Computer Graphics 2-2. Color Models
숙명여자대학교 컴퓨터 그래픽스 수업 - 유석종 교수님
# Light Source
- 빛 = 광원
> 가시광선 파장: 390nm ~ 720 nm
> 색의 주파수는 파장의 역임 = 1/파장
- 광원
> 백색광은 모든 색 주파수들의 혼합된 결과물
> 빛의 반사, 굴절, 흡수는 물체의 표면에서 일어남
# Hue, Luminance, Saturation
- 색상(Hue)
> 모든 주파수의 가장 높은 에너지를 가진 주요한 색
- 명도(Luminance)
> 빛 에너지의 총 양
> 파동 곡선 아래의 영역 = 그래프의 면적
- 채도(Saturation)
> Ed(주요 에너지/dominant energy) -
Ew(약한 에너지/weak energy)
> 날카로움, 순수함
> 파스텔 색상은 낮은 채도를 가짐
# Color Matching Function
- 표준색의 구성요소들로부터 색이 만들어짐
> Brown(580nn) = Red(0.25) + Green(0.13) + Blue(0.0)
- 빨간색의 음의 영역은 표현되지 않음
# CIE Color Model
- CIE(국제 조명 위원회/Commission Internationale d'Eclairage)
> 모든 양의 영역에서의 가상의 주요한 색 3개
> Y: luminance, X and Z: Color
# Color Converage
- 정규화
> x = X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z), z = Z/(X+Y+Z)
> x + y + z = 1
- 경계: 순수한 색
- 안쪽 영역: 순수한 색들의 조합된 색
- A - B: 보색
> 같은 양으로 섞일 때 하얀색을 만들어냄 (CIE Model에서는 명도까지 표현 가능하기 때문)
- Color Film(컬러 필름) > Monitor(모니터) > Color printer(컬러 프린터) 순으로 더 잘 표현됨
# RGB Color Model
- 삼동선 자극 이론(Tri-Stimulus Theory)
> 눈의 원형 세포는 감각적으로 R.G.B 빛의 파장(wavelengths)에 반응함
> 모든 색은 세 가지 빛의 요소를 조합하여 만들어질 수 있다는 이론
> 인간이 인지할 수 있는 모든 색을 표현할 수는 없음 (CIE처럼 명도까지 표현하지 못해서)
- 가산 모델(Additive color model)
> 색은 RGB 요소에 의해 조합됨
> R(red) + G(green) + B(blue) = W(white)
> R + G = Y(yellow), G + B = C(cyan), B + R = M(magent)
> RGB는 CMY와 보색 관계임
> 보색은 회색을 만듦 (RGB 기반이므로 명도 표현이 안되기 때문)
# CMY Color Model
- 감산 모델(Subtraction Model)
> 물체 표면이 빛으로부터 표면의 보완적인 색을 흡수하는 경향이 있다는 사실에 영감을 받은 이론
> 색 요소(cyan, magenta, yellow)를 제거함으로써 색이 만들어짐
ex) color printer, plotter
(a) W - G = R + B = M
(b) W - G - R = M + C = B(blue)
(c) W - G- R - B = M + C + Y = B(Black)
- RGB로 이미지를 프린트하기 전에, RGB-CMY 변환이 필수적임
> RGB (1.0, 0.3, 0.0) = CMY (0.0, 0.7, 1.0 )
> R + G + B = White
> C + M + Y = Black = White - (R + G + B)
# CMYK Color Model
- CMY + K(black) / 채도: 회색의 정도
- C = 120, M=80, Y=200 이미지를 프린팅할 때
>K(80)이 CMY의 대체로 사용됨
> C = 40(120-80), M=0(80-80), Y=120(200-80) → 이렇게 사용하는 게 원본보다 더 나음
> 더 정확한 회색의 정도를 표현할 수 있음
> 마르는 시간과 잉크 비용을 절감할 수 있음
- 이미지를 출력할 생각이 있다면
> CMYK 모델을 그래픽 툴로 사용하는 것 RGB보다 추천
색상 변환 에러를 피할수 있기 때문임
# HSV Color Model
- RGB의 한계
> 직관적이지 않음 ; violet 색상의 비율은 어떻게 되는가?
- HSV(색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value)) = HSB(Brightness) = HSL(Luminus)
> Shading - 채도와 명도를 낮추기위해 검은색을 추가하는 것
> Tinting - 채도를 낮추고 명도를 높이기 위해 흰색을 추가하는 것
- 6개의 다이아몬드 모양 각도
# YUV Color Model
- 방송용
> 흑백tv와 컬러tv의 호환성 문제 때문에
- Y(Brightness), U, V(Hue, Saturation)
- 더 많은 대역폭을 사람이 잘 인식하는 색상에 제공(G> R> B)
> Y = 0.213R + 0.715G + 0.072B
- YIQ: NTSC TV standard
# YUV, YIQ
# RGB
# Color Mode
- 화소 색상은 RGB 데이터에 의해 직접 생성
- RGB(0, 1, 1) → cyan color
# Indexed Color Mode
- 간접적인 color mode
- 이미지 데이터가 Color Look up Table(CLUT)의 인덱스 값으로 표현됨
> 실제 색상은 CLUT에 의해 참조되어야 함
- 이점
> 이미지 파일 사이즈를 줄일 수 있음
> 24비트 컬러 이미지는 index color mode가 아닐 때 픽셀당 3byte씩 사용함
> index color mode 이미지는 오직 한 픽셀당 3bit만 필요로 함, 하지만 CLUT을 파일 헤더에 추가해야 함
# Color Palette
- Color indexing
> 이미지로부터 가장 빈도가 많은 색을 추출
> 그것들에 color index 부여
# Indexed Color Mode
- PNG, BMP, TGA, TIFF 포맷에서 지원됨
# Dithering
- 제한된 색 시스템에서 전체 색 시스템을 모방(emulate) 하기 위해서
> 16M 컬러 이미지는 256 컬러 시스템으로 디더링 됨
> 노란색에 인접한 빨간 점들은 주황색처럼 보임
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