실체적 이미지와 합성 이미지

지난 호에서는 바늘구멍사진기의 원리부터 필름 카메라, 디지털 카메라에 사용되는 이미지센서의 신호전송방법에 이르기까지 아날로그 및 디지털 사진과 영상을 촬영하고 다루는데 있어서 알아두면 도움이 되는 기초적인 내용에 관하여 소개하였다.
이번 호에서는 지금까지 소개한 이미지와 색에 관한 기초지식을 복습하고 실체적 이미지와 합성 이미지의 특징에 대하여 살펴본다. 실체적 이미지와 합성 이미지의 색상 별 분해법과 그 활용사례에 관하여 소개한다.

유우식
E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com
홈페이지 | www.wafermasters.com

그림 1. 사물을 시각을 통한 인식과정과 디지털 카메라로 촬영된 이미지를 정보화하는 과정의 비교

1. 사물의 형태와 색상의 인식
형태를 가진 사물을 보면 그 모양과 색상 등의 특징을 우선적으로 파악하게 된다. 변화하지 않는 정물의 경우에는 언제나 다시 볼 수 있겠지만 계절에 따라 변화하는 풍경이나 시간에 따라 변화하는 것이라면 그 순간을 놓치면 다시 볼 수 없고 기억을 더듬을 수 밖에 없다. 아름다운 풍경, 중요한 사물, 기록으로 남가고 싶은 내용은 기록으로 남기고 싶어지기 마련이다. 글과 그림으로 남길 수도 있겠지만 우리 눈으로 본 그대로를 기록할 수 있는 방법으로 사진과 영상이 활용되고 있다. 현장감을 더하기 위해서는 영상에 음향까지 기록한다. 영화산업 초창기의 무성영화에서 화면과 소리가 결합된 유성영화와 비디오 촬영과 같은 방법으로 기록할 수 있다. 이렇게 기록된 사진과 영상은 다시 우리 눈을 통하여 시각적으로 인식된다.
우리 눈으로 사물의 형태와 색상이 인식되는 과정을 분석하고 모방하여 만든 디지털 카메라에서도 RGB 성분의 이미지로 분리하여 형태와 색상정보의 이미지를 다른 전자기기에 전송하여 기록된 이미지를 시각적으로 재현하는 과정을 거치게 된다.(그림 1)
캐드앤그래픽스 2월호 기사에서 소개한 바와 같이 인간은 빨간색(Red), 초록색(Green), 파란색(Blue)의 3가지 시세포로 사물에서 반사된 색과 모양을 인식하게 되는데, 디지털 카메라에서도 이와 비슷한 과정을 거쳐서 디지털 이미지 정보로 변환하여 모니터에 표현하기도 하고 프린터로 인쇄하기도 한다. 우리는 모니터에 표시된 이미지 화면에서 나오는 빛 또는 인쇄된 이미지에서 반사된 빛을 눈으로 인식하게 된다.
<그림 1>에 사용한 노란색 바나나를 예로 들어보자. 디지털 카메라에서 이미지센서에 사용되는 필터는 RGB의 3가지 색만을 통과시키는 것인데 노란색 바나나는 어떤 형태의 이미지 신호로 변환될까? 모든 가시광선이 포함되어 있는 백색광선(예 : 햇빛)을 빨간색 필터를 통해서 보면 빨간색 빛만 통과시키고 다은 색의 빛은 모두 흡수하게 된다. 초록색과 파란색 필터의 경우에도 나머지 색은 모두 흡수하고 필터의 색상의 빛만 통과시킨다. 이러한 3가지 색상의 필터를 원색 필터(Primary Filter)라고 하고 이와 반대로 특정의 원색만 흡수하는 필터를 보색 필터(Secondary Filter)라고 한다. 바나나의 노란색은 보색 필터가 통과시키는 색을 보면 알 수 있듯이 빨간색과 녹색이 합쳐졌을 때 우리 눈에는 노란색으로 보이게 된다. 따라서 바나나를 빨간색, 초록색, 파란색 필터를 통해서 보면 바나나의 모양이 관찰될 것이고 파란색의 필터를 통해서 보면 거의 보이지 않게 된다. 다만 바나나의 배경의 색이 흰색이므로 바나나 밖의 영역에서는 모든 색의 필터에서 강한 신호를 얻게 된다. 빛의 3원색인 빨간색, 초록색, 파란색이 모두 합쳐지면 배경의 흰색이 되기 때문이다.
특수한 용도의 카메라에서는 빨간색, 초록색, 파란색의 이미지센서를 따로 사용하여 이미지를 얻는 경우도 있으나 일반적인 경우에는 하나의 이미지 센서에서 영역 별로 빨간색, 초록색, 파란색 필터를 규칙적으로 배치하여 각 색상 별로 이미지 신호를 얻고 있다. 다만 인간의 시감도가 녹색영역에서 높은 점을 감안하여 인간의 시감도 특성에 맞추어 빨간색, 초록색, 파란색 센서의 영역 비율을 1:2:1로 배열된 것이 사용된다.