Transcript 빛의 합성과 색 인지
빛의 합성과 색 인지 곽석우, 황병준 가설1. 파장과 관련 되어 있는가? 가설2. 두뇌에서의 인식 때문인가? 빛의 가산혼합 • • • • • • 빨간 파란 초록 노란 청록 자홍 빛의 빛의 빛의 빛의 빛의 빛의 파장 파장 파장 파장 파장 파장 : : : : : : 700nm 435.8nm 546.1nm 590nm 490nm ??????? 단, 단색광끼리 혼합시켜 합성광을 만든다. • 빨강 + 초록 = 노랑 [(700+546.1)/2=623.05](주황 빛에 가까움) • 빨강 + 파랑 = 자홍 [(700+435.8)/2=567.9](연두 빛에 가까움) • 초록 + 파랑 = 청록 [(546.1+435.8)/2=490.95](청록 빛에 가까 움 파장에 관한 결론 • 가산 혼합의 원리는 파장과 관련이 없다. • 왜냐하면 자홍색은 스펙트럼에 존재 하지 않 고 다른 색 또한 오차의 범위가 매우 크기 때 문이다. • 그렇다면 색의 혼합의 물리적인 특성은 무엇 인가? 색의 혼합의 물리적인 특성(실험) • 실험 가정 : 단색광과 합성광은 물리적인 차이점을 가지 고 있다. • 실험 준비물 : 레이저(R,G), 거울, 프리즘, 흰 종이 • 실험 소개 : 1. 빨간색 레이저와 초록색 레이저로 노란색 빛을 합성 2. 프리즘을 통해 빛을 분산시켜서 관찰 3. 노란색의 단색광을 분산시켜서 관찰 4. 겉보기 색이 같은 두 빛의 차이점을 알아내고자 함. 두 단색광의 합성된 빛 단색광의 분산 단색광은 그 자체가 하나의 빛이므로 분산되지 않는다. 실험 결과 • 같은 빛의 노란색임에도 불구하고 다른 물 리적 특성을 가지고 있음을 알 수 있다. • 혼합된 빛은 여전히 독립적인 빛들로 구성 된다. • 빛의 합성 원리는 어떠한 물리적인 현상이 원인이 아닌 단지 우리의 뇌가 그렇게 인 식하는 것으로 추측된다. 색 인지 인간의 색 인지 과정 시각 수용기 활성화 (전류 형성) 효소 연쇄 반응 빛에 의해 활성화(흥분)된 만큼의 전류를 시각 수용기는 시신경을 통해 뇌로 보내게 된다. 추상체는 S,M,L 세 가지로 나뉜다. 흡수율이 달라지면 흥분도 (자극값) 또한 달라진다. 가산혼합의 원리 해보지 못했던 실험 결론 • 두 합성된 빛은 물리적 성질이 전혀 다른 두 빛을 동시에 인지할 때 생기는 뇌의 현상이며, SML 세 추상체의 흥분 도와 밀접한 연관을 맺는다. • 혼합된 빛은 독립적인 빛들로 구성된다. • 자홍색은 스펙트럼에 존재하지 않고 합성 빛으로만 존재 한다. (실험의 계기) 또한 스펙트럼상의 빛들과 합성 빛 은 서로 다르다. • 그렇다면 색의 인지를 어떻게 수학적으로 정의할 수 있 을까? 빛의 물리적 특성과 색의 연관 하지 못하는 이유 1. SML 원뿔세포의 분포가 다르며, 임의적. 2. 자극 정도의 합성 방법을 모른다. 3. 광자의 에너지가 파장별로 다를 수 있다. 4. 효소연쇄반응과 전기적 신호의 이동에 대 한 정보가 없다. 5. 뇌에 대해 알려진 바는 극히 적다. E = hf CIE 1931 색 공간 • 인간의 눈에는 단파장(S), 중파장(M), 장파장(L)의 세 가지 빛을 받아 들이는 수용기인 원추세포가 존재한다. • 삼색 자극값은 가산 혼합 모델에서 삼원색을 조합하여 원하는 색과 같은 색을 만들 수 있는 조합으로 주로 CIE 1931 색 공간에서 X, Y, Z 값으로 표현된다. • CIE XYZ 색 공간에서, 삼색 자극값인 X, Y, Z는 각각 빨강, 초록, 파랑 과 비슷한 색깔이다. 색 대응 함수 CIE xy 색도분포표 • 인간의 눈은 세 개의 색채 수 용기를 갖고 있기 때문에, 모 든 가시광선의 분포도는 3차 원 도형이 된다. 그러나 색은 밝기와 색도의 두 가지 요소 로 나눌 수 있다. • 예를 들어, 흰색은 밝은 색이 며, 회색은 동일한 흰색의 좀 더 어두운 형태로 표현할 수 있다. 즉 흰색과 회색은 밝기 는 다르지만 색도는 같은 색 이다. 밝기를 제외한 색도를 나타낸 색도분포표 CIE RGB 색 공간 색의 삼원색으로 합성빛을 표현한 CIE RGB 색 공간 삼각형 내부의 공 간이 빛의 삼원색 으로 표현되는 공 간이다. 빛의 삼원색이 RGB인 이유는? • 애당초 정하기를 그래놨기 때문. 색채는 파장의 특정한 속성이 아니라 어떤 파장이 더 많은지 우리가 알도록 뇌가 사용하는 방편일 뿐이다. 광선에는 특정한 색이 없다. 물체의 색이라는 것은 다른 어떤 것보다 이런 종류 혹은 저런 종류의 광선을 더 많이 반사하는 경향일 뿐이다. -아이작 뉴턴