
먼셀 색체계중 먼셀 10색상환중 하나이다. 미국의 화가이자 색채연구가인 앨버트 헨리 먼셀 (Alber. H. Munsell)이 1929년에 최초로 공개하였고, 1931년 CIE와 1943년 미국 광학학회(OSA)의 측색 학회에서 수정하여 발표한 색체계이다. H(Hue, 색상), V(Value, 명도), C(Chroma, 채도)의 순서대로 기호화해서 표시하는게 특징.
10색상환은 색상의 변화를 한눈에 알아보기 위해 10가지 색을 고리 모양으로 배열해 나타낸 것이다. 색깔은 빨강, 주황, 노랑, 연두, 초록, 청록, 파랑, 남색, 보라, 자주 순이며 각 띠에서 마주보는 색은 보색관계이다.
1965년 한국산업표준 KS규격으로 채택되었다. (KS A0062)
색상환의 12시 방향에 빨강(R)을 기준으로 노랑(Y), 초록(G) , 파랑(B) , 보라(P) 까지의 5가지색을 기본으로 하고, 그 사이사이에 중간색인 주황(YR) , 연두(GY) , 청록(BG) , 남색(PB) , 자주(RP) 를 고른 간격에 배치한 이것이 먼셀의 10색상환이다. 세분화하면 20[1], 40, 최대 100색상환까지 가능하다.
Red 부분을 확대한 사진. 오른쪽으로 갈수록 숫자가 커진다. R 부터 RP까지 기본 10색상은 각각 10개의 단계로 다시 세분화 된다. 그림과 같이 하나의 색상을 크게 확대해 보면 5R은 노란빛이나 보랏빛이 없는 순수한 빨강으로 기준이 되는 색이다. 시계방향으로 숫자가 커지면 인접한 색(YR)에 점점 가까워 진다. 또한 숫자 5를 기준으로 시계 반대 방향으로 숫자가 작아지면 인접색 (RP)에 가까워 진다.
그리고 참고로 12색 상환과 비교할 때 10색 상환은 (RO) 와 (OY)가 빠졌다.
12색 상환은 3원색 빨강(R),노랑(Y),파랑(B) 를 서로 한번씩 섞은 2차색인 주황(R+Y),초(Y+B),보라(B+R) 그리고 3원색과 2차색을 섞은[3] 3차색 R+O,Y+O,Y+G,B+G,B+P,R+P 이렇게 12개가 나온다. 이 12가지 색상 사이에 섞인 중간색들까지 합쳐진 24색상환도 있지만 드물어서 많이 나오진 않는다(rgb 버전도 마찬가지이다).