5.2.1 CIE RGB 색공간

Jeekun Park·2023년 12월 29일

삼색 자극값의 가산적 성질의 선형성은 자체적으로 3차원 벡터 공간을 형성한다는 것을 의미한다. 하지만 이 벡터 공간은 기초 벡터들이 물리적으로 가능한 삼색 자극값에 해당하지 않기 때문에 조금 특이하다. 세 가지 유형의 원추 세포를 자극하는 동시에 다른 두 유형 중 적오도 하나를 자극하는 빛의 바장은 존재하지 않는다. 만약 우리가 우리의 기초 벡터들에 물리적 의미를 부여하고 싶다면, 우리는 넓은 범위의 지각된 색상을 생성하기 위해 함께 혼합될 수 있는 세 가지 별개의 파장, 주색을 선택할 수 있다. 이 개념은 1920년대에 L, M, S 원추 자극을 위한 기반으로 빨간색, 녹색, 파란색 빛을 사용한 색상 매칭 실험으로 이어졌다.

단일파장의 빛은 주색인 R, G, B를 혼합하여 정확하게 재현될 수 없다는 점을 주목해야한다. 이는 색상 매칭 함수가 음수 값을 가질 수 있는 범위를 가지고 있기 때문이다. 이 현상은 빨간색 함수에서 명확하지만, 녹색과 파란색 함수에서도 미묘하게 나타난다. 예를 들어, 500nm 파장의 빛의 색을 주색인 녹색과 파란색의 혼합으로 맞추어보려는 시도가 있다. 녹색빛이 546.1nm에서 추가되면 500nm에서 일반적으로 발생할 것보다 L 원추세포에 훨씬 더 큰 자극을 준다. 이는 그림 5.2에서 이 두 파장에서 확인할 수 있다. 기본적으로 너무 많은 빨간색이 추가되었기 때문에 rˉ(λ)\bar{r}(\lambda)는 500nm에서 음수가 되어야한다. 주색에서의 기여도는 음수가 될 수 없으므로, 우리는 색상 매칭 함수 중 하나에 음수 값을 추가하는 것이 단색 빛을 맞추는데 필요한 양이라고 생각한다. 이제 우리가 맞추려는 단색 빛에 가능한 가까운 두 파장의 혼합을 만드는 것이다. 이 제한은 색공강의 gamut을 정의하는데, 이는 기본색을 어떤 비율로든 혼합하여 만들 수 있는 색상의 집합이다.

임의의 스펙트럼 파워 분포 P가 주어졌을 때, 색상 매칭 함수는 R, G, B 주색을 통해 해당하는 양의 적분을 통해 결정된다.

R=λrˉ(λ)P(λ)dλR = \int_{\lambda} \bar{r}(\lambda) P(\lambda) d\lambda
G=λgˉ(λ)P(λ)dλG = \int_{\lambda} \bar{g}(\lambda) P(\lambda) d\lambda
B=λbˉ(λ)P(λ)dλB = \int_{\lambda} \bar{b}(\lambda) P(\lambda) d\lambda

여기서 파장 λ는 전체 가시 스펙트럼을 커버하며 보통 380~780 nm 범위로 취급된다. 색상 매칭 함수는 실험 데이터에 기반을 두고 있고 그 값들은 규칙적으로 간격을 둔 파장들에서 표로 나타난다. 따라서 적분은 실제로는 많은 데이터 포인트에 대한 유한 합을 나타낸다.

profile
Critical thinking, logical thinking, creative thinking.

0개의 댓글