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색의 기본원리

작성자최정호|작성시간09.06.22|조회수2,242 목록 댓글 0



색의 원리


 

[색과 색의 의미]


색이란 빛이 물체를 비추었을때 생겨나는 반사,흡수,투과,굴절,분해 등의 과정을 통해 인간의 눈의 망막을 자극함으로써 생기는 물리적인 지각현상을 말한다. 즉,광원이 물체를 비췄을 때 파장별 분광 특성과 물체의 특성에 따라 만들어진 빛이 우리 눈의 망막을 자극시켜 생겨나는 감각현상이라고 할수 있다. 이런 현상을 색자극이라고 한다.

 

색채

색채는 물리적인 현상과 더불어 생리적이고 심리적인 현상에 의하여 성립되는 시감각, 즉 상징성,거리감,질감 등이 같이 일어나는 지각현상을 말한다.

 

광원

- 표준광 : 광원에 따라 색이 다르게 보이기 때문에 정확한 색의 측정을 위해 표준광을 정해서 사용

- 태양광선 : 물체의 색을 그대로 재현

- 백열등 : 븕은색이 가미되어 보임

- 형광등 : 푸른색이 가미되어 보임

 

눈의 구조

 

 

눈은 기본적으로 수용기로서 감광물질이 있으며, 이 감광물질이 빛을 수용하여 생화학 반응을 일으키고 전기 신호로 변환 시켜 전달하는 과정을 포함한다.

 

• 각 막 : 빛을 굴절시켜 망막에 상이 맺히도록 함
• 홍 채 : 빛의 양을 조절
• 수정체 : 초점 조절, 망막에 상이 맺히게 함
• 동 공 : 조리개 역할을 하며 빛의 양이나 거리에 따라 수축과 팽창을 한다.
• 망 막 : 카메라의 필름에 해당하고 물체의 상이 맺히는 곳 망막 상에 추상체와 간상체가 분포돼 있음
• 유리체 : 눈의 형태 유지

 

빛 → 안구의 망막 → 간상체 세포(명암신경)/추상체 세포(색감신경) → 중추신경 → 대뇌피질 → 색 식별(색각)

- 추상체 : 색을 감지(색의 구별을 하는 것을 말함)

- 간상체 : 어두운 곳에서도 물체를 구분(명암을 판단)

 

색각 이상

- 색맹 : 망막의 이상으로 정상적인 색을 지각하지 못하는 상태

- 색약 : 원거리이 색이나 채도가 낮은 색을 식별하지 못하고, 단시간내에 색을 분별하는 능력이 부족한 경우

 

망막을 자극함으로서 감지되는 방사의 시각적 양상, 망막을 자극하여 시각점을 일으킬 수 있는 방사, 이 방사의 파장 범위는 실용상 380nm~780nm까지로 이 범위를 가시광선이라고 한다.

780nm 이상은 열선으로 적외선과 라디오에 사용되는 전파이다.

380nm 이하는 주로 병원에서 사용되는 자외선과 x선이다.

 

스펙트럼(1666년 뉴튼이 발견)

: 빛을 프리즘에 투과시키면 가시광선들이 파장의 길이에 따라 굴절하는 각도가 다른 성질을

이용하여 무지개 색과 같은 연속된 색띠가 형성 된다.

 

 

 

- 긴파장일 경우 붉은색이 보이고 짧은 파장일 경우 보라색이 느껴진다.

- 빛의 파장단위 : nm (nanometer), nm=10m/100억

가시광선

380~780nm 파장

우리가 눈으로 지각 할 수 있는 범위

자외선

380nm이하의 파장

x선, y선, r선

적외선

780nm이상의 파장

적외선, 열선

 

 

 

 

[물체의 색]

표면색

물체 표면으로부터 반사하는 빛에 의한 색을 말하며 대부분의 불투명한 물체의 표면에서 볼 수 있는 색을 표면색(surface color)이라 한다.

투과색

빛을 투과시키는 물체를 통과해서 나오는 빛에 의해 느끼는 색을 말한다. 유리처럼 투명한 물체에서 볼 수 있다.

광원색

형광물질을 이용한 도료의 색도 특정한 파장의 강한 반사를 일으키며, 금속색과 구별해서 형광색이라 부른다.

금속색

금속색은 금속의 표면에서 겉보기로 나타나는 색으로, 어떤 특정한 파장의 강한 반사로 인하여 지각되어지는 표면색이다.금속은 물론 야간도로 표지판, 생명선 등에서 볼 수 있다.

공간색

공간색 유리병처럼 투명한 3차원의 공간에 덩어리가 꽉 차보이는 색을 말한다.

경영색

거울과 같이 불투명한 물질의 광택면에 나타나는 색을 경영색 또는 거울색(mirrored color)이라 한다. 거울처럼 비춰서 보여지는 색으로 좌우가 바뀌어 보인다.

[빛의 성질]



흡수(Absorption)
빛이 물체에 닿을 때 물체가 빛을 모두 빨아들이는 현상이다.
빛을 흡수하는 형태를 보면 빛을 거의 흡수하지 않으면 흰색에 가까운 것이고 거의 대부분을 흡수하면 검은색에 가까운 것이다.
물체에 떨어지는 모든 빛이 흡수되는 것은 아니며 흡수되지 않은 빛들은 반사되거나 산란된다.

 


반사(Reflection)
빛이 물체에 도달하면 일부는 흡수되고 나머지는 산란 되는데, 반사는 산란의
특수한 형태이다. 매끈한 물체의 표면에 도달한 광자가 벽에 부딪히고 튕겨나가는 공처럼 이동방향을 바꾸는데, 빛이 표면에 입사한 각도와 반사각은 같다.

-정반사(거울반사), 난반사(확산반사),

-선택반사(금,은빛), 전반사(100%반사율=전반사 프리즘)

 


산란(Scattering)
산란은 거친 표면에 빛이 입사했을 때 여러 방향으로 빛이 분산되어 퍼져 나가는 것을 말한다. 빛의 산란은 대기 중에서도 일어난다. 새벽빛의 느낌, 낮의 태양 광선, 흰 구름, 먹구름, 저녁 노을 등 하루의 대기 변화를 느낄 수 있는 것은 빛의 산란과 관계가 있다.

 


굴절(Refraction)
굴절은 빛이 다른 매질로 들어가면서 파동의 진행 방향이 바뀌는 것을 말한다.
빛이 굴절되는 정도는 매질의 특성과 파장에 따라 다르다.
아지랑이나 별의 반짝임이 그 예이다.



그 외 - 투과(유리, 셀로판지, 선팅, 선글라스) : 유리처럼 빛이 투과되어 나타나는 현상
- 간섭(비눗방울, 수면위의 기름막 등) : 두 개 사이의 빛이 동일점에서 중복되어 서로 강압 또는 약합이 되는 현상
- 회절(콤팻트디스크, 곤충의 날개, 예리한 칼날) : 물체의 그림자 부분에 파동이 휘어들어가는 현상



[색의 지각]

색은 빛을 발하는 광원과 빛의 반사대상 그리고 이 결과를 관찰하는 관찰자가 있으므로 존재한다. 따라서 빛, 물체 그리고 관찰자를 색채지각의 3요소라고 한다.

 

• 광 원 : 빛을 발하는 자체, 빛은 광원에서부터 출발하여 물체에 닿는다.
• 물 체 : 자신에게 적합한 색의 파장을 흡수하고 반대의 색을 반사한다.
• 관찰자 : 관찰자는 물체가 빛을 받아서 반사된 색을 지각하는 것이며 눈은 인간의 수용기로서 빛을 뇌에 전달시키는 첫 과정이 된다 

 

 
■ 색지각의 4대 조건

- 빛의 밝기

- 사물의 크기

- 색의 대비

- 색의 노출

 



[색지각설]

■ 영.헬름홀츠의 3원색설

3원색설이란 영이 1802년에 발표하고,헬름홀츠가 1868년에 완성시킨 색각이론이다. 영의 3원색설은 기본 원색이 빨간색, 노란색, 파란색 이라고 생각하였다.
그러나 헬름홀츠가 기본색이 빨간색, 녹색, 파란색이라고 주장하였으며, 후에 영이 이 이론에 동의하였다. 그래서 영-헬름홀츠설이라고도 한다.
이 이론에서는 우리 인간의 망막에 파장별로 분해 특성이 다른 3종류의 시신경 세포가 있다고 정의하고 있다. 각각의 최대감도는 장파장, 중파장, 단파장이며 각각 일으키는 감각이 빨강, 녹색, 파랑에 가장 가깝다. 

이 색설은 계시대비와 같은 색채대비와 색채효과를 이해하는데 중요한 역할을 하고 있으며, 현재 사용되는 빛의 혼합 이론과 일치한다.
 
■ 헤링의 반대색설

반대색설은 헤링에 의해 1874년에 발표되었다.

헤링은 기본색이 3색이 아니라 빨강, 노랑, 초록, 파랑의 4색이라고 주장하였다.
그는 인간의 망막에 3개의 시세포질이 있다고 가정하고  빨간색 - 녹색, 노란색 - 파란색, 백색 - 검은색의 3조의 반대색을 짝을 이루는 복합적인 고찰방식을 주장하였다. 
즉, 모든 빛은 짝을 이루어 세 종류에 시세포에서 다시 여섯 종류의 빛으로 받아들여지고, 망막에서 분해 및 합성되어 지각된다는 주장이다.

보색잔상 효과와 동시대비 현상을 밝히는 데 중요한 이론이 된다.

 

[색지각 효과]

■ 항상성

밝기나 색이 조명의 변화에도 불구하고 본래의 모습을 유지하려는 것을 말한다.

- 밝기의 항상성

주위 조명의 변화에도 불구하고 밝기를 그대로 유지하려는 것을 말한다.

- 색의 항상성

주위 조명의 변화에도 불구하고 색을 그대로 유지하려는 것을 말한다.

 

■ 색순응

순응이란 수용한 개체가 환경 조건에 잘 적응 하는 현상으로 , 눈에 들어오는 빛의 양이 많으면 감광도는 떨어지며, 빛의 양이 적어지거나 없을 경우에는 눈의 감광도가 매우 높아지는 현상을 말한다.

즉, 어떤 조명광이나 물체색을 오랫동안 보면 그 색이 선명해 보이지만 그 밝기는 낮아지게 된다.

- 암순응

어두운 곳에서의 순응으로 색채의 식별이 거의 없고, 명암감각과 형태만을 식별하는 순응 

- 명순응

밝은 곳에서의 순응으로 명암이나 색채, 형태를 식별하는 순응

 

연색성
조명이 물체의 색감에 영향을 미치는 현상.

동일한 물체라도 광원의 분광에 따라 다른색으로 지각되는 현상을 말한다. (정육점 붉은 조명)

 

조간등색(메타메리즘)

연색성과 반대 성질로 서로 다른 두가지 색이 특정한 광원 아래에서는 같은 색으로 보이는 현상을 말한다.

인공광일 경우에 심하게 나타난다.  

 

푸르킨예 현상
밝은곳에서 어두운곳으로 이동할때 우리의 눈은 추상체에서 간상체로 이동하는데 최대 감도는 황록색에서 청록색으로 이행하게 된다. 그러므로 파장이 긴 적색은 어둡게 보이며, 청록색은 밝게 지각되면서 사물들이 푸르스름한 색으로 보이게 된다.

 
색음 현상

우리가 사물을 볼 때 어떤 색광으로 비쳤을 때 물체의 음약 부분은 무색이어야 하는데 분명히 비쳐진 광의 보색으로 보이는 현상

 에브니 효과

순도를 높이면 같은 파장의 색이라도 그 색상이 다르게 보이는 현상.

메카로 효과

보색 잔상이 이동하는 경우의 효과. 아래 그림과 같이 빨간색 가로 줄무늬와 녹색 세로 줄무늬를 몇분간 교대로 반복해서 관찰한 다음 우측의 그림을 보게 될 경우 세로 줄무늬는 연한 녹색으로 보이며, 가로 줄무늬는 핑크색으로 보이게 된다. 

 

색의 분류와 속성

 

[색의 분류]

원색

다른 색을 섞어서 만들 수 없는 색을 원색이라 한다.

하나의 색을 더 이상 분해할 수 없는 것이다. 다른 색과의 혼합에 의하여 다른 색을 만들 수 없다.

 

무채색

흰색과 여러층의 회색 및 검정색에 속하는(채도가 없는 계열의 색)것으로, 무채색의 구별은 밝고 어두운 정도의 차이(명도)로만 되는 것이다. 색상, 채도의 속성은 없는 것이다. 반사율이 약 85%인 경우가 흰색이고, 약30% 정도이면 회색, 약3% 정도는 검정색이다.중성의 느낌이다. (차갑고 따뜻한 느낌이 없음)

 

유채색

순수한 무채색을 제외한 모든 색, 즉, 빨강, 주황, 노랑, 녹색, 파랑, 보라 등과 그외 그 사이의 색은 물론 이상의 색감을 조금이라도 가지고 있으면 모두 유채색이다.
유채색이란 채도가 있는 색이라는 뜻이고, 무채색이란 채도가 없는 색이라는 뜻이다.
무채색은 명도만 가지고 있고 유채색은 색상, 명도, 채도의 3속성을 모두 가지고 있다.

 

[색의 3속성] 

 

우리가 색채를 보고 느끼는 요인에는 세 가지가 있다. 그 하나는 빛의 파장 자체를 나타내는것으로 색상(Hue) 요인이고, 두번째는 밝고 어두운 정도를 나타내는 명도(value), 세 번째는 색파장의 순수한 정도를 나타내는 채도(Chroma)요인이다. 우리는 어떤 색상을 지각할 때 항상 이 세 가지 요인을 함께 느낀다.

색상(Hue)

색상의 명도나 채도는 상관없이 색채를 구별하는 데 필요한 색의 명칭을 말한다.

색상은 물체의 표면에서 선택적으로 반사되는 색파장의 종류에 의해 결정되며 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라 등으로 구분된다. 색상은 순수한 색일수록 현저하게 드러나므로 지각하기가 쉽다. 그러나 여러 가지 색이 혼합 된 경우에는 색상이 강하게 드러나지 않아 지각하기가 쉽지 않지만, 무채색인 흰색, 검정색, 회색을 제외한 모든 색은 순색이 지닌 색상을 조금이라도 지니고 있다.
빛의 스펙트럼에서 뚜렷하게 구분되는 색상은 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라 등의 기본색상이지만 각 색상의 사이에는 점진적으로 변화되는 무수한 색상이 존재한다. 섬세한 색채 작업을 위해서는 100가지 이상의 색상으로 구분해 볼 수도 있지만, 여러가지 색체계에서 일반적으로 통용되는 색상의 수는 대략 40가지 정도이다.스펙트럼으로부터 전개된 많은 색상들의 위치와 변화를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 서로 인접하도록 둥근 고리의 형태로 배치한 것을 색상환이라고 부른다.
그리고 색상환에서 거리가 가까운 색은 색상차가 작다고 해서 유사색 또는 인근색이라고 하고, 거리가 비교적 먼 색은 색상차가 크다고 하며, 반대색이라고 한다. 거리가 가장 먼 정반대 쪽의 색은 서로 보색관계이다.

 

- 색상환, 색환 : 색채를 식별하는 데 필요한 색채의 명칭이며 이 색상의 성질이 유사한 것끼리 둥글게 배열하여 만든 것이다.

- 멘섹의 10 색상 : 빨(R), 주(YR), 노(Y), 연(GY), 녹(G), 청(BG), 파(B), 남(PB), 보(P), 자(RP)

- 유사색 : 색상환에서 가까운 거리에 있는 색들을 말한다. 색상치가 적다.

- 반대색 : 색상환에서 먼 거리에 있는 색들을 말한다. 색상차가 크다.

- 보색 : 색상환에서 대각선 방향의 정반대에 있는 색을 말한다. 드 색을 섞으면 무채색이 된다.

 

명도(Value, Lightness)

먼셀 표색계에서는 Value로 표기하며, 간단히 말해서 색의 밝고 어두운 정도를 명도라고 한다.

  
물체의 표면이 모든 빛을 흡수하면 검정색으로 보이며 우리는 이 검정색을 어둡다고 느낀다. 이처럼 빛이 반사하는 양에 따라 색의 밝고 어두운 정도를 느끼는 것이 명도이다. 명도는 우리가 색을 보고 느끼는 밝고 어두움의 정도를 말하지만, 주어진 광원을 중심으로 반사의 정도를 말할 때에는 명도를 밝기라고도 표현한다. 같은 명도의 색이라도 주어진 광원이 밝고 어두운 정도에 따라 명도가 다르게 느껴지기도 한다. 최고 채도의 순색은 각기 다른 명도를 갖는다. 노란색은 가장 밝게 느껴지고, 다음은 주홍의 순서이며, 빨강과 초록은 중간정도의 밝기이고, 보라와 파랑은 어둡게 느껴진다.
이처럼 색상끼리의 명암상태, 색채의 밝기를 나타내는 성질, 이러한 밝음의 감각을 척도화 한 것을 명도라고 한다. 그러므로 흰색에 가까울수록 명도는 높다고 할수 있으며 검정색에 가까울수록 명도는 낮아진다.

 

- 고명도 : 명도가 높은 색을 말한다. 흰색에 가까울수록 고명도이다.

- 저명도 : 명도가 낮은 색을 말한다. 검정색에 가까울수록 저명도이다.

- 중명도 : 고명도와 저명도의 중간 단계를 말한다.

- 그레이스케일 : 검은색과 흰색 사이의 단계를 나누어 놓은 것을 말한다. 우리나라는 검은색을 '0'으로 흰색 을 '10'으로

두고 11단계로 나눈다. 그러나 실제의 색입체에서는 순수한 검정 과 백색광의 흰색은 없다. 그러므로 검정 대신 가장

어두운 회색을 1로, 가장 밝은 흰색에 가까운 9.5를 흰색 대신 사용한다. 그레이 스케일(GreyScale)은 명도의

기준 척도로 색이 표준은 물론 사진, 인쇄, TV 등에서 이용되고 있다

 

채도(Chroma)

채도란 색의 선명도를 말한다.색의 순수한 정도, 즉 색의 탁하고 선명한 강약의 정도를 나타내는 척도이며, 색파장이 얼마나 강하고 약한가를 느끼는 것이 채도이다. 포화도. 그러므로 채도가 가장 높은 색을 청색(Clear color)이라 한다. 즉, 색의 말고 탁한 정도나 색의 강약이라고 할 수 있다. 순색에 무채색을 많이 섞을수록 채도가 낮아지며 적게 섞을수록 채도가 높아진다. 유채색끼리도 많이 섞을수록 채도가 낮아진다.

 

색의 순수한 정도, 즉 색의 탁하고 선명한 강약의 정도를 나타내는 척도이며, 색파장이 얼마나 강하고 약한가를 느끼는 것이 채도이다. 그것은 여러 가지 색파장이 혼합되어 물체의 표면에서 흡수되거나 반사하는 양에 따라 다르게 느껴지는 것으로 특정한 색파장이 얼마나 순수하게 반사되는가의 정도를 나타낸다. 따라서 채도는 순도, 또는 강도라고도 표현한다.
색의 순도라고도 하며, 색의 선명도 즉 색채의 강하고 약한 정도로서 진한색과 연한색, 흐린색과 맑은색 등은 모두 채도의 높고 낮음을 가리키는 말이다.
색은 순색에 가까울수록 채도가 높으며, 다른 색상을 가하면 채도가 낮아진다.
이렇게 색의 순수한 정도, 색채의 포화상태, 색채의 강약을 나타내는 성질을 채도라고 말한다.

 

순 색 (무채색이 거의 포함되지 않은 색)

청 색 (채도가 높고 깨끗한 색)

탁 색 (채도가 낮은 색)

채도가 가장 높고 깨끗한 색

순색+ 검정,흰색이 혼합된 색

명청색 : 순색+흰색

․암청색 : 순색+검정

순색+ 회색이 혼합된 색

․명탁색 : 순색+밝은 회색

․암탁색 : 순색+어두운 회색

 

색입체

색의 3속성인 색상, 명도, 채도를 입체로 만들어 색상은 원, 명도 수직선의 축으로 채도는 방사선으로 배열할 수 있다. 이처럼 색을 3속성에 의하여 3차원의 공간 속에 정리할 수 있다.

이를 배열하면 명도 순서로 된 무채색 축과 일치하게 올라가며 고명도가 되도록 하고 아래로 내려가면 저명도가 되도록 하고 채도는 무채색 축에 들어가면 저채도, 바깥 먼셀의 색입체는 각 색상의 채도가 다르기 때문에 형태가 나무형으로 되어 있어 색채의 나무라고 하며 둘레로 나오면 고채도가 되도록 한 것을 말한다.오스트발트의 색입체는 복원주체로 되어 있다.




출처 : http://cafe.naver.com/sisa3dweb/25





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