색 공간: 컴퓨터 비전의 스펙트럼 탐색

By Fouad Sabry

색상 공간이란 무엇인가요?

색상 공간은 주어진 공간에서 특정 색상 배열을 의미합니다. 다양한 물리적 장치에서 지원되는 색상 프로파일링과 함께 이러한 표현이 아날로그 또는 디지털 표현을 포함하는지 여부에 관계없이 반복 가능한 색상 표현을 지원할 수 있습니다. 색상 공간이 임의적일 수 있습니다. 이 경우 물리적으로 구현된 색상은 색상 이름이 일치하는 물리적 색상 견본 세트에 할당되거나 수학적 정밀도로 구조화될 수 있습니다. "색 공간"의 개념은 특정 디지털 파일이나 장치의 색상 기능에 대한 지식을 얻는 데 활용할 수 있는 유용한 개념 도구입니다. 다른 장치에서 색상을 복제하려고 시도하는 과정에서 색상 공간은 그림자/강조 세부 사항 및 색상 채도가 보존될 수 있는지 여부와 이러한 측면 중 하나가 감소되는 정도를 나타낼 수 있습니다.

혜택을 받는 방법

(I) 다음 주제에 대한 통찰력 및 검증:

1장: 색 공간

2장: 빨간색, 녹색, 파란색 색상 모델

3장: 시안색, 마젠타색, 노란색, 키(검은색)색상 모델

4장: 빨간색, 녹색, 파란색 색상 공간

5장: 색조, 채도, 밝기및 색상, 채도, 명도

6장: 색도

7장: 국제조명위원회L A B 색 공간

8장: 색역

9장: 회색조

10장: 어도비 벽돌 빨간색, 녹색, 파란색 색상 공간

(II) 색상 공간에 대한 대중의 주요 질문에 답합니다.

(III) 다양한 분야에서 색상 공간을 사용하는 실제 사례.

이 책은 누구를 위한 책인가요?

전문가, 학부 및 대학원생, 매니아, 취미생활자, 모든 종류의 기본 지식이나 정보를 넘어서고 싶은 사람들 색상 공간.

• Language: 한국어
• Publisher: 10 억 지식이 걸립니다 [Korean]
• Release date: May 10, 2024

Book preview

제 1 장: 색 공간

색 공간은 색 구분을 위해 미리 결정된 레이아웃입니다. 다양한 물리적 장치에서 지원하는 색상 프로파일링과 함께 사용하면 색상이 아날로그 또는 디지털 방식으로 표현되는지 여부에 관계없이 정확한 색상 재현이 가능합니다. 각 색상이 이름과 숫자로 표시되는 Pantone 컬렉션에서와 같이 색상을 임의로 할당하거나 sRGB 색상 공간(NCS 시스템, Adobe RGB 및 sRGB와 같이)에서와 같이 수학적 정밀도로 색상을 할당할 수 있습니다. 색 공간이라는 용어는 주어진 장치 또는 디지털 파일이 표시할 수 있는 색의 범위를 파악하는 데 유용한 멘탈 모델을 나타냅니다. 색상 공간은 색상을 다른 장치로 전송할 때 손실되는 그림자 및 하이라이트 세부 사항 및 색상 채도를 나타냅니다.

색상 모델은 색상을 숫자 튜플(예: RGB 또는 CMYK)로 표현하는 방법을 설명하는 추상적인 수학 모델입니다. 그러나 절대 색 공간에 대한 매핑 기능이 관련되지 않은 색 모델은 보편적으로 허용되는 색 해석 체계에 얽매이지 않는 다소 임의적인 색 체계입니다. 주어진 색 모델의 경우, 색 공간은 색 모델과 참조 색 공간 사이의 매핑 함수를 추가하여 정의됩니다. 이 매핑 기능은 참조 색 공간에 발자국 또는 영역을 남깁니다. 절대 색상 공간의 예로는 Adobe RGB 및 sRGB가 있으며, 둘 다 RGB 색상 모델을 기반으로 합니다. CIELAB 및 CIEXYZ 색 공간은 사람의 눈에 보이는 모든 색을 제공하도록 개발되었기 때문에 일반적으로 색 공간을 만들기 위한 황금 표준으로 사용됩니다.

색 공간이라는 용어는 일반적으로 특정 색 모델과 매핑 기능을 고유하게 정의한다는 사실 때문에 비공식적으로 색 모델을 지칭하는 데 사용됩니다. 색상 공간의 이름을 지정하면 해당 색상 모델이 표시되는 것은 사실이지만 이는 허용되는 사용법이 아닙니다. RGB 색상 모델은 다양한 색상 공간의 기초 역할을 하지만 RGB 색상 공간과 같은 것은 없습니다.

토마스 영(Thomas Young)은 1802년에 눈에는 세 가지 유형의 광수용체(오늘날 원추세포라고 함)가 있으며, 각 광수용체는 서로 다른 색의 빛에 민감하다고 제안했습니다. 1850년 영-헬름홀츠 이론을 더욱 발전시킨 후, 헤르만 폰 헬름홀츠는 망막에 부딪히는 빛의 파장에 대한 반응에 따라 세 가지 유형의 원뿔 광수용체를 짧은 선호(파란색), 중간 선호(녹색) 및 긴 선호(빨간색)로 분류할 수 있다고 제안했습니다. 시각 스펙트럼은 세 가지 유형의 원추세포에 의해 감지된 신호의 상대적 강도로부터 뇌에 의해 구성됩니다. 그러나 그들이 색을 색 공간의 개별 위치로 상상했는지 여부는 불분명합니다.

헤르만 그라스만(Hermann Grassmann)은 2단계 과정을 통해 색 공간에 대한 아이디어를 발전시킨 것으로 널리 알려져 있습니다. 첫째, 그는 기하학적 개념을 n차원 공간에서 대수적으로 표현할 수 있는 벡터 공간의 개념을 고안했습니다.

1920년경, 헤르만 바일(Hermann Weyl)과 다른 사람들에 의해 공식적인 정의가 발표되었을 때, 선형 공간(벡터 공간)의 개념이 공통 어휘집에 들어갔다. 이러한 정의는 사실 30년 전에 그라스만의 수학적 연구에 매우 익숙한 페아노에 의해 제공되었다. Grassmann은 공식적으로 정의하지 않았지만 당시에는 필요한 어휘가 존재하지 않았기 때문에 그 아이디어는 의심 할 여지없이 그의 마음 속에있었습니다.

이러한 아이디어를 바탕으로 Grassmann은 1853 년에 색상 혼합 이론을 발표했습니다. 오늘날에도 학생들은 여전히 그라스만의 법칙과 세 가지 색의 법칙에 대해 배웁니다.

인쇄에서 안료의 감산 원색은 시안, 마젠타, 노랑 및 검정(CMYK) 색상 모델과 함께 사용되어 다양한 색상(시안, 마젠타, 노랑 및 검정)을 만듭니다. 색상 공간을 3차원으로 표현할 때 자홍색 구성 요소는 X축에, 청록색 구성 요소는 Y축에, 노란색 구성 요소는 Z축에 배치할 수 있습니다. 이 세 가지 안료를 혼합하여 만들 수 있는 모든 색조는 결과 3차원 공간에서 특정 위치를 갖습니다.

RGB 색 패러다임에서 가산 기본 색은 컴퓨터 모니터의 색(빨강, 녹색 및 파랑)을 만드는 데 사용됩니다. 세 가지 색조 각각은 3차원 그림에서 세 개의 좌표 축 중 하나와 연관될 수 있습니다. 형광체(CRT 모니터) 또는 필터 및 백라이트는 화면(LCD 모니터)에 표시되는 색상에 영향을 미칩니다.

색상은 색조, 채도 및 값(밝기)을 기반으로 하는 모델을 사용하여 화면에서 만들 수도 있습니다. 원통형 좌표는 이러한 모델의 변수에 사용됩니다.

일부 색상 공간에는 더 많거나 적은 차원이 포함되며 Pantone과 같은 일부 색상 공간은 이러한 방식으로 전혀 표현할 수 없지만 대부분의 색상 공간은 이러한 방식으로 3차원 값으로 표현될 수 있습니다.

서로 다른 색상 공간 간에 변환하는 프로세스를 색상 변환이라고 합니다. 이것의 목적은 번역된 이미지를 가능한 한 원본에 가깝게 보이게 하는 것이며, 이는 이미지를 한 색상 공간에서 다른 색상 공간으로 변환할 때 가장 자주 발생합니다.

시스템의 기능에 따라 다양한 RGB 색상 모델 구현이 있습니다.

2021년 현재 24비트 구현은 각 색상 채널에 대해 8비트 또는 256개 수준의 회색조의 바이너리 시스템을 사용하여 가장 자주 사용되는 버전이 되었습니다.

따라서 이러한 24비트 RGB 모델을 기반으로 하는 모든 색 공간은 256×256×256 ≈ 1,670만 개의 색상 범위로 제한됩니다.

일부 시스템에서는 각 구성 요소가 16비트를 차지하여 총 48비트를 차지하며, 이는 색상 범위가 동일하지만 색상이 더 많다는 것을 의미합니다.

넓은 색 영역을 다룰 때, 이것은 매우 중요해진다 (대부분의 일반적인 색상이 상대적으로 가깝게 위치하는 경우), 또는 많은 수의 순차적 디지털 필터링 방법이 활용 될 때.

그럼에도 불구하고 다양한 비트 심도로 구현된 모든 색상 모델 기반 색상 공간에 대해 동일한 규칙이 적용됩니다.

인간의 색 지각 측정을 기반으로 색 공간을 만들려는 최초의 시도 중 하나는 CIE 1931 XYZ 색 공간 (James Clerk Maxwell도 시도했습니다), König & Dieterici, & Abney at Imperial College)였으며 거의 모든 다른 색 공간의 기초가되었습니다.

CIE XYZ 색 공간 CIERGB의 선형 확장입니다.

CIELUV는 CIE XYZ, CIEUVW 및 CIELAB의 또 다른 파생물입니다.

RGB는 특정 색상을 만들기 위해 각 유형의 빛을 방출해야 하는 양을 지정하기 때문에 가산 색상 공간입니다. 빨강, 녹색 및 파랑은 각각 RGB 색상 공간에 별도로 저장됩니다. RGBA의 투명도 표시기는 알파