카메라 및 스캐너 프로필

색역 매핑을 작업 색 공간으로 변환

참고: 이 글은 원래 2006년에 게시되었습니다. 제품 및 프로필은 변경되었지만 기본 원칙은 변하지 않았습니다.

Gamutvision은 스캐너와 카메라 같은 입력 장치의 색 영역을 나타내는 것처럼 보이는 그래프를 표시할 수 있지만, 이러한 그래프는 매우 신중하게 해석해야 합니다. Gamutvision(및 기타 색 영역 뷰어)에서 사용하는 RGB 입력 패턴에는 대부분의 카메라나 스캐너가 실제 물리적 빛에 반응하여 생성할 수 없는 RGB 값이 포함되어 있기 때문입니다. 따라서 실제 색 영역은 일반적으로 표시되는 색 영역보다 작으며, 입력 장치의 색 영역을 아예 정의할 수 없다고 말하는 것이 정확할 수도 있습니다. 그 이유는 아래 Leica M8 에 사용된 Kodak KAF-10500-CX 이미지 센서의 Kodak이 공개한 스펙트럼 응답에서 확인할 수 있습니다.

색상 간에는 상당한 중복이 있습니다. 즉, (선형 스케일링을 제외하고) 아무런 처리도 거치지 않은 센서 출력에는 순수한 R(255,0,0), G(0,255,0) 또는 B(0,0,255) 신호가 포함될 수 없습니다 . 물론 KAF-10500 센서 출력은 아날로그 전압이므로 신호 처리가 어느 정도 이루어질 가능성이 높습니다. 디지털 신호로의 변환은 센서 칩 외부에서 이루어지며, RAW 파일에서도 제조사 고유의 처리 과정이 포함될 수 있습니다.

이 그림에서 또 하나 알 수 있는 점은 R:G:B 전압 비율이 가시광선 스펙트럼(약 380~720나노미터) 내의 모든 단색(단일 파장) 신호에 대해 고유하다는 것입니다. 따라서 센서는 원칙적으로 모든 가시광선 파장을 구별할 수 있으며, 그 색역은 인간 시각의 전체 영역을 포괄합니다. 카메라의 실제 색역은 프로파일의 품질, 즉 강하게 포화된 색상을 얼마나 잘 처리하는지에 따라 달라집니다. 프로파일만으로는 이를 판단할 수 없는데, 프로파일에는 모든 가능한 조명 색도 값과 카메라의 RAW R, G, B 값 사이의 관계에 대한 정보가 포함되어 있지 않기 때문입니다. 프로파일은 제한된 수의 색상 패치로 구성된 차트를 기반으로 만들어지기 때문에 순수한 단색 값에 근접할 수 없습니다. 또한 프로파일에는 어떤 R, G, B 삼중항 값이 물리적 빛에 대응하지 않는지에 대한 정보가 없습니다.

카메라 프로파일은 RAW 변환 소프트웨어와 함께 설치되는 경우가 많습니다. 마찬가지로 스캐너 프로파일은 스캐너 제어 소프트웨어와 함께 설치됩니다. 여기서는 제조사에서 제공하는 프로파일 두 가지를 예시로 사용하겠습니다. 물론 이 프로파일들이 최고의 품질을 보장하는 것은 아닙니다(이 페이지는 2006년에 작성되었습니다). 많은 사용자들이 프로파일링 소프트웨어를 사용하여 자신만의 프로파일을 만들고 있으며, 대부분 만족스러운 결과를 얻고 있습니다.

필름 색역, 사과와 오렌지

필름 색역을 나타낸 이미지(주로 CIE xy 플롯으로 표시됨)를 접해본 적이 있을 수도 있습니다(흔히 볼 수 있는 것은 아닙니다). 이 다이어그램에 표시된 필름 색역은 상당히 넓습니다. Adobe RGB(1998)보다 넓지만 WGRGB나 ProPhoto RGB와 같은 초광색역 색 공간과는 같지 않습니다.

필름 색역은 필름의 색 반응 범위를 나타내는 것이 아니라 , 필름 염료가 재현 할 수 있는 색의 범위, 즉 필름의 출력 색역이라는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 필름의 색 반응과는 전혀 관련이 없습니다. 따라서 필름 색역을 디지털 카메라의 색역(또는 적어도 색역 뷰어 프로그램에서 표시되는 "색역")과 비교하는 것은 무의미합니다. 이는 사과와 오렌지를 비교하는 것과 마찬가지입니다.

카메라 프로필: EOS 20D.icc

EOS 20D.icc 파일은 캐논의 DPP(Digital Photo Professional) RAW 변환 소프트웨어와 함께 설치된 것으로 보이지만, DPP에서 카메라 프로필을 선택하는 명확한 방법은 찾을 수 없었습니다. 이 파일은 캐논에서 제작한 것으로 보이며, 캐논의 저작권 표시가 있습니다. 또한 어떤 카메라용으로 제작되었는지도 분명합니다. 첫 번째 이미지는 EOS 20D의 전체 색역(실선; 입력 프로필 1)과 Adobe RGB(1998) 색 공간의 전체 색역(와이어프레임; 출력 프로필 2)을 보여주는 3D L*a*b* 플롯입니다. 이 페이지의 모든 이미지는 다소 축소되어 있습니다.

프로필 간의 차이점을 강조하기 위해 화면을 회전했습니다. 이 다이어그램에는 색역 매핑이 적용되지 않았으며, 렌더링 의도가 '없음' 으로 설정되어 있습니다. 또한 일반적인 3D 표시 순서가 반전되어 3D L*a*b* 참조(와이어 출력) (즉, 솔리드 입력)가 선택되었습니다. 일반적인 3D 표시(와이어프레임 입력, 솔리드 출력)는 출력 색역이 입력 색역보다 작을 때, 즉 대부분의 프린터 출력 프로필에서와 같이 적절합니다. 하지만 이 경우 EOS 20D의 색역은 Adobe RGB(1998)보다 약간 작습니다.

물론 이미지를 카메라에서 작업 색 공간으로 변환할 때 색역 매핑이 이루어집니다. 매핑된 변환의 3D L*a*b* 이미지는 오른쪽에 표시되어 있으며, 매우 간단합니다. Adobe RGB(1998)는 EOS-20D보다 색역이 약간 더 넓기 때문에 최종 색역은 20D와 동일합니다. 이 매핑에서는 지각적, 색도 측정적, 채도 렌더링 의도가 모두 동일한 결과를 생성합니다. 절대 렌더링 의도는 이 프로파일에서 작동하지 않습니다.

이러한 결과는 EOS-20D에 사용하기에 Adobe RGB(1998)가 이상적인 작업 색 공간임을 시사합니다. 카메라의 유효 색역이 선택된 프로파일(이 경우 EOS 20D.icc)보다 클 수 없기 때문입니다. 더 큰 색역을 사용하면 일부 색상이 잘려나가고, sRGB(작은 색역 색 공간)를 사용할 경우 색상 손실이 발생합니다.

EOS 20D.icc는 213kB에 달하는 대용량 프로파일입니다. 이 프로파일에는 세 개의 AToB n 조회 테이블(기기-프로파일 연결 공간, n =0은 지각적, 1은 색도, 2는 채도)이 포함되어 있습니다. 프로파일의 동작으로 판단컨대, 이 AToB n 테이블들은 모두 동일한 것으로 보입니다.

3D L*a*b* 플롯은 Gamutvision 디스플레이 의 여러 유형 중 하나일 뿐입니다. 2D a*b* 채도 플롯 또한 색 영역을 표시하는 데 유용합니다. 이 플롯의 입력은 HSL 색상 표현 에서 모든 색조와 채도로 구성된 차트이며, 여기서 L(HSL) = 0.5는 색상 채도가 최대가 되는 중간 밝기 값입니다. 순수한 빨간색(255,0,0), 녹색(0,255,0), 파란색(0,0,255)은 모두 L = 0.5입니다. (HSL 색상 표현에서 L은 L*a*b* 공간의 L*와 동일하지 않습니다.) 2D s*b* 채도 플롯은 채도 S = {0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1}에 대한 a*b* 값을 표시합니다.

아래 이미지는 두 가지 매핑 결과를 보여줍니다. 1→2: EOS 20D.icc→AdobeRGB1998.icc, 그리고 3→4: EOS 20D.icc→*sRGB. 결과를 표시하는 방법은 여러 가지가 있지만, 아래 그래프는 Gamutvision의 Display A/Display B 기능을 활용하여 두 결과를 동일한 그래프에서 비교하고 빠르게 전환할 수 있도록 했습니다.

점선은 EOS 20D.icc의 색도 측정 렌더링 의도를 사용하여 매핑한 Adobe RGB(1998) 출력입니다. 이는 1→2 매핑 결과이며, 이 프로파일에 대한 지각 및 채도 의도와 동일한 결과를 제공합니다. 실선은 sRGB 출력으로, 3→4 매핑 결과입니다. Adobe RGB가 녹색에서 청록색 범위에서 훨씬 더 넓은 색역을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 2D a*b* 채도 플롯은 색역을 비교하는 데 매우 유용하지만, 색상이 가장 강렬한 중간 톤만 표시한다는 점에 유의해야 합니다. 하이라이트나 섀도우 부분의 색역 차이는 보여주지 않습니다.

스캐너 프로필: Epson Perfection 4870 Photo

필름 스캔용 투명 필름 투입 장치가 포함된 Epson 평판 스캐너는 반사식 스캔용과 투과식 스캔용, 즉 필름 스캔용 두 가지 프로파일을 제공합니다. 4870 모델의 경우, 이 프로파일들의 이름은 각각 Per487_r.icm과 Per487_t.icm입니다. 이 프로파일들은 현재도 구할 수 있을 가능성이 있습니다 .

간단히 살펴보면 4870은 반사 모드와 투과 모드 모두에서 유사한 색역을 가지며, 색역이 매우 넓어 a* 및 b* 값에 대해 LittleCMS의 한계인 ±128에 쉽게 도달함을 알 수 있습니다. 그러나 Adobe RGB(1998)는 포화된 하이라이트 색상에 대해 더 넓은 색역을 가지고 있습니다. 이는 어떤 2D 그래프에서도 나타나지 않습니다.
색도 측정 렌더링 의도를 적용하면 출력 색역이 입력 색역 내에 맞춰집니다. 밝고 포화된 부분은 약간 어두워집니다.
오른쪽에는 2차원 xy 색도도가 나와 있습니다. 이 도표는 a*b* 도표보다 시각적으로 균일하지는 않지만 두 가지 장점이 있습니다. 친숙하고 널리 사용됩니다. 이는 실제 물리적 색상과 인간 시각의 한계를 보여줍니다. 엡손 색역(점선)은 가시광선 영역을 훨씬 넘어 확장되는데, 이는 불가능한 상황입니다. 그 이유는 색역 계산에 사용된 픽셀 값들이 실제 물리적 현실과 일치하지 않기 때문입니다. 예를 들어, 카메라나 스캐너에서 테스트 차트의 고채도 색상이 상대적으로 저채도의 RGB 값을 생성하는 경우 이러한 현상이 나타날 수 있습니다. 엡손 4870의 색역은 프로필에 표시된 것만큼 넓지 않습니다. 색역 경계는 기기에서 생성되는 파일이 가질 수 있는 최대 색역을 나타낼 뿐, 실제 기기의 색역을 의미하는 것은 아닙니다. EOS-20D의 색역 경계는 훨씬 더 현실적인 것으로 보입니다. 캐논 EOS-20D와 엡손 4870 모두에 대해 제조사 프로필과 사용자 지정 프로필을 비교해 보는 것은 흥미로울 것입니다.

Luminous-Landscape의 라이카 M8 리뷰에 대한 답변

마이클 라이히만의 라이카 M8 - 실사용 리뷰 의 색역 섹션(페이지 중간쯤)에서 마이클은 다양한 디지털 카메라의 색역을 설명하고, 페이즈 원에서 제공하는 ICC 프로파일을 기반으로 한 xy 색좌표 다이어그램을 통해 이를 보여줍니다. 이 섹션의 끝부분에서 그는 다음과 같이 말합니다.

이 논의의 핵심은 라이카 M8이 제가 아는 어떤 카메라보다도 훨씬 넓은 색 영역을 가지고 있다는 것입니다. 그렇다면 이것이 화질 향상으로 이어질까요? RAW 소프트웨어 개발자이자 이 분야에 정통한 제 친구인 Dr. Know 에 따르면, 답은 '아니오'일 가능성이 높다고 합니다. 카메라 프로파일의 색 영역 그래프는 그다지 의미가 없으며 실제 센서나 카메라 성능과 상관관계가 없다는 것입니다. 하지만 그럼에도 불구하고, 저는 이것이 카메라 내부에서 일어나는 전자 필터링의 단서가 아니라면 어떤 작용을 하고 있는 것이라고 생각합니다. 만약 누군가 이 현상의 의미를 정확히 이해하고 있다면, 그 의미를 듣고 싶습니다. 추측 이나 상상이 아닌, 실제로 어떤 원리로 작용하는지 알고 계신다면 말씀해 주시면 감사하겠습니다.

제 답변은 다음과 같습니다. 마이클은 대부분의 독자들이 이해하기 어려울 거라고 생각했습니다. (참고: " 닥터 노우 "는 포토샵의 창시자인 토마스 놀을 가리키는 것으로 보입니다.)

저는 Gamutvision 과 Imatest를 개발하여 저(그리고 다른 사람들)가 이와 같은 질문에 답할 수 있도록 했습니다.

간단히 말해서, "닥터 노우" 님의 말씀이 맞습니다. 카메라의 색역은 ICC 프로파일에서 유추할 수 없습니다. 저는 그렇게 할 수 있기를 바랐는데, 프로파일에서 모니터, 색 공간, 프린터의 정확한 색역을 얻을 수 있다는 점을 고려하면 충분히 가능한 기대였습니다.

그 이유는 색역 뷰어 프로그램이 RGB 색역의 한계, 즉 가능한 가장 포화된 RGB 색상을 나타내는 RGB 픽셀 값 세트로 시작하여 프로파일을 사용하여 이러한 색상을 CIE xy와 같은 익숙한 다이어그램으로 표현할 수 있는 장치 독립적인 색 공간(CIE XYZ 또는 CIELAB)으로 변환하기 때문입니다. 마찬가지로, 디모자이킹된 RGB 값으로 구성된 카메라 출력도 프로파일에 의해 CIE XYZ로 변환된 후 출력 색 공간(sRGB, Adobe RGB, ProPhoto 등)으로 추가 변환됩니다.

색역 뷰어는 카메라의 색역을 추정할 수 없습니다. 색역 한계에 가까운 대부분의 RGB 값은 카메라에서 출력될 수 없기 때문입니다. 또한 프로파일에는 카메라가 생성 할 수 있는 RGB 값에 대한 정보가 포함되어 있지 않습니다. 프로파일은 카메라가 해당 값을 생성할 수 있는지 여부와 관계없이, 심지어 물리적 현실과 일치하지 않더라도 RGB 값을 해당 장치 독립적인 CIE XYZ 값으로 매핑할 뿐입니다. 프로파일을 생성하는 데 사용된 테스트 차트의 색상과 유사한 색상은 올바르게 매핑되어야 하지만, 유효한 물리적 색상에 해당하지 않는 RGB 값에는 어떤 일이든 발생할 수 있습니다. 색역 표현에서 이상한 스파이크나 불규칙성이 종종 나타납니다. 이러한 불규칙성은 의미가 없습니다 . 이는 프로파일이 실제 색상을 어떻게 처리하는지를 나타내는 것이 아니라 계산상의 오류일 뿐입니다.

저는 제라드 킹마의 Gamutvision 및 PrintFIX PRO 관련 글에 남긴 댓글에서 이 점을 언급했습니다. " Gamutvision은 가능한 한 가장 포화된 RGB 값을 가진 테스트 패턴을 사용하지만, 스캐너는 실제로 이러한 값을 출력하지 않을 수 있습니다. 따라서 실제 스캐너의 색역은 Gamutvision에서 표시하는 색역보다 작을 수 있습니다. 이 문제를 쉽게 해결할 방법은 없습니다... "

CIE xy "말굽" 다이어그램의 경계는 단색광을 나타냅니다. 다이어그램 바깥의 모든 것은 비물리적인 것입니다. 닫힌 말굽 모양은 인간 시각의 한계를 나타냅니다. 색역 뷰어에서 말굽 경계 밖에 표시되는 색상은 실제 물리적 자극에 대한 카메라의 반응으로 결코 생성될 수 없는 RGB 값에 해당합니다. 이러한 색상이 존재한다는 것은 색역 뷰어가 카메라 또는 스캐너 프로파일에 대해 유효한 결과를 생성할 수 없다는 명백한 증거입니다.

카메라 색역은 주로 센서의 스펙트럼 응답 또는 양자 효율에 의해 결정되며, 이는 제조사 데이터 시트에서 확인할 수 있습니다. 코닥은 라이카 M8에 사용된 KAF-10500 센서와 페이즈 원 P45 백에 사용된 KAF-39000 센서를 포함하여 수많은 센서의 스펙트럼 응답 곡선을 제공합니다. www.kodak.com/go/imagers 에서 해당 데이터를 찾아볼 수 있습니다. 카메라의 전체 색역을 계산하거나 정의하는 것은 쉽지 않지만, 중요한 점은 디지털 카메라가 모든 가시광선 색상(대략 380~720nm)을 감지할 수 있고, 각 단색(순수 스펙트럼)은 고유한 (R:G:B) 비율을 가지므로 모든 가시광선 색상을 구별할 수 있으며, 잠재적으로 카메라의 색역 내에 포함된다는 것입니다. 그러나 실제 카메라 색역은 ICC 프로파일에서 추출할 수 없는 구현 세부 사항에 따라 달라집니다.

KAF-10500과 KAF-39000의 스펙트럼 응답(양자 효율) 곡선 형태는 매우 유사합니다(이는 두 센서의 색역이 비슷하다는 것을 나타냅니다). 하지만 한 가지 흥미로운 차이점이 있습니다. KAF-39000은 파란색과 녹색에 비해 빨간색 효율이 훨씬 높습니다. 이는 KAF-39000에서 출력되는 R 값이 더 크다는 것을 의미하며, 결과적으로 순수한 빨간색(255,0,0)에 대한 CIE XYZ 값이 더 약해집니다. 두 센서 모두 이러한 값을 출력할 가능성은 거의 없습니다. 이러한 결과는 이미지에서 P45가 M8보다 빨간색 응답이 훨씬 약하게 보이는 것으로 분명하게 나타납니다. 하지만 이는 색역 뷰어의 오류일 뿐이며, 카메라의 실제 색역과는 관련이 없습니다.

카메라 색역은 렌즈 플레어와 노출이라는 두 가지 요소의 영향을 받습니다. 렌즈 플레어는 가장 강렬한 색상을 번지게 하는 경향이 있어 실제 촬영 환경에서 카메라 색역을 감소시킵니다. 라이카 렌즈는 플레어가 적기로 유명합니다. 노출은 측정된 색역에 다소 복잡한 방식으로 영향을 미치는데, 특히 많은 카메라가 RAW 변환 알고리즘에 맞춰 노출 전략을 설계하기 때문입니다. 예를 들어, 많은 카메라가 ISO 표준보다 노출 부족으로 촬영한 후, 하이라이트의 포화를 방지하기 위해 "숄더"를 적용하여 RAW 변환을 수행합니다. 이는 일반적으로 훌륭한 전략이지만, 색역 측정을 쉽게 만들지는 않습니다. 과다 노출은 항상 측정된 색역을 감소시킵니다.

카메라의 색 재현력을 측정하는 가장 좋은 방법은 채도가 높은 색상이 포함된 색 차트를 촬영하고 분석하는 것입니다. 24패치 컬러체커는 이 목적에 적합하지 않으며, 컬러체커 SG나 (상대적으로 저렴한) IT8.7 차트가 훨씬 더 좋습니다. 아이메이트스트 컬러/톤은 두 가지 모두를 지원하며 카메라 색 재현력에 대한 풍부한 정보를 제공합니다.