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컴퓨터컴퓨터그래픽스그래픽스Part01. Part01. 기초기초다지기다지기

33장장. . 그래픽그래픽컬러처리컬러처리

Dong Hoon LeeDept. of Game, Dongseo University

2008, Fall

학습목표

색상, 명도, 채도의정의를명확히이해한다. RGB, CMY, HSV 컬러모델의차이점을이해한다. 컬러프로파일과컬러처리시스템의필요성을이해한다. RGB 컬러모드와인덱스컬러모드의차이점을이해한다. 하프토우닝기법과디더링기법을이해한다. 감마수정이필요한이유와수정방법을이해한다.

1. 컬러이론

색상, 명도, 채도빛 = 전자기파의일종주파수(Frequency) : 초당몇번이나장의세기가바뀌는가?파장(Wave Length) : 주파수의역수관계가시광선의파장 : 390nm – 720nm

색상, 명도, 채도1. 컬러이론

일반광(Light source) = 백색광(White Light)보라색부터적색에걸친모든주파수성분이내포

이빛이물체표면에부딪치면어떤주파수성분은물체내부로흡수되고, 어떤주파수성분은반사

우세주파수반사된빛중가장많은에너지를지닌파장의주파수

우세주파수의색 : 색상(Hue, Color)

색상, 명도, 채도

명도 : 파형아래의면적채도 : Ed – Ew채도증가 : Ed 증가또는 Ew감소Ew감소 : 명도저하, 색상인식이어려움

1. 컬러이론

색상, 명도, 채도

눈의구조홍채: 빛의양을조절수정체: 초점거리조절막대세포: 명암인식, 어두운환경에반응원추세포: 색상인식, 밝은환경에반응

1. 컬러이론

컬러 매칭

컴퓨터모니터에사용되는빛R, G, B 세가지파장의빛으로구성

이세가지파장의빛만으로다른파장의빛을어떻게표현할수있는가?파형이다르더라도사람눈에는동일한색으로인식

컬러매칭어떤파장의색을다른파장의색으로대치하는것

1. 컬러이론

컬러 매칭

580 nm 황색 = 적색광원(0.25) + 녹색광원(0.13) + 청색광원(0.0)500nm 근처에서적색광원은음의값

G, B를합성한색상에서적색성분을빼야함.현실적으로불가능

1. 컬러이론

컬러 매칭

CIE 컬러모델R, G, B 컬러매칭으로는모든자연색을표현할수없다!가상의삼원색, 수학적으로유도, 모두양의함수Y = 명도, X, Z가색을결정

1. 컬러이론

컬러 매칭

CIE 정규화x+y+z = 1이되도록 x, y, z를설정

x, y가결정되면 z는자동결정됨: x, y의함수로서색을표현CIE 색범위순색(단일파장): 경계선, 내부색: 순색의혼합, 보색: 예. A와 B

1. 컬러이론

컬러 매칭

CIE 정규화

1. 컬러이론

컬러 매칭

색범위(Color Gamut)

1. 컬러이론

RGB 컬러모델

삼중자극이론(Tri-Stimulus Theory)원추세포는파장 630nm(빨강), 530 nm(녹색), 450nm(청색)에가장민감하게반응

2. 컬러 모델

RGB 컬러모델

가산모델빛의합성(예: 모니터)R+G = Y, G+B = C, B+R = MRGB의보색은 CMY

2. 컬러 모델

CMY 컬러모델

감산모델물감의합성 (예: 프린터)W - G(Complement of Magenta) = R + B = Magenta(W - G) - R(Complement of Cyan) = Blue(W - G - R) - B(Complement of Yellow) = Black

2. 컬러 모델

CMY 컬러모델

RGB는 CMY의합성으로표현C+M+Y = Black cf. R+G+B물감의삼원색은 CMY. 빨강노랑파랑이아님.

2. 컬러 모델

CMYK 컬러모델

K for Chromatic (회색농도)C = 120, M = 80, Y = 200 C = 40, M = 0, Y = 120, K = 80

장점잉크건조시간, 잉크비용정밀한회색농도를표현(완벽한보색차단)

2. 컬러 모델

HSV 컬러모델

RGB 모델의단점직관적이지않다. 보라색 = R, G, B 각각얼마?

HSV(Hue, Saturation, Value) 또는 HSB(Hue, Saturation, Brightness)색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value, Brightness) 화가의직관

셰이드 = 어떤색상에흑색을섞음. 채도와명도를동시에낮춤.틴트 = 어떤색상에백색을섞음. 채도는낮추고명도는높임.

2. 컬러 모델

HSV 컬러모델

육각뿔

2. 컬러 모델

HSV 컬러모델

대화상자예시, 적색단면예시

2. 컬러 모델

YUV 모델과 YIQ 모델

컬러 TV의흑백 TV 호환성Y = 0.213R + 0.715G + 0.072GY’ = 0.299R + 0.587G + 0.114B 명도

U = 0.492 (B - Y') V = 0.877 (R - Y') 색(색상, 채도)

디지털 TVY’CbCrCb = (B - Y')/1.772 + 0.5 Cr= (R - Y')/ 0.402 + 0.5

NTSC TV 표준

I는주황-청색(Orange –Blue), Q는자주-녹색(Purple-Green)축Y, I, Q 순서대로민감도가낮아짐

2. 컬러 모델

CIE L*a*b*

웨버의법칙자극이강할수록상대적감도는낮아짐

절대명도 I일때, 인지된명도는 Log (I)에비례CIE 모델의문제점인지된색차가그림의거리에비례하지않음

2. 컬러 모델

CIE L*a*b*

CIE의변형인지컬러모델(Perceptual Color Model)인지된색차가맵상의거리에비례하도록

CIE XYZ와 CIE L*a*b*와의비교

2. 컬러 모델

CIE L*a*b*

CIE XYZ를변형L*: 명도(Luminance)a*: 녹색에서적색, b*: 청색에서황색. a*,b* 합성에의해중간색표현

CIE L*a*b*컬러인쇄, cf. CIE L*u*v*: 컬러모니터

2. 컬러 모델

CMS(Color Management System)

컬러호환성컬러모델, 장비특성에따른오차를최소화개별장비의컬러모델, 장비특성을프로필형태로나타냄장비에무관한컬러공간으로사상

2. 컬러 모델

프로필 연결공간

일종의세계어에해당장비프로필정보를감안

sRGB(Standard RGB) 또는 CIE L*a*b*으로사상

2. 컬러 모델

RGB 컬러모드

프레임버퍼내용이색을결정용량에따라색종류가결정됨

하이컬러, 풀컬러, 트루컬러, …

예: 3 비트평면

3. 컬러 모드

인덱스 컬러모드

컬러번역기프레임버퍼내용은 CLUT의인덱스실제컬러는 CLUT의우측칼럼에의해결정

3. 컬러 모드

인덱스 컬러모드

컬러보기표한화면에보일수있는컬러는여전히 8가지그컬러가어디서왔는가의문제

3. 컬러 모드

인덱스 컬러모드

팔레트

3. 컬러 모드

인덱스 컬러모드

유사한 tone의표현에유리PNG, BMP, TGA, TIFF 파일내부에팔레트정보를포함

3. 컬러 모드

하프 토우닝

우리눈의종합적인식능력을이용

인쇄물의하프토우닝

흑백이지만회색처럼보임

화면화소에는이것이불가능

4. 하프 토우닝과 디더링

디지털 하프 토우닝

점의크기대신개수를조절우리눈이 4개의화소를한단위평균적밝기를인식실질적해상도는감소

4. 하프 토우닝과 디더링

감마수정

인점의밝기는전자빔의밝기에비선형적으로반응(0..255)에서 128은중간회색도가아님인점밝기와회색도와의관계

알파: 비례상수, 델타: 정규화회색도, 감마: 1이아니고 (1.7-2.8)

5. 감마수정

감마수정의 필요성

프로그래머의기대치대실제밝기회색도 128은실제로더욱어둡게나타남

5. 감마수정

감마수정

정규화회색도값을미리변형

5. 감마수정

감마수정

아이비엠피씨모니터일반적으로하드웨어감마수정기능없음

1/ γ = 1/2.5의감마수정: 시스템감마(소프트웨어감마) 매킨토시모니터

1/γ = 1/1.4의감마수정: 하드웨어감마1/ γ = 1/2.5의감마수정을원하면추가로 1/1.8의시스템감마를가해야함.

5. 감마수정