5장 멀티미디어 그래픽스

이미지와 그래픽의 기본 개념 인간이 받아들이는 정보 중 시각적인 정보는 전체 정보의 상당 부분을 차지함. 이미지 그래픽 이미지와 그래픽의 합성 멀티미디어 개론

색상 (1) 색 스펙트럼 진폭, 파장 빛의 스펙트럼의 조성 차에 의해서 성질의 차가 인정되는 시감각의 특성 빛 파장 순으로 나눈 빛의 배열 이 성질에 의해 빛의 색이 결정됨 멀티미디어 개론

색상 (2) RGB 색상 Red, Green, Blue의 약자로서 빛의 삼원색인 빨강, 녹색, 파란색이 기본이 되는 컬러 모델 이 세 가지 색의 혼합으로 색을 표현(예:255,0,0) 여러 가지의 색이 더해질수록 흰색에 가까워지며, 빛이 전혀 없을 때에는 검은색을 나타냄 가산 원색 모델(Additive Primary Model)이라고도 함 RGB 모델의 색상 모델과 가산 혼합(기본 3비트 사용) 멀티미디어 개론

색상 (3) CMYK 색상 모델 종이에 프린트된 잉크에 기초한 색상 구현원리를 사용하며, 청록색(Cyan), 심홍색(Magenta), 노란색(Yellow), 검은색(Black)의 네 가지 색상을 기본으로 함 네 가지 물감이 혼합되면 모든 색상을 흡수하여 검은색을 나타내기 때문에 감산 원색 모델(Subtractive Primary Model)이라고도 함 프린트 출력물과 밀접한 관련이 있기 때문에 RGB 모델보다 나타낼 수 있는 색의 수가 적지만 사용됨 멀티미디어 개론

색상 (4) CMYK 색상 모델 CMYK 색상 모델과 RGB 색상 모델 간의 변환 관계 포토샵과 일러스트레이터에서의 색상 지정 멀티미디어 개론

색상 (5) HSB(Hue, Saturation, Brightness) 색상모델 색조(Hue) 채도(Saturation) 물체로부터 반사되거나 물체를 통해 전달되는 빛의 파장으로 순수한 색을 나타내기 위한 컬러 특성 채도(Saturation) 색도라고도 하는데 색상의 강도 또는 농도를 표현하는 것 명도(Brightness) 아래 그림에서 Value로 표시되는 값으로, 색상의 상대적 밝기 또는 어둡기를 나타냄 128 * 130 * 23 = 382,720 (128 * 8 * 15 = 16384) 멀티미디어 개론

색상 (6) 인덱스 컬러(Indexed Color) 8 비트 컬러 256개의 색상 (0~255) 각 색상마다 저장 번지수가 붙여지고, 번지마다 각각의 색상들을 가지는 색상 보기표(CLUT)라는 기억장소에 저장 미리 정의되어 있기도 하고 사용자가 정의할 수도 있음 멀티미디어 개론

색상 (7) YUV 모델 텔레비전 방송에 사용되는 방식으로서 인간의 눈이 색보다 밝기에 민감하다는 사실에 기반을 두어 만들어진 것 색을 밝기(luminance)인 Y와 색상(chrominance)인 U, V로 구분함 Y값은 오류에 민감하므로 색상 원소(U, V)보다 상위 대역폭으로 코딩하며 전형적인 Y:U:V의 비율은 4:2:2임 RGB 모델과의 관계 멀티미디어 개론

색상 (8) YIQ 모델 YUV 모델과 마찬가지로 텔레비전 방송에 사용되며 YUV 모델과 유사하지만 NYSC신호로 인코딩하여 YUV모델과 약간 다른 공식을 사용함 Y : 밝기 I : 오렌지색-청록색 정보 Q : 녹색-심홍색 정보 RGB 모델과의 관계 멀티미디어 개론

채널과 색상 보정 채널 색상 보정 이미지를 구성하는 색상 주파수 이미지가 그레이 이미지일 때에는 회색의 정도만을 나타내면 되기 때문에 1채널을 사용 RGB 색상 모델은 3채널 알파 채널-투명도를 나타내는 채널 색상 보정 디스플레이 장치의 출력 특성을 기준 색상 또는 다른 장치에 맞게 설정하는 과정 인쇄할 색상을 정확하게 표현하고자 널리 사용됨 포토샵을 이용한 색상 보정 멀티미디어 개론

이미지 (1) 픽셀(Pixel) “Picture Element”의 합성어 그림, 화면을 구성하는 기본 요소가 되는 단위 이미지는 픽셀 단위로 저장하는 비트맵 방식으로 저장장치에 기록 비트맵 이미지는 픽셀을 많이 사용하여 표현할수록 이미지를 더욱 더 자세하게 나타낼 수 있지만 저장하기 위한 용량이 커지게 됨 픽셀을 적게 사용하여 표현할수록 이미지의 선명도는 떨어지지만 저장하기 위한 용량은 줄일 수 있음 “X”의 비트맵 표현 멀티미디어 개론

이미지 (2) 각 픽셀들은 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 값을 적절히 배합시켜 색으로 나타냄 각 픽셀이 가질 수 있는 컬러의 종류는 픽셀당 비트수에 달려있다 멀티미디어 개론

이미지 (3) 해상도(Resolution) 스캔 해상도, 화면 해상도, 프린터 해상도 데이터의 양이나 컬러 정보를 나타내는 것 단위 dpi(dot per inch) 단위 길이당 표시할 수 있는 점의 수, 즉 픽셀의 수 스캔 해상도 : 이미지를 스캔할 때 해상도를 지정하여 스캔 할 수 있음 화면 해상도 : 표준적으로 평균 72dpi ~ 75dpi 정도의 해상도를 가짐 프린터 해상도 : 보통 600dpi 멀티미디어 개론

이미지 (4) 래스터(Raster) 그래픽 벡터(Vector) 그래픽 픽셀단위로 저장하는 방식. 파일의 크기는 해상도에 비례함. 화면을 확대할 때 화질이 떨어짐. 그래픽 소프트웨어 중 칠하기 도구(Painting tool)를 이용하여 픽셀들의 형태로 생성. 벡터(Vector) 그래픽 기하적인 객체들을 나타내는 그래픽 함수로 표현되는 방식으로, 일반적으로 파일의 크기가 래스터 그래픽 방식에 비해 작음. 백터 그래픽은 점, 선, 곡선, 원등의 기하적 객체로 표현되므로 화면 확대 시 화질의 변화가 없다. 삽화(illustration)에 적합한 방식이다. 멀티미디어 개론

이미지처리 (1) 이미지 처리 그림을 컴퓨터 기술로 다루는 학문 분야 이미 획득하였거나 만들어진 이미지를 조작하는 것 2차원 데이터를 다룸-2D 이미지 처리 알고리즘의 분류 포인트 처리 화소의 원래 값이나 위치를 기반으로 하여 화소 값을 변경 영역 처리 화소의 원래 값과 이웃하는 화소의 값을 기반으로 하여 화소 값을 변경 기하학적 처리 화소들의 위치나 배열을 변화시킴 멀티미디어 개론

이미지처리 (2) 포인트 처리(Point Processing) 이미지의 밝기 값 조절 그레이 이미지는 화소 값이 0부터 255까지의 레벨로 분류되어 있는데, 이미지를 밝게 하려면 흰색인 255에 가깝게 하면 되고, 어둡게 하려면 0에 가깝게 하면 됨 원본 이미지와 반전된 이미지 히스토그램(Histogram) 이미지의 가장 중요한 정보를 담은 자료이 며, 이미지의 명암 값 프로필을 보여 주고자 사용되는 도구 X축은 0~255까지의 픽셀의 밝기를 나타내고 Y축은 픽셀의 빈도 수를 나타냄 히스토그램 평활화 멀티미디어 개론

이미지처리 (3) 포인트 처리(Point Processing) 명암대비 & 스트레칭 명암대비 스트레칭 밝거나 어두운 화소의 분포를 말하는데 그레이 스케일 이미지(gray scale image)는 낮거나 높은 명암 대비를 갖게 됨 낮은 명암 대비의 히스토그램의 분포를 보면 어느 한쪽에 치우쳐 있게 됨 스트레칭 이미지의 밝기 분포를 최대한 활용하도록 히스토그램을 길게 당기는 것 이미지의 품질을 개선할 수 있음 기본적인 명암대비 스트레칭 멀티미디어 개론

이미지의 디지털화 (1) 이미지의 디지털화 디지털 과정 광학 카메라로 얻은 이미지나 스캔하기 위한 원본 텍스트 등은 아날로그 데이터이기 때문에 컴퓨터에서 처리할 수 있는 디지털 데이터로 변화해야 함 디지털 과정 표본화 과정(Sampling) 연속적인 아날로그 데이터를 일정한 간격으로 나눔 양자화 과정(Quantization) 각 픽셀에서의 값을 일정한 범위 내로 나타내기 위한 과정 멀티미디어 개론

이미지의 디지털화 (2) 표본화(Sampling) 연속적인 아날로그 데이터를 일정한 간격으로 나누는 작업 즉, 픽셀 단위로 나누어 그 값들을 평균 등의 방법으로 각 픽셀 단위로 표현하는 것 표본화의 예 멀티미디어 개론

이미지의 디지털화 (3) 양자화(Quantization) 표본화에서 표본화할 이미지의 위치를 결정한 후에 원본 이미지의 연속적인 값을 이산 값으로 변환하는 것 입력 값을 최대, 최소값의 사이를 임의의 수로 나누고 각 구간의 대표 값을 할당 양자화로 표현하는 범위가 한정되어 있기 때문에 연속 값과 이산 값의 차이가 발생할 수 있는데 이러한 것을 양자화 에러(Quantization Error)라고 함 양자화의 예 멀티미디어 개론

이미지의 압축 (1) 이미지를 압축하는 기법 무손실 기법 손실되는 데이터가 없어서 압축한 이미지를 복원하였을 때 압축하기 전과 이미지가 완전히 일치하는 기법 손실 기법 압축할 때 데이터가 손실되기 때문에 압축한 이미지를 복원할 때 압축하기 전의 이미지와 일치하지 않음 압축하기 전과 압축한 데이터의 차이를 사람이 거의 느끼지 못할 정도만 데이터를 손실하기 때문에 데이터의 양을 줄이는 측면에서 많이 사용되는 기법 멀티미디어 개론

이미지의 압축 (2) GIF(Graphic interchange Format) LZW(Lemple-Ziv-Welch) 알고리즘을 사용하여 이미지를 압축하는 기법 LZW는 RLE(Run Length Encoding)이라는 기법을 사용한 알고리즘으로써 같은 값이 연속되어서 몇 번 나타나는지를 표현함으로써 압축하는 방식 수평방향으로 스캔하여 압축을 하기 때문에 수평방향으로 같은 색을 가지고 있을수록 압축효율이 높아지지만 반대의 경우 압축하고 난 후의 이미지의 용량이 커지게 됨 멀티미디어 개론

이미지의 압축 (3) JPEG(Joint Photographic Experts Group) 특별히 사진의 압축을 위한 알고리즘으로서, 손실 압축기법과 무손실 압축기법을 사용한 두 가지의 기법을 따로 정의하고 있지만 일반적으로 손실 압축기법을 사용 색상 모델 변환, 블록화, DCT 변환, 양자화, 엔트로피 부호화의 절차를 거쳐 수행하게 됨 JPEG 압축 및 복원의 전체 과정 멀티미디어 개론

이미지 처리 응용분야 과학과 우주 영화 종이 없는 사무실 의료 산업 머신 비전(Machine Vision) 법(Law) 분야 등등 멀티미디어 개론

2D(2차원) 그래픽 2D 그래픽 XY 2차원 평면상에 어떠한 객체를 표현하는 것으로써 3D 그래픽보다는 계산량이 적기 때문에 간단하고 빠르게 처리할 수 있음 2차원 그래픽을 구성하는 기본 도형으로는 직선, 곡선, 나선, 사각형, 원, 타원, 다각형 등 여러 가지 2차원 도형이 있음 2D 그래픽을 이용한 가상 게임등 멀티미디어 개론

3D(3차원) 그래픽 3D 그래픽 공간의 표현을 위해 2D 그래픽에 깊이 축을 추가하는 것을 의미하며 그림을 실감나게 입체적으로 표현하는데 목적을 두고 있음 3차원 그래픽을 만들려면 객체를 모델링(Modeling)하고 2차원 평면에 투영(Projection)하고, 렌더링(Rendering)하는 과정을 거침 3D 그래픽을 이용한 사이버 게임등 멀티미디어 개론

스캐너 작업 스캐너의 원리 스캐너(Scanner) 문서, 그림, 필름 등의 아날로그 데이터를 컴퓨터가 인식할 수 있는 디지털 데이터로 변환하는 장치 스캐닝할 이미지에 빛을 비춘 다음 반사되어 돌아오는 빛을 CCD(Charge Coupled Device)로 받아들여 그 빛의 양을 측정 CCD는 자신이 받아들인 빛의 양에 비례하는 수치의 전압을 발생시키고 이 전압은 스캐너에 내장된 회로에 의해 본래의 이미지에 해당하는 픽셀 패턴으로 전환하는 과정을 거침 스캐너의 활용분야 전자출판, 인쇄분야, 그래픽 아트분야 OCR 분야, CAD/CAM 분야 프레젠테이션 분야, 광파일링 분야 멀티미디어 개론

파일 포맷 (1) 3차원 그래픽 파일 포맷 WRL : VRML을 위해 개발된 포맷 3차원 객체에 대한 정보및 그 객체의 위치정보를 담고있다. DXF : Autodesk사에서 자사의 AutoCAD에 사용하기 위해 개발된 것으로서 벡터 속성을 갖는 파일 포맷 CAD 소프트웨어에서 널리 사용 3DS : 3D Studio에서 사용된 파일 포맷 대부분의 3차원 그래픽 S/W에서 사용 멀티미디어 개론

파일 포맷 (2) 래스터 방식의 파일 포맷 PCX : 초창기 DOS시절부터 사용되던 포맷 16컬러를 사용하기 때문에 RLE 방법을 이용하여 그래픽에 대해서는 어느 정도의 압축효과를 얻을 수 있다. BMP : 마이크로소프트에서 지원하는 가장 단순한 화일 포맷 비트맵 방식에서는 가장 기본이 되는 포맷 모든 이미지 편집 프로그램과 대부분의 워드프로세서에서 지원 압축 하지 않기 때문에 화일 크기가 큰 것이 단점 멀티미디어 개론

파일 포맷 (3) GIF : 팔레트를 사용하는 8비트 컬러만을 지원하는 대표적인 압축 포맷 사진의 경우는 압축효과가 크지 않으나 일러스트레이션용으로 제작된 그래픽 화일의 경우에는 압축효과가 높다. 소규모의 화일 크기를 중요시하는 웹에서 JPEG포맷과 함께 가장 널리 사용 1989년에 개정된 GIF89 포맷에는 256개 컬러 중 투명색(transparent color)을 지정할 수 있다. GIF89a에서는 애니메이션 기능을 제공 JPEG : 특별히 사진의 압축을 위해 고안된 화일 포맷 사진에서 얻어진 이미지의 경우 한 픽셀의 컬러 값은 바로 옆 픽셀의 값과 큰 차이를 보이지 않는 다는 사실을 이용 또한 사람의 눈은 명암을 색상보다 더 잘 인식 한다는사실도 활용 멀티미디어 개론

파일 포맷 (4) 벡터 그래픽의 파일 포맷 EPS : 프린터에 그래픽 정보를 보내기 위해 등장한 포스트스크립트(Postscript)언어를 활용한 포맷 텍스트의 그래픽 구조 및 폰트, 비트맵 정보를 표시 WMF : Windows에서 사용하는 메타 화일 방식 비트맵과 벡터 정보를 함께 표현하고자 할 경우 가장 적합 AI : Adobe Illustrator에서 최초로 사용된 화일 포맷 대부분의 그래픽 소프트웨어가 이 포맷을 지원 CDR : Corel Draw에서 사용되는 화일 포맷 Adobe Illustrator에서 처럼 객체들을 벡터 방식으로 저장 멀티미디어 개론