스크린이 절대 못 보여주는 색은 어디에 있을까

• 이 글의 핵심은 꽤 단순한데, 충격은 큼. 우리가 매일 보는 화면은 인간이 볼 수 있는 색 전체를 보여주는 장치가 아니라, 아주 제한된 색역만 재현하는 장치임

  • 특히 빠지는 쪽이 청록색, 시안(cyan), 일부 강한 녹색 계열임
  • 사진으로도 안 잡히고, 게임에서도 못 봤고, 일반 모니터로도 못 보는 색이 실제 세계에는 있다는 얘기

• 이유는 인간 눈과 디스플레이의 타협 구조 때문임

  • 인간 눈에는 대략 세 종류의 원추세포가 있고, 뇌는 이 세 신호의 세기 차이를 조합해서 색을 인식함
  • 그래서 화면은 실제 물체의 스펙트럼을 재현하는 대신 빨강, 초록, 파랑 기본색으로 원추세포를 적당히 속이는 방식으로 동작함
  • 문제는 이 세 기본색을 섞어서 만들 수 있는 색이 CIE 색도도 전체가 아니라 삼각형 안쪽뿐이라는 점임

• 1931년 국제조명위원회(CIE)가 인간 색각을 지도로 만들었고, 여기서 디스플레이 색역의 한계가 눈에 보이기 시작함

  • 색도도 바깥 테두리는 사람이 볼 수 있는 단일 파장의 색이고, 내부는 여러 파장을 섞어 만들 수 있는 색임
  • RGB 기본색 3개를 찍으면 그 안쪽 삼각형만 화면이 만들 수 있는 색이 됨
  • 가장 진한 시안을 만들려면 수학적으로는 “음수의 빨강”이 필요한데, 현실에 그런 빛은 없음. 여기서부터 이미 막힘

• 옛날 컬러 TV와 CRT가 쓴 형광체(phosphor)는 순수한 단일 파장을 내지 못했기 때문에 색역이 더 좁아졌고, 그 결과물이 sRGB로 굳어짐

  • 표준 PC 모니터, 웹, 일반 사진, 많은 그래픽 도구가 사실상 sRGB 안에서 움직임
  • Display-P3는 sRGB보다 조금 넓어서 최신 스마트폰과 맥에서 흔해졌지만, 그래도 자연의 강한 색을 다 담기엔 부족함
  • 색을 넓게 담으려면 촬영, 파일, 편집, 브라우저, 운영체제, 패널까지 전체 체인이 색 공간을 보존해야 함

• 화면만 문제가 아니라 조명도 청록색을 굶김

  • 흔한 백색 LED는 파란 LED에 노란 형광체를 얹어서 흰색처럼 보이게 만드는 경우가 많음
  • 이 구조에서는 파랑과 노랑 사이, 딱 청록색 영역이 비기 쉬움
  • 고연색성 조명은 여러 형광체를 추가해서 나아지지만, 그래도 청록색은 약한 편이라고 함

자연이 화면 밖 색을 만드는 법

• 숲속에서 잎을 통과한 빛은 그냥 “초록”이 아니라 색역 바깥으로 밀려날 수 있음

  • 잎 표면에서 반사된 초록은 대체로 sRGB 안에 들어오지만, 잎을 통과한 빛은 훨씬 더 선택적으로 걸러짐
  • 한 번 잎을 지나며 파랑이 많이 줄고 빨강도 절반쯤 줄어든 뒤, 다른 잎을 또 지나거나 반사되면서 특정 녹색 파장 근처로 계속 정제됨
  • 여름 정오의 낙엽수림 아래에서 느끼는 말도 안 되게 진한 초록이 바로 이쪽임

• 물도 비슷하게 화면 밖 색을 잘 만듦. 특히 얕은 바다의 모래색이 물 깊이에 따라 청록색과 파랑 쪽으로 이동함

  • 물은 빨강을 강하게 흡수하고, 초록은 천천히 흡수하고, 파랑은 거의 남김
  • 햇빛이 물을 지나 모래에 반사되고 다시 물을 통과하면, 흰색이나 노란 모래도 sRGB 밖의 시안으로 튈 수 있음
  • 더 깊어지면 강한 파랑 쪽으로 가다가, 아주 깊고 어두워지면 다시 sRGB 파랑 기본색 근처로 수렴함

• 바닷속으로 직접 들어가면 영상으로 보는 것보다 훨씬 더 극단적인 청록과 파랑을 만날 수 있음

  • 수면 위에서는 산란광 때문에 색의 포화도가 제한되지만, 물속 깊은 곳에서는 물과 플랑크톤이 빛을 반복적으로 걸러냄
  • 다큐멘터리나 수중 사진은 센서와 색역 한계 때문에 이 강도를 제대로 못 보여줌
  • 수중 사진가들이 장면 전체가 파랑으로 클리핑되는 걸 막으려고 필터를 쓰는 이유도 여기에 있음

새, 나비, 구조색

• 새 입장에서 보면 인간용 화면은 거의 처참한 장치임

  • 새는 자외선까지 보는 원추세포를 포함해 훨씬 넓고 입체적인 색 공간을 가짐
  • 인간용 RGB 화면은 인간 포유류 눈에 맞춘 장치라, 새가 보는 세계를 제대로 근사할 수도 없음
  • 그래서 새의 깃털 색은 인간 화면으로 보면 원래의 정보가 대량 손실됨

• 새와 나비의 강한 파랑, 초록, 청록은 색소만으로 만든 색이 아니라 구조색인 경우가 많음

  • 빛의 파장은 대략 0.5~0.75마이크로미터라, 깃털이나 날개 비늘의 미세 구조와 실제로 상호작용할 수 있음
  • 공작, 벌새, 나비 날개의 얇은 층과 간격이 특정 파장만 반사하고 나머지는 흡수하면서 말도 안 되는 채도의 색을 만듦
  • 공작 깃털을 갈아버리면 색은 사라지고 어두운 갈색 가루가 된다는 예시가 이 구조색의 정체를 잘 보여줌

• 글쓴이가 쓴 조류 색 데이터셋 기준으로는 sRGB 밖 색을 가진 새가 약 500종, Display-P3 밖 색을 가진 새도 약 100종 있었음

  • 데이터셋이 완전하지 않아서 실제로는 더 많을 가능성이 큼
  • 서부 아마존의 벌새인 수컷 golden-tailed sapphire는 한 마리 안에 거의 전체 스펙트럼을 품은 사례로 언급됨
  • 나비 쪽에서도 birdwing butterfly 일부는 Display-P3로도 표현이 안 되는 주황색을 가짐

빛나는 생물과 인공 색

• 깊은 바다의 생물발광은 물의 흡수 특성 때문에 파랑이나 초록 계열로 몰림

  • 긴 거리를 가야 하는 빛은 빨강보다 파랑과 초록이 유리함
  • 야광충(dinoflagellate)이 대량 번식하면 파도에 깊은 바다 같은 청록빛이 생기고, 푸에르토리코 비에케스 같은 염분 높은 석호에서는 노를 젓는 자국이 빛으로 남음
  • 뉴질랜드 동굴의 glow worm도 독립적인 화학 반응으로 비슷한 청록빛을 냄

• 의외로 가장 쉽게 만날 수 있는 색역 바깥의 인공색은 교통신호의 “초록불”임

  • 글쓴이는 이걸 초록이라 부르지만 실제로는 강한 터키석색에 가깝다고 말함
  • 현대 교통신호는 LED를 쓰고, 형광체를 추가하지 않은 LED는 꽤 순수한 스펙트럼 색을 낼 수 있음
  • 빨강-초록 색각 이상이 있는 사람도 구분할 수 있어야 한다는 요구가 이 아름다운 색을 만든 셈이라는 해석도 재밌음

• 가장 인공적인 색의 상징은 결국 초록 레이저임

  • 레이저는 특정 파장의 빛이 복제되듯 증폭되면서 거의 단일한 파장을 만들어냄
  • 자연에서는 520나노미터 근처의 아주 순수한 청록-녹색을 만들기 어렵다고 글쓴이는 설명함
  • 색도도 꼭대기 근처는 기하적으로 조금만 파장 폭이 넓어져도 중심 쪽으로 끌려 내려가기 때문에, 자연물의 넓은 스펙트럼으로는 그 지점에 딱 붙기 힘듦

• 결론은 약간 철학적임. 우리는 화면 때문에 색을 덜 보는 게 아니라, 뭘 봐야 하는지 몰라서도 덜 봄

  • 숲 아래, 바닷속, 새 깃털, 나비 날개, 교통신호를 다시 보면 “항상 거기 있었는데 왜 몰랐지?” 같은 감각이 생길 수 있음
  • 하지만 사진을 찍어도 남에게 보여줄 수는 없음. 그 색은 대부분의 카메라와 화면을 통과하면서 사라짐

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기술 맥락

• 웹 개발에서 sRGB를 기본값으로 두는 건 호환성 때문이에요. 거의 모든 브라우저, 이미지, CSS 색상, 일반 모니터가 sRGB를 전제로 오래 굴러왔기 때문에, 이 바깥 색을 쓰려면 단순히 색상값만 바꾸는 게 아니라 전체 표시 파이프라인을 봐야 해요.

• Display-P3를 쓰면 더 넓은 색을 표현할 수 있지만, 왜 항상 답이 되지는 않냐면 콘텐츠 제작부터 표시까지 전 구간이 색 공간을 유지해야 하거든요. 이미지가 넓은 색역으로 저장돼도 중간에서 sRGB로 변환되거나, 디스플레이가 지원하지 않으면 사용자 눈에는 그냥 잘린 색으로 보여요.

• 그래픽스나 데이터 시각화에서 중요한 지점은 “차트에 찍힌 색”이 실제 물리적 색과 같지 않다는 점이에요. 글쓴이가 쓴 그래프도 도구가 sRGB만 지원해서 색역 밖의 색을 실제 색으로 보여주지 못한다고 밝히는데, 이건 시각화 결과를 해석할 때 꽤 큰 제약이에요.

• 카메라와 화면을 다루는 앱이라면 색 관리는 기능이 아니라 데이터 보존 문제에 가까워요. 센서가 잡은 색, 파일 프로파일, 렌더링 엔진, 운영체제 색 관리, 패널 특성이 모두 맞아야 해서, 어느 한 단계만 놓쳐도 현실의 강한 색은 평범한 색으로 눌려요.