mm 04 img&gra [호환 모드]

44장장 이미지와이미지와 그래픽그래픽

Ⓒsblim, 2009~ 1

멀티미디어의 이해

4.1 이미지와 그래픽의 기본개념

u 픽셀의 이해

u 컬러모델

u 해상도

u 이미지와 래스터/벡터 그래픽

Ⓒsblim, 2009~ 2

u 픽셀의 이해

u 컬러모델

u 해상도

u 이미지와 래스터/벡터 그래픽

픽셀의 이해

u 시각적 정보l 인간이 받아들이는 정보 중 시각적 정보는 전체 정보 중 상당 부분

l 멀티미디어 디자인에서 가장 중심적인 위치 차지

이미지 그래픽 이미지와 그래픽의 합성

u 기본 개념l Pixel: Picture Element의 합성어,

화면을 구성하는 가장 기본이 되는 단위

l 이미지는 픽셀의 집합으로 표현,비트맵(Bitmap) 방식으로 저장장치에 기록


Ⓒsblim, 2009~ 3

u 시각적 정보l 인간이 받아들이는 정보 중 시각적 정보는 전체 정보 중 상당 부분

l 멀티미디어 디자인에서 가장 중심적인 위치 차지

이미지 그래픽 이미지와 그래픽의 합성

u 기본 개념l Pixel: Picture Element의 합성어,

화면을 구성하는 가장 기본이 되는 단위

l 이미지는 픽셀의 집합으로 표현,비트맵(Bitmap) 방식으로 저장장치에 기록

비트맵 표현

u 색상의 수l 각 픽셀은 Red, Green, Blue의 값을 적절히 배합시켜 색을 표현

l 색상의 수는 픽셀당 비트에 비례 : 2k 개 색상


비트의 수

표현가능한색상의 수

비고

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비트의 수

표현가능한색상의 수

비고

1 2 (21) 흑백

4 16 (24) 팔레트 사용 (인덱스 컬러)

8 256 (28) 팔레트 사용 (인덱스 컬러)

16 65536 (216) 하이컬러 (R:G:B = 5:5:5)

24 16,777,216 (224) 트루컬러 (R:G:B = 8:8:8)

32 16,777,216 (224) + 8비트 알파채널 트루컬러 + 알파채널


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1 비트 이미지 4 비트 이미지 8 비트 이미지 16 비트 이미지

컬러 모델(Color model)

u 어떤 특정 상황에서 컬러의 특징을 설명하기 위한 방법l 하나의 컬러 모델을 사용하여 컬러의 모든 성질을 설명 못함

l 따라서, 여러 종류의 컬러 모델을 정의하여 상황에 따라 사용

u 컬러모델의 종류l RGB, CMY, HSV 등l 보통 세가지 요소를 사용하여 색을 표현하므로 3차원 좌표 시스템

에 대응시켜서 각 색상을 하나의 점으로 표시


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u 어떤 특정 상황에서 컬러의 특징을 설명하기 위한 방법l 하나의 컬러 모델을 사용하여 컬러의 모든 성질을 설명 못함

l 따라서, 여러 종류의 컬러 모델을 정의하여 상황에 따라 사용

u 컬러모델의 종류l RGB, CMY, HSV 등l 보통 세가지 요소를 사용하여 색을 표현하므로 3차원 좌표 시스템

에 대응시켜서 각 색상을 하나의 점으로 표시

RGB(Red, Green, Blue) 모델

u 가산 모델(additive model)l 빛의 삼원색(적색, 녹색, 청색)이 기본색이 되는 컬러 모델

l 기본 색 세가지를 더하여 새로운 컬러를 생성 → 더해질 수록 흰색

l 사용 : 빛의 성질을 이용하여 컬러를 표현하는 곳, CRT 모니터 등


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CMY(Cyan, Magenta, Yellow) 모델

u 감산 모델(additive model)l 빛의 혼합에 의해 발생한 2차 색상들을 기본으로 하는 컬러 모델

l 색의 삼원색 Cyan, Magenta, Yellow는 Red, Green, Blue와 보색

l 물감, 잉크 등의 성질을 이용하는 컬러 프린터나 인쇄 등에 사용

l CMYK 모델을 많이 사용 : K(Kappa) - 검은색

§ CMY를 섞으면 검은색이 생성되지만 만족스럽지 못하며 잉크낭비


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u 감산 모델(additive model)l 빛의 혼합에 의해 발생한 2차 색상들을 기본으로 하는 컬러 모델

l 색의 삼원색 Cyan, Magenta, Yellow는 Red, Green, Blue와 보색

l 물감, 잉크 등의 성질을 이용하는 컬러 프린터나 인쇄 등에 사용

l CMYK 모델을 많이 사용 : K(Kappa) - 검은색

§ CMY를 섞으면 검은색이 생성되지만 만족스럽지 못하며 잉크낭비

HSV or HSB 모델

u 인간의 직관적인 시각 모델과 흡사l 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value 또는 Brightness)의 세가

지 속성을 이용

l 인간은 128(H) * 130(S) * 23(B) = 382720 color 구별

u RGB 모델, CMY 모델, HSV 모델들 사이에는 변환이 가능


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u 인간의 직관적인 시각 모델과 흡사l 색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value 또는 Brightness)의 세가

지 속성을 이용

l 인간은 128(H) * 130(S) * 23(B) = 382720 color 구별

u RGB 모델, CMY 모델, HSV 모델들 사이에는 변환이 가능

인덱스 컬러(Indexed Color)

u 팔레트, 색상 보기표(CLUT : Color Look-Up Table) 이용l 팔레트(색상보기표)에 미리 정의된 색상을 사용하여 이미지 표현

l 화면상의 한 점은 팔레트의 번호(인덱스)를 갖고 있으며, 여기에는그 점이 나타낼 색상의 RGB 값이 기억되어 있음

l 사용자가 임의로 정의하여 사용할 수도 있음


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u 팔레트, 색상 보기표(CLUT : Color Look-Up Table) 이용l 팔레트(색상보기표)에 미리 정의된 색상을 사용하여 이미지 표현

l 화면상의 한 점은 팔레트의 번호(인덱스)를 갖고 있으며, 여기에는그 점이 나타낼 색상의 RGB 값이 기억되어 있음

l 사용자가 임의로 정의하여 사용할 수도 있음

u 사용할 수 있는 색상의 수가 제한된 시스템에서 사용l 보통 8비트에서 총 256 color 사용

l 사용이 가능한 색상의 수가 제한되므로 색 변화가 일어날 수 있음


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해상도(Resolution)

u 장치 해상도(Device resolution)l 단위 길이당 표시할 수 있는 픽셀 또는 점의 수로 표현

l 인치(inch)를 단위 길이로 많이 사용, 이 경우 해상도의 단위는dpi(dot per inch)

l 프린터,스캐너 : 300~700 dpi 이상, 모니터 : 85 ~ 120 dpi 이상

u 이미지 해상도(Image resolution)l 장치와 무관한 이미지 자체의 해상도,l 전체 픽셀의 수(또는 가로 세로 픽셀 수)로 표현

l 디스플레이, 카메라, 이미지 등의 해상도에 적용


Ⓒsblim, 2009~ 12

u 장치 해상도(Device resolution)l 단위 길이당 표시할 수 있는 픽셀 또는 점의 수로 표현

l 인치(inch)를 단위 길이로 많이 사용, 이 경우 해상도의 단위는dpi(dot per inch)

l 프린터,스캐너 : 300~700 dpi 이상, 모니터 : 85 ~ 120 dpi 이상

u 이미지 해상도(Image resolution)l 장치와 무관한 이미지 자체의 해상도,l 전체 픽셀의 수(또는 가로 세로 픽셀 수)로 표현

l 디스플레이, 카메라, 이미지 등의 해상도에 적용

이미지와 래스터/벡터 그래픽

u 래스터(Raster) 그래픽l 픽셀단위로 저장하는 방식 → 이미지, 정지화상

l 화면을 확대할 때 화질이 떨어진다. : 계단현상

l 파일의 크기는 해상도에 비례

l 칠하기 도구(Painting tool), 사진편집도구에서 사용하는 방식


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u 래스터(Raster) 그래픽l 픽셀단위로 저장하는 방식 → 이미지, 정지화상

l 화면을 확대할 때 화질이 떨어진다. : 계단현상

l 파일의 크기는 해상도에 비례

l 칠하기 도구(Painting tool), 사진편집도구에서 사용하는 방식

확대

⇒

u 벡터(Vector) 그래픽l 점, 선, 곡선, 원등의 기하적 객체(즉, 그래픽 함수)로 표현되므로,

화면 확대시 화질의 변화가 없다.l 일반적으로 파일의 크기가 래스터 그래픽 방식에 비해 작다.l 그리기 도구(Drawing tool)에서 점/선/원/다각형 등 기하 객체 생성

§ 일러스트레이션(illustration), 3D 그래픽, 애니메이션 등에 적합


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u 벡터(Vector) 그래픽l 점, 선, 곡선, 원등의 기하적 객체(즉, 그래픽 함수)로 표현되므로,

화면 확대시 화질의 변화가 없다.l 일반적으로 파일의 크기가 래스터 그래픽 방식에 비해 작다.l 그리기 도구(Drawing tool)에서 점/선/원/다각형 등 기하 객체 생성

§ 일러스트레이션(illustration), 3D 그래픽, 애니메이션 등에 적합

확대

⇒

래스터 벡터

4.2 입력장치

u 스캐너

u 디지털 카메라

u 펜 입력장치

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4.3 출력장치

u CRT 모니터

u 프린터

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4.4 이미지의 처리와 압축

u 이미지의 디지털화

u 이미지 필터링

u 이미지의 압축

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4.5 2D/3D 그래픽스

u 문자 폰트

u 2D 그래픽스

u 3D 그래픽스

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문자 폰트(Character Font)

u 래스터 폰트(Raster Font, Bitmap Font)l 글자를 표현하기 위해 픽셀들의 위치를 기억 ⇒ 비트맵

l 장점: 화면에 빠르게 디스플레이

l 단점: 확대 시 계단 현상이 나타남

l 저해상도 프린터/디스플레이 기기에 사용


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u 래스터 폰트(Raster Font, Bitmap Font)l 글자를 표현하기 위해 픽셀들의 위치를 기억 ⇒ 비트맵

l 장점: 화면에 빠르게 디스플레이

l 단점: 확대 시 계단 현상이 나타남

l 저해상도 프린터/디스플레이 기기에 사용

u 벡터 폰트(Vector Font)l 선의 종류/좌표와 그에 따른 인수들을 기억

l 장점: 확대 시에도 깨끗한 글자를 유지

l 단점: 계산이 필요하므로 디스플레이 시간이 더 소요

l 현재 윈도우 및 프린터는 대부분이 벡터 폰트

I am VECTOR FontI am VECTOR FontI am VECTOR


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u 벡터 폰트(Vector Font)l 선의 종류/좌표와 그에 따른 인수들을 기억

l 장점: 확대 시에도 깨끗한 글자를 유지

l 단점: 계산이 필요하므로 디스플레이 시간이 더 소요

l 현재 윈도우 및 프린터는 대부분이 벡터 폰트

I am VECTOR FontI am VECTOR FontI am VECTOR

2D 그래픽스 기법

u 디더링(Dithering)l 제한된 수의 색상들을 섞어서 다양한 색상을 만들어 내는 기법

l 현재 팔레트에 없는 컬러를 유사한 컬러의 패턴으로 표현

§ 픽셀당 일정한 비트 수의 이미지를 더 낮은 비트의 이미지로 변환 가능

§ 팔레트를 지원하는 대부분의 그래픽 소프트웨어에서 기본적으로 지원

l CMY/CMYK 컬러 프린터에서 사용


Ⓒsblim, 2009~ 21

u 디더링(Dithering)l 제한된 수의 색상들을 섞어서 다양한 색상을 만들어 내는 기법

l 현재 팔레트에 없는 컬러를 유사한 컬러의 패턴으로 표현

§ 픽셀당 일정한 비트 수의 이미지를 더 낮은 비트의 이미지로 변환 가능

§ 팔레트를 지원하는 대부분의 그래픽 소프트웨어에서 기본적으로 지원

l CMY/CMYK 컬러 프린터에서 사용

원본 이미지 256 컬러로 디더링된 이미지 컬러 프린터에서 디더링

u Photoshop에서의 디더링l 디퓨전(Diffusion) : 점들을 임의로 흩어 놓아 자연스런 색을 표현

l 패턴(Pattern) : 점들을 특정 패턴에 따라 색을 섞어 만드는 방식

u 그레이 이미지의 디더링l 회색을 검은색과 흰색의 점을 섞어 표현 가능


Ⓒsblim, 2009~ 22

u Photoshop에서의 디더링l 디퓨전(Diffusion) : 점들을 임의로 흩어 놓아 자연스런 색을 표현

l 패턴(Pattern) : 점들을 특정 패턴에 따라 색을 섞어 만드는 방식

u 그레이 이미지의 디더링l 회색을 검은색과 흰색의 점을 섞어 표현 가능

u 앤티앨리어싱(Antialiasing)l 물체 경계면의 픽셀을 물체의 색상과 배경의 색상을 혼합해서 표

현하여 경계면이 부드럽게 보이도록 하는 기법

l 앤티앨리어싱을 사용한 경우 훨씬 부드럽게 느껴짐

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u 앤티앨리어싱(Antialiasing)l 물체 경계면의 픽셀을 물체의 색상과 배경의 색상을 혼합해서 표

현하여 경계면이 부드럽게 보이도록 하는 기법

l 앤티앨리어싱을 사용한 경우 훨씬 부드럽게 느껴짐

3D 그래픽스

u 3차원 그래픽스의 가장 큰 목적은 실감 효과l 실세계에 존재하지 않는 물체를 입체적으로 표현 가능

u 3차원 그래픽 생성과정l 물체의 기하학적인 형상을 모델링(Modeling)l 3차원 물체를 2차원 평면에 투영(Projection)l 생성된 3차원 물체의 색상과 명암을 그리기(Rendering)


Ⓒsblim, 2009~ 24

u 3차원 그래픽스의 가장 큰 목적은 실감 효과l 실세계에 존재하지 않는 물체를 입체적으로 표현 가능

u 3차원 그래픽 생성과정l 물체의 기하학적인 형상을 모델링(Modeling)l 3차원 물체를 2차원 평면에 투영(Projection)l 생성된 3차원 물체의 색상과 명암을 그리기(Rendering)

u 모델링(Modeling) : 3차원 좌표계로 모양을 표현하는 과정l 와이어프레임(Wireframe) 모델

l 다각형 표면(Polygon Surface) 모델

l 솔리드(Solid) 모델

u 3차원 스캔에 의한 모델링l 실제 사람의 얼굴이나 물체를 스캐닝

l 3차원 디지타이저, 3차원 레이저 스캐너


Ⓒsblim, 2009~ 25

u 모델링(Modeling) : 3차원 좌표계로 모양을 표현하는 과정l 와이어프레임(Wireframe) 모델

l 다각형 표면(Polygon Surface) 모델

l 솔리드(Solid) 모델

u 3차원 스캔에 의한 모델링l 실제 사람의 얼굴이나 물체를 스캐닝

l 3차원 디지타이저, 3차원 레이저 스캐너

u 투영(Projection)l 3차원 물체를 2차원 평면에 투영

l 평행 투영법과 원근 투영법


Ⓒsblim, 2009~ 26

u 렌더링(Rendering)l 그림자나 색채의 변화와 같은 3차원적인 질감을 더하여 현실감을

추가하는 과정

l 은면제거(Hidden Surface Removal)l 쉐이딩(Shading)l 텍스쳐 매핑(Texture Mapping)


Ⓒsblim, 2009~ 27

u 렌더링(Rendering)l 그림자나 색채의 변화와 같은 3차원적인 질감을 더하여 현실감을

추가하는 과정

l 은면제거(Hidden Surface Removal)l 쉐이딩(Shading)l 텍스쳐 매핑(Texture Mapping)

3차원 그래픽 파일 포맷(생략)

u WRLl VRML을 위해 개발된 포맷

l 3차원 객체에 대한 구성 및 그 객체의 위치정보

u DXFl Autodesk사에서 자사의 AutoCAD에 사용하기 위해 개발

l CAD 소프트웨어에서 널리 사용

u 3DSl 3D Studio에서 사용된 파일 포맷

l 대부분의 3차원 그래픽 소프트웨어에서 사용


Ⓒsblim, 2009~ 29

u WRLl VRML을 위해 개발된 포맷

l 3차원 객체에 대한 구성 및 그 객체의 위치정보

u DXFl Autodesk사에서 자사의 AutoCAD에 사용하기 위해 개발

l CAD 소프트웨어에서 널리 사용

u 3DSl 3D Studio에서 사용된 파일 포맷

l 대부분의 3차원 그래픽 소프트웨어에서 사용

래스터 방식의 파일 포맷

u BMPl 마이크로소프트에서 지원, 비트맵 방식에서 가장 기본 포맷

l 압축 하지 않기 때문에 파일 크기가 큰 것이 단점

u GIFl Compuserve 개발, 8bit 인덱스 컬러를 지원하는 대표적 압축 포맷

l RLE(Run Length Encoding) 방식을 응용한 알고리즘을 사용

§ 수평으로 압축이 진행되므로 수평으로유사한 이미지의 경우 압축률 증가

§ 일러스트레이션용 이미지 파일의 경우에압축효과 증대

l GIF89, GIF89a : 투명색(transparent color), 애니메이션 기능 제공


Ⓒsblim, 2009~ 30

u BMPl 마이크로소프트에서 지원, 비트맵 방식에서 가장 기본 포맷

l 압축 하지 않기 때문에 파일 크기가 큰 것이 단점

u GIFl Compuserve 개발, 8bit 인덱스 컬러를 지원하는 대표적 압축 포맷

l RLE(Run Length Encoding) 방식을 응용한 알고리즘을 사용

§ 수평으로 압축이 진행되므로 수평으로유사한 이미지의 경우 압축률 증가

§ 일러스트레이션용 이미지 파일의 경우에압축효과 증대

l GIF89, GIF89a : 투명색(transparent color), 애니메이션 기능 제공

501 bytes 1,148 bytes

u JPEG(Joint Photographic Experts Group)l 1992년 ISO 표준으로 확정

l 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

l 손실(Lossy) 압축

§ 24비트 컬러를 사용하며 압축 특성으로 인한 색번짐이 나타날 수 있음

GIF JPEG(1.49KB) (1.53KB)


Ⓒsblim, 2009~ 31

u JPEG(Joint Photographic Experts Group)l 1992년 ISO 표준으로 확정

l 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

l 손실(Lossy) 압축

§ 24비트 컬러를 사용하며 압축 특성으로 인한 색번짐이 나타날 수 있음

GIF JPEG(1.49KB) (1.53KB)

u 파일 포맷의 비교원본 BMP 파일 JPEG 이미지 GIF 이미지


Ⓒsblim, 2009~ 32

117.2KB 22.4KB(5.22:1) 6.6KB(17.91:1)

773.5KB 53.6KB (14.13:1) 209.9KB(3.691:1)

벡터 그래픽의 파일 포맷(생략)

u EPS (Encapsulated Postscript)l 프린터에 사용되는 포스트스크립트(Postscript)언어를 활용

l 텍스트의 그래픽 구조 및 폰트, 비트맵 정보를 표시

u WMF (Windows Meta File)l Windows에서 사용하는 메타파일 방식

l 비트맵과 벡터 정보를 함께 표현하고자 할 경우 가장 적합

u AIl Adobe Illustrator에서 사용된 파일 포맷

u CDRl Corel Draw에서 사용되는 파일 포맷


Ⓒsblim, 2009~ 33

u EPS (Encapsulated Postscript)l 프린터에 사용되는 포스트스크립트(Postscript)언어를 활용

l 텍스트의 그래픽 구조 및 폰트, 비트맵 정보를 표시

u WMF (Windows Meta File)l Windows에서 사용하는 메타파일 방식

l 비트맵과 벡터 정보를 함께 표현하고자 할 경우 가장 적합

u AIl Adobe Illustrator에서 사용된 파일 포맷

u CDRl Corel Draw에서 사용되는 파일 포맷

4.7 이미지/그래픽스 편집 소프트웨어

u 그리기 도구

u 칠하기 도구

u 이미지 편집 도구

u 3차원 그래픽 소프트웨어

Ⓒsblim, 2009~ 34

u 그리기 도구

u 칠하기 도구

u 이미지 편집 도구

u 3차원 그래픽 소프트웨어

그리기 도구(Drawing Tool)

u 특징l 벡터 방식을 기본으로 함

l 대부분의 편집/저작 도구에서 그리기 기능을 제공

u 대표적 소프트웨어l Adobe사의 Illustrator, Corel사의 Corel Draw 등


Ⓒsblim, 2009~ 35

u 특징l 벡터 방식을 기본으로 함

l 대부분의 편집/저작 도구에서 그리기 기능을 제공

u 대표적 소프트웨어l Adobe사의 Illustrator, Corel사의 Corel Draw 등

칠하기 도구(Painting Tool)

u 특징l 픽셀 단위를 기본으로 하는 래스터 데이터를 가짐

l 그리기 도구의 데이터에 비해 데이터 사이즈가 크다.

u 대표적 소프트웨어l MacPaint, SuperPaint, Painter 등


Ⓒsblim, 2009~ 36

u 특징l 픽셀 단위를 기본으로 하는 래스터 데이터를 가짐

l 그리기 도구의 데이터에 비해 데이터 사이즈가 크다.

u 대표적 소프트웨어l MacPaint, SuperPaint, Painter 등

이미지 편집도구 (Image Editing Tool)

u 특징l 스캐너나 디지털 카메라 등 입력장치를 통해 얻은 사진이나 이미

지에 다양한 그래픽 처리를 하기 위한 소프트웨어

l 필터링, 해상도 조정, 레이어, 화상 처리 등 다양한 기능 제공

u 대표적 소프트웨어l Photoshop, ImageFolio 등


Ⓒsblim, 2009~ 37

u 특징l 스캐너나 디지털 카메라 등 입력장치를 통해 얻은 사진이나 이미

지에 다양한 그래픽 처리를 하기 위한 소프트웨어

l 필터링, 해상도 조정, 레이어, 화상 처리 등 다양한 기능 제공

u 대표적 소프트웨어l Photoshop, ImageFolio 등

3차원 그래픽 소프트웨어

u 특징l 크게 모델링 소프트웨어와 렌더링 소프트웨어로 구분

l 대부분의 프로그램이 두가지 기능을 모두 지원

u 대표적 소프트웨어l 3D Studio Max, True Space, SoftImage 3D, Maya 등


Ⓒsblim, 2009~ 38

u 특징l 크게 모델링 소프트웨어와 렌더링 소프트웨어로 구분

l 대부분의 프로그램이 두가지 기능을 모두 지원

u 대표적 소프트웨어l 3D Studio Max, True Space, SoftImage 3D, Maya 등

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