2007년 05월 11일
color; 수치로 나타내기
trackback ; 비타민 C 와 "갈바닉"
Col-L 얘기가 나와서.
말이 나왔으니까 말인데, 눈으로 보는 color를 어떻게 수치화하겠습니까?
'숫자로 쓰면 된다'지만 이게 어렵죠. 만약 어떤 천의 색이 상품성에 중요한데(이런 일 무지 많습니다) 고객이 '전에 쓰던 것보다 더 노랗다고!' 이렇게 claim을 걸어 왔다고 칩시다. 눈으로 보기에 약간 노란 것 같긴 한데, '이 정도는 괜찮다'는 생산자와 고객이 대립해서 법정으로 갔다고 해 봅시다. 판사가 눈으로 보고 '더 노랗군. 생산자 패소!' 땅땅땅 망치 치면 생산자가 수긍하겠습니까?
이런 문제를 해결하기 위해 20세기 초반에 CIE system이란 것이 생겼습니다. 여기서 사람이 보는 color를 X, Y, Z 세 가지 수치로 표현하기로 정했죠. 일상적으로는, 이 XYZ 수치를 사람의 색채 감각에 맞도록 약간 변형한 'Lab 수치'를 사용합니다. ('실험실 수치'가 아닙니다. L, a, b 세 수치로 색을 나타낸다는 말이죠)
이 과정을 명확하게 하기 위해, 사람이 색을 인식하는 과정을 한 번 돌이켜 봅시다.
1. 광원에서 빛이 나옴
2. 물체에 그 빛이 반사
3. 반사된 빛이 망막으로 도달
4. 세 가지 원추 세포에서 특정 파장을 감지
5. 뇌에서 '특정한 색이군' 이라 인식(해석)
사람이 어떤 상황에서 느끼는 색을 명확하게 정의하려면 1~5의 모든 과정을 다 수치로 표현해야만 합니다. 위 CIE system은 이것을 모두 포함합니다.
1. 광원; 태양광(D65 & C), 백열등(A), 형광등(F) 광원이 모두 정의되어 있음. 각각 특정 파장이 많이
들어 있기 때문에, 어떤 물건을 백열등과 형광등 아래에서 비교하면 색이 다르게 보이죠. 경험
적으로 다 아실 것입니다.
2. 반사; 표면에서 광원의 특정 파장을 흡수하고 나머지는 반사하기 때문에 색이 두드러지게 보이죠. 꼭
언급해야 할 점은, 만약 표면이 보라색을 흡수한다면 사람의 눈에는 그 보색인 빨간색이 두드러
진다는 것입니다.
3. 색 인식 측면에서는 크게 설명할 필요가 없겠죠. (흥미거리; 모든 척추동물의 눈은 이 전달 구조가 극히
비공학적임을 주목하시길. 사실 '제대로' 설계된 눈은 오징어나 문어 등 연체동물의 눈입니다)
4. 빨강, 파랑, 녹색 파장에 민감한 세포가 있음 ; 이 원추 세포들이 색을 구분합니다.
cf. 진화적으로 말해서 이런 tricolor perception(tristimulus vision)은 포유류에서는 영장류에서만
나타납니다. 상당수의 영장류는 낮에 활동하고, 색을 사물 인식의 중요한 수단으로 활용하죠.
개는 색을 구별하지 못하며, 말은 두 가지 색밖에 분리하지 못합니다.
기계적으로 이것을 구현하는 데는 두 가지 방법이 있는데, 광원을 Red/Green/Blue 세 색의 filter를
써서 각 빛의 강도를 측정하는 방법과(tricolor filter), 아예 각 파장에 맞는 sensor를 써서 일일이 다
측정하여 graph로 표시하는 방법이죠. 전자를 채용한 기기는 colorimeter, 후자의 방식을 쓰는 기기
는 spectrophotometer라고 부릅니다.
5. 뇌에서 해석; 이게 의외로 어려운 과정인데, CIE system에서는 사람의 '느낌'을 수치로 일일이 다 표시
해 놓았습니다. 가령 특정 파장은 수치적으로 얼마나 '빨갛게' 보인다... 이게 table로 다 있다는 말이죠.
이것을 color-matching function이라 합니다.
기계로 색을 측정할 때는 즉 1) 정의해 놓은 표준 광원에서 나오는 빛을 물체에 비춘다 2) 물체에서 반사된 빛을 받는다 3) sensor로 반사된 빛을 전기 신호로 바꾸어 검출한다 4) color-matching function을 써서 XYZ 수치(와 L,a,b 수치)를 계산한다 이 sequence로 color를 수치화 합니다.
설명이 길어졌는데, 보통 상업 거래에서 color를 나타내는 L,a,b 수치의 요점은
L ; '명도'. 색에는 관계가 없고, 물체에서 반사되어 나오는 빛의 총량으로 계산합니다.
L=0은 흑체(blackbody; blackbody radiation으로 친숙한 바로 그..), L=100은 완전 100% 반사죠.
a ; 붉은색과 녹색을 표시. minus면 녹색이 많고, plus면 붉은색이 진하다는 말입니다.
b ; 노란색과 푸른색을 표시. minus면 푸른색, plus면 노란색이 진합니다.
Col-L 치는 1 정도, Col-a와 Col-b는 0.2~0.5 정도의 차이에서 일반인이 '색이 다르다'고 명확히 인식할 수 있습니다.
공식적으로는 이 개념들은 ASTM(American Standards for Testing Machine; see http://www.astm.org )의 300번이던가... 번호까지는 기억이 안 나니 위 website에서 tristimulus color system을 입력하고 찾아보시면 원리를 알 수 있습니다. 물론 특정 측정 장비의 설계 등에 대해서는 또 번호가 달라집니다.
漁夫
ps. 모기불통신의 original 실험의 문맥을 보건대 Col-L이 감소해야 더 하얗게 보인다고 해석할 여지가 많습니다.
기불님도 그렇게 해석하셨습니다. 그런데 Col-L이 감소한다는 것은 검어진다는 얘기...
그러면, placebo가 오히려 vitamin C보다 효과가 더 좋았다는? ^^
Col-L 얘기가 나와서.
말이 나왔으니까 말인데, 눈으로 보는 color를 어떻게 수치화하겠습니까?
'숫자로 쓰면 된다'지만 이게 어렵죠. 만약 어떤 천의 색이 상품성에 중요한데(이런 일 무지 많습니다) 고객이 '전에 쓰던 것보다 더 노랗다고!' 이렇게 claim을 걸어 왔다고 칩시다. 눈으로 보기에 약간 노란 것 같긴 한데, '이 정도는 괜찮다'는 생산자와 고객이 대립해서 법정으로 갔다고 해 봅시다. 판사가 눈으로 보고 '더 노랗군. 생산자 패소!' 땅땅땅 망치 치면 생산자가 수긍하겠습니까?
이런 문제를 해결하기 위해 20세기 초반에 CIE system이란 것이 생겼습니다. 여기서 사람이 보는 color를 X, Y, Z 세 가지 수치로 표현하기로 정했죠. 일상적으로는, 이 XYZ 수치를 사람의 색채 감각에 맞도록 약간 변형한 'Lab 수치'를 사용합니다. ('실험실 수치'가 아닙니다. L, a, b 세 수치로 색을 나타낸다는 말이죠)
이 과정을 명확하게 하기 위해, 사람이 색을 인식하는 과정을 한 번 돌이켜 봅시다.
1. 광원에서 빛이 나옴
2. 물체에 그 빛이 반사
3. 반사된 빛이 망막으로 도달
4. 세 가지 원추 세포에서 특정 파장을 감지
5. 뇌에서 '특정한 색이군' 이라 인식(해석)
사람이 어떤 상황에서 느끼는 색을 명확하게 정의하려면 1~5의 모든 과정을 다 수치로 표현해야만 합니다. 위 CIE system은 이것을 모두 포함합니다.
1. 광원; 태양광(D65 & C), 백열등(A), 형광등(F) 광원이 모두 정의되어 있음. 각각 특정 파장이 많이
들어 있기 때문에, 어떤 물건을 백열등과 형광등 아래에서 비교하면 색이 다르게 보이죠. 경험
적으로 다 아실 것입니다.
2. 반사; 표면에서 광원의 특정 파장을 흡수하고 나머지는 반사하기 때문에 색이 두드러지게 보이죠. 꼭
언급해야 할 점은, 만약 표면이 보라색을 흡수한다면 사람의 눈에는 그 보색인 빨간색이 두드러
진다는 것입니다.
3. 색 인식 측면에서는 크게 설명할 필요가 없겠죠. (흥미거리; 모든 척추동물의 눈은 이 전달 구조가 극히
비공학적임을 주목하시길. 사실 '제대로' 설계된 눈은 오징어나 문어 등 연체동물의 눈입니다)
4. 빨강, 파랑, 녹색 파장에 민감한 세포가 있음 ; 이 원추 세포들이 색을 구분합니다.
cf. 진화적으로 말해서 이런 tricolor perception(tristimulus vision)은 포유류에서는 영장류에서만
나타납니다. 상당수의 영장류는 낮에 활동하고, 색을 사물 인식의 중요한 수단으로 활용하죠.
개는 색을 구별하지 못하며, 말은 두 가지 색밖에 분리하지 못합니다.
기계적으로 이것을 구현하는 데는 두 가지 방법이 있는데, 광원을 Red/Green/Blue 세 색의 filter를
써서 각 빛의 강도를 측정하는 방법과(tricolor filter), 아예 각 파장에 맞는 sensor를 써서 일일이 다
측정하여 graph로 표시하는 방법이죠. 전자를 채용한 기기는 colorimeter, 후자의 방식을 쓰는 기기
는 spectrophotometer라고 부릅니다.
5. 뇌에서 해석; 이게 의외로 어려운 과정인데, CIE system에서는 사람의 '느낌'을 수치로 일일이 다 표시
해 놓았습니다. 가령 특정 파장은 수치적으로 얼마나 '빨갛게' 보인다... 이게 table로 다 있다는 말이죠.
이것을 color-matching function이라 합니다.
기계로 색을 측정할 때는 즉 1) 정의해 놓은 표준 광원에서 나오는 빛을 물체에 비춘다 2) 물체에서 반사된 빛을 받는다 3) sensor로 반사된 빛을 전기 신호로 바꾸어 검출한다 4) color-matching function을 써서 XYZ 수치(와 L,a,b 수치)를 계산한다 이 sequence로 color를 수치화 합니다.
설명이 길어졌는데, 보통 상업 거래에서 color를 나타내는 L,a,b 수치의 요점은
L ; '명도'. 색에는 관계가 없고, 물체에서 반사되어 나오는 빛의 총량으로 계산합니다.
L=0은 흑체(blackbody; blackbody radiation으로 친숙한 바로 그..), L=100은 완전 100% 반사죠.
a ; 붉은색과 녹색을 표시. minus면 녹색이 많고, plus면 붉은색이 진하다는 말입니다.
b ; 노란색과 푸른색을 표시. minus면 푸른색, plus면 노란색이 진합니다.
Col-L 치는 1 정도, Col-a와 Col-b는 0.2~0.5 정도의 차이에서 일반인이 '색이 다르다'고 명확히 인식할 수 있습니다.
공식적으로는 이 개념들은 ASTM(American Standards for Testing Machine; see http://www.astm.org )의 300번이던가... 번호까지는 기억이 안 나니 위 website에서 tristimulus color system을 입력하고 찾아보시면 원리를 알 수 있습니다. 물론 특정 측정 장비의 설계 등에 대해서는 또 번호가 달라집니다.
漁夫
ps. 모기불통신의 original 실험의 문맥을 보건대 Col-L이 감소해야 더 하얗게 보인다고 해석할 여지가 많습니다.
기불님도 그렇게 해석하셨습니다. 그런데 Col-L이 감소한다는 것은 검어진다는 얘기...
그러면, placebo가 오히려 vitamin C보다 효과가 더 좋았다는? ^^
# by | 2007/05/11 12:31 | Views by Engineer | 트랙백(1) | 덧글(2)
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