[컴퓨터학개론 10장]- image &video

Digitized Images and Graphics

image= 사각형 점들의 배열

pixel(picture element)= 사각형 점 1개

 

Image 

흑백(Black & White) 이미지

• 1 pixel = 1 bit
• 0(White), 1(Black)

그레이 스케일(gracyscale) 이미지

• 1 pixel = 8 bit
• 0(black)~grays~255(white)

컬러(color) 이미지

• 1 pixel = 3 원색 표현(RGB) = 3*8 bit pattern -> 24bit color
• 3 원색을 사용하여 다양한 색을 표현
• 색의 명도 표현을 위해 3 원색당 8-bit pattern 할당

 

색의 3원 색인 RGB를 적절하게 조합해서 색을 만듦

Green ( 255,255,0) --> yellow [ Red : 255 , Green : 255 , Blue 0]

Black(0,0,0) // White(255,255,255)

 

Color depth 

색깔을 표현하는 데 사용되는 데이터의 양

Hi - color

16비트 색상 깊이: RGB 값에서 각 숫자에 대해 5비트가 사용되며 때때로 투명도를 나타내기 위해 추가 비트가 사용됩니다.

TrueColor

24비트 색상 깊이: RGB 값의 각 숫자에 사용되는 8비트
(8,8,8) bits per color

 

Color pallet는 색깔의 집합

 

Pixel(picture elements) [픽셀]

• Dots of color in image(or display device)

Resolution [ 해상도]

• 이미지 안에 있는 픽셀의 수 
  • 많으면 많을수록 선명함

Rater Graphics

• 이미지를 픽셀의 집합으로 처리
• BMP, GIF, PNG, and JPEG

Vector Graphics

• 이미지를 기하학적인 집합으로 처리
• Flash and SVG

두 방법은 이미지를 표현하는 기법이다.

 

하나의 픽셀은 3개의 sub 픽셀로 구성되어있다.

 

TV의 해상도가 높다면 송출할 때 데이터의 양이 많아진다. (Sd, HD, FHD, QHD, UHD)

 

이미지와 그래픽을 디지털화하는 방법 [ 특정한 이미지를 손실 없이 디지털화하는 것이 목적]

 

BMP(bitmap)

• TrueColor color depth, or less to reduce file size
• run-length encoding에 적합함.

GIF(indexed color)

• 파일은 명시적으로 256개의 color pallete 또는 적은 컬러를 포함한다.
• 각각의 픽셀은 8 or 더 적은 bit를 요구한다.
• 동영상으로 된 GIFS는 이미지의 짧은 연속적인 사건이다.

 

PNG(Portable Network Graphics)

• GIFS를 대체하기 위해 확장된 개념
• 넓은 범위의 color depth로 압축 가능
• 애니메이션화 하지 않는다.

 

JPEG(Joint Photographic Experts Group) [실제 사진 전문가들이 모여서 만든 기술]

• 정보 손실이 일어나도 괜찮음.

lossless : BMP, GIF, PNG

lossy : JPEG

 

Vector graphics 기법은 글자, 활자에 효과적이다.

선과 기하학적인 모양의 개념을 사용해서 이미지를 묘사함.

SVG format : scalable vector graphics 

벡터 그래픽은 수학적으로 크기를 조정할 수 있으며, 필요에 따라 변경 사항을 동적으로 계산할 수 있습니다.

장점 : line art와 cartoon-style에 효과적임.

단점 : 실제 세계의 이미지를 표현하는데 효과적이지 않음.

 

Meta-data 

==data [자료] about data [JPEG] (데이터에 대한 데이터)

• 해당 데이터를 만든 목적, 해당 데이 터의 구조 등등
• 사용자가 데이터를 관리하기 편하게 하려는 목적
• image/viedeo 데이터는 (많은 경우) 제일 앞부분에 metadata를 포함하고 있음.
• photograph 데이터는 찍은 위치, 찍은 기계 등의 정보도 포함

Adobe Flash 사태

• Adobe Flash(어도비 플래시)- 2D vector 그래픽 도구[원래 목적]
  • 1996년 1월 1일 출시
  • 웹 브라우저에서 잘 작동됨.
  • 원래는 동영상 재생 도구 -> 강력한 2D 그래픽 도구(게임 제작 가능)
  • 단점 1 : 컴퓨터 자원 낭비가 심함. [성능 저하]
  • 단점 2 : 보안에 취약(2011년 랜섬웨어 주 감염)
  • 2021년 1월 12일 지원 중단
• 향후의 방향
  • SVG-새로운 국제 표준
  • HTML5+ SVG 또는 webGL (3차원 게임, 그래픽 툴)

Representing Video

 

Vidoe 

• 시간의 흐름에 따라 이미지를 출력
  • a stream of frames in time
  • 1초에 30장의 이미지를 연속 출력
  • 비디오 압축기술로는 MPED 등이 있음.
    • Moving Picture Expert Group : ISO/IEC JTC1/ SC29
• 압축을 안 하면 용량이 매우 큼.
  • 비디오의 압축은 Compressor/Decompressor을 사용 [Codec]
  • 손실 압축을 사용해서 많은 양의 데이터를 효과적으로 압축시킴.

Temporal Compression

• 연속 프레임 간 차이에 기반한 기술: 두 프레임에 있는 대부분의 이미지가 변경되지 않았다면 왜 정보를 복제하는 공간을 낭비해야 하는가?

Spatial compression

• 프레임 내의 반복적인 정보를 제거하는 기술 : 이 문제는 정지화면을 압축할 때 직면하는 것과 본질적으로 동일하다.

MPEG

• MPEG : 비디오 압축(표현) 기술 
  • MPEG -1 ,2,4,7,21
    
    • MPEG-1 
      • CD-ROm 저장용 기술(1.5 Mbps 데이터 속도)
    • MPEG-2
      • 원격 화상회의나 DVD 용 기술(3~6 Mbps 데이터 속도)
    • MPEG-3
      • 오디오 압축기술(MPEG2에 합쳐짐, MP3라고 한다)
    • MPEG-4
      • 객체 중심의 씬 구성, 씬에 상호작용이 가능한 기술
• MPEG frames
  • I-frame(intracoded):원래 이미지
  • P-frame(predicted): I-frame과 바뀐 부분
  • B-frame(bi-directional): I, P, frame과 차이 부분(시간차 고려)
• GOP(Group Of Picture) = 15 frames
  • 2 GOPs per seocnd : 30 frame per second
• 원본 데이터에서 변경된 부분만 저장함.

GOF의 예

 

파일 확장자

 

매직 넘버 magic number 방식

• 유닉스/리눅스에서 사용
  • 1970년대 개발되었지만, 가장 적합한 방식
• 2빈수의 파일의 제일 첫 부분에 파일 형식을 넣어둠.
  • ASCII 파일 : 제일 첫 줄에 사용할 앱 app이름을 명시
    • 예  : #!/bin/sh
• 2진수 파일 : 제일 첫 2또느 4 바이트가 매직 넘버 : magic number
  • JPEG image files begin with FFD8 and end with FFD9

파일 헤더 file header의 도입

• 매직넘버를 확장해서 메타데이터를 넣자
• 예 : BMP(비트맵) 파일 헤더 = 14 바이트 + 40 바이트

 

파일 확장자 방식

• MS-DOs의 8.3 방식
  • 1980년대 IBM-PC에서 사용
  • 파일 이름 = 이름 8자 + 파일 확장자 3글자
  • 운영체제 : 확장자 3자 -> 연결 프로그램 판별
  • 의외의 장점: 사람들이 기억하기 편함
• 윈도 이후의 개선 : 3자 제약이 풀림(. docx. jpeg 가능)
• 문제점
  • 확장자를 변경했다고 포맷이 변하지는 않는다.
  • 표준이 없음. JPEG->jpg, jpe, jpeg 등등등
  • 중복도 있음. fip-> Adobe Flash 또는 Image-Line Fl Studio
• JPEG 관련 사항
  • JPEG = Joint Photograph Expert Group
    • J-peg로 발음
    • ISO/ITU-T가 제정한 정지 화상 압축 기법
  • 실제 파일 형식은 변형이 가능
    • JPEG : 표준 포맷(jpg, jpe, jpeg)
    • EXIF-JPEg : 디지털카메라 저장 방식(. jpg, jpe.jpeg)
    • JFIF : JPEG File Inerchange Format 네트워크 전송용 (. jfif)
    • JNG : JPEG Network Graphics 별도의 파일 포맷(. jng)