마이컴 1993년 5월호 - 컴퓨터 속속들이 알기 1부. 색 표현 방식과 프린터 출력방식

마이컴 1993년 5월호 - 컴퓨터 속속들이 알기 

1부. 모니터와 프린터의 색 표현 방식과 컬러프린터 출력방식

햇살이 찬란히 비치는 산 한자락에 한껏 피어 성큼 다가선 봄의 완연함을 알리는 개나리의 노란색. 같은 노란색이라도 영화 '해바라기'에서 소피아 로렌이 서 있던 해바라기 바다의 노란색은 또 다른 느낌이다. 

한 여름, 파란 하늘과 맞닿은 남쪽 바다의 시퍼런 바다 물결이 안기는 파란색은 정형화된 사각의 도시속에 사는 사람들에게는 멍뚫린 청량감을 전하고, 나라가 온통 울긋불긋 물드는 불타는듯한 가을 산의 단풍은 냉큼 뭐라 형언키 어려운 아름다움으로 가을 산을 바라보는 이들의 가슴에 감동을 안긴다. 

밤새 내린 눈으로 하얗게 뒤덮힌 산하(山河)의 눈부심은 희다 못해 버힐 듯 푸르기까지 한 그런 빛이다. 

색이 있어 받는 감동. 오색찬란한 자연의 색이 없는 세상이었다면, 얼마나 밋밋하고 더욱 살기 힘들었을까? 온통 회색빛, 잿빛으로 가득한 사각 도시의 우울함은 아름다운 색의 메시지가 단절된 탓인지도 모른다.  

색은 말을 한다. 때와 곳, 처한 환경마다 그때그때 색은 사용한 사람이 전하고자 하는 말을 전한다. 색을 통한 커뮤니케이션. 백마디 말보다 선명한 핏빛이 던지는 강렬함은 더욱 힘이 있다.  

색을 제대로 이용하여 자신을 강렬게 전달해 보자. 색이란 무엇인가를 아는 것이 그 첫 걸음이다.

색의 정체  

색을 사전에서 찾아보면 '빛'이라고 간단히 풀이되어 있다. 빛을 다시 찾으면 빛깔이란 단어에서 색과 비슷한 의미를 보게 된다. "물체의 거죽에 나타나는 빛의 성질"이 빛깔의 사전적 의미이다. 

색은 빛이다. 그러나, 17세기 과학자 뉴튼경은 "빛의 파장은 그 자체로는 색깔이 없다. 하지만, 빛의 파장 이 눈에 보이게 되면 다양한 구조에 의하여 처리되고, 사람들은 각 파장에 따라 마치 다른 색을 띠고 있는 것처럼 인식하게 된다. 파장 길이는 360나노미터에서 700나노미터에 걸쳐 있는데, 이 파장 길이에 따라 마치 서로 다른 색을 가지고 있는 것처럼 느끼게 되는 것이다"라는 사실을 발견하고 이를 발표하였다. 세계에서 처음으로 프리즘을 사용하여 빛을 분석해 낸 사람이 바로 그다.

태양이 내뿜는 광선같은 빛은 일반적으로 사람 눈으로 볼 수 있는 주파수의 결합물이다. 자연 시간이나 과학 시간에 프리즘으로 햇빛을 통과시키고 나면 무지개 빛으로 갈라지는 햇빛을 보았을 것이다. 

그렇지만, 대다수 사물은 빛을 내거나 발하지 않는다. 색깔은 사물이 파장을 흡수하거나 반사하는 작용에 따라 결정된다.

토마토를 예를 들어보자. 햇빛이 잘 익은 토마토에 비칠 때 토마토 껍질은 눈에 보이는 빛의 대부분을 반 사한다. 그러나 그 반사하는 양은 서로 다르다. 

토마토는 짧은 파장은 흡수하지만, 긴 파장은 반사하는 경향이 있다. 그래서 사람 눈에 보이는 색을 긴 파장쪽의 붉은 빛이 되는 것이다.

컴퓨터의 색 표현 방식

90년대의 컴퓨터 업계는 색이 주름잡는 10년이 될 것이다. 컬러 지원 소프트웨어들이 대거 상륙하면서 컬러 모니터들이 범람했고 잇달아 컬러 출력장치들도 앞다투며 발표되고 있다.

컴퓨터 쪽에서는 컬러를 "사용자가 '색'이라고 인식하는 것은 컴퓨터 모니터 상에 표현된 빛을 내는 물질 (phosphors)이나 종이 위에 뿌려진 잉크의 조합"이라고 정의한다. 즉, 모니터와 프린터의 색 표현을 말한다. 

두 출력장치는 같은 색이라도 구현 방식이나 보여지는 색이 조금 다르다. 예컨대, 모니터와 프린터가 서로 다른 노란색을 보여준다는 말이다. 두가지 방식의 차이를 알아보자.

모니터에서 색 표현하기 - RGB

모니터는 흔히 빛의 삼원색이라 부르는 빨강, 초록, 파랑 (RGB:red, green, blue)의 세 가지 색을 기본으로 갖가지 색을 만든다.

컬러 컴퓨터 모니터상의 각 픽셀은 빨·초·파의 3개 컬러 광선으로 구성 되어 있다. 이들 각 빛은 없어지기도 하고, 작동하기도 하면서 다양한 색을 연출해 낸다. 

이 세 가지가 모두 켜지면 모니터 상에 흰색이, 모두 꺼지면 검은색이 출력된다. 모니터와 비디오 카드에 따라 다르기는 해도 보통 이런 각 픽셀의 켜고 끔을 통해서 256가지 색이 표현된다. 

수퍼 VGA는 이 작용을 더욱 강화하여 1천 6백만가지 색깔, 현실 세계의 모든 색을 표현할 수 있을 정도라고 해서 트루컬러라고 부르는 정도까지 구현해 낸다.

프린터에서 색 표현하기 - CMY, CMYK

프린터는 작은 점을 통하여 색을 표현하는 래스터 장비이다. 프린터는 모니터가 빨강, 초록, 파랑의 RGB 를 쓰는 것과 달리, 청록(Cyan), 자홍(Magenta), 노랑(Yellow)의 CMY 를 기본색으로 사용한다. 

CMY 는 감원색이라고 불리는데, 이는 각 원색에서 어떤 파장을 흡수하거나 반사하여 뺀 상태이기 때문이다. 

프린터는 감원색의 두 가지를 섞어 빨강이나 파랑의 원색을 만들어 낸다. 컬러 프린터 카트리지는 잉크를 잘 섞는 역할을 하는데, 색의 혼합을 통하여 검정, 빨강, 초록, 파랑, 청록, 자홍, 노랑, 흰색의 8가지 기본 색이 만들어진다. 

그렇지만, 실제로는 어떤 잉크를 섞는다 해도 흰색은 생성되지 않는다. 여기서 말하는 흰 색은 종이의 색을 말한다. 

세가지 잉크를 모두 섞으면 검정이 된다. 그러나, 이 검정은 정확한 진짜(흔히 트루 블랙이라고 부른다) 검정색이 아니다. 그래서 요즘은 진짜 검정을 더하여 CYMK(blacK-B는 Blue와 혼동을 피하기 위하여 쓰지 않는다) 가 일반적인 현상이 되고 있다.

모니터와 프린터 색 표현의 차이 

모니터와 프린터가 컬러를 구현하는 데 있어 제일 큰 차이는 색을 내는 데 사용하는 색 구성, 즉 RGB와 CYM, 혹은 CYMK의 차이이다.

두번째 차이는 모니터는 전자 광선의 강도 조절이 가능해 색깔의 명암, 강도를 마음대로 바꿀 수 있다는 점이다. 모니터 전자총은 4단계를 가지고 있어 64개의 팔레트를 가지고 있다. 고해상도 모니터는 1천 6백만가지 색을 표현할 수 있을 정도이다.

그러나 프린터는 '점'과 '점' 아닌 부분의 두 단계로 구분된다. 그래서 팔레트는 8개이다. 구현해 낼 수 있는 색이 모니터보다 더 적다. 때문에 모니터는 표현해도 프린터로는 찍을 수 없는 색이 많고 모니터에 출력된 색이 더 밝다. 

또 다른 요인은 색을 출력할 배경이 다르다는 점이다. 모니터는 검은색, 프린터는 흰 색의 종이 위에 색

을 찍어내게 된다. 같은 색을 출력하더라도 서로 다른 색을 배경으로 함으로 조금씩 달라보이게 마련이다.

그 다음 차이로는 모니터가 프린터보다 어드레스할 수 있는 능력이 훨씬 뛰어나다는 점이다. 640×480 모니터는 인치당 프린터의 64개 점 (도트)과 동일하다. 

종이 한장의 어드레스할 수 있는 점은 평균 30만 7천개 정도이다. 품질이 뛰어난 프린터라고 하는 300dpi 프린터도 8백만개 가량의 점을 가지고 있는 수준이다. 

만약 640×480 화면을 300dpi 프린터로 출력한다면, 굉장히 많은 점은 출력할 수 없게 된다. 크기를 재조정하는 능력이 없다면 300dpi 프린터는 화면에서 2.1인치 크기의 이미지를 종이 위에 단지 1.6인치 이 미지로 출력하게 된다. 

이미지 프로세싱 

이렇듯 프린터와 모니터 사이의 차이는 자칫 큰 골치거리가 될 수 있다. 그러나, 궁하면 통하는 법. 프린터 개발자들은 기술 개발로 점차 더 나은 해결책을 제시하고 있다. 

이미지 프로세싱이라고 불리우는 과정이다. 이미지 프로세싱은 모니터와 프린터 사이에 특별한 수학적 알고리즘을 이용하여 그 차이를 보충하는 방법이다. 

프린터는 이미지 프로세싱 과정을 통하여 수백만 가지 색깔의 다양한 농담으로 표현하고 완벽하게 어드레스할 수 있는 가능성의 이익을 얻게 된다. 이런 방법은 각 프린터 회사가 보유한 그들만의 특허이다.

디더링(dithering)

디더링은 이미지 프로세싱의 가장 일반적인 기능이다. CYMK 4가지 색을 디더링을 통하여 수백만가지 색 으로 만들어 낸 기법이다. 

이 디더링을 통하여 프린터는 4=16,000,000 이 통하는 신기한 기계가 된다. 잉크젯은 문서위에 잉크 방울을 떨구어 뜨림으로써 기술을 구현하고, 열전사 프린터는 플라스틱이나 왁스를 녹여서 쓴다. 

이런 방울들이 작은점을 종이 위에 찍어낸다. 이 때 찍힌 점들은 너무 작아서 각각 독립적으로 보이지 않고, 사람 눈에는 바로 이웃한 또 다른 작은 점과 섞여 보이게 된다. 

그 때문에 흰색 점 옆에 있는 검정 점이 섞여 더 커진 회색 점으로 보인다. 

청록색 점은 노랑과 초록 점이 합쳐져 만들어 낸 것이다. 

이것이 디더링의 기본이다. 각각의 점은 네 가지 색 중 어느 한 색일 것이다. 때문에 한쌍의 점이 표현할 수 있는 색의 경우의 수는 4 x 4, 16색이다. 

디더링 기법의 크기나 모양에는 한계가 없다. 소프트웨어만 가능하다면, 어떤 패턴도 가능하다. 한쪽에 8개 점을 가진 디더 사각형은 16,777,216가지 색을 만들어 낼 수 있다. 

그러나, 디더링은 색을 표현하느라 해상도를 희생시키기 때문에 출력물의 질이 더 중요할 때는 색깔을 적게 사용하는 것이 좋다.

색깔 맞추기 (컬러 매칭 : Color Matching) 

디더링은 1천 6백만가지의 팔레트를 만들어 낸다. 그러나 디더링은 프린터 팔레트로부터 주어진 어떤 색 도 현재 화면에 떠 있는 색깔과 아주 똑같이 출력할 수는 없다. 

이 한계를 어느 정도 해결하는 것이 색깔 맞추기 기법이다.

색깔 맞추기는 어느 정도 모니터와 프린터의 색을 맞출 수 있는 기법이다. 

1989년 테트로닉스사가 만든 이 방법은 미리 모니터와 프린터가 똑같이 출력할 수 있는 색에 관한 데이터 베이스를 구축해 놓고(이들 용어로는 컬러 가무트, color gamuts 즉 출력할 수 있는 색 범위를 말한다) 이를 프린터와 모니터가 공유하는 시스템이다. 

이 방식은 특정 프린터에 특정 모니터가 구비되어야 한다. 두 매체간에 인식하고 있는 색깔 표현 언어가 서로 이해되어야 하기 때문이다.

돈이 많이 들수록 출력질이 좋다 - 컨티뉴어스 톤

대다수의 컬러 프린터들이 사용하는 디더링 방식에서 한 걸음 나아간 컬러 구현 방식이 컨티뉴어스 톤(Continuous Tone) 방식이다. 

사람의 착시효과를 가지고 색을 구현하는 디더링보다 더 교묘한 방식의 컨티뉴어스 톤은 주로 염료승화 (dye-sublimation) 방식에 많이 적용된다.  

이 방식은 계속해서 혼합되는 색의 각각의 픽셀들이 지속적인 흐름으로 보이도록 하는 방법이다. 즉, 혼합된 색이 픽셀의 컨티뉴어스 격자나 화소에 놓여지는 것이다. 

때문에, 디더링은 CYMK의 4가지 기본색이 서로 섞여 보이도록 하는 것과 달리 컨티뉴어스 방식은 실제로 색을 혼합하여 1천 6백만가지 트루컬러를 모두 사용하는 것이다. 

이렇게 보여지는 픽셀을 모으면 결과로 나타나는 이미지는 마치 사진을 보는 것과 같다.그러나, 비용이 엄청나다. 컨티뉴어스 톤을 지원하는 프린터 자체의 값은 물론, 유지비가 더 비싸진다. 

이런 방식은 대중용 컬러프린터에서는 불가능하고, 매치프린터(4도 인쇄를 할 때 색이 잘 나왔나 알아보기 위하여 먼저 출력해 보는 전문 출력기) 용도로는 비교하면 괜찮은 가격이다.

이 방식을 채택한 프린터는 주로 색을 정확하게 비교해 보아야만 하는 전문가들, 예를 들자면 광고회사나 전문 전자출판업 등과 같은 곳에서 이용할만한 제품이다.

컬러 프린터 출력 방식들

컬러 프린터가 컬러를 구현하는 방식에는 여러가지가 있다. 그 중 대표적인 도트 매트릭스, 잉크젯, 열전 사, 염료 승화 방식 등의 구현방식에 대하여 소개한다.

도트 매트릭스 방식 

프린터하면 당연히 도트매트릭스 방식을 뜻하던 프린터 시장도 이젠 많이 다양해졌다. 도트 방식은 쇠퇴 일로를 걷고 있기는 하지만, 여전히 기존 사용자 층이 두텁고 유지 비용이 저렴하다는 이점도 있어 쉽게 무시할 수 없는 제중이다.

도트매트릭스는 프린트 헤드에 있는 작은 해머로 리본을 때려 잉크를 종이 위로 전달하는 충격식 인쇄 방식이다. 흑백을 주로 사용하면서 몇 가지 색의 색깔을 쓰고 싶을 때 주로 이용되며, 컬러 업그레이드 키트와 컬러 리본만 추가로 장착하면 돼 가장 싼 값에 컬러를 구현할 수 있다. 

빨강, 노랑, 파랑, 검정 리본을 기본으로 7가지 색을 구현하며 어떤 용지에든지 인쇄할 수 있다. 충격식이 라 출력질이 매끄럽지 못해 종이 한 장 전체를 컬러로 표현하는 경우에는 권할만한 방법이 못 된다. 

글자꼴 선택사항이 다소 한계가 있지만, 360dpi 해상도의 깔끔한 텍스트와 그래픽을 구현한다. 소음 역시 큰 문제다. 그러나, 인쇄 속도가 빠르고 한 번에 몇 장씩 출력해 주는 복사 기능까지 있다는 장점이 있다.

잉크젯 방식 

액체 잉크젯 프린터는 도트보다는 가격이 비싸지만, 출력질이 뛰어나다. 선명한 색을 어떤 용지에나 인쇄

할 수 있다는 것이 최대의 장점이다.  

한 페이지 전체를 컬러로 찍어낼 때 적당한 기술이다. 한 페이지를 찍는데 7분 가량 걸린다. 잉크젯은 해 상도가 낮아 텍스트를 찍을 때는 들쭉날쭉해 그리 바람직하지 않다. 상주 글자꼴은 많지 않으며, 다운로드 할 수 있는 폰트를 수용하기도 쉽지 않다.

종이 표면 위에 작은 방울을 분사하여 인쇄하는 잉크젯은 컨티뉴어스와 드랍 온 디맨드(drop-on-demand)의 두가지 범주로 나눌 수 있다.  

컨티뉴어스 잉크 프린트 헤드는 인쇄할 위치에 도달할 때까지 재순환 시스템으로 잉크를 되돌리면서 프린트헤드는 지속적으로 종이를 향해 잉크를 뿜어내도록 한 방식이다. 

드랍 온 디맨드 잉크젯 프린트헤드는 실제로 인쇄할 때만 잉크를 떨어뜨리는 방식을 말한다. 일반 용지를 사용할 수 있지만, 진흙으로 코팅된 특수 용지를 사용하면 페이지에 퍼짐을 방지할 수 있다. 

잉 크젯 해상도가 떨어지는 것은 기술상의 문제라기 보다는 비용상의 문제이다. 

같은 잉크젯 방식이라도 잉크의 상태에 따라 액체 잉크젯과 고체 잉크를 사용하는 고체 잉크젯 방식으로 구별된다. 차이는 액체 잉크는 종이 위에 닿으면서 고체로 되지만, 고체 잉크는 프린터 내부에서 잉크를 녹였다가 종이 위에 출력하면 다시 고체 상태로 굳히는 방식을 채용하고 있다는 점이다.

열전사 (Thermal-wax Transfer) 방식 

열전사 방식은 선명한 텍스트와 뛰어난 컬러를 제공한다. 문제는 비용이 문제다. 인쇄 속도는 잉크젯보다 빠르다. 한 페이지를 전체 인쇄하려 면 1~2분 가량 걸린다.

대부분의 열전사 프린터는 포스트 스크립트를 지원한다. 때문에 이를 위하여 적어도 6MB의 프린터 램을 필요로 한다.  

서멀왁스 헤드는 유색 왁스나 플라스틱을 부드러운 종이 위에 녹인다. 염료는 플레이튼 롤러와 헤드 사이의 기계적인 압력에 의해 상태가 바뀐다. 

녹지 않은 왁스는 리본 위에 남아 있고, 녹은 염료는 종이 위에 불는다. 그 결과, 선명한 이미지가 생성된다.  

컬러 왁스를 가열하여 매끄러운 특수용지에 융합시키는 방식의 열전사 프린터는 열전사 롤은 왁스 염료가 페이지 크기만큼 분할되어 연속적으로 이어져 있는 형태이고, 수백에서 수천개의 개별적으로 조절되는 열전사 헤드의 요소들은 종이 위로 아주 작은 점의 색을 용해시키기 위하여 가열된다. 

종이는 헤드를 3~4번 통과하게 되는데, 이는 기본 색이 통과하는 수이다. 특수용지를 사용해야 하고, 고 가인 것이 단점이다.

염료승화(Dye Sublimation) 방식 

염료승화 방식은 열을 가할 때 고체가 직접 기체로 변화하는 승화과정을 이용한 기술이다. 

기체 형태의 염료는 들어오는 용지 위에 닿는 순간 고체로 굳어버리게 된다. 

상태가 변화하는 염료의 양은 열을 가하는 요소의 온도에 따라 결정되며 각 색깔의 강도가 통제된다. 출력질은 뛰어나 사진과 같은 화질을 제공한다. 

프린트 헤드상의 각기 다른 포인트에 적용되는 열량의 양에 따라 염료 승화 인쇄는 각 색의 강도를 조절할 수 있으며 컨티뉴어스 톤 인쇄를 제공할 수 있다. 사용 염료는 사진보다 광범위한 색 범위를 표현할 수 있다.

앞으로의 컬러 인쇄 기술들 

컬러 인쇄가 더 좋아지고 향상될 것은 불을 보듯 뻔한 일이다. 

지금 선보이고 있는 잉크젯과 열전사 프린터들도 당연히 진화할 것이고 해상도는 600dpi까지는 이를 것으로 예측된다. 인쇄 속도 향상은 물론이다. 

앞에 설명한 기술외에도 주목받고 있는 컬러 프린팅 기술은 몇 가지 더 있다. 컬러 드라이 실버 기술이란 사진에서 사용되는 할로겐화은을 감광재로 사용하여 출력하는 컬러 인쇄 방식이다. 

즉석 사진과 같은 것이라고 볼 수 있는데, 이 때는 이미지 현상을 위하여 빛이 아니라 열을 사용하는 것이 다르다. 고속과 고해상도로 건조 과정을 구현하는 기술이다. 의학 부분의 이미지나 캐드 캠용으로 아주 적합한 기술이다. 

컬러 레이저 프린팅은 흑백 레이저 기술을 토대로 하고 있다. 차이점이라면 인쇄를 하면서 4번 왔다갔다 한다는 점이다. 이 반복과정을 통하여 4가지 색을 겹쳐 칠하면서 색을 구현 하는 것이다. 

소개는 오래 전에 되었고, 주목의 대상이었지만 비싼 가격탓에 실용화되지 못하고 있는 기술이다. 이 기술들의 대중화는 더 나은 컬러 이미지를 약속해 줄 것이다.

2부에서는 컬러 플니터의 종류에 대해서 다룹니다 이글은 지금은 없어진 컴퓨터 잡지, 마이컴 1993년 5월호 기사에서 발췌한 내용입니다

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