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컬러 모델 Gray, RGB, HSI, CMY, CMYK, YUV(YCbCr) : 색상을 좌표상의 한 점으로 표현하자



오늘은 영상처리의 기본이 되는 Gray, RGB, HSI, CMY, CMYK, YUV(YCbCr) 컬러 모델에 대해서 알아보도록 하자.


우리가 인식하는 실제 색깔은 컴퓨터가 이해할 수 없다. 그래서 컴퓨터가 알아듣기 쉽게 숫자로 바꿔주는데, (대부분의 경우) 모든 색깔은 3가지 값이면 나타낼 수 있다. 그래서 나온 것이 RGB, HSI, CMY, YUV 등의 컬러모델이다.


컬러 모델은 자연색깔을 좌표상의 한 점(숫자)로 표현 한 것이라는 포인트를 기억하고 다음으로 넘어가자.



Gray 모델

-    색 정보를 사용하지 않고 밝기 정보만으로 영상을 표현 한 것이다.

(검정색)0 ~ 255(흰색) 까지 값으로 영상의 픽셀 값을 표현한다.


RGB 모델

-    가장 기본적인 색상 모델로 색을 광원인 Red, Green, Blue의 3가지 성분을 조합으로 보는 것이다. 검은색은 R=G=B=0이다. 각 색마다 8bit으로 표현되어 (2^8)^3 = 16,777,216가지 색으로 표현되며, 모든 색은 길이가 1인 3차원 정육면체내의 한 점과 대응시킬 수 있다.

RGB는 가산 혼합이라고 불리는데 색을 섞을 수록 밝아진다는 의미다.

빛을 기반으로 한 모델이라 모니터나 TV 등의 디스플레이에 자주 사용 된다.



CMY 모델

-    안료의 삼원색인 청록(Cyon), 자홍(magenta), 노랑(Yellow)의 조합으로 모든 색을 조합하는 모델이다. RGB와 전환이 가능하다.

C = G+B

M = R+B

Y = R+G

CMY는 감산 혼합이라고 불리는데 색을 섞을 수록 명도가 낮아진다는 의미다.

염료를 기바능로 한 모델이라 인쇄물에 적합하며 프린트가 CMY(K) 모델로 작동한다.


CMYK 모델

-    C와 M과 Y를 같은 비율로 섞으면 검은색이 나와야하는데, 실제로는 탁한 검은색이 나온다. 그래서 CMY모델에 검은색 값 K를 추가한 것이 CMYK 모델이다.



(참고) RGB 모델과 CMY 모델의 관계



HSI 모델 (HSV) 

-    인간이 색을 인지하는 직관적인 특징인, 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Intensity)로 구성된 컬러 모델이다. 색상(H)은 색의 종류 자체, 채도(S)는 색상이 백색광에 의해 얼마나 희석되었는지로 탁한 정도를 나타내고 0이면 무채색(gray색), 255면 가장 선명한(순수한)색임을 나타낸다. 명도(I)는 밝기인데 작을수록 어둡고 클수록 밝은 색이다. 명도를 Value로 보고 HSV 또는 HSB로 부르기도 한다.

사람이 머리로 어떤 색을 떠올렸을 때, 직관적으로 가장 쉽게 표현 할 수 있는 모델이다.





YUV 모델

(= YCbCr )

-   흑백 TV와 컬러 TV가 공존하던 시대에, 컬러 신호를 흑백 신호로도 함께 사용하기 위해 만들어졌는데, 요즘은 색 데이터를 압축하는데 주로 쓰인다.

Y는 밝기 정보를, U(Cb)와 V(Cr)는 실제 색에 대한 정보를 가지고 있는데, 인간의 눈이 밝기 차에는 민감하지만 색차에는 비교적 둔하다는 점을 이용해서 Y에 많은 비트(해상도)를 할당하고 U(Cb), V(Cr)에는 적게 할당하여 압축한다.



이상입니다.


어떤 모델이 가장 좋아 보이는가요?

가장 좋은 모델이 있다면 다양한 모델이 남아있을리가 없겠죠? 상황에 따라 용도가 달라요.






뒤에 이어서 

 각 모델별로 색을 변환하는 방법과

 용도에 대해 간단히 알아보자

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