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3. 이미지와 그래픽

 

 1. 이미지와 그래픽 기본 개념

   - 이미지는 멀티미디어를 구성하는 여섯가지 주요 미디어인 텍스트, 이미지, 그래픽, 사운드, 비디오, 애니메이션 중에서

      가장 중요한 위치를 차지하고 있다.

      이미지는 픽셀의 2차원 맵으로 구성되며 비트맵이미지 또는 레스터 이미지라고도 한다.


                                   그래픽                         │                   이미지


    개념 │    벡터 그래픽, 벡터 드로잉               │ 비트맵, 비트맵이미지, 정지이미지, 페인팅

           │                                                        │

    장점 │    기억 공간을 적게 차지함                │ 화면에 보여주는 속도가 빠름

           │    이동, 회전, 변형이 용이                  │

    단점 │    화면에 보여주는 속도가 느림          │ 기억 공간을 많이 차지함

           │                                                         │ 이동, 회전, 변형처리가 복잡함


 1.1 비트맵 방식

   비트맵방식은 개념적으로 생각했을 때, 동일한 크기의 정사각형 모양의 픽셀로 이루어진 비트맵위에 만들고자 하는 글자,

   또는 그림의 모양대로 픽셀들을 칠하는 방식이다.

   비트맵이미지들은 픽셀(pixel)이라고 하는 개별적인 점들의 집합이다. 픽셀이 많을 수록 그림이 선명해진다.

 1.2 벡터 방식

   벡터방식은 모양을 나타내려고 하는 문자 또는 그림의 윤곽선을 수학적인 함수로 표현한다. 모양을 여러형태로 변형하기

   쉽다.

   벡터방식은 이미지 모양 및 색에 대한 정보를 담고있다.

 1.3 비트맵 vs 벡터


                                  비트맵                           │                 벡터


   장점 │    미세한 색상 변화를 표현할 수 있다.  │ 파일 크기가 작다

          │    단순한 방식으로 만들기 쉽다.           │ 회전, 확대등 변형이 쉽다.

          │    별도의 계산이 필요없이 출력이 빠름 │

   단점 │    파일의 크기가 크다.                         │ 미세한 색상변화를 표현하기 어렵다.

          │    회전, 확대등 변형이 어렵다.              │ 수학적인 방법 사용으로 제작이 어렵다.

          │                                                          │ 계산이 필요해 출력에 시간이 걸린다.


 1.4 색표현 방식

  1.4.1 RGB 방식

   Red,Green,Blue 를 혼합하여 색상을 구성하는 방식

   세가지 색상을 더해서 표현하므로 가산 모델이라고도 한다.

  1.4.2 YIQ 방식

   발광상태에 의존하는 방식

  1.4.3 YUV 방식

   밝기와 색상 성분으로 표현하기 때문에 RGB보다 메모리를 효율적으로 사용함

   4개의 픽셀당 하나의 색상성분

  1.4.4 HSB 방식

   명도 채도로 말하는 방식

  1.4.5 CMYK 방식

   CMYK(Cyan: 청록, Magenta: 자홍, Yellow: 노랑, Black: 검정) 방식은 프린터와 같은 인쇄장치에서 색상을 합성하기 위해

   서 사용되는 감산 혼합방식 (하나의 색에서 다른색을 제거하여 색상형성) 이다.

  1.4.6 인덱스 칼라모드

   이미지에 사용되는 색상만 따로 추려내서 팔레트 정보를 구성한다. 이것으로 색상을 표현하는 방법

 

 2. 픽셀의 크기와 색상의 수

  2.1 픽셀

   - 픽셀은 그림요소(Picture Element)의 합성어 이다.

   - 화면을 구성하는 가장 기본이되는 단위.

   - 픽셀로 구성된 이미지는 비트맵 방식으로 저장된다.

   - 픽셀의 총 수는 파일크기의 데이터 총 합계에 의해서 결정된다.

   - 각 픽셀이 가질 수 있는 칼라 수는 각 픽셀에 할당되어 있는 비트 수와 밀접한 관련이 있다.

  2.2 해상도

   - 해상도는 픽셀의 개수를 말한다.

   - dpi (dots per inch)란 가로,세로 1인치 범위안에 몇개의 픽셀로 구성되어 있는 가를 나타낸다.

  장치해상도: 출력장치가 나타낼 수 있는 해상도

  이미지 해상도: 카메라 등이 나타내는 해상도

  2.3 픽셀과 비트수의 관계

   - 컴퓨터 모니터에 나타낼 수 있는 색의 수는 그래픽 카드에 의해 좌우된다. 또한 그래픽 카드내에 장착되어 있는

     디스플레이를 위한 메모리, 즉 비디오 램의 크기에 의해서도 좌우된다.

  24비트- 트루컬러 16비트- 하이컬러

   이미지 데이터의 크기

    x축 픽셀수 * y축 픽셀수 * 바이트 / 픽셀 (bpp)

 

 3. 파일 형식

  3.1 파일 형식

   - BMP: Microsoft 사의 윈도우즈와 IBM 사의 OS12에서 지원하는 가장 간단한 파일 형식.

      어떠한 압축 기법도 사용하지 않음. 파일의 크기가 크다. 레스터 방식

   - PCX: 비교적 압축방법이 간단한 Run-Length Code 방식을 사용한다.

      그래픽 읽는 속도가 빠르다. 압축 효율이 떨어진다.

   - GIF: 칼라 뎁스가 8비트로 제한된다. 파일 크기가 작다. 투명처리, 애니메이션 가능.

   - JPEG: 픽셀의 RGB칼라 데이터를 밝기와 색상으로 변환한 다음, 밝기 정보를 가진 데이터는 그대로 두고 색상 정보를 담

      고 있는 부분의 인접픽셀의 평균값을 이용하여 파일 크기를 줄인다. 24비트 사용.

   - TIF: 무손실 압축방식으로 압축하지 않은 상태에서 저장하여 사용하는 경우가 많다.

   - EPS: 프린터에 그래픽 정보를 내보내기 위해 등장한 PostScript 언어를 활용한 포멧이다.

   - WMF: 클립아트로 제공되는 포멧

   - AI: Illustrator에서 사용되는 포멧

   - CDR: Corel Draw 에서 사용되며 벡터방식

  벡터 그래픽 포멧

  CGM, DXF, EPS, GEM, HPGL, IGES, PIC, PICT, WMF

 

 4. 이미지 압축기법

  -이미지 압축의 의의

   불필요한 데이터를 삭제하고 가능하면 의미의 전달 효율이 좋은 데이터의 형태를 선택하여 디지털 방식으로 전달.

  4.1 단순 압축 방식

   - 각 픽셀의 크기 줄이기 ( 유사한 색상을 하나의 대표색으로, 미묘한 것 불가능, 복원불가(손실))

   - 색상표를 통해

   - RLE(Run Length Code) 반복되는 픽셀들을 하나의 색상 값과 그 색상이 반복되는 회수로 치환하는 것.

  4.2 보정기법

   - 부족한 부분을 보태어 바르게 함

   - 영상을 구성하는 픽셀들의 부분 집합만을 전송하고 픽셀들 사이에 생략된 픽셀은 보정에 의해 생성

  4.3 예측기법

   4.3.1 차이 PCM

    색들간의 차이만을 이용하여 전송하는 방식.

   4.3.2 적응적 PCM

  4.4 변환기법

    주로 DCT를 사용하며, 픽셀을 세분화하여 주파수별로 나누는 방법

  4.5 통계방법

    - 통계적으로 조사하여 가장 빈도수가 낮은 것은 긴 코드로 높은 것은 짧은 코드로 나타내는 방식

      ex) 허프만 코딩

  4.6 GIF 압축

    - 수직보다는 수평으로 같은 색을 가질 경우 더 큰 압축효과를 기대할 수 있다.

    - LZW방식 사용 (RLE 응용)

    - 2진수로 코드화.

  4.7 JPEG 압축

    - 25:1 압축율

    - 정지 컬러이미지와 흑백 그레이 이미지의 압축 * 복원 알고리즘 개발을 목적으로 하고 있다.

    - JPEG는 100: 1도 가능하지만 화질이 구려서 사용되지 않음

    - JPEG 압축은 손실형과 비 손실형 두가지 형식이 있다.

  4.7.1 압축과정

  색상변환표 -> 다운샘플링 -> DCT과정 -> 양자화 과정 -> 허프만 코딩

    RGB > YIQ      명암외의 것을 다운           

 ( 1. 첫단계는 그림을 JPEG의 색상 영역으로 변환하는 작업이다.

 ( 2. 두번째는 다운 샘플링, 눈은 명암의 변화에 상당히 민감하므로 명암데이터는 다운 샘플링을 하지 않는다.

 ( 3. 세번째는 DCT (주파수가 같은 것 끼리 모으며 고주파 데이터를 주로 지운다. 이유는 고주파는 사람이 덜 민감하므로)

 ( 4. 네번째는 양자화 단계이다. 여기서 각 계수 값은 64개의 제수로 나누어 진다. 0과 비슷한 값을 가진 계수들은 0으로

       되고, 나머지 값들은 근사값들로 모아진다 ( 여기서 손실 )

 ( 5. 허프만 코딩

     - 서술형 주관식 예상되는 문제 -  

 

 5. 이미지 처리

  5.1 이미지의 디지털화

   아날로그 -> 디지털  (컴퓨터가 처리할 수 있도록)

   디지털 -> 아날로그 (사용자가 볼 수 있도록)

   디지털화 하는 것을 디지타이저 라고 하며 종류에는 스캐너와 디카가 있다.

   디지타이저의 중요한 기능은 샘플링과 양자화 이다.

  - 샘플링 (픽셀로 표현)

   하나의 영상을 표현하기 위해 동등한 크기로 데이터 포인트들을 획득하는 과정

   픽셀을 획득하는 공간 크기가 클수록 거친 이미지.

  - 양자화

   샘플링된 각 픽셀들에 대하여 값을 할당하는 것을 의미한다.

   한 픽셀에 할당되는 비트 수를 비트 해상도라고 하며 비트수가 많을 수록 이미지의 질이 좋아진다.

  5.2 이미지 처리 기법

   - 디더링

   색상 표현이 불가능 할 경우 다른 색상을 섞어서 비슷한 색상을 만들어내는 방식.

   화면이 거칠게 표현될 수 있다.

   - 엔티엘리어싱

   이미지의 계단 형태로 된 경계선을 물체의 색상과 배경색상을 혼합하여 표현함으로써 물체의 경계면을 부드럽게 보이게함

   - 히스토그램

   영상의 명암값 프로필을 보여주기 위해 사용되는 방식

   - 블러링

   영상의 세세한 부분을 제거하는데 쓰이는 기법

   이미지의 다른 부분과 비교했을 때 흐려져 있음을 확인할 수 있다.

   - 윤곽선 추출

   이미지의 그레이 레벨이 급격하게 변하는 부분을 감지하여 표시하는 필터

   주위 픽셀값의 차이를 이용하여 구한다.

   윤곽선을 추출한다.

 

 6. 그래픽과 이미지 편집 소프트웨어. 

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