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1 석사학위논문 Master's Thesis 조명색에따른사용자선호기반 디스플레이백색점가변 User Preferred White Point Adjustment for Displays under Varying Illumination Chromaticities 최경아 ( 崔京雅 Choi, Kyungah) 산업디자인학과 Department of Industrial Design KAIST

2 조명색에따른사용자선호기반 디스플레이백색점가변 User Preferred White Point Adjustment for Displays under Varying Illumination Chromaticities

3 User Preferred White Point Adjustment for Displays under Varying Illumination Chromaticities Advisor : Professor Suk, Hyeon-Jeong by Choi, Kyungah Department of Industrial Design KAIST A thesis submitted to the faculty of KAIST in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science and Engineering in the Department of Industrial Design. The study was conducted in accordance with Code of Research Ethics Approved by Professor Suk, Hyeon-Jeong Major Advisor 1 Declaration of Ethical Conduct in Research: I, as a graduate student of KAIST, hereby declare that I have not committed any acts that may damage the credibility of my research. These include, but are not limited to: falsification, thesis written by someone else, distortion of research findings or plagiarism. I affirm that my thesis contains honest conclusions based on my own careful research under the guidance of my thesis advisor.

4 조명색에따른사용자선호기반 디스플레이백색점가변 최경아 위논문은한국과학기술원석사학위논문으로 학위논문심사위원회에서심사통과하였음 년 12 월 17 일 심사위원장 심사위원 심사위원 석현정 ( 인 ) 배석형 ( 인 ) 이우훈 ( 인 )

5 MID 최경아. Choi, Kyungah. User Preferred White Point Adjustment for Displays under Varying Illumination Chromaticities. 조명색에따른사용자선호기반디스플레이백색점가변. Department of Industrial Design p. Advisor Prof. Suk, Hyeon- Jeong. ABSTRACT With the widespread use of mobile devices, display color reproduction has become critical. However, the dissatisfaction caused by chromatic adaptation has not yet been investigated sufficiently despite numerous complaints about viewing yellowish or bluish displays. Therefore, this study investigates the user preferred white point adjustment for displays through observing the relationship between the illumination chromaticity and the optimal white points preferred by users. The study involves three procedures. First, in order to describe the typical lighting conditions, the color temperature and illuminance for 350 situations of mobile display usage were collected. The frequency demonstrated that users are most frequently exposed to color temperatures between 2,300 K and 17,900 K, and to illuminances from 30 lx to 52,900 lx. Based on the data, the ranges of color temperatures and illuminances for the user study were determined; these ranges are relevant for everyday use of mobile displays. Second, the effect of the color temperatures and illuminances of ambient lighting on user preferences was observed. For the visual examinations, a total of 100 white points with different color temperatures (2,500 K ~ 19,900 K) and delta uv values ( ~ ) were presented on an ipad. Using a five point Likert scale, the subjects were asked to evaluate their preference for each of the white points under 20 different illuminations. The illuminations ranged between 2,500 K and 19,800 K in color temperature and from 30 lx to 3,100 lx in illuminance. A positive correlation between the color temperature of the illuminations and that of the user preferred white points was found: this is also supported by previous research on color reproduction. However, this relationship was not linear. The range of the color temperatures for the user preferred white points was much narrower than that for illuminations. The color temperature of the most preferred white point was 7,400 K under the standard illuminant D65. Based on assessments by 56 subjects, a regression equation was derived to predict the user preferred white point adjustment under varying illuminations, as follows: [Display T cp = log(illumination T cp) ; p < 0.05, R 2 = 0.94]. Moreover, the influence of the illumination was positively correlated with the illuminance level, which also confirmed the findings of previous studies. Third, user satisfaction of the adjusted white point was tested in order to validate the result of the study by implementing the regression equation on an ipad. In addition, the derived formula was evaluated considering whether it could achieve color constancy or not. As a result, when the equation was implemented on the device, the users significantly preferred the adjusted white point compared with the default white point, and they did not notice a change in the white point. Therefore, it is expected that the findings of this study can be used as the theoretical basis for designers and manufacturers when designing color strategies for their display devices. Keywords: color reproduction, mobile display device, white point, illumination, chromatic adaptation i

6 목차 Abstract i 목 차 ii 표목차 iv 그림목차 v 제 1 장서론 연구배경 연구목표 연구내용및방법 논문의구성 5 제 2 장조명환경과디스플레이색채 색순응현상과디스플레이색재현 디스플레이감성화질 조명환경 색순응현상 디스플레이색재현 디스플레이색재현과정에서백색점의역할 디스플레이백색점의역할 디스플레이백색점의표준 조명환경에따른디스플레이백색점재현의필요성 디스플레이백색점재현문헌연구 디스플레이백색점재현의필요성 17 제 3 장사용자평가설계 디스플레이색재현평가방법 Hunt 의색재현방법 Fairchild 의색재현방법 감성적색재현방법 21 ii

7 3.2. 조명환경에따른디스플레이백색점선호도평가설계 평가의구성 사용자조명환경수집 사용자평가조명변수설계 25 제 4 장사용자선호기반디스플레이백색점탐색 평가방법 평가의목적 자극물구성 평가의방법 평가결과및분석 1: 조명색에따른백색점탐색 색온도기반백색점탐색 색좌표기반백색점탐색 평가결과및분석 2: 조명밝기에따른백색점탐색 발견점및논의 48 제 5 장실효성검증 실효성검증전문가인터뷰 인터뷰개요 인터뷰내용 인터뷰에서의발견점을통한개선사항 사용자선호기반디스플레이백색점검증평가 평가의목적 평가의방법 평가결과및분석 발견점및논의 58 제 6 장결론 논의및주요발견점 향후연구과제 63 A. 참고문헌 65 B. 부록 72 iii

8 표목차 [ 표 2-1] 조명환경의측정단위 11 [ 표 2-2] 디스플레이백색점의표준 15 [ 표 2-3] 출시된모바일디바이스제품의백색점측정값 16 [ 표 4-1] 흑체궤적상의백색점 19 개측정값 35 [ 표 4-2] 평가에사용된조명자극물 20 개측정값 37 [ 표 4-3] 11 가지조명에따른 19 가지백색점의평균선호도점수 40 [ 표 4-4] 11 가지조명에따른선호백색점의색좌표 43 [ 표 4-5] 색온도및 delta uv 기반가변공식 44 [ 표 4-6] CIE 1931 x, y 기반가변공식 45 [ 표 4-7] CIE 1976 u, v 기반가변공식 45 [ 표 4-8] 선호백색곡선공식 46 [ 표 4-9] 조명의조도에따른선호백색점의색좌표 47 [ 표 6-1] 조명환경에따른디스플레이백색점가변공식 61 iv

9 그림목차 [ 그림 1-1] 서로다른조명색에서보이는디스플레이색채 3 [ 그림 2-1] 상관색온도와 delta uv 10 [ 그림 2-2] Discounting the Illuminant 현상 ( 좌 ) 및색채왜곡현상 ( 우 ) 12 [ 그림 2-3] 디스플레이백색점에따른지각적차이. iphone 4 와 Galaxy S3 14 [ 그림 3-1] 전기준법과무기준법비교 22 [ 그림 3-2] 연구진행과정 23 [ 그림 3-3] 조명환경수집예시 24 [ 그림 3-4] 모바일디바이스사용조명환경수집결과 25 [ 그림 3-5] 조명의조도에따른빈도수분석결과 26 [ 그림 4-1] 아이패드 3 세대블랙 ( 좌 ) 및화이트 ( 우 ) 30 [ 그림 4-2] LED 광천장실험실환경 31 [ 그림 4-3] 사용자평가에사용된디스플레이백색점자극물화면예시 32 [ 그림 4-4] CIE 1931 xyy 색공간 ( 좌 ) 및상관색온도영역 ( 우 ) 33 [ 그림 4-5] 추출된디스플레이백색점자극물 ( 총 96 개 ) 34 [ 그림 4-6] 흑체궤적상에놓인디스플레이백색점자극물 ( 총 19 개 ) 34 [ 그림 4-7] 디스플레이백색점자극물 36 [ 그림 4-8] 사용자평가환경설계 38 [ 그림 4-9] 조명의색온도에따른백색점선호도점수의변화 41 [ 그림 4-10] 선호백색점의분포 ( 점 ) 및회귀곡선 ( 빨강선 ) 42 [ 그림 4-11] 조명의색온도에따른선호백색점좌표의이동 43 [ 그림 4-12] 선호백색곡선 ( 빨강선 ) 과흑체궤적 ( 검정선 ) 46 [ 그림 4-13] 조명의조도에따른선호백색점색온도의이동 48 [ 그림 5-1] 삼성갤럭시 S3 의 RGB 센서인식화면 53 [ 그림 5-2] RGB 센서가탑재된모바일디바이스의연구결과적용예시 54 [ 그림 5-3] 검증평가환경설계 57 v

10 부록목차 [ 부록 1] 모바일디바이스사용장소수집 : 설문지 73 [ 부록 2] 모바일디바이스사용환경수집예시 ( 총 350 가지 ) 74 [ 부록 3] 디스플레이백색점자극물 100 개측정값 75 [ 부록 4] 디스플레이백색점선호도평가 : 설문지 79 [ 부록 5] 조명색에따른디스플레이백색점선호도평가 : 평균점수 80 [ 부록 6] 조명밝기에따른디스플레이백색점선호도평가 : 평균점수 84 [ 부록 7] 사용자선호기반백색점검증평가 : 설문지 88 [ 부록 8] 사용자선호기반백색점검증평가 : 선호도빈도수 89 [ 부록 9] 사용자선호기반백색점검증평가 : 색변화인지빈도수 90 vi

11 제 1 장 서론 1.1. 연구배경 1.2. 연구목표 1.3. 연구내용및방법 1.4. 논문의구성 - 1 -

12 1. 서론 제 1 장서론 1.1. 연구배경 디스플레이산업의도약적인발전과함께, 우수한색재현 (color reproduction) 성능을가진디스플레이 제품들이개발되고있다. 특히최근몇년사이스마트폰, 태블릿 PC 와같은모바일디바이스가널리 보급되고사용이일반화됨에따라, 디스플레이색재현이사용자의만족도에미치는영향이더욱 증가하고있다. 모바일디바이스는소형디스플레이를가지고있다는점에서 TV, 데스크톱 PC 모니터와 같은기존의디스플레이제품과차별화되며, 모바일디바이스의사용자는기존디스플레이와비교하였을 때더욱다양한사용환경하에노출된다 (Gong et al., 2012). 일반적으로, 기존디스플레이의색재현 성능은주광 (daylight) 을나타내는표준광원 D65 하에서판단되었다 (Ohta & Robertson, 2006). 그러나모바일디바이스는한정된공간에서사용하는기존의디스플레이제품과비교하였을때휴대가 간편하여공간상의제약이없으며, 따라서모바일디바이스의색재현은사용자의실제사용환경하에서 판단되어야할것이다. 기존연구에따르면 (Helson, 1938; Judd, 1940), 사용자가디스플레이의색을지각함에있어주변 조명의색과밝기는큰영향을미친다. 이는다양한조명환경하에서사용자가색순응현상 (chromatic adaptation) 및명순응 암순응현상 (light adaptation) 을겪기때문이다 (Hunt, 1950; MacAdam, 1956). 명순응 암순응현상과관련해서는, 주변조명의밝기에따라이상적인디스플레이휘도를 자동으로조절해주는 자동밝기조절 (auto-brightness) 기능이개발되어대부분의모바일디바이스에 적용되었다 (Mantiuk, Rempel, & Heidrich, 2009). 반면에, 색순응현상으로인하여주변조명의색이 변함에따라같은디스플레이색이푸르스름하게 ([ 그림 1-1] 의왼쪽참조 ) 혹은누르스름하게 ([ 그림

13 1. 서론 1] 의오른쪽참조 ) 지각될수있다. 그러나디스플레이의색이부적합하게보인다는사용자의불만족에도 불구하고, 이에대한연구는아직미흡한실정이다. 그런데최근일부모바일디바이스에 RGB 센서 (RGB sensor) 가탑재되어모바일디바이스는주변조명환경의색채적특성을측정할수있게되었다. 이에, 사용자의색순응현상을고려하여디스플레이의색을가변하는것이가능해졌다. [ 그림 1-1] 서로다른조명색에서보이는디스플레이색채. 좌 : 2,569 K lx, 우 : 20,050 K 1,014 lx ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 특히디스플레이의백색점 (white point) 은모든색의기준이되는색으로써, 디스플레이색채에 대한사용자의만족도를결정하는데가장중요한요소로작용한다 (Jun et al., 2002). 사람이 색차를 (color difference) 지각하는현상을살펴보면백색에가장민감한데, 색차를오류로간주할 경우큰불만족을야기한다 (Moroney, 1999; Oskoui & Pirrotta, 1999b). 이에따라작은백색점 차이도사용자에겐큰불만족을일으킬수있다. 그러나이와같은중요성에도불구하고, 디스플레이의백색점재현에대한연구는여전히미흡한실정이다. 이에본연구에서는조명색에 따라사용자에게가장적합한디스플레이백색점을탐색하고자한다. 디스플레이색재현에대한연구는원색과측색적으로동일한색을구현함으로써, 디스플레이의 물리적인화질을높이는물리적색재현 (physical color reproduction) 에주로초점을맞추어 - 3 -

14 1. 서론 이루어졌다 (Engeldrum, 2004). 그러나디스플레이제품의성공은최종사용자 (end-user) 의 감성적만족도에따라좌우된다 (de Ridder, Blommaert, & Fedorovskaya, 1995). 따라서 디스플레이의화질을개선함에있어물리적인판단이아닌, 사용자의감성적판단이고려되어야할 것이다. 이에본연구에서는선호색재현 (color preference reproduction) 에초점을맞추어 (Fairchild, 2013; Hunt, 2005) 조명환경과사용자선호기반백색점의관계에대한가변공식을 제안하고자한다 연구목표 본연구에서는다양한조명환경이사용자의디스플레이색채지각에미치는영향을이해하고, 사용자 평가를통하여조명색과밝기에따른사용자선호기반백색점을탐색하고자한다. 그리고평가결과를 토대로하여디자이너와생산자가디스플레이제품을생산하는과정에서사용자의감성적만족도에 기초한디스플레이색채를구현할수있도록한다. 이를위한세부목표는다음과같다. 첫째, 디스플레이화질을개선함에있어디스플레이색재현의역할을규명하고, 사용자선호 기반디스플레이백색점탐색의필요성을확인한다. 둘째, 사용자가일상생활속에서모바일디바이스를사용하는조명환경을수집하여, 조명의 색채적특성과밝기를중심으로모바일디바이스사용자의조명환경을규명한다. 셋째, 사용자평가를통하여다양한조명색과밝기에따른사용자선호기반백색점을탐색한다. 평가결과를바탕으로디스플레이백색점가변공식을도출하여, 디자이너와생산자가연구 결과를실제제품에적용할수있도록한다. 넷째, 전문가인터뷰및검증평가를통하여본연구결과의실효성을검증한다

15 1. 서론 1.3. 연구내용및방법 본연구에서는모바일디바이스에서디스플레이백색점재현의역할을탐구하고, 일상생활의조명환경 수집을통하여사용자의모바일디바이스사용환경을규명하였다. 그리고문헌조사를통해다양한 디스플레이색재현평가방법들을이해하고, 이를바탕으로하여조명환경에따른디스플레이백색점 탐색평가를설계하였다. 첫째로, 사용자의감성적만족도를높이기위하여디스플레이색재현평가방법중선호색재현방법에 초점을맞추어디스플레이백색점탐색평가를설계하였다. 둘째로, 모바일디바이스가사용되는 일상생활조명환경을수집하여, 조명의색채적특성과밝기를중심으로사용자평가를위한조명환경을 추출하였다. 그리고추출된조명환경하에서사용자선호기반디스플레이백색점탐색평가를 진행하였다. 평가결과는실제제품에적용할수있도록회귀공식형태로도출되었다. 마지막으로 전문가인터뷰를통해본연구결과의실효성을탐색하고, 인터뷰결과를바탕으로사용자선호기반 백색점검증평가를진행하였다. 이를통하여본연구결과가실제제품에적용되었을때사용자의 감성적만족도를높일수있는지실효성을검증하였다 논문의구성 본연구의논문은총 6 장으로이루어져있으며, 논문의구성은다음과같다. 제 1 장에서는연구의배경과필요성을제시하였으며, 이를바탕으로연구의목표를설정하고 연구내용및방법과논문의구성에대해명시하였다. 제 2 장에서는조명환경에따른사용자의색순응현상에대해이해하여디스플레이색 재현의중요성에대하여파악하였다. 특히디스플레이색재현과정에서백색점의역할을 - 5 -

16 1. 서론 규명하고, 디스플레이백색점이사용자의감성적만족도에미치는영향을이해하여본연구의 필요성을확인하였다. 제 3 장에서는디스플레이색재현에대한문헌조사를바탕으로디스플레이색재현평가 방법에대해이해하였다. 또한, 모바일디바이스사용자의실제조명환경을수집하였고, 수집된결과를바탕으로사용자평가조명변수를설계하였다. 제 4 장에서는사용자평가를통하여사용자선호기반디스플레이백색점을탐색하였고, 조명의색과밝기에따른선호도의영향을관찰하였다. 평가결과를기반으로하여조명 환경과사용자선호기반백색점의관계에대한가변공식을도출하였다. 제 5 장에서는전문가인터뷰를진행하여연구결과의실효성을검증하였고, 사용자평가를 통하여도출된디스플레이백색점가변공식의검증평가를진행하였다. 제 6 장에서는본연구의주요발견점과연구성과를논의하였다. 또한, 사용자선호기반 디스플레이백색점의가변을위한시사점과향후연구과제에관하여기술하였다

17 제 2 장 조명환경과디스플레이색채 2.1. 색순응현상과디스플레이색재현 2.2. 디스플레이색재현과정에서백색점의역할 2.3. 조명환경에따른디스플레이백색점재현의필요성 - 7 -

18 2. 조명환경과디스플레이색채 제 2 장조명환경과디스플레이색채 본장에서는사용자가디스플레이의이미지화질을판단하는데영향을미치는요인에대해고찰하고, 사용자의조명환경변화에따른색순응현상에대해이해하였다. 다음으로색순응현상으로인한 디스플레이색채지각의문제점에대해규명하고, 이와같은문제점을해결하기위해진행된기존의색 재현연구들을살펴보았다. 특히디스플레이백색점이사용자의감성적만족도에미치는영향을 이해함으로써, 디스플레이색재현과정에서백색점의역할을고찰하고, 조명환경에따른사용자선호 기반디스플레이백색점재현의필요성을규명하였다 색순응현상과디스플레이색재현 디스플레이감성화질 디스플레이디바이스는소형화, 슬림화, 그리고고화질화등의여러이슈와함께지속해서발전하고 있다. 디스플레이산업의발전과함께, 최근디스플레이감성화질 (psychophysical image quality) 의 중요성이대두하고있다 (Kim et al., 2008). 이에따라현재디스플레이산업의경쟁구도는고화질구현 경쟁에서감성화질구현경쟁으로그축이바뀌고있다 (Vogels, 2009). 즉, 디스플레이의이미지화질을 물리적인수치의합으로써평가하는기존방법의한계점을인식하고, 사용자의시각특성과심리적인 영향에대한이해의필요성을지각하게된것이다. 사용자가지각하는디스플레이화질은주관적이기때문에, 이를정량화하기위해서는객관적평가방법이 제시되어야한다. 기존문헌들에따르면 (Heynderickx & Langendijk, 2005; Kim et al., 2008), - 8 -

19 2. 조명환경과디스플레이색채 디스플레이감성화질에영향을미치는요인들은자연스러움 (naturalness), 색재현성 (color appearance), 밝기 (brightness), 명암비 (contrast), 그리고선예도 (sharpness) 로크게 5 가지이다. Guan 과 Hung (2010) 은감성화질평가에영향을미치는 5 가지지각적요인중, 색재현성이사용자의 제품만족도에가장큰영향을미친다는사실을밝혔다. 특히디스플레이사용자는광원을직접 바라보기때문에, 사람의눈은물체색과비교하였을때디스플레이색에더욱민감하게반응하며, 이에따라작은색차이가큰불만족을불러일으킬수있다 (Ho et al., 2004). 이와같은기존 연구들은모바일디바이스제품의성공을위해서는사용자의시각특성과심리적인영향에대한 이해를바탕으로디스플레이색채를계획해야한다는점을시사한다 조명환경 최근스마트폰, 태블릿 PC 와같은모바일디바이스가널리보급되고사용이일반화되고있다. 모바일 디바이스는작은크기로인하여 TV, 데스크톱 PC 모니터와같은기존의디스플레이디바이스와 비교하였을때휴대가간편하다는특성이있다. 한정된공간에서디스플레이를시청했던과거와달리, 사용자는공간의제약없이다양한환경에서제품을사용할수있다. 이에따라모바일디바이스 사용자는다양한색과밝기를가진조명환경하에노출되게되었다. 사용자가경험하는조명환경은광원의색도와밝기로정의내릴수있다. 먼저, 광원의색도는 3 가지 방법 -1) 상관색온도 (correlated color temperature, CCT) 와 delta uv; 2) x, y 좌표 ; 3) u v 좌표 - 로 측정할수있다 (Schanda, 2007). 이중사람이일상생활속에서주로경험하는백색광을표현하기 위해서는사람의인지적관점에가장근접한상관색온도와 delta uv 를이용하여표기하는방법이 일반적으로사용된다. 상관색온도란어떤물체가빛나고있을때, 이빛과가장비슷한색의빛을띠는 흑체 (black body) 의온도를이용하여광원의색도를수치상으로표시하는방법으로, 단위로는켈빈 - 9 -

20 2. 조명환경과디스플레이색채 (K) 을사용한다. 광원의색온도는온도가낮아지면붉은빛을, 높아지면푸른빛을띠게된다. 그러나같은 상관색온도를가지고있는빛도흑체궤적 (Planckian locus; black body locus) 과의거리에따라 초록빛, 또는보랏빛을띨수있으며, 따라서정확한광원의색도를표기하기위해서는 delta uv 값을 추가로표기한다. 이때 delta uv 값은최소 부터 까지차이가날수있다 (Judd, 1936). [ 그림 2-1] 상관색온도와 delta uv (Schanda, 2007) 한편, 광원의밝기는 3 가지방법 -1) 조도 ; 2) 광도 ; 3) 휘도 - 으로측정할수있다 (Taylor, 2000). 이중 조명빛을측정하기위해서는주로조도 (illuminance) 를이용한다. 조도란단위면적당받는빛의양을 측정하는방법으로, 광원으로부터의거리에반비례하며, 단위로는룩스 (lx) 를사용한다. 반면디스플레이 광원을측정하기위해서는주로휘도 (luminance) 를이용한다. 휘도란발광체의표면밝기를측정하는 방법으로, 단위로는 cd/m 2 을사용한다 ([ 표 2-1] 참조 )

21 2. 조명환경과디스플레이색채 [ 표 2-1] 조명환경의측정단위 색도측정방법측정단위설명 상관색온도 & delta uv 켈빈 (K) Δuv 인지적관점에가장근접하여일상적으로경험하는백색광을 표시하기에적합하나, 순도가높은색광을표시할수없다. CIE 1931 xyy 색공간 x, y 좌표 좌표를이용하여표시하는방법으로측정값을보고인지적으로 색을떠올리기힘들며, 좌표의간격이등간격이아니다. CIE 1976 L u v 색공간 u, v 좌표 좌표를이용하여표시하는방법으로 x, y 좌표와비슷하지만, 좌표의간격이인지적으로등간격이다. 밝기측정방법측정단위설명 조도 룩스 (lx) 장소의밝기를측정하며, 우리나라에서주로사용된다. 특정 면에서빛을받을때, 단위면적당빛의양을측정하는방법이다. 광도 칸델라 (cd) 광원에서특정방향에대한밝기를측정한다. 빛의방향에 수직인면을단위시간동안통과하는빛의양을측정한다. 휘도 cd/m 2 광원의외관상단위면적당의밝기를측정한다. 조도, 광도와 달리관측자가본물체의표면의밝기를나타내는양이다 색순응현상 디스플레이를시청하는주변조명의색온도와조도가변화하면사람의시각계 (human visual system) 는 동일한디스플레이색을다른색으로지각하게되는데, 이를색채왜곡현상 (color appearance phenomena) 이라고한다 (Burnham, Evans, & Newhall, 1952; Helson, Judd, & Warren, 1952). 이와 같은색채왜곡현상은사용자의색순응 (chromatic adaptation) 으로인하여생기는문제점이다. 색순응이란색광에눈의감수성이순응하는시각현상을뜻한다 (MacAdam, 1956). 즉, 특정색을띠고 있는조명광을일정시간이상지속해서쳐다보고있으면, 해당색에순응하여조명에의해반사되는 물체색이바뀌어도자신이알고있었던고유의색으로지각하게되는것이다. 이에따라사용자는하얀 종이를태양광, 형광등, 또는백열등어느조명환경에서보든간에종이를하얗다고인지하게된다. 이처럼색순응현상은조명환경이바뀌어도사람이물체의색차이를지각하지못하게끔자동으로

22 2. 조명환경과디스플레이색채 조절해주는역할을수행하고있으며, 이와같은사람의시각능력을 Discounting the Illuminant 라고 한다 (McCann, 2005). [ 그림 2-2] Discounting the Illuminant 현상 ( 좌 ) 및색채왜곡현상 ( 우 ) 반면디스플레이디바이스는물체색과달리조명광을반사하지않고독립적인제 2 의광원으로 작용하기때문에, Discounting the Illuminant 현상이일어나지않는다 ([ 그림 2-2] 참조 ). 이때문에 조명환경이변화하였을때사용자는측색적으로동일한디스플레이색을서로다른색으로느끼게되는 색채왜곡현상을경험하게된다. 즉, 다양한조명환경하에서물체의색차이를지각하지못하도록 도와주는색순응과정이디스플레이를사용할때엔역으로사용자의시각적불만족을야기하게되는 것이다. 예를들어, 하얀종이는태양광, 형광등, 또는백열등어느조명에서보든지하얀색이라인지되는 반면, 디스플레이의하얀배경은조명환경이변화함에따라누르스름하게, 또는푸르스름하게지각되는 것이다. 이에본연구는디스플레이디바이스가사용되는다양한조명환경에따라, 디스플레이의색채가 만족스럽게재현되어야할필요성에주목한것이다 디스플레이색재현 사용자의색순응현상으로인한문제점을개선하기위해서는, 주변조명의색도및밝기에따른사람의 시각반응을이해하고, 이를고려하여디스플레이의색채를재현해야한다. 디스플레이색재현에대한

23 2. 조명환경과디스플레이색채 연구의역사는 `20 세기초로거슬러올라간다 (Helson et al., 1952; Hunt, 1952). 표준환경과다른조명 환경하에서디스플레이디바이스를사용할때, 본래의색과동일하게지각되는대응색 (corresponding color) 을예측하기위해여러가지색순응모델 (color appearance model) 이제안되어왔다. 색순응 모델은조명변화에따른사람시각의자극치변화를선형적으로가정한선형변환과비선형적으로 가정한비선형변환으로분류할수있다 ( 채석민 et al., 2010). 이중 von Kries (MacAdam, 1981) 와 Breneman (Breneman, 1987) 등의모델은특정조명에서다른조명으로색순응이일어날때사람 시각의변화를선형적으로가정하여대응색을예측하였다. 반면, Bartleson (Bartleson, 1978, 1979) 과 Fairchild (Fairchild, 1991a, 1991b) 등의모델은사람시각의자극치가비선형적으로변화한다고 가정한다. 그러나상기모델들은조명의밝기가어둡거나밝을때예측색의오차가증가한다는한계점을 가지고있다 ( 송규익, 2005). 이는사용자가모바일디바이스를사용하는주변조명의색도와밝기를 동시에고려하여사용자의시각반응을이해하고, 디스플레이색채를재현해야함을시사한다 디스플레이색재현과정에서백색점의역할 디스플레이백색점의역할 디스플레이의백색점 (white point) 은디스플레이에표현되는백색의값을뜻하며, 색도와밝기로 정의내릴수있다. 디스플레이의색은조명빛의색과같이 3 가지방법 -1) 상관색온도와 delta uv; 2) x, y 좌표 ; 3) u v 좌표 - 로측정할수있으며, 디스플레이의밝기는휘도 (luminance) 를이용하여 표시할수있다 ([ 표 2-1] 참조 ). 백색점은디스플레이에재현되는다른색들의기준이되는색으로써, Jun (2002) 은디스플레이의 백색점이사용자의이미지화질만족도에미치는영향이매우크다는것을밝혀냈다. 기존연구에

24 2. 조명환경과디스플레이색채 따르면 (Moroney, 1999), 사람의시각은다른색과비교하였을때백색에가장민감하다. Muthu (2002) 는디스플레이백색점에서사용자가허용하는오차가다른색에비하여상대적으로매우 작으며, delta uv 값이 만달라져도, 사용자는그변화를지각하며불만족을느낀다는것을 규명하였다. 또한, Oskoui 와 Pirrotta (1999b) 는백색점의색온도가 250 K 이상달라졌을때서로 다른색으로보인다는것을밝혔다. 그러나이와같은중요성에도불구하고, 디스플레이의백색점 재현에대한연구는여전히미흡한실정이다. [ 그림 2-3] 디스플레이백색점에따른지각적차이. iphone 4 와 Galaxy S3 ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 디스플레이백색점의표준 디스플레이백색점의절대적인기준은정해져있지않으며, 이에따라디스플레이업종별, 혹은국가별로 디스플레이백색점의표준을각기다르게제시하고있다 (Sugiura et al., 2003). 일반적으로, 백색점의 표준은주광 (daylight) 을나타내는표준광원 D65 환경하에서디스플레이를시청하는것을기준으로 제시된다 (Ohta & Robertson, 2006). 디스플레이백색점의표준은 5,000 K 부터 8,200 K 까지업종, 국가별로다양하게제시되고있다 (Stupp & Brennesholtz, 1999)

25 2. 조명환경과디스플레이색채 [ 표 2-2] 디스플레이백색점의표준 (Akamine et al., 2012) 표준상관색온도 x, y 좌표적용예제 D K 0.346, ICC Profiles and the Graphic Arts D K 0.313, European Broadcasting Union (EBU) National Television System Committee in the United States D K 0.299, Hard-copy Readings in Japan D K 0.293, Projector Industry in United States 반면, 스마트폰, 태블릿 PC 와같은모바일디바이스의사용이일반화되었음에도불구하고, 모바일 디바이스에관해서는이와같은표준이제시되어있지않은실정이다. 현재출시된모바일디바이스의 백색점을측정한결과다음 [ 표 2-3] 과같다. 본측정값은 Konica Minolta 사의 CS-2000 분광방사휘도계 (Spectroradiometer) 를사용하여측정하였다. 이처럼시장에출시된모바일디바이스의 백색점은최소 6,400 K 부터최대 10,200 K 까지다양하며, 이에따라사용자들이너무누르스름한, 또는푸르스름한디스플레이에대해불만족을표시하게되었다. 이는사용자의선호도에기초하여모바일 디바이스의백색점에대한표준이제시되어야할필요성을시사한다

26 2. 조명환경과디스플레이색채 [ 표 2-3] 출시된모바일디바이스제품의백색점측정값 (Displaymate, 2013) 제조사 스마트폰 디스플레이 상관색온도 Apple iphone 3 LCD 7000 K Apple iphone 4 IPS LCCD 7800 K Apple iphone 5 IPS LCD 7500 K Samsung Galaxy S1 PenTile OLED K Samsung Galaxy S2 RGB Stripe OLED 8700 K Samsung Galaxy S3 PenTile OLED 7900 K Samsung Galaxy S4 PenTile OLED 7200 K Samsung Galaxy Note 2 RGB Stripe OLED 7700 K Samsung Galaxy Note3 PenTile Diamond Pixels OLED 6600 K LG Optimus G Pro IPS LTPS LCD 8400 K LG G2 IPS LCD 7900 K Google Nexus One PenTile OLED 8900 K Google Nexus 7 FFS asi LCD 6700 K 제조사 태블릿 PC 디스플레이 상관색온도 Apple ipad 2 IPS LCD 7000 K Apple New ipad IPS LCD 7100 K Apple ipad Retina Display IPS / FFS asi LCD 7100 K Apple ipad Mini IPS LCD 6700 K Apple ipad Air IPS / FFS asi LCD 7000 K Samsung Galaxy Tab 10.1 PLS LCD 8400 K Google Nexus 7 IPS LCD 6700 K Google Nexus 10 PLS LCD 7500 K Amazon Kindle Fire HD IPS LCD 6400 K Amazon Kindle Fire HDX 8.9 IPS LCD 7100 K Microsoft Surface RT PLS LCD 6600 K

27 2. 조명환경과디스플레이색채 2.3. 조명환경에따른디스플레이백색점재현의필요성 디스플레이백색점재현문헌연구 TV, PC 모니터와같은기존의디스플레이디바이스는사용환경이고정적이기때문에, 표준광원 D65 하에서백색점의기준이제안되었다. 그러나모바일디바이스의디스플레이백색점을재현하기위해서는, 다양한조명환경에따른사용자의시각적반응을이해하고, 이에따라디스플레이백색점을재현해야할 것이다. Hunt 와 Winter (1975) 는실험을통하여디스플레이의광과조명광두가지혼합된광원에 의하여사람의눈이순응하였을때, 사용자가지각하는백색점을관찰하였다. 실험결과조명의색온도가 바뀌면사람이지각하는디스플레이백색점의색온도가바뀌며, 조명이밝아짐에따라사용자가지각하는 백색점의색온도가조명의색온도에가까워진다는사실을밝혀냈다. Brainard 와 Ishigami (1995) 는 디스플레이주변조명의색좌표가바뀔때, 사용자가지각하는백색점이조명의색좌표를향하여 이동한다는것을규명하였으며, Choh et al. (1996) 은조명의밝기가밝아질수록그경향성이강해진다는 것을밝혔다. 또한, Vogels 와 Berentsen (2006) 은실험을통하여순응백색점 (adapted white point) 뿐만아니라, 사용자가선호하는백색점 (optimal white point) 또한조명의색에의하여영향을받는다는 사실을관찰하였다 디스플레이백색점재현의필요성 디스플레이산업의발전과함께, 감성화질구현을통하여사용자의만족도를높이고자하는움직임이 활발히이루어지고있다. 특히휴대성을갖춘모바일디바이스의빠른보급으로인하여사용자는공간의 제약없이다양한환경에서디스플레이디바이스를사용할수있게되었다. 이에따라모바일디바이스 사용자는다양한색온도와조도를가진조명환경하에노출되게되는데, 이때사용자의시각은색순응

28 2. 조명환경과디스플레이색채 과정으로인하여디스플레이색채왜곡현상을겪게된다. 따라서디스플레이색재현을통하여 디바이스를어느조명환경하에서사용하든간에, 디스플레이의색채가만족스럽게재현되어야할 것이다. 특히디스플레이의백색점은다른색들의기준이되는색으로써, 사용자의디스플레이화질만족도에 미치는영향이매우크다. 그러나이와같은중요성에도불구하고, 디스플레이의백색점재현에대한 연구는여전히미흡한실정이다. 모바일디스플레이의백색점은현재표준이제안되지않은상황이며, 시장에출시된모바일디바이스의백색점을조사한결과, 최소 6,400 K 부터최대 10,200 K 까지매우 다양하다는것을확인할수있었다. 이에따라사용자들은디스플레이가너무누르스름하거나, 또는 푸르스름하다고지각하여불만족을호소하고있다. 이때사용자가선호하는디스플레이의백색점은주변 조명의색온도와조도에많은영향을받는데, 현재까지진행된대부분의연구에서는이와같은경향성을 밝혀내는데그치고있다. 최근일부모바일디바이스에 RGB 센서가탑재됨에따라, 주변조명환경에가장적합한디스플레이 백색점을구현하는것이가능해졌다. 따라서조명환경에따른디스플레이백색점의경향성을밝혀내는 데그치지않고, 더나아가모바일디바이스에적용할수있는사용자선호기반백색점에대한연구가 필요할것이다. 이에, 다음장에서는조명환경에따른백색점의선호도를평가하고자기존의디스플레이 색재현평가방법에대해살펴보고, 본연구의사용자평가방법을설계하고자한다

29 제 3 장 사용자평가설계 3.1. 디스플레이색재현평가방법 3.2. 조명환경에따른디스플레이백색점선호도평가설계

30 3. 사용자평가설계 제 3 장사용자평가설계 본장에서는조명환경에따른사용자선호기반백색점을탐색하기위하여, 문헌조사를통해 디스플레이색재현평가방법의분류를조사하였다. 본연구에서는사용자의감성적만족도를높이기 위하여물리적색재현대신선호색재현방법 (color preference reproduction) 에기반을두어사용자 평가를설계하였다. 본연구의평가는다양한문헌연구를바탕으로하여총 3 가지단계로나누어 구성하였다. 다음으로, 사용자평가에앞서모바일디바이스가주로사용되는조명환경을수집하고, 수집된조명환경을바탕으로사용자평가에사용될조명의색온도와조도변수를설계하였다 디스플레이색재현평가방법 Hunt 의색재현방법 Hunt (1970) 는관찰조건및색재현목표에따라색재현방법을 6 가지로분류하였다. 1) 분광적색 재현 (spectral color reproduction) 은원색의분광반사율을재현하는방법으로, 조명환경이바뀌어도 디스플레이에재현된색의분광분포가원색의분광분포와일치하도록하는것이다. 2) 측색적색재현 (colorimetric color reproduction) 은디스플레이에재현된색의좌표와원색의좌표를동일하게하되, 재현된색의휘도를원색의휘도에비례하도록하는방법이다. 3) 정확한색재현 (exact color reproduction) 은측색적색재현과동일하지만, 재현된색의휘도를원색의휘도에일치시키는방법이다. 4) 등가적인색재현 (equivalent color reproduction) 은디스플레이에재현된색의분광분포및좌표가 원색과다르더라도, 같은색으로보이도록재현하되, 휘도를원색과일치시키는방법이다. 5) 상응하는색

31 3. 사용자평가설계 재현 (corresponding color reproduction) 은등가적인색재현에서휘도를원색에비례하게하는 방법으로, 시각계의색순응현상을고려하여원색과동일한색을느낄수있도록색을재현하는 방법이다. 6) 바람직한색재현 (preferred color reproduction) 은정확한색재현보다는사람들이가지고 있는기억색에가깝게, 즉보기좋게색을재현하는방법이다 Fairchild 의색재현방법 앞서탐색한 Hunt 의색재현방법은 1970 년대에규명된것이기때문에, 현대의디스플레이디바이스 특성에적합하도록 5 가지로다시정리되었다 (Fairchild, 2013). 1) 색재현 (color reproduction) 은 디스플레이디바이스로색을단순히나타내는것을말한다. 2) 만족한색재현 (pleasing color reproduction) 은일반사용자가수긍할만한수준의색을재현하는방법으로, 정확하거나선호하는색을 재현할필요는없다. 3) 측색적색재현 (colorimetric color reproduction) 은재현된색의좌표가원색과 정확하게일치하도록재현하는방법이다. 이방법은재현된색과원색의사용환경이동일할때만같은 색으로느껴진다. 4) 현색적색재현 (color appearance reproduction) 은사용환경에대한이해를 바탕으로디스플레이에재현된색이원색과동일하게보이도록색을재현하는방법이다. 5) 선호색재현 (color preference reproduction) 은현색적색재현보다사용자가선호하는색을재현할수있도록하는 방법으로, Fairchild 는 5 가지색재현방법중선호색재현이최선의색재현이라고기술하고있다 감성적색재현방법 오늘날디스플레이디바이스산업의치열한경쟁속에서, 고화질경쟁을최우선으로여기던기존의 경향에서감성화질을중요시하는방향으로그추세가점점변화하고있다 (Gong et al., 2012). 이에 따라제품을사용하는최종사용자 (end-user) 의감성적선호도를파악하여이를제품에적용하는것이 그어느때보다중요해졌다. 즉, 물리적인색재현만으로는사용자를만족하게할수없으며, 최적의

32 3. 사용자평가설계 백색점을재현하기위해서는사용자의감성적관점에대한이해를바탕으로사용자평가를진행해야할 것이다 (de Ridder, 1996). 현재까지디스플레이백색점을재현하기위하여진행된연구들은대부분전기준법 (full reference) 을 채택하였다. 전기준법은기준이되는백색점을제시하고, 사용자가변화하는조명환경에따라기준 백색점과지각적으로같아보이도록백색점을찾아가는방법이다 (Wang & Bovik, 2006). 반면, 무기준법 (no reference) 은기준점을제시하지않고, 사용자의기억속가장이상적인백색점을기준으로하여조명 환경에따라가장선호하는백색점을찾아가는방법이다 (Janssen & Blommaert, 2000). 이때사용자의 기억속가장이상적인기준점을 sensorial image 라고도한다 (Nijenhuis & Blommaert, 1997). 감성적인색재현을위해서는무기준법이이상적이며 (Engeldrum, 2000), 이에본연구에서는 무기준법에근거하여사용자평가를설계하고, 사용자선호기반백색점을탐색하도록한다. [ 그림 3-1] 전기준법과무기준법비교

33 3. 사용자평가설계 3.2. 조명환경에따른디스플레이백색점선호도평가설계 평가의구성 본연구는조명환경에따라사용자가가장선호하는디스플레이백색점을탐색하여, 디자이너와 생산자가실제제품에적용할수있는백색점가변공식을제안하는것을궁극적인목표로한다. 이에 따라총 3 가지단계로나누어평가를진행하였다 ([ 그림 3-2] 참조 ). [ 그림 3-2] 연구진행과정 가장먼저, 사용자가모바일디바이스를사용하는조명환경을탐색한다. 설문조사를통해사용자가 일상생활속에서모바일디바이스를주로사용하는장소를추출하고, 해당장소의조명환경을수집하여 모바일디바이스의실제사용환경을규명한다. 그다음과정으로, 사용자평가를통해각조명환경에서 사용자가가장선호하는백색점을탐색한다. 사용자평가는무기준법에기초하여여러가지디스플레이 백색점을다양한조명환경아래에서제시하고, 각백색점에대한선호도점수를평가하도록한다. 그리고최종적으로연구결과의실효성을검증하기위해, 조명환경에따른백색점가변공식을모바일 디바이스에적용하여사용자의인지적 감성적관점에서평가한다. 즉, 본연구는최종사용자가실제로모바일디바이스를사용하는환경에대한탐색을시작으로, 사용자평가를통하여각조명환경에가장이상적인백색점의값을도출하고, 평가결과를바탕으로 조명환경에따른디스플레이백색점가변공식을제안함으로써디자이너와생산자가실제

34 3. 사용자평가설계 디스플레이제품에적용가능한연구결과를도출하고자하였다 사용자조명환경수집 조명환경에따라디스플레이의백색점을재현하기위해서는, 가장먼저사용자가모바일디바이스를 실제로사용하는환경에대한이해가바탕이되어야한다. 이에본연구에서는설문조사를통해 사용자가스마트폰또는태블릿 PC 를 5 분이상장시간사용하는장소를수집하였다. 조사는온라인설문 조사프로그램인 Google docs 를활용하여진행되었으며, 복수응답이가능한주관식으로질문하였다. 남성 15 명과여성 15 명으로총 30 명이참여하였으며, 이들의평균연령은만 세, 표준편차는 2.51 세였다. 설문조사결과, 사용자가모바일디바이스를장시간주로사용하는장소는 1) 집 (83.33%), 2) 카페 (73.33%), 3) 직장또는학교 (66.67%), 4) 도서관 (46.67%), 5) 야외벤치 (43.33%) 등의순서로 밝혀졌다. 이어서설문조사에서밝혀진 5 가지장소의실제조명환경을조사하고자국내외에서총 350 가지조명 환경을수집하였다. 국내의경우서울특별시와대전광역시를중심으로, 국외의경우미국캘리포니아주 샌프란시스코 (San Francisco, CA) 를중심으로수집하였다 ([ 그림 3-3] 참조 ). 각조명환경은 Konica Minolta 사의 CL-200 색채조도계 (Chroma meter) 를이용하여색온도와조도를중심으로측정하였다. [ 그림 3-3] 조명환경수집예시. 좌 : 카페 2,321 K lx, 우 : 야외벤치 : 17, lx ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 )

35 3. 사용자평가설계 350 가지조명의수집결과를 [ 그림 3-4] 와같이색온도를 x 축, 조도를 y 축으로가지는좌표평면안에 산점도의형태로살펴보았다. 이때조명의색온도단위는인지적으로등간격이아니므로 (Judd, 1930), 조명환경분포에대한이해를돕기위하여 x 축의색온도간격을 MIRED (micro reciprocal degree) 단위를이용하여등간격으로조정하였다 (Judd, 1933; Priest, 1933). 수집결과조명의색온도는최소 2,300 K 부터최대 17,900 K, 조도는최소 30 lx 부터최대 52,900 lx 범위로사용자가실제경험하는 조명환경이다양하게분포되어있다는것을관찰할수있었다 ([ 그림 3-4] 의왼쪽참조 ). 이와같은 결과는사용자가디바이스를사용하는조명환경이다양하며, 따라서디스플레이의백색점재현이 이루어지지않았을경우색채왜곡현상으로인한불만족을자주겪을것이라는점을시사한다. 특히 사용자가경험하는조명환경중총 90% 이상의환경이조도 3,000 lx 이하의범위에밀집하여 분포하였으며, 이에해당범위를자세히살펴보고자조도 3,000 lx 를최댓값으로하여 [ 그림 3-4] 의 오른쪽과같이산점도의형태를다시살펴보았다. [ 그림 3-4] 모바일디바이스사용조명환경수집결과 사용자평가조명변수설계 사람의색순응현상은주변조명의색과밝기두가지변수에영향을받는다. 따라서본연구에서는

36 3. 사용자평가설계 디스플레이백색점선호도평가를통하여 1) 조명의색이사용자의백색점선호도에미치는영향과 2) 조명의밝기가사용자의백색점선호도에미치는영향을살펴보고자한다. 특히사람의색순응현상은 조명의밝기보다조명의색에의한영향이크므로 (Fairchild, 2013), 조명의색온도변화에따른백색점 재현에초점을맞추어사용자평가를설계하고자한다. 이에사용자평가에사용될기준조도를설정하기 위하여, [ 그림 3-5] 와같이디바이스사용조명의조도에따른빈도수를분석해보았다. 그결과, 모바일 디바이스사용조명환경의조도는 600 lx 근처에서가장빈도수가높았으며, 이는사용자가모바일 디바이스를사용하는환경은주로 600 lx 근처에서이루어짐을시사한다. 따라서사용자평가에사용될 조명자극물의기준조도를 600 lx 로설정하였다. [ 그림 3-5] 조명의조도에따른빈도수분석결과 다음으로, 조명의밝기가사용자의백색점선호도에미치는영향을탐색하기위해서사용자평가에 사용될조도의범위를설정하고자하였다. 모바일디바이스사용조명환경의수집결과, [ 그림 3-4] 에서 볼수있듯이사용자는모바일디바이스를사용할때 30 lx 부터 52,900 lx 범위의조도를경험하지만, 총 90% 이상의환경이조도 3,000 lx 이하에밀집하여분포하고있다. 우리나라의활동별조도기준인산업

37 3. 사용자평가설계 표준조도기준 KS A 3011 (1998) 을살펴보면, 초정밀작업을수행해야하는실내환경의최대조도를 3,000 lx 로권장하고있다. 즉, [ 그림 3-4] 에서도관찰할수있듯이, 조도의최댓값을 3,000 lx 로 설정하였을시사용자가경험하는실내환경은모두포함할수있다. 또한, 최대범위를 3,000 lx 로 설정할경우사용자가경험하는실외환경의총 70% 이상을포함할수있으며, 이에사용자평가에 사용될조도의범위는최소 30 lx 부터최대 3,000 lx 로설정하였다. 사용자평가에사용되는조명 자극물은 4 장에서구체적으로다루기로한다

38 제 4 장 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 4.1. 평가방법 4.2. 평가결과및분석 1: 조명색에따른백색점탐색 4.3. 평가결과및분석 2: 조명밝기에따른백색점탐색 4.4. 발견점및논의

39 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 제 4 장사용자선호기반디스플레이백색점탐색 본장에서는조명환경에따른사용자선호기반디스플레이백색점을탐색하여, 백색점가변공식을 제안하였다. 사용자평가에서는 1) 조명의색이디스플레이백색점선호도에미치는영향과 2) 조명의 밝기가디스플레이백색점선호도에미치는영향을탐색하고자한다. 사용자평가를통해각조명 환경에서가장선호되는디스플레이백색점을추출하여, 백색점가변공식을도출하고자한다. 본연구를 통해도출된회귀공식은디자이너와생산자가목적에따라모바일디바이스에곧바로적용할수있도록 다양한변수를이용하여제안하고자한다 평가방법 평가의목적 본평가에선사용자가모바일디바이스를사용하는주변조명의색과밝기가변화할때, 각조명환경 아래에서디스플레이백색점에대한선호도를탐색하고자한다. 그리고평가를통해각조명환경하에서 가장이상적인백색점을추출하여이를정량화하고, 실제디스플레이제품에적용할수있는회귀 공식으로도출하는것을목적으로한다 자극물구성 평가환경 본사용자평가에서는모바일디바이스로써 Apple 사의 ipad 3 세대 (The new ipad) 를사용하였다 ([ 그림

40 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 4-1] 참조 ). 본평가에사용된아이패드는 9.7 인치 IPS LED 백라이트 LCD 디스플레이가탑재된태블릿 PC 이다. 평가를위해서는하얀색베젤의제품을사용하였다. 하얀색베젤은검은색베젤과비교하였을때 주변조명환경을더욱많이반사하여색순응에따른사용자의불만족이극대화되기때문이다. [ 그림 4-1] 아이패드 3 세대블랙 ( 좌 ) 및화이트 ( 우 ) (Apple Inc., 2013) 사용자평가는 LED 조명이천장의전면에걸쳐설치된 LED 광천장실험실환경에서진행되었다 ([ 그림 4-2] 참조 ). 해당 LED 조명은소프트웨어를사용해 RGB 및 White 값을입력변수로조정하여원하는 색온도및조도값을출력할수있다. 현재까지이루어진디스플레이색재현연구들은대부분조명상자 (light box) 안에서이루어졌는데, 이경우실제사용환경과는다르게사용자의색순응이완벽히 이루어지지않는다는한계점이있다. 본평가의실험실환경은실내전체를구현하고자하는조명으로 조정할수있어, 사용자가디바이스를사용하는실제환경과유사하게하였다

41 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-2] LED 광천장실험실환경. 좌 : 2,540 K 607 lx, 우 : 19,280 K 606 lx ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 디스플레이백색점자극물 사용자평가에사용된디스플레이자극물은 [ 그림 4-3] 과같이하얀색배경에검은색테스트가적혀있는 화면으로, 사용자가실제로모바일디바이스를사용하는상황을재현하고자하였다. 본화면의배경에 사용된백색점을변화시켜디스플레이자극물을제작하였으며, 다른색으로부터의영향을방지하기위해 디스플레이에는배경색과검은색이외의색은사용하지않았다 (Berns, 2000). 디스플레이백색점 자극물은 Photoshop CS6 소프트웨어에서 RGB 값을조정하여제작하였으며, 아이패드에재현된 자극물을 Konica Minolta 사의 CS-2000 분광방사휘도계 (Spectroradiometer) 로측정하여원하는 자극물을제작하였다

42 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-3] 사용자평가에사용된디스플레이백색점자극물화면예시. 상관색온도 7,021 K, delta uv ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 제 2 장에서언급하였던바와같이, 디스플레이의색은 3 가지방법 -1) 상관색온도 (correlated color temperature, CCT) 와 delta uv; 2) x, y 좌표 ; 3) u v 좌표 - 로측정할수있다. 이때흑체궤적 (black body locus) 으로부터의거리인 delta uv 값이 ± 0.02 를넘어가면사용자는디스플레이의색을더는 백색으로지각하지않는데 (Soon & Cole, 2001; Vogels & Heynderickx, 2004), 따라서본평가에사용될 디스플레이백색점자극물은상관색온도영역 (correlated color temperature region) 내에분포하도록 하였다 ([ 그림 4-4] 참조 )

43 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-4] CIE 1931 xyy 색공간 ( 좌 ) 및상관색온도영역 ( 우 ) (Schanda, 2007) 평가에사용될자극물은색온도를기준으로하여최소 2,500 K 부터최대 19,900 K 까지추출하였다. 색온도및 CIE 1931 xyy 색공간은인지적등간격이아니므로색온도가낮을땐작은색온도값차이도 지각적으로크게느껴지며, 반대로색온도가높을땐값이크게차이나도사람에게비슷한색으로 인지된다 (Judd, 1930). 따라서자극물을추출할때 MIRED (micro reciprocal degree) 기준을적용하여, 추출된자극물이인지적으로등간격에가깝도록자극물의간격을조정하여설계하였다 (Priest, 1933). 이에 2,500 K ~ 5,000 K 범위는 500 K 간격으로, 5,000 K ~ 10,000 K 범위는 1,000 K 간격으로, 그리고 10,000 K ~ 20,000 K 범위는 1,000 K 이상의간격으로나누어자극물을제작하였다 ([ 그림 4-7] 참조 ). 또한, delta uv 에의한선호도의영향을살펴보기위해서 delta uv 값을 에서 까지총 7 단계로나누어자극물을제작하였다. 이때 delta uv 값이양의방향으로커지면점점 초록빛을띠며, 음의방향으로커지면보랏빛을띤다. 그결과 [ 그림 4-5] 와같이총 96 개의디스플레이 백색점자극물이추출되었다

44 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-5] 추출된디스플레이백색점자극물 ( 총 96 개 ) 이때 delta uv 값이 0 에가까울때자극물은흑체궤적상에놓이며, 이론적으로가장이상적인백색점이 재현된다 (Wyszecki & Stiles, 1982). 따라서본연구에서는흑체궤적상의백색점을더욱세분화하여 관찰하기위해서, 백색점의표준으로제시되는색온도 5,000 K ~ 8,200 K 범위 ([ 표 2-2] 참조 ) 내에총 3 가지자극물을추가하였다. 또한, 평가에사용된아이패드의기본백색점 (R=255, G=255, B=255) 을 추가하였다. 따라서, 사용자평가에사용될디스플레이자극물은총 100 개가제작되었으며, 이중총 19 가지의디스플레이백색점자극물이흑체궤적상에놓인다 ([ 그림 4-6] 참조 ). [ 그림 4-6] 흑체궤적상에놓인디스플레이백색점자극물 ( 총 19 개 )

45 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 표 4-1] 흑체궤적상의백색점 19 개측정값 ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 자극물 목표치 휘도 (cd/m 2 ) 색온도 (K) duv x y u' v' default 기존연구에따르면 (Muthu et al., 2002), 사람은디스플레이백색점의좌표가 Δuv 기준 이상 차이날때서로다른색으로지각하게되는데, 이에자극물을추출할때흑체궤적에서의거리 delta uv ( 이하 duv) 값이 ±0.02 이내에놓이도록추출하였다 ([ 표 4-1] 참조 ). 결과적으로, 사용자평가에 사용될디스플레이자극물은 [ 그림 4-7] 과같이총 100 개가제작되었다

46 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-7] 디스플레이백색점자극물 ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 조명환경 사용자평가에서제시되는조명자극물은제 3 장의조명환경수집결과를바탕으로하여제작되었다. 먼저, 조명색에따른디스플레이백색점의선호도를평가하기위해서조도 600 lx 를기준으로하여 색온도 2,500 K 부터 19,800 K 까지총 11 가지조명을추출하였다. 다음, 조명밝기에따른디스플레이 백색점의선호도를평가하기위해서, 조도약 30 lx 와약 3,000 lx 를추가하였는데, 이때색온도는 4 가지 - 약 4,000 K, 6,000 K, 10,000 K, 20,000 K- 로고정하였다. 가장낮은색온도 2,500 K 은 LED 광천장기술의한계상높은조도의구현이불가능하여이를 4,000 K 으로대체하였다. 더불어, 조명을 소등한상태를추가하여, 총 20 가지조명환경을제작하였다 ([ 표 4-2] 참조 ). 조명자극물의측정은 Konica Minolta 사의 CL-200 색채조도계 (Chroma meter) 를이용하여사용자평가시디스플레이가 놓이는위치에서측정하였다. 이때조명광의경우사용자가광원을직접바라보는것이아니라실내의 벽, 가구등에반사되는빛을간접적으로바라보는것이기때문에, 사용자의허용오차가디스플레이 광원보다상대적으로크며 (Wyszecki, Stiles, & Kelly, 1968), 이에조명환경의 delta uv 값은단계를

47 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 세분화하지않고흑체궤적상에존재하도록 0 에맞추었다. [ 표 4-2] 평가에사용된조명자극물 20 개측정값 목표자극물 색온도 (K) 조도 (lx) duv x y 2500 K lx K lx K lx K lx K lx K lx K lx K lx K lx K lx K lx K - 30 lx K - 30 lx K - 30 lx K - 30 lx K lx K lx K lx K lx OFF 평가의방법 평가참여자 본평가에서는남성 28 명과여성 28 명등총 56 명의일반소비자들이평가에참여하였다. 참여자들의 평균연령은만 세이며, 표준편차는 3.06 세였다. 이시하라테스트 (Ishihara color vision test) 를

48 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 통하여색맹혹은색약이없음을검증받은소비자들이평가에참여하였다. 평가진행 참여자들은각조명환경아래에서디스플레이백색점자극물 100 개를보고, 각백색점의선호도를 리커트 5 점척도 (5 point Likert scale) 로평가하였다 (-2 점 : 매우부적합하다, +2 점 : 매우적합하다 ). 참여자들은총 2,000 번의평가를수행해야하므로 (20 가지조명 100 가지디스플레이자극물 ), 총 이틀에걸쳐평가에참여하였으며, 하루에 10 가지조명씩총 1 시간내외의시간이소요되었다. 평가순서의설계에따른영향을최소화하기위해서디스플레이자극물과조명자극물의순서는모두 랜덤하게구성되었다. 참여자들은각조명환경하에서평가를시작하기전에, 눈을 10 초동안감고, 눈을 뜬후 10 초동안방안을훑어보도록지시되었는데, 이는평가시각전조명환경에충분히순응할수 있도록하기위함이다 (Breneman, 1987). 사용자는하루에총 10 가지조명환경하에서디스플레이 백색점을평가하였는데, 평가중간에약 10 분간의휴식시간을가짐으로써사용자의시각적피로도를 줄이고자하였다. 사용자평가를진행하는동안디바이스의자동밝기조절기능 (auto brightness) 을 켜두었으며, 다른색으로부터의영향을최소화하기위해서 50% 명도의회색종이가전면에덮인책상 위에서평가를진행하였으며, 설문지또한회색종이에인쇄하였다 ([ 그림 4-8] 참조 ). [ 그림 4-8] 사용자평가환경설계. 좌 : 2,540 K 607 lx 조명, 우 : 19,280 K 606 lx 조명 ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 )

49 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 4.2. 평가결과및분석 1: 조명색에따른백색점탐색 평가결과의분석에앞서 100 가지백색점평가에대한신뢰도분석을시행한결과, 각각의백색점에대한 평가가높은내적일관성을가진것으로나타났다 (Cronbach s α> 0.80). 이를토대로각조명환경에서 가장이상적인디스플레이백색점을추출하기위하여평가결과를분석하였다. 먼저, 조명색에따른 백색점을탐색하기위해서조도 600 lx 를기준으로서로다른색온도를가진조명 11 가지에서이루어진 사용자평가결과를분석하였다. 평가결과의분석은각조명하에서참여자 56 명이평가한디스플레이 백색점의평균선호도점수를구하였으며, 가장높은평균점수를획득한백색점을추출하는방식으로 이루어졌다. 디스플레이의백색점을정확히구현하기위해서는색좌표 ( 색온도와 delta uv 값, x-y 값, 또는 u -v 값 ) 를명시해주어야한다. 그러나디바이스제조업체에서는편의상이를간소화하여주로색온도값만 사용하여백색점을표시하기도하는데, 따라서사용자평가의결과를 1) 색온도기반백색점탐색과 2) 색좌표기반백색점탐색으로나누어분석함으로써, 본연구의결과를디자이너와생산자의목적에따라 응용할수있도록했다 색온도기반백색점탐색 색온도기반백색점을탐색하기위해서, 흑체궤적상에놓인백색점총 19 가지를기준으로결과를 분석하였다 ([ 그림 4-6] 참조 ). 11 가지조명환경에따른 19 가지백색점의평균선호도점수는아래 [ 표 4-3] 과같다. 각조명에서가장높은선호도점수를평가받은백색점을밑줄로표시하였다

50 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 표 4-3] 11 가지조명에따른 19 가지백색점의평균선호도점수 (N=56) 백색점 색온도 (K) 조명색온도 (K), 조도 600 lx 기준 default [ 표 4-3] 에서관찰할수있듯이, 주변조명의색온도는범위가최소 2,500 K 에서최대 19,800 K 인 반면, 사용자가가장선호하는백색점의색온도는최소 5,600 K 에서최대 10,000 K 사이로, 그범위가 다소축소되었다. 조명의색온도가 8,100 K 이하일때, 사용자는조명의색온도보다높은색온도의 백색점을선호한다. 반면, 조명의색온도가 8,100 K 이상이면, 사용자는조명보다낮은색온도의 백색점을선호한다. 또한, 6,000 K 에서 9,000 K 범위사이의백색점은모든조명환경에서대체로 선호된다는사실을관찰할수있다

51 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 디스플레이백색점의평균선호도점수가조명색온도에따라어떻게변화하는지알아보기위해서, 아래 [ 그림 4-9] 와같이 2,500 K 및 19,800 K 조명에따른백색점선호도평균점수의추세선을그려보았다. 이때추세선이벨커브 (bell curve) 형태로, 그모양이정규분포곡선과비슷한양상을띤다는것을 관찰할수있다. 두커브의최고점에해당하는 x 값은해당조명에서가장선호되는디스플레이백색점을 나타낸다. 조명의색온도가 2,500 K 에서 19,800 K 으로변화함에따라, 커브가오른쪽으로이동하는 양상을관찰할수있다. 또한, 각커브의최고점에서좌우로멀어질수록사용자의선호도는감소한다는 것을확인할수있다. 이와같은결과는모바일디바이스를사용하는주변조명의색온도가높아짐에 따라, 사용자가선호하는백색점의색온도또한높아진다는점을보여준다. [ 그림 4-9] 조명의색온도에따른백색점선호도점수의변화 모바일디바이스주변조명의색온도에따라가장선호되는백색점의색온도를예측하기위해서비선형 회귀분석 (nonlinear regression analysis) 을수행하였다 ([ 그림 4-10] 참조 ). 조명의색온도 (T I ) 를독립 변수로, 가장선호되는백색점의색온도 (T W ) 를종속변수로회귀공식을도출하였으며, 도출된식은약 94% 의설명력을가진다. 본회귀공식은디자이너와생산자가조명의색온도에따른사용자선호기반

52 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 디스플레이백색점을재현하는데유용하게쓰일것이다. T W = log T I (R 2 = 0.94, p < 0.05) [ 그림 4-10] 선호백색점의분포 ( 점 ) 및회귀곡선 ( 빨강선 ) 색좌표기반백색점탐색 앞서도출된회귀공식은색온도를기반으로하여간소화된공식으로, 디자이너와생산자가빠르고 간편하게실제디스플레이제품에적용할수있을것으로예상한다. 그러나좀더정교하고완성도높은 디스플레이백색점을재현하기위해서는색좌표에기초하여백색점을더욱자세히살펴볼필요가있다. 이에색온도와 delta uv 값이다양한백색점총 100 가지를기준으로결과를분석하였다. 분석방법은 앞에서와마찬가지로각자극물에대해참여자 56 명이평가한선호도점수의평균을구한후, 각 조명에서가장높은평균점수를받은백색점을추출하였다 ([ 표 4-4] 참조 )

53 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 표 4-4] 11 가지조명에따른선호백색점의색좌표 (N=56) 조명색온도 (K) 선호백색점 색온도 (K) duv x y u' v' 분석결과, 앞서색온도기반백색점탐색과유사하게사용자가가장선호하는백색점의색온도가최소 5,600 K 에서최대 10,000 K 사이이며, 조명의색온도와선호백색점의색온도사이에양의상관관계가 관찰된다 [r = 0.93, p < 0.05]. 사용자평가결과를 [ 그림 4-11] 과같이 CIE 1976 L u v 색공간상에 대응해보았다. [ 그림 4-11] 조명의색온도에따른선호백색점좌표의이동

54 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 사용자평가결과, 디스플레이백색점의색온도가높아지면, 사용자는 delta uv 값이흑체궤적상에 존재하는것보다, 양의크기로멀어지는것을더욱선호한다는점이관찰되었다. 즉, 푸른빛을띠는 백색점은기준보다좀더초록빛을보일때더욱선호한다는것이다. 이때 delta uv 값에따른사용자의 선호도차이가유의미하게다른지관찰하기위하여, 1) 색온도약 10,000 K - delta uv 0 의값을가지는 백색점과 2) 색온도약 10,000 K - delta uv 0.01 의값을가지는백색점의선호도점수로대응표본 T 검정 (paired samples T-test) 을수행하였다. 그결과, 같은색온도값을가지더라도 delta uv 값에따라 선호도가유의미하게다르다는것을관찰할수있었다 [t = -4.08, df = 55, p < 0.05, two-tailed]. 이와 같은결과는, 사용자선호에기초하여최상의백색점을재현하기위해서는, 색온도뿐만아니라색좌표에 대한고려가필요하다는점을시사한다. 따라서디자이너와생산자가색좌표에기초하여백색점을재현할 수있도록디스플레이백색점가변공식을제안하고자한다. 본회귀공식은목적에따라채택하여 사용할수있도록총 4 가지방법으로분류하여제안하였다. 색온도및 delta uv 기반가변공식 본가변공식은앞서 장에서도출한공식을기반으로하되, 더욱정밀한백색점을재현하기위해서 delta uv 공식을추가로선택하여적용할수있는디스플레이백색점가변공식이다. [ 표 4-5] 색온도및 delta uv 기반가변공식 디스플레이백색점가변공식독립변수종속변수회귀분석결과 displayt = log(lightt) 조명색온도 (K) 백색점색온도 (K) R 2 = 0.94, p < 0.05 duv = 7.074E 007 lightt (lightt 4300) duv = 0 (lightt < 4300) 조명색온도 (K) delta uv R 2 = 0.87, p <

55 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 CIE 1931 x, y 기반가변공식 본가변공식은디스플레이의색좌표를표시하는데가장자주쓰이는 CIE 1931 xyy 색공간 (CIE 1931 xyy chromaticity diagram) 을기준으로도출한공식이다. [ 표 4-6] CIE 1931 x, y 기반가변공식 디스플레이백색점가변공식독립변수종속변수회귀분석결과 x = log(lightt) 조명색온도 (K) x R 2 = 0.96, p < 0.05 y = log(lightt) 조명색온도 (K) y R 2 = 0.90, p < 0.05 CIE 1976 u', v' 기반가변공식 본가변공식은인지적으로균등한 CIE 1976 L u v 색공간 (CIE 1976 L u v chromaticity diagram) 을 기준으로도출한공식이다. [ 표 4-7] CIE 1976 u, v 기반가변공식 디스플레이백색점가변공식독립변수종속변수회귀분석결과 u = log(lightt) 조명색온도 (K) u R 2 = 0.97, p < 0.05 v = log(lightt) 조명색온도 (K) v R 2 = 0.93, p < 0.05 선호백색곡선공식 본공식은상기도출된세가지공식과달리, 독립변수를조명의색온도로사용하지않는다. 즉, 조명 환경과선호백색점의관계를규명하지않고, [ 그림 4-12] 와같이흑체궤적곡선을새로정의하는데 초점을맞추었다. 즉, 사용자가선호하는디스플레이의백색점은항상흑체궤적상에존재하지는않는데, 이와같은발견점에기초하여사용자선호백색곡선을제안하였다

56 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 표 4-8] 선호백색곡선공식 디스플레이백색점가변공식독립변수종속변수회귀분석결과 y = 0.546e x (x 0.334) Planckian Locus (x > 0.334) x y R 2 = 0.97, p < 0.05 [ 그림 4-12] 선호백색곡선 ( 빨강선 ) 과흑체궤적 ( 검정선 ) 평가결과및분석 2: 조명밝기에따른백색점탐색 다음으로, 조명밝기에따른백색점을탐색하기위해서다양한조도의조명 13 가지 (( 조도약 30 lx, 600 lx, 3,000 lx) 4 가지조명색온도 + 소등 ) 하에서이루어진사용자평가결과를분석하였다. 평가결과의 분석은이전과마찬가지로가장높은평균점수를획득한백색점을추출하는방식으로이루어졌다 ([ 표 4-9] 참조 )

57 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 표 4-9] 조명의조도에따른선호백색점의색좌표 (N=56) 조명색온도 (K) 조명조도 (lx) 백색점 색온도 (K) duv x y u' v' 분석결과, 조명의조도가약 30 lx 로어두울땐, 조명의색온도에의한영향이현저히줄어드는것을 관찰할수있었다. 선호백색점의색온도는 7,100 K 에서 8,000 K 범위사이에분포하였다. 반면, 조명의 조도가약 3,000 lx 로밝을땐, 조명의색온도에의한영향이커진다는것을발견하였다. 주변조도가 밝을때, 선호백색점의색온도범위는 6,000 K 에서 11,100 K 으로크게늘어났다. 조도에따른선호 백색점의이동을 [ 그림 4-13] 에대응해보았다

58 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 [ 그림 4-13] 조명의조도에따른선호백색점색온도의이동 그결과, 조명의색에의한영향이없는소등상태에서사용자는 7,400 K 백색점을가장선호하는데, 조명이밝아질수록 7,400 K 을기준으로선호백색점의색온도가조명의색온도를향해가까이이동하는 경향을관찰할수있었다. 즉, 조명이밝아질수록색순응의영향이커지며, 이에따라사용자가선호하는 백색점이조명의색에이끌리는현상이더욱강해지는것이다 발견점및논의 본연구에서는사용자평가를통해조명환경에따른사용자선호기반백색점을탐색하여, 디스플레이 백색점가변공식을제안하고자하였다. 이를위해서조명의색과밝기가사용자의백색점선호도에 미치는영향을알아보았다

59 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 첫째로, 서로다른색온도의조명 11 가지하에서디스플레이백색점자극물 100 개를평가함으로써, 조명의색이선호백색점에미치는영향을살펴보고자하였다. 평가결과조명의색온도와선호백색점의 색온도사이에양의상관관계를관찰할수있었다 [r = 0.94, p < 0.05]. 즉, 조명의색온도가높아질수록 사용자가선호하는백색점의색온도또한높아진다. 이와같은경향성은디스플레이백색점재현에관한 기존문헌들과정성적으로일치하는데 (Brainard & Ishigami, 1995; Hunt & Winter, 1975), 이는기존의 디스플레이에서관찰된경향성이모바일디바이스에서도비슷하게적용된다는점을시사한다. 이때선호백색점의범위는최소 5,600 K 에서최대 10,000 K 으로관찰되었는데, 이는조명의범위인 2,500 K 에서 19,800 K 보다다소축소되었다는점을관찰할수있다. 사용자가인지적으로순응하는 백색점과심리적으로선호하는백색점간에차이가있다는점은기존연구를통해이미규명된바가있다 (Vogels & Berentsen, 2006). 본문헌의결과에따르면, 조명의색온도가높아질때사용자가인지적으로 순응하는백색점은큰간격으로변화하는반면, 사용자가선호하는백색점은그변화간격이상대적으로 작은데, 이는백색점의색온도가 5,600 K 이하이거나 10,000 K 이상일때, 하얀색으로지각될수는 있지만디바이스에적절하지는않다고느낀다는점을시사한다. 또한, 색온도 6,000 K 에서 9,000 K 범위사이의백색점은모든조명환경에서대체로선호된다는사실을 관찰할수있다. 이는기존의디스플레이백색점표준의범위가 5,000 K 에서 8,200 K 까지다양했다는 점과정성적으로일치한다 (Stupp & Brennesholtz, 1999; Sugiura et al., 2003). 즉, 디스플레이 제조업체에서해당색온도범위내에분포하는백색점을표준으로삼고어느조명환경에서나고정적으로 재현하더라도, 사용자에게큰불만족을일으키지는않을것이다. 그러나사용자가가장선호하는 백색점은조명환경에따라유동적으로변화하므로, 백색점가변공식을적용한다면제품차별화를 통하여사용자에게한층높은만족감을줄수있을것이다. 이를위해서본연구에서는사용자평가 결과를바탕으로디자이너와생산자가목적에따라선택적으로사용가능한디스플레이백색점가변

60 4. 사용자선호기반디스플레이백색점탐색 공식을여러가지제안하였다. 도출된회귀공식에서관찰할수있듯이, 사용자가선호하는백색점은항상흑체궤적상에존재하지는 않는데, 이와같은경향성은기존의연구에서도관찰된적이있다 (Vogels & Berentsen, 2006). 현재 많은디스플레이제조업체에서백색점을규명할때색온도단위만을사용하는데, 제품의성공적인 차별화를위해서는색좌표에기초하여백색점을재현해야할필요성을시사한다. 둘째로, 서로다른조도의조명 13 가지하에서디스플레이백색점자극물 100 개를평가함으로써, 조명의 밝기가선호백색점에미치는영향을살펴보고자하였다. 평가결과주변조명이밝아질수록색순응의 영향이커지며, 이에따라사용자가선호하는백색점이조명의색에가까워지는현상이더욱커진다는 것을발견하였다. 이는조도의영향에대해관찰한기존의연구들과정성적으로일치한다 (Hunt, 1991; Oskoui & Pirrotta, 1999a). 따라서향후주변조도에의한영향을추가로연구한다면실무적인가치를 향상할수있을것으로예상한다. 마지막으로, 본연구에서는표준광원 D65 와가장유사한조명 6,000 K lx 하에서, 사용자가 7,400 K 백색점을가장선호한다는점을관찰할수있었다. 또한, 조명의색에의한영향이없는소등 상태에서도 7,400 K 백색점이가장선호되었다. 즉, 일반적으로가장자주사용되는백색점의표준 6,500 K (Stupp & Brennesholtz, 1999) 보다좀더높은색온도를사용자들이선호한다는것이다. 사용자들이표준백색점보다좀더푸른빛을띠는백색점을선호한다는점은이전연구에서도이미 밝혀진바가있는데 (Sugiura et al., 2003; Vogels & Heynderickx, 2004), 이는사용자의선호도에 기초하여백색점의표준을새로제정해야할필요성을시사한다

61 제 5 장 실효성검증 5.1. 실효성검증전문가인터뷰 5.2. 사용자선호기반디스플레이백색점검증평가

62 5. 실효성검증 제 5 장실효성검증 본장에서는앞서 4 장에서도출된디스플레이백색점가변공식의실효성을검증하기위해전문가 인터뷰와검증평가를진행하였다. 먼저사용자평가결과및도출된회귀공식에대해디스플레이제조 업계에종사하는전문가와인터뷰를진행하여본연구결과의실무활용가능성과그방안에대해 모색하였다. 또한, 전문가인터뷰에서의발견점을기반으로하여사용자평가결과를실제디바이스에 적용한후검증평가를진행하였다 실효성검증전문가인터뷰 인터뷰개요 본인터뷰에서는디스플레이제품 ( 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 데스크톱모니터및 TV) 제조업계에 종사하는전문가들을대상으로연구결과에대한심층적인인터뷰를진행하여본결과를실무자의 입장에서검증하고, 본연구의실효성과차후발전방향을모색하는것을목적으로하였다. 인터뷰는 갤럭시 S4, 갤럭시탭과같이다양한모바일디바이스를출시하고있는삼성전자 DMC 연구소 Multimedia Platform Lab 의연구원 3 명을대상으로진행하였다. 인터뷰는 2013 년 10 월 17 일약 3 시간 동안진행되었다. 본연구의목적과사용자평가진행방법및연구결과에대해간단히설명한후, 그들의의견을수렴하고 1) 연구결과의실효성및활용가능성, 2) 연구결과의차후발전방향에대해 논의하였다

63 5. 실효성검증 인터뷰내용 연구결과의실효성및활용가능성 현재삼성전자에서출시된모바일디바이스내에조명환경의값을인식할수있는 RGB 센서가탑재되어 있는데, 해당센서는조명의밝기뿐만아니라색채적속성을 RGB+W 및상관색온도값으로입력받을수 있다 ([ 그림 5-1] 참조 ). 그러나현재로서는해당센서를이용하여사용자의명순응 암순응에따른자동 밝기조절기능만을구현하고있는실정이다. 이는사용자의색순응에따른디스플레이백색점재현에 관한연구가상대적으로부족하기때문이다. 현재까지이루어진연구들은대부분전기준법에근거하여 사용자의선호와는무관하게인지적인순응백색점을재현하거나, 단지그경향성만을살펴보는데서 그친다는한계점이있다. 반면, 본연구의결과는회귀공식을통하여어느조명환경이든사용자가 선호하는디스플레이백색점값을구할수있기때문에, 제품활용가능성에대해높은평가를받았다. 이에연구결과도출된백색점가변공식의실효성및활용가능성에대해서는긍정적인평가를받은 것으로판단하였다. [ 그림 5-1] 삼성갤럭시 S3 의 RGB 센서인식화면

64 5. 실효성검증 다만, 본연구의결과는색온도와 delta uv; x-y 좌표 ; u -v 좌표기준으로백색점가변공식을 도출하였는데, 이를적용하는과정은실제디스플레이제품의기능및상황에따라달라질수있다. 예를 들어, RGB 센서가탑재된모바일디바이스의경우 [ 그림 5-2] 와같이 1) 센서가입력값 (input) 으로받는 조명의 RGB 값을조명의색온도로변환하고, 2) 선호백색점의색좌표를 RGB 출력값 (output) 으로 변환하는과정이필요하다. 반면, 예를들어 RGB 센서가탑재되지않은디스플레이제품을매장에 효과적으로진열하고자한다면, 본연구의가변공식을적용하여해당매장의조명환경에최적화된 백색점을도출하고, 이를 RGB 출력값으로변환하는과정만필요할것이다. 이처럼본연구에서도출된 백색점가변공식이적용되는과정은차이가존재할수있으므로, 응용방법및변환과정은각 제조업체의전문가가제품의기능과상황에맞게연구해야할부분으로논의되었다. [ 그림 5-2] RGB 센서가탑재된모바일디바이스의연구결과적용예시 연구결과의차후발전방향 조명환경에따른색순응에관해서는크게두가지주제를중심으로연구가이루어지는데, 먼저첫 번째는본연구에서다루어진색재현 (color appearance) 분야이다. 한편, 색항상성 (color constancy) 에 관한이슈도사용자의인지적관점에서중요하게다루어져야할부분으로파악된다. 색항상성이 유지되면, 사용자는어느조명환경에서든특정색을같은색으로인지하게되는데, 색항상성이유지되지 않으면사용자는불만족을느끼게된다 (Finlayson, Funt, & Barnard, 1995; Jin & Shevell, 1996). 즉,

65 5. 실효성검증 본연구결과가실제디스플레이제품에적용되었을때, 사용자가디스플레이의백색점이변화한다는 사실을인지하지못하여야한다는의견이제시되었다. 사용자가다양한조명환경하에노출되었을때, 디스플레이의백색점이지속해서변화한다는것을인지하면, 이에따른불만족이야기될수있다는 것이다 인터뷰에서의발견점을통한개선사항 인터뷰를통하여본연구결과의실효성및활용가능성에관해확인할수있었다. 그러나더욱높은 사용자의만족도를지향하기위해서는, 사용자의기억색및색항상성에대한고려도함께다루어져야 한다는인터뷰결과를바탕으로하여, 도출된디스플레이백색점가변공식이실제디바이스에 적용되었을때색항상성이유지되는지사용자평가를통하여검증하고자한다 사용자선호기반디스플레이백색점검증평가 평가의목적 본평가를통해서두가지를평가하고자한다. 먼저, 디스플레이백색점가변공식이모바일디바이스에 실제로적용되었을때, 사용자가이를기존의디스플레이에비교하여선호하는지평가하여, 도출된 백색점가변공식의실효성을검증하고자한다. 다음, 백색점가변공식이적용된디스플레이를변화하는 조명환경하에서관찰하였을때, 사용자가디스플레이백색점의변화를지각하는지평가하고자한다 평가의방법 평가참여자 본평가에서는남성 18 명과여성 19 명등총 37 명의일반소비자들이평가에참여하였다. 참여자들의

66 5. 실효성검증 평균연령은만 세이며, 표준편차는 2.10 세였다. 이시하라테스트 (Ishihara color vision test) 를 통하여색맹혹은색약이없음을검증받은소비자들이평가에참여하였다. 자극물구성 검증평가에사용되는조명환경은본평가에서사용된조명환경총 20 가지를선정하였다 ([ 표 4-2] 참조 ). 디스플레이백색점의경우제 4 장의결과를기반으로하여각조명환경하에서추출되었다. 단, 검증평가에서는사용자선호기반백색점을아이패드 Retina 디스플레이 (ipad Retina Display) 에 구현하여실험하였다. 평가진행 본평가에선아이패드 2 개를나란히스탠드에세운후, 사용자가관찰할수있도록제시되었다. 두 아이패드중하나의아이패드엔본연구결과가적용되었으며, 나머지하나의아이패드는디폴트상태로 제시되었다. 단, 사용자에겐두아이패드의디스플레이색에대한정보를일절주지않았다. 참여자들은 20 가지조명환경아래에서두디스플레이에재현된백색점을비교관찰한후, 2 가지항목에대해 평가하였다 : 1) 이전에보았던화면색과비교하였을때, 디스플레이화면색이변하였는가? ( 변했다 - 변하지않았다 ), 2) 해당조명에서두디스플레이배경색중어느것을더선호하는가? ( 왼쪽 - 잘 모르겠다 - 오른쪽 ) 참여자들은총 40 번의평가를수행하였으며 (20 가지조명 2 가지평가항목 ), 약 20 분내외의시간이 소요되었다. 평가를시작하기에앞서평가에대해간략히설명하는글을제시하여참여자들의이해를 도왔으며이와함께나이, 성별등을포함한기본적인개인정보를수집하였다. 평가순서의설계에따른 영향을최소화하기위해서조명자극물의순서및연구결과가적용된아이패드의위치는모두랜덤하게 구성되었다. 참여자들은각조명환경하에서평가를시작하기전에, 눈을 10 초동안감고, 눈을뜬후

67 5. 실효성검증 10 초동안방안을훑어보도록지시되었는데, 이는평가시각전조명환경에충분히순응할수있도록 하기위함이다. 사용자평가를진행하는동안디바이스의자동밝기조절기능 (auto brightness) 을 켜두었으며, 다른색으로부터의영향을최소화하기위해서 50% 명도의회색종이가전면에덮인책상 위에서평가를진행하였으며, 설문지또한회색종이에인쇄하였다 ([ 그림 5-3] 참조 ). [ 그림 5-3] 검증평가환경설계. 좌 : 2,540 K 607 lx 조명, 우 : 19,280 K 606 lx 조명 ( 인쇄매체및모니터에따라실제와다른색으로표현될수있음 ) 평가결과및분석 평가결과를분석하기위해평가자 37 명의응답을합산하여카이제곱적합도검증 (Chi-square goodness of fit test) 을수행하였다. 평가결과, 사용자들은백색점가변공식이적용된디스플레이를 기존디스플레이에비교하여선호한다고응답하였다 (X 2 = (df = 2), p < 0.05). 또한, 사용자들은 공식이적용된디스플레이를변화하는조명환경에서관찰하였을때, 대체로변하지않았다고지각하였다 (X 2 = 4.24 (df = 1), p < 0.05). 즉, 디스플레이의백색점이실제로는변화하고있음에도불구하고, 사용자들이주변조명의색에순응하여디스플레이색의변화를눈치채지못했다는점을시사한다. 특히 조명환경이표준조명 D65 의색온도약 6,500 K 에가까웠을때, 사용자는특히백색점의변화를 지각하지못했다 (X 2 = (df = 1), p < 0.05). 반면, 조명의색온도가 2,500 K 으로매우낮아졌을때, 사용자는백색점의변화를지각하기시작했으며 (X 2 = 4.57 (df = 1), p < 0.05), 조명의색온도가 15,

68 5. 실효성검증 K 이상으로높아졌을때도백색점의변화를지각하는것으로파악되었다 (X 2 = 7.81 (df = 1), p < 0.05) 발견점및논의 검증평가결과, 본연구결과의회귀공식이모바일디바이스에적용되었을때, 사용자들의만족도가 기존의디스플레이보다높아진다는것을확인할수있었다. 그뿐만아니라, 디스플레이백색점가변 공식이모바일디바이스에적용되었을때, 사용자들은대체로디스플레이의백색점이변화한다는사실을 인지하지못하였다. 다만, 주변조명의색온도가극단적으로낮아지거나매우높아지면사용자가 백색점의변화를지각하였다. 그러므로사용자의선호도와색항상성을동시에만족스럽게구현하기 위해서는, 조명의색온도가매우낮거나높은환경에서추가로연구가필요할것으로사료된다

69 제 6 장 결론 6.1. 논의및주요발견점 6.2. 향후연구과제

70 6. 결론 제 6 장결론 본장에서는연구의전반적인과정을요약정리하고사용자평가를통해얻은주요발견점을기술하였다. 이어서사용자선호기반디스플레이백색점의가변을위한시사점과향후연구과제에관하여 기술하였다 논의및주요발견점 본연구에서는조명환경에따라사용자가선호하는백색점을탐색하여, 디스플레이백색점가변공식을 제안하고자하였다. 이에먼저디스플레이산업의도약적인발전속에서성공적인제품의차별화를 위해서는최종사용자의감성적만족감을높일수있는감성화질구현이필요하다는사실을확인하였다. 특히모바일디바이스의사용자는기존의디스플레이제품과비교하였을때더욱다양한조명환경 아래에서제품을사용하게되는데, 이에따라색채왜곡현상으로인한불만족이야기될수있다는점을 규명하였다. 디스플레이의백색점은디스플레이에재현되는색의기준으로써, 사용자의디스플레이색채 만족도에미치는영향이매우크다. 또한, 사용자는다른색과비교하였을때백색점에더욱민감하게 반응하므로, 작은색차이도소비자에게큰불만족을일으킬수있다. 그러나이처럼디스플레이백색점 재현에대한연구의필요성이점점커지는데반해이에관련된연구는상대적으로매우미흡한 실정이므로본연구에대한필요성을제기하게되었다. 이에본연구에서는감성적색재현방법을 선택하여, 조명환경에따라사용자가가장선호하는백색점을탐색하고자하였다. 이를위해서먼저사용자가모바일디바이스를사용하는환경을수집하여, 제품사용환경의조명변수를 규명하고자하였다. 이에설문조사를통해서사용자가모바일디바이스를주로사용하는장소를

71 6. 결론 정의하고, 해당장소의조명환경 350 가지를수집하였다. 수집된조명환경을바탕으로사용자평가에 사용될조명의변수를설계하였다. 다음, 사용자평가를통해조명의색과밝기변화에따른선호 백색점을탐색하고자하였다. 사용자평가의결과를바탕으로하여디스플레이백색점가변공식을 제안하였으며, 목적에따라채택하여사용할수있도록총 4 가지방법을기준으로회귀공식을 제안하였다. 마지막으로도출된회귀공식이실제모바일디바이스에적용되었을때사용자가이를 실제로선호하는지검증하고, 백색점의변화를인지하는지알아보고자검증평가를진행하였다. 그결과, 백색점가변공식이제품에적용되었을때사용자의선호도가높아졌으며, 그뿐만아니라백색점이 변화한다는사실을대체로인지하지못하였다. 이와같은연구결과를토대로다음 [ 표 6-1] 에서는 디자이너와생산자가조명환경에따른사용자선호기반디스플레이백색점을재현할때사용할수 있도록백색점가변공식을제안하였다. [ 표 6-1] 조명환경에따른디스플레이백색점가변공식 색온도및 delta uv 기반가변공식독립변수종속변수 displayt = log(lightt) 조명색온도 (K) 백색점색온도 (K) duv = 7.074E 007 lightt (lightt 4300) duv = 0 (lightt < 4300) 조명색온도 (K) 백색점색온도 (K) CIE 1931 x, y 기반가변공식 독립변수 종속변수 x = log(lightt) 조명색온도 (K) x y = log(lightt) 조명색온도 (K) y CIE 1976 u, v 기반가변공식 독립변수 종속변수 u = log(lightt) 조명색온도 (K) u v = log(lightt) 조명색온도 (K) v 선호백색곡선공식 독립변수 종속변수 y = 0.546e x (x 0.334) Planckian Locus (x > 0.334) x Y

72 6. 결론 이와같은연구결과를통해다음과같은주요발견점들을도출해내었다. 첫째, 조명의색온도에따라사용자가선호하는백색점의색온도가변화한다. 사용자가모바일디바이스를 사용하는주변조명의색온도가변화하면, 색순응현상으로인하여사용자가선호하는백색점의색온도가 변화한다. 원래는누르스름하게보였던색이조명환경이변화함에따라하얗게, 또는푸르스름하게보일 수도있다. 조명의색온도가높아지면선호백색점의색온도또한높아지며, 반대로조명의색온도가 낮아지면선호백색점의색온도또한낮아진다. 둘째, 조명이밝아질수록선호백색점의색온도가조명의색온도에가까워진다. 디스플레이주변조명의 밝기가밝아지면색순응의영향이커지며, 이에따라사용자가선호하는백색점의색온도가조명의 색온도에더욱가까워진다. 즉, 조명이어두울때엔조명의색에의한영향이미미하며, 사용자들은 한정된색온도범위내의백색점을선호한다. 반면에, 조명이밝아지면사용자가선호하는백색점의 색온도범위가매우넓어지며, 조명의색과비슷한색을띠는백색점을선호하게된다. 셋째, 사용자들은표준백색점보다높은색온도를선호한다. 사용자들이일상적으로경험하는표준광원 D65 와가까운조명환경하에서, 사용자는 7,400 K 색온도의백색점을가장선호한다. 일반적으로 디스플레이업계에서표준으로제시되는백색점의색온도는약 6,500 K 인데, 실제소비자들은좀더 푸른빛을띠는백색점을선호한다는것이다. 넷째, 사용자가선호하는백색점은항상흑체궤적상에존재하지는않는다. 이론적으로사람들이자연에서 경험할수있는빛은흑체궤적상에가까이존재하며, 따라서디스플레이백색점이흑체궤적상에존재할 때가장이상적일것이라고유추된다. 그러나디스플레이백색점의색온도가높아지면사용자는 delta uv 값이양의크기로멀어지는것을선호한다. 즉, 푸른빛의백색점은좀더초록빛을띠고있을때더욱 선호한다는것이다

73 6. 결론 다섯째, 사용자선호기반백색점이실제로구현되었을때색항상성이유지된다. 연구결과를통해도출된 디스플레이백색점가변공식이디바이스에실제로구현되었을때, 사용자들은디스플레이의백색점이 변화한다는사실을대체로인지하지못하였다. 다만, 색온도가매우낮거나높은조명에서는그변화를 지각하였으며, 사용자의만족도를높이기위해서는이에대한연구가향후필요할것이다 향후연구과제 본연구에서는조명환경에따른사용자선호기반백색점을탐색하여, 디스플레이백색점가변공식을 여러가지제안하였다. 이를통해디자이너와생산자가디스플레이의색채를디자인하는과정에서목적에 따라백색점가변공식을선택적으로사용할수있을것으로예상한다. 그러나본연구에서도출된가변 공식이조도 600 lx 근처의조도범위에한정될수있다는한계점이있다. 따라서해당공식이어느조도 범위까지적용될수있는지를검증할필요가있을것으로사료된다. 특히본연구에서는사용자평가시 조명의조도를최대 3,000 lx 로설계하였으므로, 조도가매우밝은실외환경에서는본연구결과의 적용이어려울것으로예상한다. 따라서향후주변조도에의한영향을심도있게연구한다면실무적인 가치를향상할수있을것이다. 또한, 본연구에서는모바일디바이스를중점으로사용자평가를진행하였으나, 연구결과가기존의 디스플레이제품에서보인경향성과매우유사하다는점을관찰할수있었다. 따라서디스플레이 제품군에따라선호백색점이어떠한결과의차이를나타내는지검증함으로써본연구의결과를다양한 디스플레이제품군에적용할수있으리라예상한다. 본연구에서도출된디스플레이백색점가변공식이 RGB 센서가탑재된모바일디바이스에곧바로 적용된다면, RGB 센서의민감성또한중요한이슈로작용할수있다. RGB 센서는디바이스의위치, 각도 및디바이스주변의사물등에따라입력받는조명의값이실시간으로변화한다. 만약 RGB 센서의

74 6. 결론 입력값에따라디스플레이의백색점을실시간으로가변한다면, 사용자에게혼란을불러일으킬수도있을 것이다. 따라서본연구결과를실제제품에적용하기위해서는 RGB 센서의안정성에대한개선이 필요하며, RGB 센서의입력값에따라백색점의가변은어떠한방식으로적용될것인지보다구체적이고 체계적인활용가이드의제시가필요할것으로사료된다. 마지막으로모든참여자가 20 대전후의남녀소비자로국한되었는데, 이는해당연령대의소비자가 모바일디바이스를가장많이사용하기때문이었다. 그러나선호도에있어다른연령대에서와차이가 존재할가능성이있으며, 이에대한연구가추가로필요할것으로판단된다. 마찬가지로, 하나의문화권 안에서만평가가진행되었기에연구결과의활용이우리나라에한정될수밖에없다. 본연구의가치를 향상하기위해서는, 표준환경하에서사용자가선호하는백색점에따라소비자그룹을분류한후, 각각의 그룹에따라서사용자평가를진행함으로써차별화된디스플레이백색점가변공식을제안할수있을 것이다. 결과적으로, 사용자의개인적인기호에따라디스플레이에재현되는색채를차별화하여 구현한다면, 사용자의제품만족경험을한층높일수있을것이다. 이처럼본연구에서미처다루지못한부분들을보완하여연구를진행한다면본연구의가치를향상할수 있는결과를얻을수있을것으로생각한다

75 A 참고문헌

76 A. 참고문헌 A. 참고문헌 A.1. 국외문헌 Akamine, H., Morishita, J., Matsuyama, M., Nakamura, Y., Hashimoto, N., et al. (2012). "Chromaticity and correlated color temperature of the white point in medical liquid crystal display." Medical Physics, 39(8), pp Bartleson, C.J. (1978). "Comparison of chromatic adaptation transforms." Color Research and Application, 3(3), pp Bartleson, C.J. (1979). "Predicting corresponding colors with changes in adaptation." Color Research and Application, 4(3), pp Berns, R.S. (2000). Billmeyer and Saltzman's principles of color technology, John Wiley & Sons, New York, 272 pages. Brainard, D.H., & Ishigami, K. (1995). "Factors influencing the appearance of CRT colors." 3rd IS&T/SID Color Imaging Conference, Scottsdale, AZ, pp Breneman, E.J. (1987). "Corresponding chromaticities for different states of adaptation to complex visual fields." Journal of Optical Society of America, 4(6), pp Burnham, R.W., Evans, R.M., & Newhall, S.M. (1952). "Influence on color perception of adaptation to illumination." Journal of Optical Society of America, 42(9), pp Choh, H., Park, D., Kim, C.Y., & Seo, Y.S. (1996). "Effects of ambient illumination on the appearance of CRT colors." 4th IS&T/SID Color Imaging Conference, Scottsdale, AZ, pp de Ridder, H. (1996). "Naturalness and image quality: saturation and lightness variation in color images of natural scenes." Journal of Imaging Science and Technology, 40(6), pp de Ridder, H., Blommaert, F.J.J., & Fedorovskaya, E.A. (1995). "Naturalness and image quality:

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82 B 부록

83 B. 부록 B. 부록 B.1. 모바일디바이스사용장소수집 : 설문지

84 B. 부록 B.2. 모바일디바이스사용환경수집예시 ( 총 350 가지 ) 장소신촌스무디킹 ( 서울 ) 색온도 (K) 3139 조도 (lx) delta uv 0,0016 x, y , 장소가정침실 ( 대전 ) 색온도 (K) 5117 조도 (lx) delta uv x, y , 장소 Yerba Buena Garden (San Francisco, CA) 색온도 (K) 9349 조도 (lx) delta uv x, y ,