1. 사진술에 있어서 컬러 탐구

뉴톤의 빛에 대한 실험

    1666년 영국의 아이삭 뉴톤 경(Sir Isaac Newton)은 빛이 색의 근원이라는 이론을 발표하였다. 그는 빛의 가시적인 스펙트럼 형태인 무지개 색을 만들기 위해 광선을 유리 프리즘에 통과시켰다. 그리고 다시 그 무지개 스팩트럼을 두번째 프리즘에 통과시키면 모든 색이 백광으로 되돌아 간다는 사실을 보여 주었다<그림1.1>. 이 실험을 통하여 뉴톤은 색은 유리 프리즘 속에 있는 것이 아니라 빛 속에 있는 것이고, 인간이 백광으로 인식하는 빛은 스팩트럼의 모든 가시광선의 혼합이라는 사실을 증명했다.

    뉴톤이 사용했던 것과 같이, 프리즘은 굴절과정을 통하여 빛의 색들을 분리시킨다. 빛이 굴절될 때, 빛의 각 파장들은 다른 각도로 굴절된다. 프리즘은 빛을 스팩트럼을 구성하는 개개의 띠 형태로 분리시킨다. 이것이 가시적인 색을 결정하는 빛의 파장이다.

분광 (Separating Light)

    빛의 색은 또한 표면으로 부터 반사되어 분리된다. 우리는 물체의 표면에서 반사된 특정한 빛의 파장을 눈으로 감지함으로서 물체의 색을 인식하게 된다.예를들어, 빨간색 자동차는 빨간색으로 보이는 데, 이는 그것에 도달한 대부분의 빛의 파장은 흡수하고, 스팩트럼의 빨간색 파장만을 반사하기 때문이다<그림1.2>. 달걀은 그것에 도달하는 모든 빛의 파장을 반사하기 때문에 희게 보일 것이다<그림 1.3>.

    만일 빛이 색필터를 통과하게 되면, 그 아래에 있는 모든 물체의 색들은 변하게 될 것이다. 광원 앞에 빨간색 필터를 끼우고 달걀을 비추면 달걀은 빨간색으로 보이게 될 것이다. 이것은 빨간색 파장만이 달걀에 도달하기 때문에 일어난다. 다시 말해서, 빨간색만이 달걀에 반사되기 때문이다<그림 1.4>. 컬러 슬라이드와 같이, 빛을 투과하는 물체는 빛의 몇몇의 색들만을 흡수한다. 컬러 슬라이드는 빛의 특정한 파장들을 흡수하고, 나머지는 통과시킨다. 따라서 우리는 그 슬라이드를 투과한 색들만을 인식하게 되는 것이다.

영(Young)의 이론

    영국의 물리학자 토마스 영(Tomas Young)은 1802년에 빛은 특정한 진동과 길이를 가진 파장으로 움직인다는 것을 증명했다. 1807년에 영은 인간의 눈은 단지 세가지 빛의 파장, 즉 파랑(blue), 초록(green), 그리고 빨강(red)색의 파장만을 인식할 수 있다는 이론을 발표하여 색지각 이론을 더욱 발전시켰다. 다른 모든 색들은 뇌속에서 이 세가지 원색들을 혼합하여 인식하게 된다. 이러한 영의 이론은 그 이후에 빛의 가법 이론의 바탕을 이루게 되었다. 즉 백색광은 파랑광과 초록광, 그리고 빨강색 광의 혼합으로 만들어진다. 우리 눈에 보여지는 다른 모든 색들은 두가지, 또는 그 이상의 색의 혼합으로 만들어 진다.("2장. 컬러 사진술의 역사"를 참고) 영의 이론은 비록 색지각에 대한 다양한 현상들 ("5장. 색을 통한 시각적 사고"를 참고)을 충분하게 설명하는 데는 부족한 점이 있긴 하지만, 아직 그 이상의 이론은 나오지 않고 있다. 또한 이 이론은 컬러 이미지가 만들어지는 모든 중요한 사진과정을 설명하기 위한 가장 유용한 모델을 제시하고 있다.

우리는 어떻게 색을 볼 수 있는가.

    우리는 한가지 파장으로만 된 빛의 순수한 색을 보기는 어렵다. 우리가 볼 수 있는 거의 모든 색들은 여러가지 파장의 혼합체로 만들어진다. 색에 대한 인식은 눈의 감각 기관의 반응과 스팩트럼의 다른 파장들에 대한 뇌의 판별력 반응의 조합으로 이루어진다. 빛이 눈으로 들어오면 각막을 통해서 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절하도록 조리개 크기를 조절하는 홍채를 통과하게 된다. 실상의 이미지는 망막이라 불리는 눈의 뒷쪽에 위치한 얇은 막의 렌즈에 의해 초점이 맞게 된다. 그 망막은 눈의 뒷면에 이미지를 받을 수 있는 스크린을 만드는 간상체와 원추체라 불리는 감광세포들을 포함하고 있다.  간상체와 원추체가 받아들인 물리적인 정보는 망막 속에서 분류되어 신호로 변환시킨 다음, 시신경을 통해 뇌의 뒷쪽에 위치한 신경세포에 보내진다. 이 시신경은 염색체 교차점에서 만나게 된다. 뇌의 오른쪽으로 부터 온 시각 이미지는 왼쪽으로 가고, 뇌의 왼쪽에서 온 이미지는 오른쪽으로 전달된다<그림 1.5>. 이러한 전달체계는 공간 인식과 3차원적인 지각을 위해서 필수적인 것이다.

    인간은 긴 파장을 가진 빨강색 광으로부터 중간 파장의 오렌지, 노랑, 그리고

초록광의 파장, 짧은 파장의 파랑과 보라색 광의 범위까지 약 천가지 색의 스팩트럼을 볼 수 있다. 색 파장의 길이는 한 파장의 높은 끝 부분 부터 다음 파장의 높은 끝 부분 까지의 거리에 의해 결정된다. 가장 긴 파장과 가장 짧은 파장의 차이는 약 0.003mm (0.00012 of an inch)이다.

뇌는 어떻게 색을 인식하는가.

    눈으로 들어온 정보는 뇌에서 분석되고 인지되어진다. 지금까지 인간이 빛 또는 색을 실제로 어떻게 인식하는 지를 화학적 또는 신경학적인 반응에 대해 발견한 과학자는 아무도 없었다. 현재에도 각 개인이 판단하는 빛과 색에 대한 인식은 그들의 신체적, 심리적 상태, 과거의 개인적 경험, 기억, 그리고 취향에 의존한다고 믿어지고 있다. 언젠가 한 집단의 사람들에게 한가지 특정한 색을 보게한 실험에서, 그들의 그 색에 대한 반응은 매우 다르게 나타났다는 것이 증명되었다(4장을 참고). 비록 색은 과학적인 도구를 사용하여 객관적으로 정의될 수 있지만, 모든 사람들이 그것을 똑같이 인식할 수는 없다. 그것은 사람들이 색을 주관적으로 판단하기 때문이다.

색맹

    일반적으로 비정상적인 색지각을 가진 사람은 녹색과 빨강색을 구별하지 못하기도 하고, 노랑색과 파랑색을 구별하지 못하거나 또는 어떤 색도 인식하지 못한다. 색맹은 남자 인구의 약 8%, 여자 인구의 약 0.5%로 추정되고 있다. 이러한 색지각의 유전인자는 주로 가족의 여자쪽을 통해 전해진다. 이러한 변칙적인 이유는 많은 원인들에 의한 것으로 확실하게 밝혀진 것은 아직 없다. 색약인 사람이 컬러사진을 인화하는 방법을 배우는 것은 가능하지만, 색맹인 사람이 색에 대한 정확한 판단을 요하는 중요한 상황에서 일한다는 것은 권장할 만한 일이 못된다.   

컬러필름에 적용된 영의 이론

    현재의 컬러사진 제작 기술은 우리가 볼 수 있는 거의 모든 색들은 단지 기본이 되는 세가지 색광, 즉 빨강과 초록, 그리고 파랑광의 혼합에 의해 광학적으로 만들어진다는 토마스 영의 이론을 기초로 하고 있다. 예를들면, 모든 컬러필름들은 일반적으로 아세테이트 지지체 위에 세가지 유제층을 도포해 만들어진다<그림 1.6>. 각 유제층은 가법의 원색 중 단지 한가지 색에만 반응한다. 맨 위의 층은 파란광에 반응하여 단지 그 색만을 기록한다. 그리고 중간층은 초록광에 반응하고, 맨 아래층의 유제는 빨강색광에만 반응한다. 다른 모든 색들은 두가지 또는 그 이상의 유제층에 반응되어 기록되어 진다.

필름에서 컬러가 만들어지는 원리

    필름을 현상하게 되면 각 유제층은 노출되는 동안 모든 유제층에 기록된 색광의 양에 따라 서로 다른 흑백 이미지를 만들게 된다<그림 1.7>. 현상액은 색소를 만들어 내기 위해 유제 속의 컬러 발색 커플러(coupler)들과 화학적으로 작용하게 된다. 청감 유제층은 노란 색소를 형성하게 되고, 녹감 유제층은 마젠타 색소를, 그리고 적감 유제층은 사이안 색소를 만들게 된다. 여기서 나머지 은은 현상과정중에 각 층으로부터 제거된다. 이러한 과정은 각각의 유제층에 형성된 색소로부터 만들어진 이미지를 남긴다<그림 1.8>. 그 때 필름은 정착과 수세, 그리고 건조과정을 통하여 완전한 컬러 이미지를 만들게 된다.