색이란 무엇일까? (GUI 개발자가 알아야하는 색) -1

신원규·2025년 1월 19일

Photometry Radiometry color gui 색 색공간

색이란 무엇일까

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저희는 화면에 표시되는 GUI (Graphic User interface) 를 다루며,
하루에도 수십번씩 GUI 의 색상과 스타일을 변경하기도 하며, 이를 사용자로서 이용하기도 합니다.

Apple 의 GUI 혁명 이후, IT 서비스에 GUI 가 빠진 서비스를 예시로 찾기 힘들정도로,
GUI는 IT 의 불가결한 일부분이 되었는데요,

이 중 GUI 의 특징을 부여하는 스타일의 가장 중요한 구성요소는 색상이라 말할 수 있겠습니다.

하지만 여러분, 혹시 색이 무엇인지 자신있게 설명할 수 있으신가요?

포스트의 제목대로, 정말 색이란 무엇일까요?

RGB 의 조합? 빛 의 파장?

싱그러운 나뭇잎 이라는 글씨와, 위의 이미지를 보면, 우리에게는 "초록색" 이라는 개념이 너무나 직관적으로 자연스럽게 다가옵니다.

하지만, "그래서 초록색은 뭘까요? 어떻게 정의하고 설명할 수 있을까요?"
"만약 태어나서 한번도 시각적 정보를 느껴보지 못한 사람에게 초록색을 이해시키려면, 어떤 설명이 필요할까요?"

위의 질문에 답을 해본 분들은 알아차리셨겠지만,
"색이 무엇인가?" 라는 질문은 생각보다 어려운 질문이라는걸 알 수 있겠습니다.

그 이유는 색, Color 는 대표적인 정신물리학(PsychoPhysical)적 현상이기 때문입니다.

정신물리학이란, 물리학적 현상 이를 우리(뇌)가 자극하는 패턴의 관계를 연구하는 학문의 일종입니다.

너무 일상적이고, 지금도 경험하고 있는 내용을 설명하는데 어려움을 느끼다니,
이상한 느낌이지만, 그나마 확실하게 이야기 할 수 있는 내용은, 빛이 없으면 색또한 없다는건 확실해 보입니다.

그렇다면, 색이 무엇인지에 대해서 이해하기 위해선 빛의 특성에 관한 이야기가 빠질 수 없겠군요.
이로부터 출발해 과연 색을 어떻게 설명 할 수 있을지에 대해 이야기해 보면 되겠군요.

Radiometry (복사량)

Radiometry is the science of measuring light in any portion of the electromagnetic spectrum.

Rediometry 란, 빛의 전자기 스펙트럼의 전 영역에서, 빛을 측정하는 과학입니다.

Introduction to Radiometry and Photometry - Oxford Instruments

ElectroMagneticRadiation, EMR 이라고 말하는 그것, 바로 전자기파를 다루는 학문입니다.

색을 말하기에 앞서,
우리는 가장 먼저 빛의 단위 면적 당 전자기파의 형태로 입사되는 에너지를 측정해야 합니다.

이를 Radiance 라고 말합니다.

이를 측정하기 위해서는 복잡한 수학적, 물리학적인 이야기들이 뒤따르지만..
짧게 다룰 수 있는 이야기도 아니고, 제가 이 이야기를 오개념 없이 풀 수 있는 능력도 없으니 넘어가도록 하겠습니다.

이러한 조명의 파장별 분포도를 얻을 수 있다고 가정하고 이야기 하겠습니다.
참고: 다음과 같은 그래프를 Spectral Power Distributions SPD 라고 합니다.

Photometry

Photometry is the science of measuring visible light in units that are weighted according to the sensitivity of the human eye.

Photometry 란, 인간 눈의 감도에 따른 가중치가 부여된 단위로, 가시광선을 측정하는 과학입니다.

Introduction to Radiometry and Photometry - Oxford Instruments

알수 없는 마법같은 물리학과 수학으로, 단위 면적당 전차기파가 가지고 있는 에너지, 즉 Radiance를 구했으니,

우리는 이를 기반으로 Illuminance를 계산 해야합니다.

Radiance와 Illuminance는 어떻게 다른걸까요?

Radiance는 전자기파의 전 영역을 통해 이동하고 있는 에너지의 흐름을 의미합니다.
에너지가 어떤 파장의 전가지파를 통해 이동하고 있는지는 구분하지 않아요.

하지만, 사람은 가시광선, 즉 파장이 380nm 부터 770nm 까지의 가시광선만 인지 할 수 있죠.

단적인 예로는, X-선 빛이 저를 쬐고 있다고 가정해봅시다.
"강한 빛" 이라고 는 할 수 있을거에요. X-선은 사람의 신체를 투과해 그 내부 구조를 파악하고,
DNA의 사슬 구조를 깨트릴 수 있을정도의 에너지를 가지고 있으니까요.

하지만 저는 그 빛을 전혀 볼 수 없겠죠? 이를 "밝은 빛" 이라고 표현 할 수 있을까요?
이와같이 전자기파가 가지고 있는 에너지와, 우리가 눈으로 느끼는 밝음은 단순하게 비례하지 않는데요,

따라서 이 두 관심사를 구분해 측정 할 필요가 있어요.

전자기파가 가지고 있는 "에너지" 자체에 집중한 단위는 바로 Radiance,
이를 통해서 우리 눈이 느끼는 밝음에 집중한 단위는 Illuminance 가 되는겁니다.

Radiometry 의 관심사는 전자기판의 전체 영역인데 비해

Photometry 는 인간이 인식 할 수 있는 한정된 영역, 가시광선에 대해 집중합니다.

여기서 끝이 아닙니다.

photometry 의 정의에는 "인간 눈에 대한 감도 가중치" 라는 단어가 들어갑니다.
이 때문에 아까 X-선 어쩌고 하는 이야기를 한게 아니냐구요?

아쉽게도, 그보다 조금 더 부연 설명이 필요합니다.
혹시, "눈은 녹색에 민감하다." 라는 이야기를 들어보신 적 있으실까요?

사람의 눈은, 가시광선 내 빛이라도 그 주파수에 따라 다른 민감도를 가지고 있는데요,

실제로 같은 Radiance (1 와트 / 제곱미터) 를 가지는 녹색 조명과 빨강 조명이 저희를 비추고 있다면,
사람은 녹색 조명을 훨씬 더 밝게 인지합니다.

이러한 반응을 Photopic reponse(광시 반응) 이라 말합니다.
실제로는 눈에 들어오는 전자기파의 파장 뿐만이 아니라, 빛의 깜빡이는지의 여부, 홍채와 망막의 적응, 관찰차의 심리, 생리적 상태 등등 매우 복잡한 비선형적 관계를 가지고 있지만,

다행이 일부 조건을 고정한 대부분의 상황에서 사람의 시각적 반응은 정량화 될 수 있습니다.
우리에게는 더 다행이도, 이러한 정량화는 이미 1924 년에 국제 조명 위원회가 조사해 발표했습니다.

국제 조명 위원회, International Commision on Illumination 의 약자는 CIE 입니다.
왜냐구요? 프랑스 기관이여서, 불어로 쓰면 Commission Internationale d'Eclairage 이기 때문입니다.

앞으로 반복해 나올 단체이기 때문에 기억해두면 좋아요.