컴퓨터그래픽스 - 3. 컴퓨터 그래픽스 컬러모델

<1. 그래픽스 컬러처리>

1. 빛

전자기파 : 주파수(Frequency) 및 파장(Wavelength)

출처 : wikipedia

2. 가시광선 스펙트럼

 파장: 390mm ~ 720mm

 

 

3. CIE 1931 XYZ 색공간

-  인간의 색체 인지에 대한 연구를 바탕으로 수학적으로 정의된 색 공간

- 국제조명위원회(CIE, Commission internationale de l'éclairage)에서 제정

- RGB로 표현할 수 없는 색이 존재 (음수)
- 500nm 영역에서 B + G – R 형태로 R 성분 차감(현실적으로 불가능)

CIE 1931 색공간 색도분포표, 출처:wikipedia

 

4. 색 범위 : 특정 장치로 표현할 수 있는 색의 영역

 

출처: wikipedia

모니터로 표현 가능해도, 컬러 프린터로는 표현 불가능한 색이 존재한다.

 

 

5. 색 온도: 빛(또는 광원)의 색을 절대온도(Kelvin)를 이용해 숫자로 표시한 것

고가의 카메라에 쓰인다. - 흐린날인지, 석양인지, 실내 상황인지 등등에 따라 적절히 설정한다.

출처: wikipedia

 

6. 색상, 명도, 처리

색상(Hue): 빨강, 파랑, 노랑 등과 같은 색의 종류를 의미

채도(Saturation): 짙은 빨강, 옅은 빨강 등과 같은 색의 진한 정도를 의미

명도(Intensity): 밝은 빨강, 어두운 빨강 등과 같은 색의 밝기를 의미

 

 

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<2. 컬러 모델>

 

1. RGB 모델

-빛의 3원색, 모니터

-가산 원색 모델

 

2. CMY(K) 모델

 

- 물감의 3원색, 프린터

- 감산 원색 모델

 

가산, 감산 원색 혼합 모델

 

- CMYK에서 굳이 black을 쓰는 이유

Cyan, Magenta, Yellow를 프린트해도 검정색이 검정색처럼 안보이고 짙은 갈색처럼 보인다.

검정색 찍을 때 또한 잉크를 3개나 써야하므로 검정색을 검정색으로 올바르게 표시하고 잉크를 아낀다.

 

 

3. HSL 모델(Hue Saturation Lightness)

Saturation: 채도

 

4. HSV 모델 (or HSB 모델)

- Hue Saturation Value

- Hue Saturation Brightness

 

 

5. HSI 모델(Hue Saturation Intensity)

출처: https://www.researchgate.net/figure/HSI-model-representation-The-letters-R-Y-G-C-B-M-refer-to-Red-Yellow-Green_fig2_239814963

 

추가로 YUV YIQ YcbCr 라는 컬러모델도 있음.

 

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<3. 디지털 영상>

1. Digital image: 현실에서 특정 시간에 공간적 연속성 있는 장면에서 샘플링(sampling)을 통해 측정한 값들로 구성되어 있는 점(point)들의 배열

  이미지- pixel 그래픽스 –voxel.. 그 외 texture..

 

2. 영상 종류

• 컬러 영상 (Color image, RGB image)

- 일반적으로 1픽셀은 RGB(Red, Green, Blue)의 3개 채널로 구성

- 각 채널에 8비트를 할당

- 1개 픽셀은 0 ~ 2^(224-1)의 총 16,777,216개 색상값 또는 밝기값

- 용량 : 가로(1920)x세로(1080)x깊이(3채널x8비트)

 

• 회색조 영상 (Grayscale image)

- 1픽셀은 밝기값을 의미하는 1개 채널로 구성되며 8비트를 할당

- 1개 픽셀은 - 0 ~ 28-1의 총 256개 밝기값

- 용량 : 가로(1920)x세로(1080)x깊이(8비트)

 

• 이진 영상 (Binary image)

- 1픽셀은 밝기값을 의미하는 1개 채널로 구성되며 1비트를 할당

- 1개 픽셀은 – 0과 1의 총 2개 밝기값

- 용량 : 가로(1920)x세로(1080)x깊이(1비트)

 

• 인덱스 영상 (Indexed image)

- 1개 픽셀은 RGB 3채널이 아닌 1채널로 구성 (1채널에 8비트를 할당)

- 일반적으로 적은 수의 비트로 컬러 영상을 표현할 때 활용

- 컬러 영상에 비해 인덱스 영상의 화질은 저하되지만 영상 용량도 낮음

 

- Color image(RGB channel)은 2^24개 색상 사용 가능하고,

   indexed image(1 channel)은 2^8개 색상만 사용 가능하지만 용량은 더 줄어든다.