CIE 표색계

1. CIE표색계 20709 민선홍

2. 표색계란 ? • 표색계란 색을 계통적으로 정리해서 합친 체계를 말하며 • 표색계는 크게 두 개의 계열이 있는데 • 하나는 빛의 자극을 광학적으로 체계적한것이 있는데 대표적으로 CIE표색계가 있다. • 그리고 또 다른 하나는 색을 물체의 색으로 정리한것이 있는데 대표적으로는 먼셀표색계, 오스트발트표색계 등이 있다.

3. CIE표색계란 ? • CIE(국제조명위원회)에서 1931년 총회 때 정한 표색법 • 색을 빛의 물리량과 인간의 시감각 신경을 자극하는 심리량으로 나타내는 과학적인 표색계이다. • CIE 표색계는 물체색에만 통용되는 먼셀표색계나 오스트발트표색계에 비해서 광원색을 포함하는 모든 색을 나타내며 • 인간의 감각에 의존하지 않는 정확한 표색법이다.

4. 등색실험 • 20세기 초반에 삼원색을 이용한 등색실험이 활발히 수행되었는다. • 실험방법은 먼저 흰색 스크린을 기준면과 시험면 두 부분으로 나누고 각 면에 밝기를 독립적으로 조절할 수 있는 삼원색 광원을 비춘다. • 다음으로 시험면에는 특정한 파장의 시험광을 비추고 여기에 시험면의 삼원색광을 비춘 다음 기준면의 삼원색광을 시험면과 기준면이 동일한 밝기가 되게 조절한다. • 이를 380nm의 파장부터 780nm의 파장까지 모두 실험한다.

5. 등색함수 • 여러 명의 표준관찰자를 대상으로 실험한 등색실험을 통해서 그 표준관찰자들의 각각의 실험결과를 평균화시켜서 만든 함수를 등색함수라 한다. • 이 등색함수는 어떠한 파장의 빛을 삼원색으로 사용했는가에 따라 달라진다. • 이 등색함수를 CIE 1931 표준관찰자의 등색함수라고 한다.

6. 등색함수 • CIE에서 여러 등색실험의 결과를 종합하고 원색변환 등의 과정을 거쳐서 아래와 같이 표준화한 등색함수를 발표하였다. • 등색함수에서 기호는 • 아래 그래프에서 X축은 빛의 파장, Y축은 상대적 세기를 나타낸다.

7. 삼자극치 • 삼자극치를 구하는 방법 • 첫번째 단계는 광원 및 물체 특성에 대한 정보를 알아야 하는데 물체색은 조명에 사용한 광원의 분광분포와 물체색의 분광반사율을 측정하고 서로 곱한다. 광원색은 광원의 분광분포를 측정한다. • 그리고 두번째 단계로는 첫번째 단계에서 얻은 정보로부터 관찰자의 눈에 들어오는 빛의 분광분포를 계산한다. • 마지막으로 CIE 표준관찰자의 등색함수를 두번째 단계에서 얻은 각각의 광자극 분광분포에 곱하면 함수 세 개를 얻는데 이 함수를 적분하여 얻는 세 개의 수치를 삼자극치라고 한다. • 각각 X,Y,Z라는 기호로 표시한다.

8. CIE색좌표 • CIE색좌표는 이 삼자극치의 값으로부터 모두 계산하여 모든 색을 수치화한 것이다. • CIE색좌표에서 x,y,z의 값은 아래 식에 따라 삼자극치 X,Y,Z로부터 계산한다.

9. CIE색좌표 • CIE색좌표는 단순히 삼자극치 X,Y,Z를 규격화한 것으로 x+y+z=1의 관계가 있음을 알 수 있다. • 따라서 x값과 y값만 표시해도 z값을 구할 수 있기 때문에 CIE색좌표에서는 x값과 y값만 표시되어 있다. • 이는 2차원 평면에 좌표를 표시하는 것과 유사해서 색좌표라는 이름이 붙여졌다.

10. CIE색좌표 • 오른 쪽의 그림은 CIE 표색계인데 말발굽처럼 생겼다. • 말발굽의 앞쪽 가장자리가 단색선이라 불리는 단색광의 색좌표에 해당한다. • 단색광은 하나의 파장만이 존재하는 빛이다. • 이 색좌표에서 세 점을 연결하여 삼각형을 만들면 그 안에 있는 모든 색은 그 세 점의 색으로 모두 표현할 수 있다.

11. CIE색좌표 • 그러므로 삼각형의 넓이가 넓을수록 많은 색을 표현 가능하다. • 또한 CIE표색계는 디스플레이에서 삼원색을 이용한 광원색의 가산혼합을 표시하는데 유용한데 세 개의 점 R,G,B를 서로 이어 삼각형을 만들면 그 안에 있는 모든 색을 표현 가능하게 된다. • 이렇게 디스플레이가 삼원색의 가산혼합을 통해서 생성할 수 있는 모든 색을 색역이라고 한다.