흰색은 어떻게 만들어지는가?
질문을 받았다.
빛을 프리즘으로 분광시키면 빨주노초파남보의 색으로 나뉘는데
반대의 경우 왜 빨강, 파랑, 초록 만으로 흰색이 될 수 있는지 궁금합니다.
한번도 궁금해본 적이 없는 질문! 이런 질문이 나를 흥분시킨다. 아래는 나름의 리서치 결과이다.
Q. 햇빛을 프리즘으로 분리하면 왜 빨주노초파남보가 되는가?
• 햇빛은 다양한 파장의 빛으로 구성되어 있음
• 그 중 사람이 눈으로 인식하는 영역을 가시광 영역이라고 부르며, 빨강부터 보라까지임
• 이 외에 적외선(infrared, IR)과 자외선(ultraviolet, UV)도 햇빛에 포함되어 있음
• 즉, 햇빛을 '빨주노초파남보'라고 부르는 것은 온전히 인간의 인식에 의한 것임
Q. 사람은 어떻게 색을 인식하는가?
• 사람의 눈에는 세 종류의 원추세포가 있음
• L(Long), M(Medium), S(Short)이고, 각각 빨강, 녹색, 파랑에 민감하게 반응함
• 하지만 각 세포가 반응하는 파장대는 어느 정도 겹침
• 빛의 삼원색이 원추세포를 기반으로 해서 만들어진 것임
Q. 사람은 햇빛을 왜 흰색으로 인식하는가?
• 햇빛은 가시광선의 모든 파장대의 빛을 가지고 있음
• 각 파장대는 3개의 원추세포를 어느 정도 여기시킴
• 모든 원추세포가 여기되면 우리는 흰색으로 인식함
Q. 햇빛의 파장 중 일부만 이용해도 사람이 흰색으로 인식할 수 있는가?
• 있음
• 3개의 원추세포를 모두 여기시킬 수만 있으면 됨
• 따라서 햇빛 중 빨강, 녹색, 파랑만 추출해서 다시 합쳐도 흰색으로 보임
Q. 햇빛 중 노란색만 눈에 들어가면 어떤 원추세포가 반응하는가?
• 빨간색을 인식하는 L 세포와 녹색을 인식하는 M 세포가 반응함
• L 세포와 M 세포가 동시에 반응하면 사람은 노란색으로 인식하게 됨
Q. 디스플레이는 어떻게 노란색을 만드는가?
• 빨강과 녹색을 동시에 켜면 됨
• 원추세포 중 L와 M이 동시에 반응하면, 사람은 빨강과 녹색이 따로 들어왔는지 그 중간의 단파장 빛이 들어왔는지 알 수 없음
• 실제로 모니터가 이런 식으로 동작함
Q. 보라색(purple)과 자홍색(magenta)은 다른가?
• 보라색은 햇빛에서 파란색보다 짧은 파장대의 영역의 색임
• 자홍색은 빛의 삼원색 중 빨강과 파랑을 섞은 것임
• 따라서 햇빛의 스펙트럼에 자홍색은 존재하지 않음
• 다만 L 세포는 특이하게도 단파장 영역에서 민감도가 줄어들다가 420 nm 영역에서 갑자기 민감도가 올라감
• 따라서 보라색 단파장을 볼 때와 빨강+파랑이 섞인 빛을 볼 때 원추세포의 반응이 비슷함
• 이러한 이유로 보라색과 자홍색을 비슷하게 인식함
Q. 잉크의 삼원색은 왜 빛의 삼원색과 다른가?
• 잉크는 빛의 반사/흡수/투과를 이용한 것임
• 청록색(Cyan) 잉크는 빨강을 흡수하기 때문에 녹색과 파랑만 남아서 청록으로 보임
• 자홍색(Magenta) 잉크는 녹색을 흡수하기 때문에 빨강과 파랑만 남아서 자홍색으로 보임
• 노란색(Yellow) 잉크는 파랑을 흡수하기 때문에 빨강과 녹색만 남아서 노란색으로 보임
• 그래서 세 잉크를 모두 섞으면 빨강, 녹색, 파랑이 모두 흡수되어 검은 색으로 보임
• 다만 CMY만으로는 검은색을 만들 수 없어서 검은색 잉크를 따로 씀
• 그래서 CMYK라고 부르는데, 여기서 K는 Key임
• 이와 같이 잉크는 추가될 때마다 흰색에서 색을 제거함
• 그래서 감산 혼합이라고 부름
• 반대로 빛은 추가될 때마다 흰색에 가까워지므로 가산 혼합이라고 부름
아직 해소되지 않은 궁금증: 대표 이미지로 쓴 CIE color space의 의미는?
이 영상과 이 영상을 이해하면 될 것 같은데, 어려워서 (사실 너무 길어서) 나중을 위해 남겨둔다.
찾아본 곳들
https://learn.leighcotnoir.com/artspeak/elements-color/primary-colors/
https://www.wtamu.edu/~cbaird/sq/2013/07/03/what-is-the-color-of-the-sun/
https://www.quora.com/Is-white-light-actually-made-up-of-all-the-colors-of-the-rainbow
https://en.wikipedia.org/wiki/Magenta
https://physics.stackexchange.com/questions/122601/why-does-adding-red-light-with-blue-light-give-purple-light
https://midimagic.sgc-hosting.com/huvision.htm
https://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space
https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell
https://namu.wiki/w/%EC%9B%90%EC%B6%94%EC%84%B8%ED%8F%AC
https://en.wikipedia.org/wiki/Magenta
https://chatgpt.com/share/0a9705de-d06b-4a4e-a4a0-9475591b353f
끗