Linear 색공간이란?

📌 Linear 공간 개념 설명

1️⃣ Linear 공간이란?

Linear 공간은 물리적으로 빛의 양과 픽셀 값이 1:1로 비례하는 공간을 의미합니다. 즉, 이미지의 밝기 값이 실제 빛의 세기와 직접적으로 연관됩니다.

• 예를 들어, 한 픽셀이 0.5(50% 밝기)라면, 실제 물리적인 빛의 양도 50%에 해당합니다.
• 0.2+0.2=0.40.2 + 0.2 = 0.40.2+0.2=0.4 와 같이, 덧셈과 곱셈이 물리적으로 정확하게 적용됨 (조명, 합성, 블렌딩에 유리함).

2️⃣ Linear 공간 vs. Gamma 공간 (sRGB, Rec.709)

우리의 눈은 빛을 선형적으로 인식하지 않고, 어두운 부분은 더 민감하게, 밝은 부분은 덜 민감하게 인식합니다. 그래서 일반적인 디스플레이(모니터, TV)는 감마(Gamma) 보정된 공간(예: sRGB, Rec.709)을 사용합니다.

공간밝기	증가 방식	특징
Linear (씬 리니어, ACEScg, ACES2065-1)	물리적 빛과 1:1 비율	합성, 조명, 블렌딩에 적합
Gamma 공간 (sRGB, Rec.709 등)	감마 곡선 적용	사람이 보기 편하게 조정됨

예를 들어, sRGB(감마 2.2)에서는 50% 밝기의 픽셀이 실제 빛의 50%가 아니라 약 22%의 물리적 밝기를 가집니다.

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3️⃣ Linear 공간이 중요한 이유

VFX, 3D 렌더링, 합성, 색보정 등에서는 Linear 공간이 필수적입니다. 이유는 다음과 같습니다.

1. 빛과 색의 계산이 정확해짐
   • 감마 보정된 이미지에서 색을 더하거나 곱하면 부자연스러운 결과가 나올 수 있음.
   • Linear 공간에서는 빛의 연산이 정확하게 적용됨.
2. 블렌딩과 합성이 자연스러움
   • 예를 들어, 두 개의 레이어를 합성할 때 Linear 공간에서는 물리적으로 정확한 결과를 얻을 수 있음.
   • 감마 공간에서 블렌딩하면 어두운 부분이 부자연스럽게 보일 수 있음.
3. 3D 렌더링에서 조명이 정확해짐
   • 렌더링된 이미지가 실제 빛의 동작과 가깝게 표현됨.
   • 물리 기반 렌더링(PBR, Ray tracing)에서 Linear 공간은 필수적.

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4️⃣ Linear Workflow (선형 작업 흐름)

VFX나 3D 그래픽에서 Linear 공간을 올바르게 사용하기 위해, 모든 이미지와 색이 Linear 공간에서 처리되도록 보장하는 것이 중요합니다.

• 텍스처, 입력 이미지
  • 일반적으로 sRGB나 Rec.709에서 작업된 이미지(예: JPEG, PNG)는 감마가 적용된 상태 → Linear로 변환해야 함.
  • OCIO(OpenColorIO)나 LUT을 이용해 Linear 변환.
• 렌더링
  • 모든 계산은 Linear 공간에서 이루어짐.
• 합성
  • Linear 공간에서 작업해야 자연스러운 결과를 얻음.
• 출력
  • 최종적으로 디스플레이(Rec.709, sRGB 등)에 맞게 감마 변환을 적용하여 출력.

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5️⃣ ACES에서 Linear 공간

ACES에서는 ACES2065-1(AP0)와 ACEScg(AP1)가 대표적인 Linear 색공간입니다.

• ACES2065-1 (AP0): 가장 넓은 색공간, 원본 보관용.
• ACEScg (AP1): CG 합성 및 3D 작업용, Linear 공간.

이러한 공간에서 Linear 작업을 수행하고, 최종적으로 감마 변환하여 모니터나 영화관에서 볼 수 있도록 조정합니다.

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📌 결론

• Linear 공간은 빛의 물리적 강도와 1:1로 매칭되는 공간이며,
• 합성, 조명, 블렌딩, 3D 렌더링에서 가장 정확한 결과를 제공함.
• 디스플레이에선 감마 변환을 적용하여 사람이 보기 좋게 조정됨.
• VFX 및 3D에서는 반드시 Linear Workflow를 유지해야 함.

👉 즉, CG/VFX에서 Linear 공간을 유지하는 것이 현실적인 빛과 색 표현을 위해 필수적! 🎬✨