색상 모델은 색상이 수의 튜플로 표현되는 방식을 설명하는 추상 수학 모델입니다. 전형적으로 3 개 또는 4 개의 값 또는 색상 구성 요소로 나타납니다. 이 모델이 구성 요소가 해석되는 방식 (보기 조건 등)에 대한 정확한 설명과 관련이있을 때 결과로 나타나는 색상 세트를 색상 공간이라고합니다. 이 섹션에서는 인간의 색각을 모델링 할 수있는 방법을 설명합니다.
삼자 극 색상 공간
이 공간을 장파장 (L), 중간 파장 (M) 및 단파장 (S)에 대한 자극으로 x, y 및 z 축을 식별 할 경우이 공간을 3 차원 유클리드 공간의 한 영역으로 묘사 할 수 있습니다. ) 광 수용체. 원점 (S, M, L) = (0,0,0)은 검은 색에 해당합니다. 이 도표에는 흰색이 명확한 위치가 없습니다. 오히려 원하는 색온도 또는 화이트 밸런스에 따라 또는 주변 조명에서 사용할 수 있도록 정의됩니다. 인간의 색 공간은 원점에서 원칙적으로 무한대까지 여기에 표시된 것과 같은 말 – 신발 모양의 원뿔 (아래 CIE 색도 참조)입니다. 실제로, 인간의 색 수용체는 매우 높은 빛 농도에서 포화되거나 손상을 입을지라도, 그러한 행동은 CIE 색 공간의 일부가 아니며, 낮은 광 레벨에서 변화하는 색상 인식도 아닙니다 (Kruithof 곡선 참조). 가장 채도가 높은 색상은 영역의 바깥 쪽 가장자리에 있으며 원점에서 밝은 색상이 더 멀리 떨어져 있습니다. 수용체의 반응에 관한 한 “갈색”또는 “회색”빛은 없습니다. 후자의 색 이름은 주변 지역의 빛보다 낮은 강도의 오렌지색 및 흰색 빛을 각각 나타냅니다. 회의 중에 오버 헤드 프로젝터의 화면을 보면서이를 관찰 할 수 있습니다. “검정색”이 실제로 프로젝터가 나오기 전에 투영 된 흰색 화면보다 어두워 보이지는 않지만 흰색 배경에 검은 글자가 보입니다. 켜져있다. “검은 색”영역은 실제로 어두워지지는 않지만 주변의 화면에 투영되는 고휘도 “흰색”에 비해 “검은 색”으로 나타납니다. 색 상수 참조.
인간의 삼자 극 공간은 색의 첨가제 혼합이이 공간에 벡터를 더하는 것과 일치한다는 특성을 가지고 있습니다. 예를 들어, 컴퓨터 디스플레이에서 빨강, 초록 및 파랑 원색에서 구성 할 수있는 가능한 색상 (gamut)을 쉽게 설명 할 수 있습니다.
CIE XYZ 색상 공간
수학적으로 정의 된 최초의 색 공간 중 하나는 1931 년 국제 조명위원회에서 만든 CIE XYZ 색 공간 (CIE 1931 색 공간이라고도 함)입니다.이 데이터는 사람의 관찰자 및 2도 시야에 대해 측정되었습니다. 1964 년에는 10 도의 시야에 대한 보충 데이터가 게시되었습니다.
표로 작성된 감도 곡선에는 일정한 임의성이 있습니다. 각각의 X, Y 및 Z 감도 곡선의 모양을 합리적인 정확도로 측정 할 수 있습니다. 그러나 전체적인 광도 함수 (이 세 곡선의 가중치 합계)는 주관적입니다. 두 가지 광원이 완전히 다른 색상 임에도 불구하고 두 광원의 밝기가 같은지 여부를 묻는 것이기 때문에 주관적입니다. 동일한 선을 따라, X, Y 및 Z 곡선의 상대적인 크기는 임의로 곡선 아래에 동일한 영역을 생성하도록 선택됩니다. 두 배의 진폭을 갖는 X 감도 곡선으로 유효한 색 공간을 정의 할 수 있습니다. 이 새로운 색상 공간은 다른 모양을 갖습니다. CIE 1931 및 1964 xyz 색상 공간의 감도 곡선은 곡선 아래에 동일한 면적을 갖도록 조정됩니다.
때때로 XYZ 색상은 다음에 의해 정의 된 휘도, Y 및 색도 좌표 x 및 y로 표시됩니다.
수학적으로 x와 y는 투영 좌표이며 색도 다이어그램의 색은 실제 투영면의 한 영역을 차지합니다. CIE 민감도 곡선은 곡선 아래에 동일한 면적을 가지므로 평평한 에너지 스펙트럼을 갖는 빛은 점 (x, y) = (0.333,0.333)에 해당합니다.
X, Y 및 Z의 값은 광선의 스펙트럼과 게시 된 색상 일치 함수의 곱을 적분하여 얻습니다.
RGB 색상 모델
빛을 전송하는 매체 (예 : 텔레비전)는 적색, 녹색 및 파란색의 기본 색상을 사용하는 추가 색상 혼합을 사용하며, 각 색상은 가능한 한 적은 자극으로 안구 색상 수용체의 세 가지 유형 중 하나를 자극합니다. 이것을 “RGB”색 공간이라고합니다. 이러한 기본 색상의 빛의 혼합은 인간의 색 공간의 상당 부분을 차지하므로 인간의 색 경험의 상당 부분을 생성합니다. 이것이 컬러 TV 세트 또는 컬러 컴퓨터 모니터가 적색, 녹색 및 청색 광의 혼합물을 생성하는 데 필요한 이유입니다. Additive color 참조.
원칙적으로 다른 기본 색상을 사용할 수도 있지만 적색, 녹색 및 청색을 사용하면 인간 색상 공간의 가장 큰 부분을 캡처 할 수 있습니다. 불행히도 색도 다이어그램에서 빨강, 녹색 및 파랑 색이 가져야하는 궤적에 대해 정확한 합의가 없으므로 동일한 RGB 값은 서로 다른 화면에서 약간 다른 색상을 유발할 수 있습니다.
HSV 및 HSL 표현
RGB 모델의 기하학이 사람의 시력에 의해 인식되는 색 만들기 속성과 잘 맞지 않는다는 것을 인식 한 컴퓨터 그래픽 연구원은 RGB, HSV 및 HSL (색조, 채도, 값 및 색조, 채도, 명도)의 두 가지 대체 표현을 개발했습니다. 1970 년대 후반. HSV 및 HSL은 중급 색상의 중심 축을 중심으로 방사형 슬라이스에 각 색상의 색상을 배열하여 RGB의 색상 상자 표현을 향상시킵니다. 색상은 아래쪽의 검은 색부터 위쪽의 흰색까지 다양합니다. 각 색상의 완전히 채워진 색상은 원형 인 색상환에 놓입니다.
HSV는 도료 혼합물에 그 자체를 모델링합니다. 채도 및 값 치수는 흰색과 검정색의 밝은 색상의 페인트와 닮았습니다. HSL은 NCS 나 먼셀 (Munsell)과 같은 지각 색상 모델을 더 닮아 보려고합니다. 밝기 1은 항상 흰색을 의미하고 밝기 0은 항상 검정을 의미하도록 밝기 1/2 원 안에 완전히 채워진 색상을 배치합니다.
HSV 및 HSL은 모두 컴퓨터 그래픽, 특히 이미지 편집 소프트웨어의 색상 선택기로 널리 사용됩니다. RGB에서 HSV 또는 HSL 로의 수학적 변환은 1970 년대 컴퓨터에서도 실시간으로 계산할 수 있으며,이 공간 중 하나의 색상과 실제 RGB 장치에서의 색상 간의 매핑을 쉽게 이해할 수 있습니다.
CMYK 색상 모델
시안 색, 마젠타 색 및 노란색 투명 염료 / 잉크를 흰색 바탕에 결합하여 인간이 보는 광범위한 색상을 얻을 수 있습니다. 이들은 빼기 기본 색상입니다. 어두운 색의 재현성을 높이기 위해 네 번째 잉크 인 검정색이 추가되는 경우가 있습니다. 이를 “CMY”또는 “CMYK”색 공간이라고합니다.
시안 잉크는 적색광을 흡수하지만 녹색 및 청색을 투과하고, 마젠타 잉크는 녹색광을 흡수 하나 적색 및 청색을 투과하고, 황색 잉크는 청색광을 흡수하지만 적색 및 녹색을 투과한다. 백색 기판은 투과광을 관찰자에게 반사시킨다. 실제로 인쇄에 적합한 CMY 잉크는 약간의 색상을 반영하여 깊고 중성 인 검정을 불가능하게하기 때문에 일반적으로 마지막으로 인쇄 된 K (검정색 잉크) 구성 요소가 부족한 부분을 보완해야합니다. 검정색 콘텐츠가 많이 필요할 때 별도의 검정색 잉크를 사용하는 것이 경제적으로 유도됩니다. 텍스트 미디어에서 3 가지 컬러 잉크의 동시 사용을 줄입니다. 전통적인 컬러 사진 인쇄물과 슬라이드에 사용되는 염료는 훨씬 더 완벽하게 투명하므로 K 부품은 일반적으로 이러한 매체에 필요하지 않거나 사용되지 않습니다.
컬러 시스템
색상을 분류하고 그 효과를 분석하는 다양한 유형의 색상 시스템이 있습니다. Albert H. Munsell이 고안 한 American Munsell color system은 다양한 색상을 색조, 채도 및 가치에 기반한 색상의 단색으로 분류하는 유명한 분류입니다. 다른 중요한 컬러 시스템으로는 스웨덴 NCS (Natural Natural Color System), OSA-UCS (Optical Society of Uniform Color Space) 및 부다페스트 기술 경제 대학교의 Antal Nemcsics가 개발 한 헝가리 색소체 시스템이 있습니다. 그 중 NCS는 상대 프로세스 색상 모델을 기반으로하고 Munsell, OSA-UCS 및 Coloroid는 색상 균일 성을 모델링하려고 시도합니다. 아메리칸 팬톤 (American Pantone)과 독일 RAL 상업용 컬러 매칭 시스템은 기존 컬러 모델과는 색 공간이 기본 컬러 모델을 기반으로하지 않는다는 점에서 다르다.
“컬러 모델”의 다른 용도
색각 메커니즘의 모델
또한 “컬러 모델”을 사용하여 컬러 신호가 시각 콘에서 신경절 세포로 처리되는 방식을 설명하는 컬러 비전 모델 또는 메커니즘을 나타냅니다. 간단히하기 위해이 모델을 색상 메커니즘 모델이라고 부릅니다. 클래식 컬러 메커니즘 모델은 Young-Helmholtz의 삼색 모델과 Hering의 상대 프로세스 모델입니다. 이 두 이론은 처음에는 우울한 것으로 생각되었지만 나중에 색전위를 담당하는 메커니즘이 3 가지 유형의 원추형 신호를 받아보다 복잡한 수준에서 처리한다는 것을 알게되었습니다.
척추 동물의 컬러 비전의 진화
척추 동물은 초기에 4 색성이었다. 그들은 4 가지 종류의 원추형, 중기, 단파장 및 자외선 감응 콘을 소유했습니다. 오늘날 물고기, 파충류 및 조류는 모두 4 색입니다. 태반 포유류는 중간 파장과 짧은 파장 원뿔을 잃었다. 따라서 대부분의 포유류는 복잡한 색 상상을 갖지 않습니다. 이색성이지만 자외선에 민감합니다. 그러나 색을 볼 수는 없습니다. 인간 삼원 색상 비전은 올드 월드 영장류의 공통 조상에서 진화 한 최근 진화론 적 참신입니다. 우리의 삼색 성 컬러 비전은 X 염색체에서 발견되는 긴 파장 민감성 옵신의 복제에 의해 진화되었습니다. 이 사본들 중 하나는 녹색 빛에 민감하게 진화하여 중간 파장 옵신을 구성합니다. 동시에, 우리의 짧은 파장 옵신 (opsin)은 우리의 척추 동물과 포유류 조상의 자외선 옵신 (opsin)으로부터 진화했습니다.
인간의 적 – 녹 색맹은 두 개의 적색 및 녹색 옵신 유전자가 X 염색체에 근접해 있기 때문에 발생합니다. 감수 분열 중 잦은 재조합으로 인해 이들 유전자 쌍은 쉽게 재 배열되어 분명한 분광 감도를 갖지 않는 유전자를 만들 수 있습니다.