빛의 밝기와 관련된 용어를 이해하여보죠. 즉, 빛의 광속(luminous flux), 광도(luminous intensity), 그리고 조도(illuminance) 등 조명에 친근한 용어들과 함께, 디스플레이에서 주로 사용되는 휘도(luminance)에 관한 내용입니다.
광속(luminous flux), 혹은 광선속은 광원으로부터 나오는 빛의 총량, 광원에서 만들어지는 모든 방향의 빛을 합한 값입니다. 빛을 묶었다는 의미로 ‘빛 다발’이란 의미도 되겠네요. 주로 조명의 밝기를 표현할 때 사용합니다. 단위는 가시광선에 국한 지을 경우, 루멘(lumem, lm)을 사용하죠. 1 루멘의 광속은 1 칸델라의 광도를 갖는 광원에 의하여 1 스테라디안의 입체각으로 발산되는 가시광선의 에너지의 양으로 정의됩니다. 또는 1제곱미터의 면적에 1룩스의 조도로 입사되는 빛의 광속에 해당한다고도 표현할 수 있습니다. 참고로 광속에 시간을 곱하면 광량(quantity of light), 빛의 총 에너지이고, 이로부터 산출되는 단위 시간에 나오는 빛의 양은 광속이죠.
광도(luminous intensity)는 빛의 방향에 수직한 면을 통과하는 빛의 양에 해당하며, 단위는 칸델라(candela, cd)입니다. 명확히 표현하자면, 점 광원에서 특정 방향으로 단위 입체각, 즉, 1 스테라디안에서 방출되는 광속입니다. 즉, 촛불을 켜 놓으면 사방으로 빛이 퍼져갑니다. 이렇게 퍼져나간 전체 빛을 광속인 루멘으로 표현한다면 그 중 1스테라디안에 해당하는 빛의 밝기를 칸델라로 표현할 수 있습니다. 칸델라는 촛불의 영어 단어 ‘Candle’에서 왔죠. 엄밀하게는 ‘1 칸델라는 진동수 540THz의 단색광이 특정 방향으로 스테라디안 당 1/683 와트의 강도로 방출될 때의 광도’로 정의됩니다. 광속은 광원을 중심으로 모든 방향을 포함하지만, 광도는 특정 방향으로의 빛의 양입니다.
조도(illuminance)는 피사체에 입사되는 빛의 양, 즉, 단위 면적에 도달하는 광속으로 계산하며, 단위는 ‘광속(루멘)/면적(제곱미터)’에 해당하는 룩스(lux, lx)를 사용합니다. 1칸델라의 광원인 촛불이 사방으로 균일하게 빛을 내보낼 때 광속은 12.6루멘(~ 4 x 3.14)이며, 촛불로부터 1m 떨어진 위치에서의 밝기, 즉, 조도는 1룩스로 정의됩니다. 전등에 가까이 가면 밝아진다는 표현은 빛이 닿는 면의 밝기를 두고 하는 말이죠. 이와 같이 조도는 비추어지는 장소의 밝기를 말하며, 광원의 광도와 광원까지의 거리에 관계가 있습니다.
휘도(luminance)의 사전적인 의미는 ‘특정 방향에 대한 광밀도, 즉 일정 면적을 통과하여 일정 입체각으로 들어오는 빛의 양’으로 정의되지만, 디스플레이에서는 한 방향, 혹은 화면에서 보는 물체의 밝기를 말합니다. 단위는 ‘광도(칸델라)/면적(제곱미터), (cd/m2)’나 니트(nit) 등을 쓰죠. 즉, 조도가 단위 면적 당 얼마만큼의 빛이 도달하는가를 표시한다면, 휘도는 어느 방향에서 얼마만큼 밝게 보이는가를 말합니다. 그리고, 휘도는 디스플레이처럼 그 자체가 발광하고 있는 경우뿐만 아니라, 광원으로부터 반사되어 빛이 나는 2차적인 광원(가로등의 빛을 반사하여 2차 광원으로 작용하는 도로처럼)에 대해서도 밝기를 나타내는 척도로 씁니다.
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# 더! 알아보기
a. 광원으로부터 빛이 출발하여 어떤 표면에서 반사, 우리 눈에 들어오기까지의 과정을 그림으로 묘사하고, 위의 네가지 용어를 대입시켜보자
b. 이들은 주로 조명에서 사용되는 용어에서 시작되었는데, 디스플레이에서 적용 가능한 용어를 선택, 의미를 알아보자.
# 수식과 이론, 퀴즈
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