색의 3원색에 기초한 CMYK 색 모델과 컬러 프린터

컬러 프린터(삼성전자 홈피에서 인용)

 

1. 색의 3원색과 CMYK 색 모델

1) 사물의 색을 보는 원리

어떤 사물이 가진 색을 우리가 눈으로 보려고 하면, 우선 햇빛(백색광)이 사물을 비춰야 하겠죠. 그런데 백색광이 포함하고 있는 다양한 가시광선(전자기파) 중에 어떤 것은 사물에 흡수되고 어떤 것은 반사가 되어, RGB 색 모델 이론에 따라 우리 눈에서는 그 반사된 빛(전자기파)의 조합으로 사물이 갖고 있는 색을 인식하게 됩니다.
 

2) 색의 3원색

전번 포스팅에서 빨강(Red), 녹색(Green), 파랑(Blue)은 다른 빛과 섞어서 만들 수 없는 기본이 되는 빛의 색상이며, 이를 조합하여 디지털 디스플레이에서 다양한 빛의 색상을 재현할 수 있는 ‘빛의 3원색’이라고 했습니다.
그럼 ‘빛’이 아니라 물감이나 사물이 가지고 있는 ‘색’과 관련한 ‘색의 3원색’는 무엇일까요? 아래의 사례를 통해 알아보겠습니다.
 

흰색(white)과 CMYK 색 모델

 

① 흰색(White)

흰색(White) 물감이 햇빛에 노출되면 백색광을 구성하는 빛의 3원색인 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B) 빛이 모두 반사되어 우리 눈은 그 반사된 빛의 조합으로 흰색으로 봅니다.
 

② 청록(Cyan)

청록(Cyan) 물감은 빨강 빛이 흡수되고 파랑과 녹색 빛이 반사되어 우리 눈은 그 반사된 빛의 조합으로 청록색으로 봅니다.
 

③ 자홍(Magenta)

자홍(Magenta) 물감은 녹색 빛이 흡수되고 빨강과 파랑 빛이 반사되어 우리 눈에서는 그 반사된 빛의 조합으로 자홍색으로 보입니다.
 

④ 노랑(Yellow)

노랑(Yellow) 물감은 파랑 빛이 흡수되고 빨강과 녹색 빛이 반사되어 우리 눈에서는 그 반사된 빛의 조합으로 노란색으로 보입니다.
 
여기에서 흰색(White), 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow)은 ‘감산혼합’이기 때문에 다른 색의 물감을 섞어서 만들 수 없으며, 이 색을 섞으면 다양한 색을 만들 수 있으므로 흰색(White)을 제외한 나머지 3가지 색을 ‘색의 3원색’이라고 합니다. 이를 줄여서 CMY라고 부릅니다.
 

 

3) 감산혼합

물감이나 사물의 색은 섞으면 섞을수록 햇빛(백색광)이 포함하고 있는 다양한 빛의 파장(가시광선)이 물감이나 사물에 흡수되어 반사되는 빛의 파장(가시광선)이 줄면서 우리 눈은 줄어든 빛의 파장의 조합으로 다양한 색을 보게 됩니다. 그래서 덜어낸다는 뜻을 가진 ‘덜감(減)’을 써서 ‘감산혼합’이라고 합니다. 아래의 사례를 통해 감산혼합을 자세히 알아보겠습니다.
 

① 빨강(Red)

햇빛(백색광) 아래에서 자홍(Magenta)과 노랑(Yellow)을 섞으면 가시광선 중 녹색(Green), 파랑(Blue) 빛의 파장은 흡수되고, 빨강(Red) 빛의 파장만 반사되어 우리의 눈에 들어와서 빨강(Red)이 됩니다.

• 자홍색(Magenta) = 빨강 + 파랑(백색광의 녹색 빛은 흡수됨)
• 노랑(Yellow) = 빨강 + 녹색(백색광의 파랑 빛은 흡수)
• 자홍색(Magenta) + 노랑(Yellow) = 빨강

백색광의 녹색 빛은 자홍색(Magenta)이 흡수하며, 백색광의 파랑 빛은 노랑(Yellow)이 흡수하므로 백색광의 빨강(Red) 빛만이 반사되어 우리의 눈에는 빨간색으로 보입니다.
 

② 녹색(Green)

햇빛(백색광) 아래에서 청록(Cyan)과 노랑(Yellow)을 섞으면 가시광선 중 빨강(Red), 파랑(Blue) 빛의 파장은 흡수되고, 녹색(Green) 빛의 파장만 반사되어 우리의 눈에 들어와서 녹색(Green)이 됩니다.

• 청록(Cyan) = 파랑 + 녹색(백색광의 빨강 빛은 흡수됨)
• 노랑(Yellow) = 빨강 + 녹색(백색광의 파랑 빛은 흡수)
• 청록(Cyan) + 노랑(Yellow) = 빨강

백색광의 빨강 빛은 청록(Cyan)이 흡수하며, 백색광의 파랑 빛은 노랑(Yellow)이 흡수하므로 백색광의 녹색(Green) 빛만이 반사되어 우리의 눈에는 녹색으로 보입니다.
 

③ 파랑(Blue)

햇빛(백색광) 아래에서 자홍(Magenta)과 청록(Cyan)을 섞으면 가시광선 중 빨강(Red), 녹색(Green) 빛의 파장은 흡수되고, 파랑(Blue) 빛의 파장만 반사되어 우리의 눈에 들어와서 파랑(Blue)이 됩니다.

• 자홍(Magenta) = 빨강 + 파랑(백색광의 녹색 빛은 흡수)
• 청록(Cyan) = 파랑 + 녹색(백색광의 빨강 빛은 흡수됨)
• 자홍(Magenta) + 청록(Cyan) = 파랑

백색광의 빨강 빛은 청록(Cyan)이 흡수하며, 백색광의 녹색 빛은 자홍(Magenta)이 흡수하므로 백색광의 파랑(Blue) 빛만이 반사되어 우리의 눈에는 파랑으로 보입니다.
 

④ 검정(Black)

햇빛(백색광) 아래에서 자홍(Magenta)과 청록(Cyan)을 섞으면 가시광선 중 빨강(Red), 녹색(Green) 빛의 파장은 흡수되고, 파랑(Blue) 빛의 파장만 반사되어 우리의 눈에 들어와서 파랑(Blue)이 됩니다.

• 청록(Cyan) = 파랑 + 녹색(백색광의 빨강 빛은 흡수됨)
• 자홍(Magenta) = 빨강 + 파랑(백색광의 녹색 빛은 흡수)
• 노랑(Yellow) = 빨강 + 녹색(백색광의 파랑 빛은 흡수)
• 청록(Cyan) + 자홍(Magenta) + 노랑(Yellow) = 검정

백색광의 빨강 빛은 청록(Cyan)이 흡수하며, 백색광의 녹색 빛은 자홍(Magenta)이 흡수하고, 백색광의 파랑 빛은 노랑(Yellow)이 흡수하므로 백색광의 아무 색의 파장도 반사되지 않으므로 우리의 눈에는 검정으로 보입니다.
 

청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑Yellow), 검정(blacK)

4) CMYK 색 모델

햇빛이 물감이나 사물을 비추면 햇빛에 포함된 여러 가지 가시광선의 파장이 흡수되거나 반사되어 우리 눈에서는 그 반사된 빛의 조합으로 특정한 색으로 보입니다. 그 중에 흰색(White)을 제외한 ‘색의 삼원색’은 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑Yellow)입니다. 이를 줄여서 CMY라고 부릅니다. 이 색들은 다른 색을 섞어서 만들 수 없는 기본 색상으로, 감산혼합으로 다양한 색을 만들기 위한 기초가 됩니다.
그런데 마지막의 ‘K’가 무엇일까요? ‘K’는 깊고 선명한 색상의 대비와 잉크 사용량을 줄이고 인쇄 비용을 절감하기 위해 검정(blacK)을 추가한 것입니다. 청록색(Cyan), 자홍색(Magenta), 노란색(Yellow)을 모두 섞으면 검정(blacK)이 되지만 색의 깊이와 선명도가 떨어지고 삼원색 물감의 소모가 많아지는 경제적 이유 때문입니다. 이로써 ‘CMYK 색 모델’이 확립되었으며 책자, 포스터, 판촉물, 잡지, 신문, 포장재 등의 물리적인 인쇄물에서 색상을 표현하는 데 최적화되어 있습니다.
 

  

2. RYB 색 모델과 CMYK 색 모델 비교

RYB는 주로 예술과 회화에서 사용되고 CMYK는 인쇄물에서 사용되는, 물감이나 사물의 색을 표현하는 두 가지 다른 모델입니다.
주요 차이점은 다음과 같습니다.

	RYB	CMYK
기본 색상	빨강(Red), 노랑(Yellow), 파랑(Blue)	청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow), 검정(Black)
사용 분야	전통적인 미술과 회화	주로 인쇄물
혼합 방식	감산 혼합(Subtractive Mixing)	감산 혼합(Subtractive Mixing)
특징	예술가들의 직접적인 색의 혼합에 기반함.	프린터와 연관성을 지닌 디지털적인 색의 혼합

 
 

3. 컬러 프린터의 원리와 해상도

디지털 컬러 디스플레이는 ‘빛의 3원색’을 바탕으로 한 ‘RGB 색 모델’을 사용하여 화면에 ‘빛의 혼합’을 통해 색상을 표현한다면, 컬러 프린터는 ‘색의 3원색’을 바탕으로 한 ‘CMYK 색 모델’을 사용하여 ‘잉크의 혼합’을 통해 다양한 색상의 인쇄물을 만듭니다. 이 모델은 ‘색의 3원색’인 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow)과 검정(blacK)을 기본 색상으로 사용합니다. 프린터는 이 세 가지 색상을 조합하여 다양한 색을 만들고 검정을 추가하여 깊고 선명한 색상을 표현합니다.

1) 원리

① 색 분리

프린터는 인쇄할 이미지를 세 가지 색상(CMY)의 구성 요소로 분리합니다. 각 색상은 별도의 잉크 카트리지에 저장됩니다.
 

② 잉크 분사

잉크젯 프린터에서 잉크 분사는 프린터 헤드의 수백 개의 작은 노즐 중에서 전기 신호를 보내어 생성된 압력으로 특정 노즐을 활성화하여 잉크를 방울 형태로 분사하여 종이에 이미지를 프린트합니다.
 

③ 색 혼합

색의 삼원색인 CMY 잉크가 서로 겹치면서 다양한 색상을 만듭니다. 예를 들어, 자홍색(Magenta)과 노랑(Yellow)을 합치면 빨강(Red)가 됩니다.
 

④ 검정색 추가

대부분의 컬러 프린터는 검정(K) 잉크도 사용합니다. 이는 ‘CMYK 모델’로, 검정색을 추가하여 더 깊고 선명한 색상을 표현할 수 있습니다.
 

잉크젯 프린터(호수님 블로그에서 인용)

2) 프린터의 해상도

① DPI와 해상도

잉크젯 프린터에서 분사되는 잉크의 미세한 점을 도트(dot)라고 합니다. 이 도트들은 노즐에서 분사되므로 둥근 점의 형태이며 매우 작은 크기로, 수많은 도트들이 모여 이미지를 형성합니다.
도트의 밀도는 프린터의 해상도(인쇄 선명도)에 영향을 미치며, 이를 DPI (Dots Per Inch)라고 합니다. 프린터가 가로와 세로 각각 1인치의 정사각형 안에 찍히는 점의 수를 의미합니다. 예를 들면, ‘300 DPI’ 프린터는 1인치당 300개의 도트가 가로와 세로로 각각 배열되어 총 90,000개의 도트가 1인치 정사각형 내에 찍히게 됩니다. DPI가 높을수록 인쇄된 이미지가 더 선명하고 디테일하게 보입니다.
 

• 300 DPI: 일반적으로 고해상도 인쇄를 위해 사용됩니다. 사진 인쇄나 고품질 문서 인쇄에 적합합니다.
• 600 DPI: 더 높은 해상도를 요구하는 전문 인쇄 작업에 사용됩니다. 그래픽 디자인이나 세밀한 이미지 인쇄에 적합합니다.

 ② 픽셀과 도트
픽셀과 도트는 모두 이미지를 구성하는 가장 작은 단위로 사용되지만, 그 용도와 의미는 다릅니다. 다음은 픽셀과 도트의 공통점과 차이점입니다.
 
❶ 공통점
이미지를 구성하는 가장 작은 기본 단위입니다.
해상도와 밀접한 관련이 있습니다. 해상도가 높을수록 더 많은 픽셀이나 도트가 사용됩니다.
 
❷ 차이점

• 용도 - 픽셀(Pixel)은 디지털 디스플레이에서 사용되며, 화면에 표시되는 이미지의 최소 단위로서 모니터, TV, 스마트폰 등의 화면에서 이미지를 구성합니다. 그와 달리 도트(Dot)는 인쇄물에서 사용되며, 프린터가 종이에 잉크를 분사하여 이미지를 구성하는 최소 단위입니다.
• 밀도 단위 - 픽셀의 밀도는 가로 세로 1인치의 정사각형 공간 안에 몇 개의 픽셀이 있는지를 나타내는 PPI(Pixels Per Inch)로 측정됩니다. 그와 달리 도트의 밀도는 가로 세로 1인치의 정사각형 공간 안에 몇 개의 도트가 있는지를 나타내는 DPI(Dots Per Inch)로 측정됩니다.
• 표현 방식 – 가로 세로의 픽셀 수는 디지털 이미지나 디스플레이의 해상도를 결정합니다. 예를 들면, 1920x1080 해상도는 가로 1920픽셀, 세로 1080픽셀로 구성됩니다. 그와 달리 도트는 인쇄물의 선명도를 결정합니다.

 이러한 차이점 때문에 픽셀은 주로 사진이나 이미지 파일과 디지털 디스플레이에서, 도트는 인쇄물에서 각각 중요한 역할을 합니다.
  

이상으로 색의 3원색과 이를 바탕으로 한 CMYK 색 모델과 이를 응용한 컬러 프린터에 대하여 알아 보았습니다.