3장 이미지와 그래픽 3.1 이미지와 그래픽의 기본 개념 3.2 입출력장치 3.3 이미지의 처리와 압축

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1 3장 이미지와 그래픽 3.1 이미지와 그래픽의 기본 개념 3.2 입출력장치 3.3 이미지의 처리와 압축
3.4 2D/3D 그래픽스 3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어

2 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 픽셀의 이해 해상도 이미지와 래스터/벡터 그래픽 컬러모델

3 이미지와 그래픽 시각적 정보 이미지 그래픽 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념
인간이 받아들이는 정보 중 시각적 정보는 전체 정보 중 상당 부분 멀티미디어 디자인에서 가장 중심적인 위치 차지 이미지 스캐너, 디지털 카메라와 같은 입력 장치를 이용하여 생성된 그림 그래픽 Illustrator와 같은 컴퓨터 소프트웨어를 통하여 생성된 그림 이미지 그래픽 이미지와 그래픽의 합성

4 3.1.1 픽셀의 이해 픽셀(Pixel) 색상의 수 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 Picture Element의 합성어
화면을 구성하는 가장 기본 단위 이미지는 픽셀의 집합으로 표현, 비트맵(Bitmap) 방식으로 저장 색상의 수 각 픽셀은 Red, Green, Blue의 값을 적절히 배합시켜 색을 표현 색상의 수는 픽셀당 비트에 비례 : 2k 개 색상 즉, 할당된 비트의 수(Depth)가 클수록 더 많은 컬러 가능 비트맵 표현

5 비트수와 색상 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 비트 수 표현가능한 색상의 수 비고 1 2 (21) 흑백 4 16 (24)
표현가능한 색상의 수 비고 1 2 (21) 흑백 4 16 (24) 팔레트 사용 (인덱스 컬러) 8 256 (28) 16 65536 (216) 하이컬러 (R:G:B = 5:5:5) 24 16,777,216 (224) 트루컬러 (R:G:B = 8:8:8) 32 16,777, 비트 알파채널 트루컬러 + 알파채널

6 3.1.2 해상도(Resolution) 장치 해상도(Device resolution)
3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 3.1.2 해상도(Resolution) 장치 해상도(Device resolution) 단위 길이당 표시할 수 있는 픽셀 또는 점의 수로 표현 인치(inch)를 단위 길이로 많이 사용, 이 경우 해상도의 단위는 dpi(dot per inch) 프린터,스캐너 : 300~700 dpi 이상, 모니터 : 85 ~ 120 dpi 이상 이미지 해상도(Image resolution) 장치와 무관한 이미지 자체의 해상도 전체 픽셀의 수(또는 가로 세로 픽셀 수)로 표현 디스플레이, 카메라, 이미지 등의 해상도에 적용

7 3.1.3 이미지와 래스터/벡터 그래픽 래스터(Raster) 그래픽 이미지 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념
픽셀단위로 저장하는 방식 → 이미지, 정지화상 화면을 확대할 때 화질이 떨어진다. : 계단현상 파일의 크기는 해상도에 비례 칠하기 도구(Painting tool), 사진편집도구에서 사용하는 방식 이미지 래스터 그래픽과 마찬가지로 픽셀단위

8 벡터(Vector) 그래픽 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념
점, 선, 곡선, 원등의 기하적 객체(즉, 그래픽 함수)로 표현되므로, 화면 확대시 화질의 변화가 없다. 일반적으로 파일의 크기가 래스터 그래픽 방식에 비해 작다. 그리기 도구(Drawing tool)에서 점/선/원/다각형 등 기하 객체 생성 일러스트레이션(illustration), 3D 그래픽, 애니메이션 등에 적합 벡터 방식 래스터 방식

9 3.1.4 컬러 모델(Color model) 어떤 특정 상황에서 컬러의 특징을 설명하기 위한 방법 컬러모델의 종류
3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 3.1.4 컬러 모델(Color model) 어떤 특정 상황에서 컬러의 특징을 설명하기 위한 방법 하나의 컬러 모델을 사용하여 컬러의 모든 성질을 설명 못함 따라서, 여러 종류의 컬러 모델을 정의하여 상황에 따라 사용 컬러모델의 종류 RGB, CMY, HSV 등 보통 세가지 요소를 사용하여 색을 표현하므로 3차원 좌표 시스템에 대응시켜서 각 색상을 하나의 점으로 표시

10 RGB(Red, Green, Blue) 모델 가산 모델(additive model) 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념
빛의 삼원색(적색, 녹색, 청색)이 기본색이 되는 컬러 모델 기본 색 세가지를 더하여 새로운 컬러를 생성 → 더해질 수록 흰색 사용 : 빛의 성질을 이용하여 컬러를 표현하는 곳, CRT 모니터 등

11 CMY(Cyan, Magenta, Yellow) 모델
3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 CMY(Cyan, Magenta, Yellow) 모델 감산 모델(additive model) 빛의 혼합에 의해 발생한 2차 색상들을 기본으로 하는 컬러 모델 색의 삼원색 Cyan, Magenta, Yellow는 Red, Green, Blue와 보색 물감, 잉크 등의 성질을 이용하는 컬러 프린터나 인쇄 등에 사용 CMYK 모델을 많이 사용 : K(Kappa) - 검은색 CMY를 섞으면 검은색이 생성되지만 만족스럽지 못하며 잉크낭비

12 HSV or HSB 모델 인간의 직관적인 시각 모델과 흡사 RGB 모델, CMY 모델, HSV 모델들 사이에는 변환이 가능
3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 HSV or HSB 모델 인간의 직관적인 시각 모델과 흡사 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value 또는 Brightness)의 세가지 속성을 이용 인간은 128(H) * 130(S) * 23(B) = color 구별 RGB 모델, CMY 모델, HSV 모델들 사이에는 변환이 가능

13 인덱스 컬러(Indexed Color) 팔레트, 색상 보기표(CLUT : Color Look-Up Table) 이용
3.1 이미지와 그래픽의 기본개념 인덱스 컬러(Indexed Color) 팔레트, 색상 보기표(CLUT : Color Look-Up Table) 이용 팔레트(색상보기표)에 미리 정의된 색상을 사용하여 이미지 표현 화면상의 한 점은 팔레트의 번호(인덱스)를 갖고 있으며, 여기에는 그 점이 나타낼 색상의 RGB 값이 기억되어 있음 사용할 수 있는 색상의 수가 제한된 시스템에서 사용 보통 8비트에서 총 256 color 사용

14 시스템 팔레트와 사용자 정의 팔레트 3.1 이미지와 그래픽의 기본개념
사용이 가능한 색상의 수가 제한되므로 색 변화가 일어날 수 있음 이미지에 적합한 색상의 선택에 따라 색상표현에 차이

15 3.2 입출력장치 스캐너 디지털 카메라 펜 입력장치 디스플레이 프린터

16 3.2.1 스캐너 이미지 입력장치 3.2 입출력장치 문서, 사진, 필름 등의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환
스캐닝할 이미지에 반사되어 돌아오는 빛을 CCD(Charge Coupled Device)를 통해서 받아들여 그 빛의 양을 측정 해상도는 CCD입자의 정밀도에 비례, “광학 해상도” 스캐너는 센서부, 제어부, 이미지처리부, 데이터전송부로 구성 스캔 프로그램 실행화면

17 3.2.2 디지털 카메라 디지털 카메라 소형 폰, 카메라 폰, PDA 모델도 대중화 3.2 입출력장치
사진으로 찍은 화상을 인화과정 없이 컴퓨터에 바로 쓸 수 있도록 자체 메모리를 사용하여 이미지를 저장: 일반적으로 메모리스틱 해상도는 가로×세로 화소수인 픽셀수의 곱으로 표현 일반적으로 200만~1200만 화소 전문가용의 경우에는 1500만 화소 이상을 지원하는 경우도 있음 저장은 대부분 JPEG 압축방식, 보다 높은 화질을 위해 비압축모드인 TIFF나 CCD-RAW도 지원 컴퓨터와 접속 과거에는 직렬접속방식(RS-232)을 통해 전송 최근에는 USB 포트나 Firewire 포트를 이용 소형 폰, 카메라 폰, PDA 모델도 대중화

18 3.2.3 펜 입력장치 그래픽 태블릿(Tablet)과 스타일러스 3.2 입출력장치
페인터(Painter)와 같은 칠하기 소프트웨어에서 직접 그림을 그릴 때 스타일러스(Stylus)와 같은 펜 입력장치를 사용 스타일러스의 압력에 의해 태블릿으로 입력된 전기신호를 입력 포트를 통해 컴퓨터에 전달 좌표는 태블릿에서의 절대 좌표를 사용 마우스보다 섬세한 움직임과 세밀한 작업이 가능 태블릿 PC 및 펜 입력장치로 그린 그림

19 3.2.4 디스플레이 활성화율(Refresh Rate) CRT 3.2 입출력장치
초당 화면이 디스플레이 되는 회수, 헤르츠(Hz: Hertz) 단위 활성화율이 낮으면 화면이 심하게 깜빡 일반적으로 주파수가 75Hz 이상으로 설정되어야 깜빡임 없이 화면을 볼 수 있으며 VESA의 권장규격은 85Hz CRT 1897년 독일의 과학자, Ferdinand Braun에 의해 발명 1940년, 텔레비전에서 처음으로 사용 전자총에서 전자빔 발사 => 편광판 사이를 통과 => 섀도우 마스크 => CRT표면 (형광물질) 컬러 CRT는 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색의 세 가지 색을 사용

20 LCD(Liquid Crystal Display, 액정 디스플레이)
3.2 입출력장치 LCD(Liquid Crystal Display, 액정 디스플레이) 근래 가장 널리 사용되고 있는 디스플레이 모니터와 TV, 휴대전화 화면 등에 널리 사용 LCD의 원리 두 개의 편광 유리판 사이에 격자모양의 셀 : 모니터 해상도 => 액체 상태의 결정(액정 크리스탈)을 주입 => 전압의 세기에 따라서 빛을 투과 평상시는 편광필터가 빛을 차단, 전압이 걸리면 통과 두께가 얇으므로 노트북이나 벽걸이 TV에도 널리 사용

21 차세대 디스플레이 3.2 입출력장치 OLED 전자잉크(e-Ink), 전자종이(e-Paper)
(Organic Light-Emitting Diode, 유기발광 다이오드) 반응시간이 빠르고, 해상도가 높고 선명한 색상, 전력 소모가 적다 미래의 모니터와 TV를 대체할 것으로 기대 전자잉크(e-Ink), 전자종이(e-Paper) 종이처럼 휘어지는 디스플레이 매우 얇고 가벼우며 전력 소모가 적은 장점 전자책 전용 단말기의 디스플레이로 각광 초박형 OLED TV e-Ink 디스플레이

22 3.2.5 프린터 충격(Impact)방식 비충격(Non-impact)방식 3.2 입출력장치
도트 매트릭스 방식이 대표적 : 프린터 리본에 망치가 충격을 가함 소음과 인쇄 품질이 떨어져 멀티미디어 시스템에는 부적합 비충격(Non-impact)방식 레이저 방식: 드럼에 레이저로 인쇄할 이미지를 따라 전기장 형성, 여기에 토너를 묻혀 종이에 인쇄 인쇄 품질이 매우 뛰어나지만 가격이 비싸고 유지비가 크다 잉크젯 방식: 노즐에서 미세한 잉크 방울을 종이에 분사 고품질의 인화지를 사용할 경우 사진에 가까운 품질의 인쇄 멀티미디어 시스템에 적합

23 3.3 이미지의 처리와 압축 이미지의 디지털화 이미지 필터링 이미지의 압축

24 3.3.1 이미지의 디지털화 아날로그 이미지 (1) 표본화(Sampling) 3.3 이미지의 처리와 압축
픽셀들로 구성된 디지털 이미지로 변환해야 컴퓨터에서 처리가능 표본화(Sampling) 및 양자화(Quantization) 과정 (1) 표본화(Sampling) 위치 데이터를 표본화하면 표본점(Sample Point)은 픽셀로 표현 즉, 이미지를 화소단위로 쪼개는 것 그 간격을 적게 할수록 고해상도, 그 간격이 클수록 저해상도 표본화

25 (2) 양자화(Quantization) 3.3 이미지의 처리와 압축 연속적인 색상의 값을 이산치(양자화 레벨, 화소값)로 변환
표본화 과정에서 표본 위치를, 양자화는 이 위치에서의 색상값을 결정 각 화소의 밝기 또는 색을 숫자로 표현(예: 1비트, 8비트, 24비트). 일반적으로 흑백 사진은 256레벨(8bit), X선 이미지는 1024레벨(10bit) 양자화 에러(Quantization Error) 양자화 레벨이 불충분할 때 잘못된 모서리가 발생 가능 표본화 양자화

26 3.3.2 이미지 필터링(Filtering) 필터링: 이미지에 임의의 변환을 가하여 특수 효과
3.3 이미지의 처리와 압축 3.3.2 이미지 필터링(Filtering) 필터링: 이미지에 임의의 변환을 가하여 특수 효과 잡음이나 왜곡으로 인해 변형된 이미지를 원래의 품질로 복원가능 선형 및 비선형 필터(Linear / Nonlinear Digital Filter) 실제 이미지 편집 소프트웨어는 매우 다양한 필터기법을 지원 윤곽선 추출(Edge Detection) 필터 이미지의 그레이 레벨이 급격하게 변하는 부분을 감지하여 표시 필터 알고리즘으로는 Sobel 알고리즘과 Kirsch 알고리즘 등 사용 원본 이미지 윤곽선 추출 필터로 처리

27 평균값 필터(Average Filter)
3.3 이미지의 처리와 압축 평균값 필터(Average Filter) 이미지의 각 픽셀에서 일정한 주위의 픽셀 값의 평균치 손으로 문지른 것처럼 흐려지는 효과 잡음을 감소(Noise Reduction), 경계를 흐릿하게(Edge Blurring) 밝기 조절 필터(Brightness Filter) 이미지의 밝기 값을 변경시키고자 할 때 사용 픽셀 값이 작을수록 어둡고, 클수록 밝으므로 전체적으로 일정 값만큼 곱하여 처리 원본 이미지 평균값 필터로 처리 밝기 조절 필터의 적용

28 예술적 필터(Artistic Filter)
3.3 이미지의 처리와 압축 예술적 필터(Artistic Filter) 예술적인 효과를 나타낼 수 있는 다양한 필터가 개발 유화나 수채화 효과, 연필로 스케치한 효과, 찢어붙이기 효과, 모자이크 효과, 나이프 유화 등 각종 붓이나 물감에 따른 효과 붓찍기(Crystal) 필터 수채화(Watercolor) 필터

29 히스토그램 평준화(Histogram Equalization)
3.3 이미지의 처리와 압축 히스토그램 평준화(Histogram Equalization) 한쪽으로 밀려있는 히스토그램을 전체적으로 넓게 분산되도록 이미지에서 명암도에 따른 픽셀의 수를 고르게 분포시키는 기법 어두운 이미지는 전체적으로 밝아지고, 밝은 이미지는 전체적으로 어두워져서 명암차이가 쉽게 구분 이미지의 밝고 어두운 부분이 거의 균등하게 분포 대비(Contrast)가 낮은 경우 대비(Contrast)가 높은 경우

30 3.3.3 이미지의 압축 데이터 압축의 필요성 이미지 데이터의 압축 방법 3.3 이미지의 처리와 압축
저장공간의 절약적인 측면뿐만 아니라 빠른 전송을 위해 이미지 데이터의 압축 방법 한 화소 당 데이터의 양을 줄이는 방법 화소 당 데이터의 양이 적을수록 미묘한 농도의 화상은 표현 어려움 자주 쓰이는 색으로만 구성된 팔레트를 사용하기도 함 이미지를 구성하는 화소의 수를 줄이는 방법 섬세한 선을 표현하기 어려워지며, 모자이크 현상이 발생 데이터를 압축하는 방법 화상의 변질을 최소화하면서 데이터 크기를 축소 시각적인 영향이 적은 색상 영역에서의 정보량을 축소: JPEG압축 이웃한 화소들이 같은 값을 가질때 이들을 압축 : GIF 압축

31 (1) GIF 압축 GIF 압축 RLE(Run Length Encoding)방식 3.3 이미지의 처리와 압축
이미지 파일전송 시간을 줄이기 위해 Compuserve사에서 개발 LZW(Lempel-Ziv-Welch) 알고리즘을 사용 RLE(Run Length Encoding)방식 같은 값이 몇 번 반복되는가를 나타냄으로써 압축 즉 ABBBBBBBBA의 경우 A1B8A1과 같이 표현 수평으로 압축이 진행되므로 수평으로 유사한 이미지의 경우 압축률 증가 사진의 경우 오히려 파일크기가 커질수도 사진 이미지보다 일러스트레이션용 그래픽의 경우에 압축효과 증대 501 bytes 1,148 bytes

32 (2) JPEG(Joint Photographic Experts Group) 압축
3.3 이미지의 처리와 압축 (2) JPEG(Joint Photographic Experts Group) 압축 ISO 국제표준 컬러 정지화상(사진)의 압축을 위하여 1992년 JPEG 확정 무손실(Lossless) 압축: X-레이, CT사진 등 각 픽셀이 중요한 경우 손실(Lossy) 압축 : JPEG에서 일반적으로 쓰이는 방식 JPEG 특징 24비트 컬러를 사용 압축 특성으로 일러스트레이션의 경우 색 번짐 현상 나타나기도 JPEG2000 웨이블렛 기법(Wavelet Technology)에 의한 이미지 압축기법 점진적인 압축, 무손실 압축, 높은 압축효율, 다중 해상도 등 기능 포함 GIF 그림의 확대 (1,910 bytes) JPEG 그림의 확대 (1,040 bytes)

33 JPEG의 압축과정 ① RGB모델에서 YIQ모델로 변환 3.3 이미지의 처리와 압축
YIQ 모델은 TV 방송 표준의 하나인 NTSC에서 사용하는 모델 Y는 밝기(Luminance 또는 Brightness) 정보, 색상(Hue) 및 순도(Purity) 정보는 I와 Q에 포함 밝기 정보를 Y이므로 흑백 텔레비전의 경우는 Y값만을 사용 RGB 모델을 YIQ모델로 변환하는 이유 인간의 시각이 색상보다는 화상의 밝기에 더 민감하다는 원리에 착안 Y에 대하여 더 정교하게 압축하기 위해서 아래의 간단한 행렬곱에 의해 계산

34 ② YIQ의 매크로 블록(Macroblock)화
3.3 이미지의 처리와 압축 ② YIQ의 매크로 블록(Macroblock)화 이미지를 미리 정해진 크기인 16×16 픽셀영역으로 분할 16×16 크기의 매크로 블록은 압축의 기본 단위 Color Subsampling : Y 매크로 블록은 그대로 두고 I와 Q 매크로 블록은 다시 한 픽셀씩 뛰어넘어 8×8 픽셀 크기로 표현 덜 민감한 색상(I와 Q)에서 표본화(Sampling) 크기를 축소 ③ 매크로 블록을 8×8 블록화 8×8 픽셀 블록 단위로 나누어 압축을 수행 Y, I, Q 매크로 블록은 각각 4개, 1개, 1개의 8×8 블록으로 분할

35 ④ DCT(Discrete Cosine Transformation) 변환
3.3 이미지의 처리와 압축 ④ DCT(Discrete Cosine Transformation) 변환 2차원 평면공간의 픽셀값을 2차원의 주파수 정보로 Fourier 변환 인간의 시각에 민감하게 반응하는 부분과 그렇지 않은 부분을 구분 N×N 픽셀 블록 A 행렬에서 DCT 계수 행렬 B를 구하는 공식 DCT 변환을 거치면 64개의 DCT계수 획득 처음 값 B(0, 0): DC(Direct Current) 계수, 8×8 픽셀 블록의 평균값 나머지 63개: AC(Alternate Current) 계수, DC 계수와의 차이값 64개의 DCT 계수를 8×8 블록의 형태로 배열: 오른쪽 아래로 갈수록 높은 주파수의 DCT 계수가 위치 이미지를 압축시 높은 주파수대는 이미지 인식에 영향이 적은 부분

36 ⑤ 양자화(Quantization) 3.3 이미지의 처리와 압축
인간의 감각 능력으로는 구별하기 힘든 범위 내에서 DCT 계수를 정수로 나누어 반올림하는 과정 양자화 행렬 Q : 미리 정의된 상수 행렬 상수는 1보다 크거나 같으며 주파수의 높낮이에 따라 그 크기가 상이 인간의 눈이 민감한 낮은 주파수는 작은 상수로 나누어 원래 값과 큰 차이가 없도록, 높은 주파수는 잘 인식하지 못하므로 큰 수로 나눈다. DCT 계수의 행렬 B의 각 원소를 Q의 원소로 나누어 얻어진 행렬 Z에서 각 원소 Zij와 행렬 Q 값의 한 예 이 과정 처리후 높은 주파수의 계수는 거의 대부분 0이 된다. 양자화 과정은 가장 큰 데이터 압축이 일어나는 부분

37 ⑥ 지그재그 스캐닝(Zig-zag Scanning)
3.3 이미지의 처리와 압축 ⑥ 지그재그 스캐닝(Zig-zag Scanning) DC계수는 AC계수와는 다른 값을 가지므로 엔트로피 코딩을 쉽게 하기 위해 이전 블록의 DC계수와 차를 계산하여 그 결과를 저장 그리고 나서, 계수를 지그재그 형태로 읽어 일차원 형태로 배열 낮은 주파수의 계수는 앞쪽에, 높은 주파수의 계수는 뒤쪽에 위치하게 된다. ⑦ 엔트로피 코딩(Entropy Coding) 무손실 압축을 사용하여 최종 압축을 수행하는 과정 일반적으로 허프만 코딩(Huffman Coding)을 많이 사용 출현 빈도가 높은 값에는 짧은 길이의 부호를 할당하고, 출현 빈도가 낮은 값에는 긴 길이의 부호를 할당해서 전체 길이를 줄이는 압축 방식 DCT 계수 및 지그재그 스캐닝

38 JPEG에 의한 이미지 데이터의 압축 및 복원 과정
3.3 이미지의 처리와 압축 JPEG에 의한 이미지 데이터의 압축 및 복원 과정

39 3.4 2D/3D 그래픽스 문자 폰트 2D 그래픽스 3D 그래픽스

40 3.4.1 문자 폰트(Character Font) 래스터 폰트(Raster Font, Bitmap Font)
3.4 2D/3D 그래픽스 3.4.1 문자 폰트(Character Font) 래스터 폰트(Raster Font, Bitmap Font) 글자를 표현하기 위해 픽셀들의 위치를 기억 ⇒ 비트맵 장점: 화면에 빠르게 디스플레이 단점: 확대 시 계단 현상이 나타남 저해상도 프린터/디스플레이 기기에 사용

41 I am VECTOR I am VECTOR Font 벡터 폰트(Vector Font) 3.4 2D/3D 그래픽스
선의 종류/좌표와 그에 따른 인수들을 기억 장점: 확대 시에도 깨끗한 글자를 유지 단점: 계산이 필요하므로 디스플레이 시간이 더 소요 현재 윈도우 및 프린터는 대부분이 벡터 폰트 I am VECTOR Font I am VECTOR

42 3.4 2D/3D 그래픽스 D 그래픽스 2차원 벡터 그래픽을 구성하는 기본 도형(Primitive)으로는 점, 선, 원, 타원, 다각형, 곡선 등 선분 그리기 아무리 복잡한 그림이더라도 기본도형의 조합으로 구성되고, 기본도형은 일반적으로 작은 선분으로 나누어 그린다 선분 생성과 도형 내부 채우기가 2D 그래픽스의 가장 기본적 작업 선분 그리기는 XY 평면상에 양끝 점이 주어지고 두 점 사이의 선분에 해당하는 픽셀을 찾아내는 작업 브레젠햄(Bresenham) 알고리즘이 널리 사용 2차원 그래픽스의 선분그리기 과정

43 내부 채우기 3.4 2D/3D 그래픽스 영역 채우기(Region Filling) 방식
윤곽선을 먼저 그리고 난 후 내부 영역을 채우는 방식 시드픽셀로부터 경계를 만날 때까지 사방으로 채우기를 진행 주로 칠하기(Painting) 프로그램에서 널리 사용 다각형 채우기(Polygon Filling) 방식 윤곽선의 픽셀을 구하면서 동시에 채우기를 하는 방식이 스캔라인 순서대로 윤곽 픽셀과 내부 필섹을 찾아가면서 내부 채우기 다각형 도형의 채우기나 그리기(Drawing) 프로그램에서 주로 사용 영역 채우기 방식 다각형 채우기 방식

44 앤티앨리어싱(Antialiasing)
3.4 2D/3D 그래픽스 앤티앨리어싱(Antialiasing) 물체의 윤곽선이 사선의 경우 배경과의 접촉면은 계단 형태로 표시되어 미관상 부자연 => 앨리어스(Aliased) 물체 경계면의 픽셀을 물체의 색상과 배경의 색상을 혼합해서 표현하여 경계면이 부드럽게 보이도록 하는 기법 앤티앨리어싱을 사용한 경우 훨씬 부드럽게 느껴짐

45 3.4.3 3D 그래픽스 3차원 그래픽스의 가장 큰 목적은 실감 효과 3차원 그래픽 생성과정 3.4 2D/3D 그래픽스
실세계에 존재하지 않는 물체를 입체적으로 표현 가능 3차원 그래픽 생성과정 물체의 기하학적인 형상을 모델링(Modeling) 3차원 물체를 2차원 평면에 투영(Projection) 생성된 3차원 물체의 색상과 명암을 그리기(Rendering)

46 (1) 모델링(Modeling) 3차원 스캔에 의한 모델링 3.4 2D/3D 그래픽스 와이어프레임(Wireframe) 모델
3차원 좌표계로 모양을 표현하는 과정 와이어프레임(Wireframe) 모델 다각형 표면(Polygon Surface) 모델 솔리드(Solid) 모델 3차원 스캔에 의한 모델링 실제 사람의 얼굴이나 물체를 스캐닝 3차원 디지타이저, 3차원 레이저 스캐너

47 (2) 투영(Projection) (3) 렌더링(Rendering) 3.4 2D/3D 그래픽스
3차원 물체를 2차원 평면에 투영 평행 투영법과 원근 투영법 (3) 렌더링(Rendering) 그림자나 색채의 변화와 같은 3차원적인 질감을 더하여 현실감(Realism)을 추가하는 과정 와이어프레임 이미지를 명암이 있는 이미지로 바꾸는데 사용 감추어진 면 제거(Hidden Surface Removal), 쉐이딩(Shading), 그리고 텍스쳐 매핑(Texture Mapping)을 포함

48 은면제거(Hidden Surface Removal)
Z 버퍼 기법 흔히 사용 각 픽셀에서 카메라의 시점으로부터 물체를 볼 수 있는지 여부를 판단 물체들의 깊이 값을 비교하여 가장 가장 가까운 물체만 그린다 쉐이딩(Shading) 물체의 입체감을 위하여 물체의 표면에 색상과 명암을 표현 레이 트레이싱(Ray Tracing) 기법 텍스쳐 매핑(Texture Mapping) 색깔이나 밝기와 같은 2차원적 질감뿐 아니라 물체의 투명과 반사와 같은 3차원적 특성도 표현 일단 텍스쳐를 정의한 후에 텍스쳐 매핑 과정을 통하여 3차원 물체의 표면을 그린다

49 3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 래스터 방식의 파일 포맷 벡터 그래픽의 파일 포맷 3차원 그래픽 파일 포맷

50 3.5.1 래스터 방식의 파일 포맷 BMP TIFF(Tagged Image File Format) GIF
3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 3.5.1 래스터 방식의 파일 포맷 BMP Microsoft에서 지원, 비트맵 방식에서 가장 기본 포맷 압축 하지 않기 때문에 파일 크기가 큰 것이 단점 TIFF(Tagged Image File Format) Aldus사와 Microsoft사가 공동으로 개발한 이미지 저장 포맷 1980년대 스캐너에서 사용할 일반적인 파일 포맷으로 개발 탁상출판, 팩스, 의료 이미지 처리 및 3D 응용 프로그램에서 사용 GIF Compuservetk에서 통신용 이미지 파일 전송을 위해 개발 8bit 인덱스 컬러를 지원하는 대표적 압축 포맷 일러스트레이션용 그래픽 파일의 경우에는 압축 효과가 높다 GIF89, GIF89a : 투명색(transparent color), 애니메이션 기능 제공

51 PNG(Portable Network Graphics)
3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 PNG(Portable Network Graphics) 비손실 그래픽 파일 포맷 GIF의 특허 문제와 256 칼라 제한을 개선하고자 공개형식으로 개발 대부분의 경우 PNG는 GIF보다 압축율이 더 높으며 24비트 트루컬러를 지원하여 원본의 색을 다 저장 가능 애니메이션은 지원하지 않음 JPEG(Joint Photographic Experts Group) 특별히 사진의 압축을 위해 고안된 파일 포맷 사진의 경우 한 픽셀의 값은 바로 옆 픽셀과 큰 차이가 없다, 사람의 눈은 명암을 색상보다 더 잘 인식한다는 사실을 활용 손실(Lossy) 압축 많은 컬러를 가지는 큰 이미지를 다룰 경우에는 JPEG이 적합

52 파일 포맷의 비교 3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 원본 BMP 파일 JPEG 이미지 GIF 이미지
416KB KB(21.0:1) KB(84.7:1) 1641KB KB (19.49:1) KB(9.77:1)

53 3.5.2 벡터 그래픽의 파일 포맷 EPS (Encapsulated Postscript)
3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷 3.5.2 벡터 그래픽의 파일 포맷 EPS (Encapsulated Postscript) 프린터에 사용되는 포스트스크립트(Postscript)언어를 활용 텍스트의 그래픽 구조 및 폰트, 비트맵 정보를 표시 WMF (Windows Meta File) Windows에서 사용하는 메타파일 방식, 오피스 클립아트에 사용 비트맵과 벡터 정보를 함께 표현하고자 할 경우 가장 적합 AI Adobe Illustrator에서 사용된 파일 포맷 CDR Corel Draw에서 사용되는 파일 포맷

54 3.5.3 3차원 그래픽 파일 포맷 3DS DXF WRL 3.5 이미지와 그래픽의 파일 포맷
3D Studio에서 사용된 파일 포맷 대부분의 3차원 그래픽 소프트웨어에서 사용 DXF Autodesk사에서 자사의 AutoCAD에 사용하기 위해 개발 CAD 소프트웨어에서 널리 사용 WRL VRML을 위해 개발된 포맷 3차원 객체에 대한 구성 및 그 객체의 위치정보

55 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어 그리기 도구 칠하기 도구 이미지 편집 도구 3차원 그래픽 소프트웨어

56 3.6.1 그리기 도구(Drawing Tool) 특징 대표적 소프트웨어 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어
벡터 방식을 기본으로 함, 이동 및 확대/축소가 용이 대부분의 편집/저작 도구에서 그리기 기능을 제공 대표적 소프트웨어 Adobe사의 Illustrator 그래픽 디자이너, 일러스트레이터 등 전문가들이 선호 Corel사의 Corel Draw 레이어를 이용한 벡터 일러스트 기능과 페이지 레이아웃 기능이 우수 일러스트레이션, CI(Corporation Identification), 간행물 표지 디자인, 브로셔 제작 등에 사용

57 3.6.2 칠하기 도구(Painting Tool) 특징 대표적 소프트웨어 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어
픽셀 단위를 기본으로 하는 래스터 데이터를 가짐 그리기 도구의 데이터에 비해 데이터 사이즈가 크다. 대표적 소프트웨어 MacPaint, SuperPaint, Painter 등 Corel Painter 실세계의 회화 기법을 컴퓨터에서 적용하기 위해 좋은 도구 목탄, 연필, 수채, 유채 물감 등과 같은 다양한 종류의 칠하기 도구들을 제공 Corel Painter의 작업화면

58 3.6.3 이미지 편집도구 (Image Editing Tool)
3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어 3.6.3 이미지 편집도구 (Image Editing Tool) 특징 스캐너나 디지털 카메라 등 입력장치를 통해 얻은 사진이나 이미지에 다양한 그래픽 처리를 하기 위한 소프트웨어 필터링, 해상도 조정, 레이어, 화상 처리 등 다양한 기능 제공 대표적 소프트웨어 Adobe Photoshop 이미지 편집 도구의 표준이라할 만큼 널리 사용 이미지 편집에 필요한 대부분의 기능 보유 강력하고 다양한 필터 기능 제공

59 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어 PaintShopPro PHOTO
원래 JASC사에서 래스터 그래픽 방식의 칠하기 도구로 개발, 최근 Corel사로 인수되면서 PaintShopPro PHOTO X2 버전 출시 디지털 이미지 편집 및 웹 그래픽 제작 소프트웨어로 사용 디지털 사진 편집 기능 및 보정 기능을 강화

60 3.6.4 3차원 그래픽 소프트웨어 특징 대표적 소프트웨어 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어
모델링 과정과 렌더링 과정을 포함하여 하나의 소프트웨어로 제공 모델링 : 3차원 물체 만드는 과정 렌더링 : 모델에 쉐이딩, 텍스쳐, 표면처리 등의 작업을 수행 대표적 소프트웨어 3D Studio Max, MAYA, SoftImage 3D 등 (a) 모델링 (b) 쉐이딩 (c) 텍스쳐 매핑

61 3.6 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어 3D Studio Max MAYA SoftImage 3D
Autodesk사의 계열사인 Kinetix사에서 개발 뛰어난 모델링과 렌더링, 애니메이션 기능 제공 MAYA Silicon Graphics사가 Alias Wavefront를 수정, 확장하여 개발 너브 모델링(NURBS Modeling), 다각형 모델링(Polygon Modeling), 미립자 시스템(Particle System) 등 기능 제공 SoftImage 3D 캐나다 SoftImage사에서 개발하였고, 현재 Autodesk사에서 판매 캐릭터 애니메이션 분야에서 독보적인 위치