[논문]형태의 비율에 따른 색채 지각 관련 연구

홍지영; 신진섭

doi:10.7236/jiibc.2020.20.4.123

형태의 비율에 따른 색채 지각 관련 연구
A Study on Colour Recognition Based on Aspect Ratio 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.20 no.4, 2020년, pp.123 - 128

초록
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디지털 영상 분야의 기술은 다양한 멀티 플랫폼을 기반으로 스트리밍, 주문형, 인터렉티브, 데이터 기반 서비스 등 디지털 영상 분야의 기능을 급격하게 변모시켜왔다. 이러한 디지털 영상 콘텐츠의 미디어 환경을 제공하는 디스플레이 산업 역시 다양한 변천을 거듭하며 진화하고 있는 실정이다. 현재까지 보급된 디스플레이 화면 비율은 매우 다양하며 콘텐츠의 목적에 맞도록 디스플레이 화면 비율을 설정하는 방식으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 형태의 비율을 디스플레이 화면 비율에 근거하여 색채 속성과의 연관성을 알아보고자 정신물리학 실험을 진행하고 이를 분석하였다. 실험에 사용된 색채는 시지각 기반의 먼셀 색채를 사용하였으며 각각의 색채 속성을 알아보고자 색상, 밝기, 채도 특성에 대해 형태의 비율에 따라 분석하였다. 본 연구에서 진행된 실험결과를 분석하여 형태의 비율에 따라 색채 속성 변화의 기초 연구 자료로써 유의미 여부를 정의하고 향후 연구 방향을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Technology in digital video has changed the functions of the digital video field based on various platforms, including streaming, on-demand, interactive, and data-based services. The displays that provide the visual representations of these digital video contents have also been improving with various changes. There is a variety of display screen ratios currently available, with the ratio of the display screen being based on the intended purpose. This study conducted a psychophysics experiment to examine the correlation between colour properties and shape ratio based on the display screen ratio, and then analysed the results. The colours used in the experiment were visual perception-based Munsell colours, and the hue, brightness, and chroma attributes were analysed according to the shape ratio to examine colour properties. The analysis of the results of this study defined the significance of the study as basic data for future studies on colour property changes based on shape ratio, and suggested directions for future studies.

주제어

표/그림 (7)

그림 그림 1. 시지각 경로 Fig. 1. The optic pathway
그림 그림 2. CIELAB 색공간에서 실험에 사용된 색채 속성 분포도 Fig. 2. Colour properties distribution chart used in experiments in CIELAB colour space
표 표 1. 실험에 사용된 먼셀 색채의 X, Y, Z 변환값 Table 1. X, Y, and Z conversion values of the Munsell colour system used in experiments
그림 그림 3. CIELAB 색공간에서 비율과 색채 속성 관련 실험 결과(25cm²) Fig. 3. Results of the experiments related to aspect ratio and colour properties in CIELAB colour space(25cm²)
그림 그림 4. CIELAB 색공간에서 비율과 색채 속성 관련 실험 결과(64cm²) Fig. 4. Results of the experiments related to aspect ratio and colour properties in CIELAB colour space(64cm²)
$표 2. 비율에 따른 색차(<TEX>${\Delta}E^*_{ab}$</TEX>) Table 2. Colour difference of colour properties by aspect ratio$ 표 표 2. 비율에 따른 색차(${\Delta}E^*_{ab}$) Table 2. Colour difference of colour properties by aspect ratio
표 표 3. 비율에 따른 색채 속성 변동계수(CV) Table 3. Variation coefficients of colour properties by aspect ratio

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 인간의 시각적 특성을 기반으로 형태의 비율에 따른 색채 속성 특성에 대한 기초연구를 진행하여 진화하는 디스플레이의 비율(Aspect ratio)에 따라 색채 속성의 변화에 대해 알아보고자 한다. 논문의 구성은 다음과 같다.
본 연구에서는 시각적 인지 관련 색채와 형태에 관한 기초연구로써 형태에 해당하는 비율에 따라 색채 속성을 다르게 인지하는지 알아보고자 한다.

가설 설정

본 연구는 형태의 비율에 따라 색채를 인지하는 시각적 특성이 다를 것이라는 가정 아래 형태의 비율과 색채 속성 각각을 변수로 설정하여 이와 관련된 실험을 진행하였다.

제안 방법

CIECAM02에서 색채 속성 각각의 인지 차이를 알아보고자 변동계수를 사용하여 경향성을 분석하였다.
CIELAB는 상대적으로 큰 색채 차이를 보다 정확하게 예측할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 색채 차이를 예측하는데 CIELAB를 사용하여 색차 ΔE*ab를 산출하였다.
본 연구는 비율의 변화에 따라 색채 속성 각각에 대해 인지하는 정도의 차이를 알아보고자 시지각 색채 분류체계로 구성된 먼셀 색상을 실험 자극으로 사용하였으며 실험에 사용된 색채 자극의 분포도는 그림 2와 같다. 색채 자극의 분포를 나타낸 CIELAB 색공간은 CIE에서 1976년에 색채의 수치적인 표시를 위하여 제안한 색공간이다.
실험에 참가한 피험자는 30대 5명(남2명, 여 3명), 40대 5명(남2명, 여 3명)으로 구성되었으며 실험용 디스플레이와 시선간의 거리를 약 50cm로 고정하였다. 실험 전 암실 환경에 적응할 수 있도록 충분한 순응이 이루어진 후 실험을 진행하였다. 실험영상이 전환될 때도 동일하게 순응이 이루어지도록 하여 밝기 변화에 대한 어떤 바이어스를 갖지 않도록 하였다.
17에 해당되는 회색 배경을 사용하였다. 실험에 사용된 CIECAM02는 컬러 어피어런스 유추가 가능하고 균일한 색공간이며 색차 계산까지도 가능하기에 본 실험에서는 CIECAM02와 CIELAB로 모든 색채 값을 변환하여 분석하였다.
실험 전 암실 환경에 적응할 수 있도록 충분한 순응이 이루어진 후 실험을 진행하였다. 실험영상이 전환될 때도 동일하게 순응이 이루어지도록 하여 밝기 변화에 대한 어떤 바이어스를 갖지 않도록 하였다.
형태에 해당하는 비율은 4:3, 16:9, 21:9, 28:9 총 4가지 비율을 Target colour로 선정하였으며 Reference colour인 1:1비율과 비교하여 색채 속성 각각을 조절하게 하였다. 면적의 크기에 영향을 받지 않도록 Target colour와 동일한 면적으로 단지 비율만 다른 상태에서 실험을 진행하였으며 사용된 실험 자극의 면적은 25cm²와 64cm² 두 가지 면적을 실험자극으로 사용하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 디스플레이는 X-Rite i1 Pro2를 사용하여 D65 환경으로 교정 한 후 실험에 사용된 먼셀 색채의 변환값과 동일하게 유지하여 실험에 사용 하였다. 디스플레이 특성은 표준 sRGB 색 재현 영역과 매우 흡사한 색 재현율을 나타냈으며 디스플레이 표준 감마인 2.2와 일치한 디스플레이를 사용하였다.
면적의 크기에 영향을 받지 않도록 Target colour와 동일한 면적으로 단지 비율만 다른 상태에서 실험을 진행하였으며 사용된 실험 자극의 면적은 25cm²와 64cm² 두 가지 면적을 실험자극으로 사용하였다.
명도(Value)는 7, 채도(Chroma)는 12에 해당하는 총 10가지 색상을 사용하였으며 이는 먼셀 색체계에서 10가지 색상전체가 지각적으로 색채 인지가능한 범위이다. 실험 자극은 먼셀 C광원에서 측정된 X, Y, Z를 D65환경과 동일하게 백색 광원 값을 활용하여 변환한 후 실험에 적용하였으며 X, Y, Z값은 표 1과 같다.
실험에 사용된 디스플레이는 X-Rite i1 Pro2를 사용하여 D65 환경으로 교정 한 후 실험에 사용된 먼셀 색채의 변환값과 동일하게 유지하여 실험에 사용 하였다. 디스플레이 특성은 표준 sRGB 색 재현 영역과 매우 흡사한 색 재현율을 나타냈으며 디스플레이 표준 감마인 2.
실험에 사용된 배경의 밝기는 다른 색채 속성의 영향을 받지 않도록 CIECAM02 J(Lightness)가 52.17에 해당되는 회색 배경을 사용하였다. 실험에 사용된 CIECAM02는 컬러 어피어런스 유추가 가능하고 균일한 색공간이며 색차 계산까지도 가능하기에 본 실험에서는 CIECAM02와 CIELAB로 모든 색채 값을 변환하여 분석하였다.
실험에 참가한 피험자는 30대 5명(남2명, 여 3명), 40대 5명(남2명, 여 3명)으로 구성되었으며 실험용 디스플레이와 시선간의 거리를 약 50cm로 고정하였다. 실험 전 암실 환경에 적응할 수 있도록 충분한 순응이 이루어진 후 실험을 진행하였다.
실험은 10명의 피험자가 10개의 먼셀 색채 자극을 1:1 비율 Target colour를 보고 색채 속성 각각을 조절하도록 실험하였으며 총 실험 개수는 200개에 해당된다. CIELAB는 상대적으로 큰 색채 차이를 보다 정확하게 예측할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 색채 차이를 예측하는데 CIELAB를 사용하여 색차 ΔE*ab를 산출하였다.
실험에 사용된 색채 자극은 다음과 같다. 인간의 시지각 색채 분류체계로 구성된 먼셀 색채를 기반으로 10가지 기본 색상으로 선정하였다. 명도(Value)는 7, 채도(Chroma)는 12에 해당하는 총 10가지 색상을 사용하였으며 이는 먼셀 색체계에서 10가지 색상전체가 지각적으로 색채 인지가능한 범위이다.

성능/효과

반면에 28:9 비율에서는 5YR의 채도를 25cm²에서 더 높게 인지하였으며 그 외 다른 색채 인지 경향성은 비슷한 결과를 나타냈다. 변동계수를 이용하여 색채 속성 각각의 특성을 분석해 본 결과, 비율과 면적에 따른 색채 속성의 특정한 경향성을 갖지 않았다. 이는 선행 연구 결과 중 색채와 형태의 연관성 관련 연구와 비슷한 경향성을 도출하였으며, 본 실험에서 제시된 면적 내의 비율과 색채 속성의 연관성은 유의미 하지 않다는 결론을 도출하였다.
실험 결과 먼셀 색채 중 5Y는 4가지 비율과 두 가지 면적 모두 에서 평균 #가 가장 큰 차이가 나타났으며 4:3 비율의 경우 5Y, 5GY, 5B의 평균 #가 가장 큰 차이를 나타냈다. 면적의 크기에 따른 실험 결과는 다음과 같다.
실험 결과, 모든 비율에서 5Y에 해당하는 색상의 경우 #의 값이 평균적으로 가장 높았으며 4:3비율의 경우 두 가지 면적(25cm², 64cm²)에서 모두 5Y, 5GY, 5B의 # 값이 가장 높았다.
변동계수를 이용하여 색채 속성 각각의 특성을 분석해 본 결과, 비율과 면적에 따른 색채 속성의 특정한 경향성을 갖지 않았다. 이는 선행 연구 결과 중 색채와 형태의 연관성 관련 연구와 비슷한 경향성을 도출하였으며, 본 실험에서 제시된 면적 내의 비율과 색채 속성의 연관성은 유의미 하지 않다는 결론을 도출하였다.

후속연구

본 연구는 디스플레이의 비율을 기반 하여 형태의 요인 중 하나인 비율과 색채간의 연관성 관련 기초 연구로 활용 가능하다. 향후 진행할 연구 과제로는 실험에서 제시된 면적의 크기보다 실제 디스플레이 크기를 활용하여 색채 속성 관련 요인들에 대해 확장된 연구를 진행하고 시각적으로 동일한 색채 구현이 가능할 수 있는 컬러 어피어런스 모델 구축 관련 연구를 진행할 예정이다.
본 연구는 디스플레이의 비율을 기반 하여 형태의 요인 중 하나인 비율과 색채간의 연관성 관련 기초 연구로 활용 가능하다. 향후 진행할 연구 과제로는 실험에서 제시된 면적의 크기보다 실제 디스플레이 크기를 활용하여 색채 속성 관련 요인들에 대해 확장된 연구를 진행하고 시각적으로 동일한 색채 구현이 가능할 수 있는 컬러 어피어런스 모델 구축 관련 연구를 진행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	디지털 영상 분야의 기술은 무엇을 급격하게 변모시켜왔나요?	디지털 영상 분야의 기술은 다양한 멀티 플랫폼을 기반으로 스트리밍, 주문형, 인터렉티브, 데이터 기반 서비스 등 디지털 영상 분야의 기능을 급격하게 변모시켜왔다. 이러한 디지털 영상 콘텐츠의 미디어 환경을 제공하는 디스플레이 산업 역시 다양한 변천을 거듭하며 진화하고 있는 실정이다.
	물체를 인지하는데 있어서 시지각 활동은 시세포에서 변환된 신호가 뇌에 전달되는데 이러한 시지각 활동은 어떻게 이루어지나요?	생물학적 분야에서 시지각 활동은 수평 세포, 쌍극 세포, 아마크린 세포를 통해 신경절 세포에서 수렴되어 시신경 선추로 이어진다. 뇌의 시각피질에서는 개별로 전달되어 온 색채, 형태, 운동 등 관련 정보가 통합되며 기억의 정보가 더해짐으로써 물체 인식이 이루어진다.
	일반적으로 보급화 되어있는 디스플레이 비율은 무엇인가요?	현재 일반적으로 보급화 되어있는 디스플레이는 16:9 비율로 HD, FHD, QHD, UHD등이 이에 해당된다. 4:3 비율은 과거 CRT 모니터에서 주로 사용했던 비율이며 현재 16:9 비율 외에 16:10, 21:9 등 다양한 비율의 디스플레이가 출시되었다.

참고문헌 (6)

Y.S. Kwak, J.Y. Hong, D.S Park, "Preferred memory and accent colors shown on the display", Journal of the society for information display, 2012. DOI:https://doi.org/10.1889/1.1828693
J.Y. Hong, Y.S. Park, "A Comparison Study of Colour Perception considering Peripheral Vision on DisplayDevice", JIIBC, Vol. 16, No. 1, pp.33-42, 2016. DOI:https://doi.org/10.7236/jiibc.2016.16.1.43
J.Y. Hong, "A study on colour appearance by the size of colour stimulation at foveal vision", JIIBC, Vol. 18, No. 3, pp. 23-28, 2018. DOI:https://doi.org/10.7236/jiibc.2018.18.3.23
Alexis D. J. Makin, Sophie M. Wuerger, "The IAT shows no evidence for Kandinsky's color-shape associations", Front. Psychol., 2013. DOI:https://doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00616
Tim Holmes, Johannes M. Zanker, "Investigating preferences for color-shape combinations with gaze driven optimization method based on evolutionary algorithms", Front. Psychol., 2013. DOI:https://doi.org/10.3389/fpsyg.2013.00926
http://www.visen.org.uk/VIpage07.html

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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