색상군마다 구분력이 다른 이유 — 맥아담 타원과 균등 색공간
초록 영역은 넓게, 파랑 영역은 좁게 그려지는 맥아담 타원. 색도도 위에서 구분할 수 있는 차이의 크기가 색마다 다른 이유와, 이를 바로잡으려는 색공간의 발전을 설명합니다.
테스트를 해 보면 어떤 색상군은 쉽게, 어떤 색상군은 유난히 어렵게 느껴집니다. 개인 차이도 있지만, 사람의 색 구분력이 원래 색 영역마다 다르다는 사실이 1940년대부터 실험으로 확인됐습니다.
맥아담 타원
1942년 맥아담(David MacAdam)은 CIE 1931 xy 색도도 위의 25개 색을 골라, 관찰자가 기준색과 같아 보이도록 비교색을 반복해서 맞추게 했습니다. 맞춘 결과가 흩어지는 범위(표준편차)를 각 방향으로 재어 보니, 모양이 타원이었습니다.
놀라운 점은 타원의 크기와 방향이 색마다 크게 달랐다는 것입니다. 색도도의 초록 영역에서는 타원이 매우 크고, 파랑–보라 영역에서는 매우 작았습니다. 같은 xy 거리라도 파랑 근처에서는 금방 알아채고, 초록 근처에서는 한참 떨어져야 알아챈다는 뜻입니다.
원래 실험의 타원은 맞추기의 표준편차이므로 겨우 알아챌 수 있는 차이(JND)는 그보다 몇 배 큽니다. 흔히 약 3배로 어림합니다. 이 실험은 한 명의 관찰자로 이루어졌다는 한계가 있지만, 이후 여러 관찰자 실험에서도 같은 경향이 확인됐습니다.
문제는 눈일까, 좌표계일까
맥아담 타원이 들쭉날쭉한 것은 반쯤은 좌표계의 문제입니다. xy 색도도는 색을 맞추기 위한 좌표이지, 차이의 크기를 나타내려고 만든 지도가 아닙니다. 세계 지도에서 그린란드가 실제보다 크게 보이는 것처럼, xy 색도도는 초록 영역을 부풀려 그립니다.
그래서 거리와 체감 차이가 비례하는 균등 색공간을 만들려는 시도가 이어졌습니다. CIE 1960 UCS, CIE 1976 u′v′ 색도도, 그리고 CIELAB·CIELUV가 그 결과입니다. 이 공간들에서는 맥아담 타원이 원에 훨씬 가까워지지만 완전히 같아지지는 않습니다. 남은 불균등을 공식으로 보정한 것이 CIE94와 CIEDE2000입니다.
CIEDE2000으로 재도 차이가 남는 이유
HueSense는 모든 문제의 차이를 CIEDE2000으로 맞추므로, 공식이 완벽하다면 색상군마다 정답률이 비슷해야 합니다. 그래도 차이가 나는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다.
- 작은 면적 효과: CIEDE2000의 바탕이 된 실험은 대개 비교적 큰 시료로 했습니다. 칸이 작아지면 파랑–노랑 방향 구분이 특히 떨어집니다(S 원뿔이 시야 중심에 적기 때문).
- 개인 차이: 수정체 노화, 원뿔세포 비율, 가벼운 색각 변이는 특정 방향의 구분력을 바꿉니다.
- 화면 차이: 화면이 특정 색 영역을 제대로 재현하지 못하거나(색역 부족), 감마가 틀어져 있으면 그 영역의 색 차이가 줄거나 커져 보입니다.
- 밝기 차이: 노랑은 밝은 색이라 명도 차이에 덜 민감한 L* 영역에 놓이고, 무채색은 명도만으로 구분해야 합니다.
약한 색상군이 나왔다면
결과에서 한 색상군의 정답률이 낮게 나왔다면 먼저 표본 수를 확인하세요. 색상군마다 몇 문제씩밖에 풀지 않았다면 우연일 수 있습니다. 여러 번 도전해 누적 정답률에서도 같은 색상군이 낮게 나오는지 보는 것이 좋습니다.
같은 경향이 계속된다면 다른 기기에서도 해 보세요. 기기를 바꿔도 같은 색상군이 약하다면 눈의 특성일 가능성이 크고, 기기에 따라 달라진다면 화면의 영향일 가능성이 큽니다. 빨강–초록 쪽이 지속적으로 크게 약하다고 느낀다면 안과에서 표준 색각 검사를 받아 보는 것이 확실합니다. 이 테스트는 진단 도구가 아닙니다.
참고 자료
- MacAdam, D. L. (1942). Visual sensitivities to color differences in daylight. JOSA 32(5), 247–274
- CIE 15:2004 Colorimetry, 3rd edition — CIE 1976 UCS, CIELAB, CIELUV
- Luo, M. R., Cui, G., Rigg, B. (2001). Color Research & Application 26(5), 340–350