RGB, HSV(HSB), HSL의 색 공간(色 空間) 비교

[그린트리]

▶RGB(Red, Green, Blue) 색공간 :
RGB가 모두 최소값(0)인 지점이 검정(Black)이 되고,
RGB가 최대값(Max)인 지점의 벡터(Vector)가 하양(White)이 된다.
또한 빨강(Red)과 초록(Green)의 벡터는 노랑(Yellow),
초록(Green)과 파랑(Blue)의 벡터는 청록(Cyan),
파랑(Blue)과 빨강(Red)의 벡터는 자홍(Magenta)이 된다.
그리고 검정(Black)과 하양(White)을 잇는 선 위에

무채색(neutral colors), 즉 회색(Gray Color)들이 자리잡게 된다.

RGB 색공간을 사용하는 기기는 디지털카메라와 컴퓨터 및 모니터와 같은 입출력 장치이다.
디지털카메라의 컬러 센서는 CMOS나 CCD로 만들어지는데,

거의 대부분 RGB 3원색을 수광하는 화소들로 이루어져 있다.
컴퓨터 모니터(CRT 또는 LCD)의 경우에도 하나의 화소(Pixel)는

RGB 3개의 하위 화소(Sub-pixel)로 구성되어 있다.

RGB 색공간은 3원색의 조합으로, 모든 색을 만들어 낸다는 개념에서는 쉽지만,
인간이 색을 느끼고 표현하는 관점에서는 그리 좋은 시스템이 되지 못한다.
인간은 색을 표현할 때,
밝거나 어둡다,
노랑색이다 빨강색이다,
선명하다 탁하다 등으로 말한다.
이는 인간의 눈과 뇌가 그렇게 컬러를 인식(혹은 인지)하기 때문이다.
이러한 속성에 기반하여 만들어진 것이 HSV 혹은 HSL 색공간이다.

▶원기둥 모형 좌표(Cylindrical-coordinate) : 
HSV 색 공간 원기둥 모형 구성요소의 정의에 따라
HSV 색 공간은 그림과 같은 원기둥으로 표현할 수 있다.
원기둥의 표면과 내부의 한 점은 하나의 색을 나타낸다.

색상 값은 각도로 표현되며,
지정한 색이 원기둥의 수평 단면의 어느 방향에 위치하는지를 지정한다.
채도는 반지름에 해당하며,
정 중앙에 무채색이 위치하고,
원기둥의 겉면은 가장 진한 채도를 갖는다.
밝기는 높이에 해당하며 위로 갈수록 밝다.

▶HSV(Hue, Saturation, Value) 색공간 :
①색상(Hue) :
색상 값 H는 가시광선 스펙트럼을 고리모양으로 배치한 색상환에서
가장 파장이 긴 빨강을 0°로 하였을 때 상대적인 배치 각도를 의미한다.
때문에 H 값은 0°~ 360°의 범위를 갖고 360°와 0°는 같은 색상 빨강을 가리킨다.

②채도(Saturation) :
채도 값 S는 특정한 색상의 가장 진한(순수한) 상태를 100%로 하였을 때 진한 정도를 나타낸다.
채도 값 0%는 같은 명도의 무채색을 나타낸다.

③밝기(Value. Brightness) :
밝기 값을 V(Value) 또는 B(Brightness)로 표현한다.

대체로 B로 표현하는 것이 더 일반적이다.

가장 어둔 색을 검정(Black) 0.0위치(0%)로 놓고,

가장 밝은 색을 하양(White) 1.0 위치(100%)에 놓았을 때 밝기의 정도를 나타낸다.

Brightness는 주관적 밝기(겉보기 밝기)이다.

객관적 밝기로 나타내려면,

색이 없는 흑백의 밝기 정보(Brightness) "루마(Luma)"와

색 (Hue와 Saturation)정보 "크로마(色度. Chroma. Chromaticity)"를

전기적 신호로 환산하는 "휘도(輝度. Luminance. 모니터 표면의 색 밝기)"로 나타낸다.

▶HSL(Hue, Saturation, Lightness) 색공간 : 
①색상(Hue) :
색상 값 H는 가시광선 스펙트럼을 고리모양으로 배치한 색상환에서
가장 파장이 긴 빨강을 0°로 하였을 때 상대적인 배치 각도를 의미한다.
때문에 H 값은 0°~ 360°의 범위를 갖고 360°와 0°는 같은 색상 빨강을 가리킨다.

②채도(Saturation) :
채도 값 S는 특정한 색상의 가장 진한(순수한) 상태를 100%로 하였을 때 진한 정도를 나타낸다.
채도 값 0%는 같은 명도의 무채색을 나타낸다.

③명도(Lightness) :
밝은 정도(명도)를 나타내는 단위인데,
가장 밝은 색인 하양(White)을 1.0 위치(100%)에,

가장 어둔 색인 검정(Black)을 0.0 위치(0%)에 놓고,
다른 모든 색들의 밝기는 이 하양과 검정 사이에 존재하게 된다.

HSV이나 HSL는 인간이 실제 색을 인지하는 특성과는 차이가 있지만,
어떤 색을 찾거나 상대적으로 표기할 때 활용하기 좋은 개념적 색공간이다.
예를 들어, 윈도우의 컬러 팔레트와 같은 컬러 선택기능을 만들 때 주로 활용된다.

▶Brightness and Lightness :

①Brightness
Attribute of a visual sensation according to which an area appears to emit more or less light.

밝기의 양에서 시각적인 감각으로 판단되는 절대적인 속성.

②Lightness
The brightness of an area judged relative to the brightness of a similarly illuminated area
that appears to be white or highly transmitting.

흰색 물체의 밝기에 대한 특정 물체의 상대적인 밝기.

▶HSV(HLB) and HSL are the two most common cylindrical-coordinate representations of points in an RGB color model, which rearrange the geometry of RGB in an attempt to be more perceptually relevant than the cartesian representation.
They were developed in the 1970s for computer graphics applications,
and are used for color pickers, in color-modification tools in image editing software,
and less commonly for image analysis and computer vision.

①HSV stands for hue, saturation, and value, and is also often called HSB (B for brightness).

②HSL stands for hue, saturation, and lightness, and is often also called HLS.