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기술용어
2011.06.07 14:11

루마와 크로마

조회 수 3345 추천 수 0 댓글 5
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이부분을 꼭 설명해야 다른 글들도 올릴 수 있을 듯 하다.


우리가 눈으로 사물을 인지한다는 것은

빛이 그 사물에 빛이 반사되어 우리 눈에 그 빛이 들어와 눈이 감지하는 것이다.

다시 말해서 그 사물이 반사 시킨, 빛 신호를 눈이 감지하는 것이고 빛 신호는 빛의 세기라는 부분도 있을 것이고 빛의 컬러 신호도 있을 것이다.


빛의 세기와 컬러라는 것으로 나누어서 살펴 보는 것은 

현재 우리가 사용하는 원색에 의한 컬러 시스템이 아니라 

어떤 필요에 의해서 만들어진 시스템이다.


예를들면 HSB 시스템이 있는데…

H는 Hue의 약자이고 이것은 색상의 종류를 가르킨다.

S는 Saturation의 약자이고 굳이 설명하자면 색상의 진하고 흐림을 나타낸다.

B는 Brightness의 약자이고 어둡고 밝음을 가르킨다.

(HSL이나 HSV도 약간의 차이는 있지만 거의 같은 것이다)


HSB 시스템은 색상을 휠로 보여주고 세츄레이션을 정하면

그 색상의 밝기를 정하는 식으로 

쉽게 컬러를 선택하기 위해서 사용하는 컬러 시스템이다.

RGB 시스템에서 원색 슬라이더를 움직이는 것은 이론을 잘 알더라도 

쉽게 컬러를 찾기 어렵고 컬러를 섞었을 때 혹은 보색 관계를 추정하기가 쉽지 않다.


RED의 보색은 무엇일까?
RED의 RGB 값은 (255, 0, 0)이고
HSB값은 0도, 100%, 100% 이다.

R-?? G-?? B-??

H-180도, S-100%, B-100%가 보색이다.

HSB에서 컬러 찾기가 훨씬 용이하다는 것을 알 수 있다.


colorPicker.png

<Mac OS X의 컬러 피커 - 왼쪽이 HSB 시스템, 오른쪽이 RGB 시스템에 의한 컬러 피커>



여기서 H와 S는

빛에서 컬러 신호 부분이고

B는

빛의 세기 부분이다.


우리가 보통 말하는 컬러는 컬러 신호와 빛의 세기가 합쳐진 것이지만

필요에 의해서 

우리는 빛의 세기 부분을 빼 버린 순수한 컬러 신호와.. 

빛의 세기로 컬러를 나눌 수 있는 것이다.


순수한 컬러 신호를 전문 용어(즉, 외래어)로 크로미넌스라고 하고 줄여서 크로마라고 부른다.

반대 개념으로 순수 컬러 신호를 제외한 빛의 세기를 루미넌스라고 하고 줄여서 루마라고 부른다.

루마는 흑백 사진이나 흑백 TV의 화면을 생각하면 된다.

우리가 크로마만으로 이루어 진 이미지를 본적이 거의 없기 

때문에 크로마는 예를 쉽게 떠올리기 어려운데


베르메르의 "진주 귀걸이를 한 소녀"를 사용해서

루미넌스 이미지와 크로미넌스 이미지를 포토샵에서 만들어 봤다.


Girl_OLC.png


<베르메르의 진주 귀걸이를 한 소녀 - 왼쪽부터 원래 이미지,  루마 이미지, 크로마 이미지>


이미지를 살펴보면 알겠지만..

우리가 상식적으로 순수 컬러 신호도 밝기 신호와 함께 중요할 듯 싶지만

루마 값이 크로마 값보다 훨씬 중요하고 사물을 인지하는데 있어서

우리의 눈은 대부분 크로마보다는 루마 값에 의존해서 판단하고 있다.


포토샵에서

루마와 크로마로 나눈 컬러 시스템을 사용하는 모드가 존재하는데


Lab 모드가 그것이다.

L은 라이트니스 채널, 즉 빛이 밝기.

a와 b 는 Hue 휠과 세츄레이션을 한판에 펼쳐서 가상으로 축을 나눈 것이다.


Lab은 이론적으로 RGB와 CMY 같은 원색을 사용한 컬러 시스템으로 전환이 용이하기 때문에

RGB와 CMYK를 전환할 때 내부적으로 Lab 모드를 거쳐서 전환되도록 되어있다.

내부적으로 존재하는 모드를 그냥 굴리기 아깝기도 하고

컬러 프로세싱에 몇가지 장점이 있기 때문에 

일반 유저들은 거의 사용도 하지 않는 모드지만 

당당히 컬러 모드 중의 하나로 자리 잡고 있는 것이다.


포토샵 Lab 모드에서 블러나 샤픈 필터를 적용해보라..

ab 채널에서 블러를 맘대로 가해도

그렇게 크게 이미지가 망가지지 않는다.

반대로 L 채널에서 블러나 샤픈은 이미지가 금방 망가질 수 있다.


손상된 이미지를 복원할 때 그런 이유로 사진 전문가들은 Lab 모드를 자주 이용한다.


우리가 가장 많이 사용하는

루마와 크로마 컬러 시스템은

YUV 시스템이다.


포토샵의 Lab과 유사한 특징을 갖는데

Y는 루마 채널이고

UV는 휴와 새츄레이션을 가상의 축으로 나눈 채널이다.


컬러 TV가 처음으로 서비스가 될 때 같은 라인 혹은 같은 채널에서 

흑백 TV도 동시에 서비스될 필요가 있었기 때문에..

컬러 TV 신호를 채널의 대역을 나누어서 흑백 신호와 색상신호로 나누어 동시에 전송함으로써..

흑백 TV는 루마 신호만 사용하고..

컬러 TV는 루마와 크로마 신호를 다 사용하므로써 이 문제를 회피했었다.


사실, 더 설명해야하는 역사가 있지만

방송은 YUV 시스템을 사용해서 작업되고 송출하고 있는 것이다.


JPEG은 일반적으로 RGB 모드로 저장되지만

파일 내부적으로는 YUV 시스템을 사용한다.

베르메르 그림 샘플에서 확인 하였지만 루마신호가 압도적으로 이미지에 영향을 끼친다는 데에 착안해서

YUV로 컬러를 나누고 

Y는 약간 압축을 실시하고 UV 신호는 압축률을 상당히 높여서

적게는 4대1에서 많게는 200대1까지 압축을 행한다.


MPEG도 마찬가지다. 내부적으로 YUV로 컬러를 전환하고

루마 신호는 약간, UV 신호는 엄청난 압축률로 저장을 하게 된다.


대부분의 손실 압축 시스템은 YUV 시스템을 사용한다.


파이널 컷프로 같은 논리니어 컷편집 에디터들은

당연히 YUV 시스템으로 이미지 프로세싱을 한다.

방송용 동영상들 포맷도 전부 YUV 시스템이다.


포토샵이나 애프터이펙트의 프로세싱 결과들이

파이널 컷프로와 달라서 당황하는 유저들이 많은데..

매우 당연한 결과다.  파이널 컷 프로는 처음부터 YUV 시스템을 사용해서 프로세싱을 하고

포토샵이나 애프터 이펙트는 RGB 시스템에서 프로세싱이 이루어진다.

결과는 당연히 달라진다.


압도적으로 많이 사용하는 컬러 시스템임에도

하지만, 포토샵이 YUV 시스템을 사용하지 않기 떄문에…

우리는 YUV 컬러가 어떻게 이루어지는지 잘 모르고 기껏해야 

WIKI에서 샘플 이미지 한두개를 들여다 볼 뿐이다.


맥유저라면 컬러 싱크 유틸리티에서 YUV 컬러를 찾아 볼 수 있고

윈도우즈 유저는 서드파티 컬러 픽커 중에 YUV 컬러 픽커를 제공하는 유틸리티가 있다.

프리미어 유저는 컬러 픽커에 YUV가 제공된다.

찾아 보도록 하자.


루마와 크로마로 나눈 컬러 시스템의 장점은 무엇인가?


1. RGB 같이 원색을 사용하는 컬러 시스템은 컬러의 범위가

RGB 원색에 의해서 결정된다.

하지만 루마와 크로마로 나눈 시스템은 이론적인 크로마 전부를 축으로 나누어 

올려 놓기 때문에 거의 모든 컬러를 수용할 수 있다.


2. HSB 같은 시스템은 컬러를 선택하기에 직관적이다.


3. 압축을 하는데도 RGB 같은 원색 시스템보다 월등히 유리하다.


4. 흑백 신호 추출 같은 컬러 전환에도 원색 시스템보다 쉽고 간단한 과정을 거친다.


간단하게 설명하려고 했는데 길어졌다.

컬러 이론과 관련된 공식이나 챠트 같은 걸 보고 싶으시다면

WIKIPEDIA의 관련 항목을 찾아보시면 된다.


  • profile
    머리긴혀기 2011.06.09 15:41
    알기쉽게 챠트를 많이 넣고 설명을 해야하지만...
    우리의 포토샵은 YUV 같은 모드가 없다.
    이점 생각해서 읽어 주시길..   ^^
  • ?
    거시기 2011.06.14 21:41
    우아~ 감사합니다 ..
  • ?
    찌질이 2011.07.18 18:01
    그럴 것이다. 라고 생각 하고 있던 부분들을 이론적으로 명확하게 깨달았습니다. 감사 합니다.
  • ?
    성은 2011.08.25 10:06

    머리가 아프군요 아고

  • ?
    나르디 2013.02.16 11:54

    좋은 설명 감사합니다. 이렇게 설명해도 중간중간 익숙하지 않은 단어들이 많아서^^ 고생 하시는 분들이 많으시겠네요.


    컬러에 대한 기본적 지식이 없이 이 글을 읽으면 정신 없겠는데요?^^ㅎㅎ