물체색 측정방법 (CIE Lab, YI)

 

1. CIE L·a·b 란?

 

CIE L·a·b 정의는 다음과 같다.

 

CIE(국제조명위원회)에서 규정한 색상 값으로 눈이 감지할 수 있는 색차와 색 공간에서의 수치값을 의미한다.

 

CIE Lab는 균일한 색공간 좌표로 인간의 눈과 매우 근사한 차이를 보여주기 때문에,

세계적으로 표준화되어 있는 색공간이다.

 

명도값인 L*과 크로매네틱스 지수 a*, b*를 통해 색공간 상의 좌표를 나타낼 수 있다.

 

 

자, 그렇다면 L*·a*·b*에 대한 정의를 알아보자.

 

L*(명도)은 백색과 흑색의 정도를 나타낸다. (L*=100은 흰색(광원의 색), L*=0 은 검은색 이다.)

 

a* (Green-Red-Axis)은 적색과 녹색의 정도를 나타낸다. (+일수록 적색, –일수록 녹색 이다.)

 

b* (Yellow-Blue-Axis)은 황색과 청색의 정도를 나타낸다. (+일수록 황색, –일수록 청색 이다.)

 

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이를 대조군과 비교하여 활용하기 위해서는 색차(△E*ab)의 개념이 필요하다.

 

색차(△E*ab)란 두 색 간의 입체적인 거리를 의미한다.

 

CIE 색구상의 측정 기준값과 대상값의 색상 / 채도 / 명도 값의 차이(거리)를 나타낸다.

 

L·a·b 데이터 값을 비교 시 색차를 통해 하나의 데이터로 관리 가능하다.

 

입체적 거리가 서로 멀면 색차(△E*)가 많이나는 것이며, 거리 차이가 거의 없으면 동일한 색으로 인지할 수 있다.

 

두 색상 간의 색차 공식은 다음과 같다.

 

 △E*ab = ( △L² + △a² + △b² ) ^1/2 

 

 

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△L, △a, △b는 두 점간의 최단거리를 의미하며, 아래와 같은 공식으로 계산할 수 있다.

 

 

색차의 표현 단위 (N.B.S, National Bureau Standard Unit) 이다.

 

△E*ab의 수치가 높을수록 색상차이가 커짐을 의미한다.

 

* trace : 미약, slight : 근소, Noticable : 눈에 띌 정도, Appreciable : 감지할 정도, Much : 차이 큼, Very Much : 차이 매우 큼

 

 

2. CIE L·C·h 란?

 

CIE L·C·h 의 정의는 다음과 같이 내릴 수 있다.

 

'L*(명도), C*(채도), h*(색조의 각도)로 표현하며, 주위 환경을 고려하여 색체계(colorimetry)를 확장한 것' 이다.

 

- L*(명도, Lightness) : 높을수록 밝다.

- C*(채도, Croma) : 높을수록 짙다.

- H*(색조의 각도, Hue) : 0 º - 빨간색 / 120 º - 녹색 / 240 º - 파란색

 

이는 사람의 육안과 색차(△E*ab) 평가가 다른 *문제점을 보완하기 위해 도입되었다.

 

* 육안관찰 시 눈이 식별하지 못하는 영역이 존재하는 이유

① 사람의 눈은 *채도가 높을수록 색 차이에 대한 감도가 낮으며 색 차이를 식별하기 어렵다.

② 사람의 눈은 각 색상별 차이에 의한 감도가 다르다.

③ 명도(L*) 차이에 따라 감도가 다르다. (명도(L*) 50 에서 감도가 가장 높다.)

④ 청색에서는 식별구역의 방향이 뒤틀린다.

 

* 채도 란?

- 채도가 높은 색을 말할 때는 흔히 '짙다'고 표현하고, 반대로 채도가 낮은 색을 말할 때는 흔히 '흐리다'는 표현을 사용한다.

 

따라서, CIE L·C·h 는 사람의 눈이 색상을 인식하는 방식과 잘 연관되어있다.

(원통형 좌표를 사용하기 때문)

 

이러한 명도차(ΔL*), 채도차(ΔC*), 색상차(ΔH*)를 바탕으로 각각 가중치 계수 SL, SC, Sh를 부여하여 계산할 수 있다.

 

 

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3. 황색도 (YI: Yellow Index) 란?

 

황색도(YI : Yellow Index)는 다음과 같이 정의내릴 수 있다.

 

'*CIE xy색도 상의 백색(중심점)에서 황색방향으로 떨어져 있는 정도' 이다.

 

황색도는 화학적 노출, 공정에 의한 오염, 일반적인 오염, 그을림 등의 품질 저하를 정량하기 위해 사용하는 수치값이다.

 

황색도(YI : Yellow Index)는 분광 광도계를 통해 테스트 샘플의 색상이 투명 또는 흰색에서 노란색으로 변하는 정도를 측정할 수 있다.

 

즉, 이상적인 백색은 황색도가 0이며 숫자가 커질수록 황변도는 커진다.

 

측정산식은 다음과 같다. (ASTM E313 기준)

 

​* X,Y,Z는 CIE 삼자극값이며, 계수는 아래 테이블에 표시된대로 광원에 따라 달라진다.

 

 

 

* CIE xy색도란?

- 색의 삼자극치 X(빨간색), Y(초록색), Z(파란색)를 x, y, Y 색도좌표(CIE 크로마토시티 다이어그램)로 변환하여 색입체공간으로 나타내는 표색계

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

참조 출저 -

1. https://blog.naver.com/atago59/222092830734

CIE LAB(색 공간의 색도)