아이작 뉴턴의 빛 이론은 모든 색상이 빨강, 녹색 및 파랑의 세 가지 기본 색상에서 생성될 수 있음을 나타냅니다. 3×256 문자 기호 값을 사용하는 밝은 색상 구조인 RGB(Red, Green, Blue) 및 4×100 문자 기호 값을 사용하는 안료 색상 구조인 CMYK(Cyan, Magenta, Yellow, Key black) 기호는 가장 많이 사용되는 두 가지 색상 프레임입니다. HSV(Hue, Saturation, Value)와 같은 다른 색상 프레임은 RGB 및 CMYK에서 파생됩니다.
RGB 프레임에서 (r, g, b)로 코딩된 각 기본 색상은 256개의 값[0, 1, 2, …, 255]을 가집니다. CMYK 프레임에서 (c, m, y, k)로 인코딩된 C, M, Y 및 K는 각각 100개의 값을 가집니다. 두 프레임이 널리 채택되었지만 일부 응용 프로그램 컨텍스트에서는 단점이나 불편함이 있습니다.
- 표현 문제: R, G, B 및 C, M, Y, K는 문자 기호입니다. 색상 간의 관계를 명시적으로 표현하는 데 사용하기는 어렵습니다. 수학적 연산을 위한 특정 메커니즘 없이 다양한 애플리케이션 컨텍스트에서 어려움이 발생합니다. 예를 들어, R의 보색은 무엇입니까? {R, G, B, RY, Y, YG, GC, C, CB, BM, M, MR}의 12가지 색상 중 3색 보색 쌍은 무엇입니까?
- 컴퓨팅 문제: 현재 색상 프레임의 문자 기호는 색상 계산에 사용하기 어렵습니다. 예를 들어 {RY, GC, CB, MR}의 네 가지 색상을 혼합한 결과 색상은 무엇입니까?
- 통합 문제: 문자 기호는 RGB, CMYK 및 HSV 프레임을 함께 통합하는 데 사용하기 어렵습니다. 이러한 문제로 인해 서로 다른 색상 간에 비효율적인 변환이 발생할 수 있습니다.
- 크기 문제: c, m, y 및 k는 각각 100개의 값을 가정할 수 있고 r, g 및 b는 각각 256개의 값을 가정할 수 있습니다. 이러한 많은 색상과 색조를 색상환에 분배하고 할당하는 것은 어려운 일이며, 많은 수의 색상 값으로 인해 일부 색상을 결합하여 원하는 색상을 생성하는 데 엄청난 계산 부담이 발생할 수 있습니다.
본 연구에서는 소수이론과 골드바흐의 추측에 기반한 새로운 컬러 프레임워크 C235를 제시하여 색상을 인코딩하고 개체를 색상화합니다. C235 색상 시스템은 처음 세 개의 소수 2, 3 및 5를 사용하여 각각 빨간색, 녹색 및 파란색의 세 가지 기본 색상을 나타냅니다.
이 색상 프레임에서 코드 <2>는 빨간색, 코드 <3>은 녹색, 코드 <5>는 파란색입니다. 따라서 코드 <6> = <2×3>은 노란색(Y), 코드 <15> = <3×5>는 청록색(C), 코드 <18> = <3×6>는 황록색(YG)이고, 코드 <45> = <3×15>는 청록색(CG)입니다.
C235 색상시스템은 밝기/두께에 대한 회색 수준과 연결됩니다. <30>=<2x3x5>는 백색광을 나타내므로 30의 거듭제곱(예: 301 302 30삼, ⋯) 을 사용하여 회색도 수준을 나타냅니다. 일반적으로 높은 검정은 더 어둡고 두꺼운 색상을 의미합니다.
이 기사의 상단에 있는 그림은 3개의 고리와 12개의 섹터로 구성된 3개의 회색 레벨이 있는 36개 색조/색상의 기본 C235 색상 시스템을 보여줍니다. 안쪽 원은 3개의 회색 코드(예: 301 ,302 ,303⋯⋯)가 큰 원 바깥쪽의 12개 섹터(예: R, Y, G, RY 및 YG)에 속하는 3개의 고리에 36개의 색조/색상 코드(예: 2, 3, 5, 6, 12,32, 2253)가 퍼져 있는 형태입니다.
이 C235 시스템을 사용하면 특정 색상을 보다 편리하게 그릴 수 있습니다. 예를 들어, <2×30> = <2×2×3×5>는 첫 번째 링에 있는 색죠 <2>와 R 섹터에 속하는 회색 레벨 <30>으로 구성된 색을 나타냅니다. 따라서 “밝은 빨간색”입니다.
색상환은 색상을 표시하고 조작하는 강력한 도구입니다. 그러나 RGB 휠과 CMYK 휠은 다음과 같은 이유로 충분히 효과적이지 않습니다. 첫째, RGB 휠에는 3×2562개의 색상이 포함되어 있고, CMYK 휠에는 3×1002 개의 색상이 포함되어 있습니다. 색상을 제어하거나 표시하기에는 색조의 수가 너무 많습니다.
C235 시스템은 다양한 분야에서 잠재적인 실용적 응용을 용이하게 합니다. LCD(Liquid Crystal Display) 기술을 예로 들어 보겠습니다. 휴대 폰과 TV에 사용되는 대부분의 관련 디스플레이는 LED를 광원으로 사용합니다. 일반적인 LED는 펄스 폭 변조(PWM) 기술을 사용하여 짧은 시간 동안 펄스 고전류를 공급하여 원하는 폭의 변조된 전자 펄스를 생성합니다.1
흥미롭게도 C235 컬러 시스템을 사용하면 조명과 색상을 편리하게 병합할 수 있으며 사용자의 선호도를 조정하여 스마트 조명 시스템을 쉽게 설계할 수 있습니다. 실제로 이러한 시스템은 패션쇼, 그림 전시회, 상품 진열 등에 널리 사용될 수 있습니다.
사과에 자연광 2a23a35a5가 비추고 있다고 가정해 보겠습니다. 반사광 2b23b35b5 는 사과의 겉보기 색상입니다. 이 사과에 추가로 빛 2c23c35c5를 비추면 아래 이미지와 같이 원하는 색상을 시각화할 수 있습니다. 결과로 나온 색상의 계산은 C235 시스템을 통해 쉽게 수행할 수 있습니다. 또한 PWM을 위해 생성되는 펄스 폭의 수를 최적화할 수 있으므로 에너지 소비를 줄이면서 LED 시스템을 최적으로 설계할 수 있습니다.
일반적으로 제안된 C235 색상 프레임워크는 기존 RGB 및 CMYK 프레임보다 색상을 인코딩, 계산 및 통합하는 데 훨씬 더 효율적으로 작동합니다. 이 연구에서는 Goldbach의 가설을 활용하여 RGB 컬러 휠을 훨씬 작은 C235 휠로 압축하는 새로운 방법을 보여줌으로써 기존 RGB 프레임에서 지적된 크기 문제를 완화합니다. 또한 제안된 C235 컬러 프레임이 여러 속성을 가진 모든 물체의 색상화, LCD 조명 시스템 설계, DNA 코돈 색상에 쉽게 적용될 수 있음을 보여줍니다.
이 연구는 Light: Science & Applications 저널에 게재되었습니다.
추가 정보:
Han-Lin Li et al, Unifying colors by primes, Light: Science & Applications. DOI: 10.1038/s41377-023-01073-x