영상의 디지털화

영상 모델

그레이 영상(Gray image)

• 영상: 빛의 세기를 2차원 함수 f(x, y)로 나타낸 것
  • f(x, y): 공간좌표 (x, y)에서 빛의 강도, 영상의 밝기(value & intensity)

 

컬러 영상(Color image)

• RGB 각각의 명암도(value)로 표현

영상의 디지털화

표본화(sampling): 공간적 디지털화

양자화(quantization): 명암도의 디지털화

 

→ 표본화 → 양자화 → 부호화 →

 

1차원 신호의 디지털화 = 시간 디지털화(sampling) + 크기 디지털화(quantization)

 

영상의 표본화

• 영상 f(x, y): M * N 의 이산 크기의 배열
  • f(m, n): (m, n) 위치의 화솟 값, pixel, pel

 

영상의 양자화

• 명암도 $I\in [L_{min},L_{max}]\to [0,L]$
  • 8 bit의 경우, $l\in [0,255]$ 256 단계의 명암도
• 인간의 눈: 500 단계의 명얌 해상도(9 bit)

 

디지털 영상 신호의 저장

디지털 영상의 데이터 양

• 정지 영상의 데이터 양 = 수평 방향 화소 수 * 수직 방향 화소 수 * 화소당 비트 수
• example 1) 영상의 크기 512 * 512, 화소당 256 명암도의 그레이 영상
  • 512 * 512 * 8 = 2,097,152 bits
  • $2^9\ast 2^9\ast 2^3/2^3=256KBytes$
• example 2) 영상의  크기 512 * 512, 화소 당 R, G, B 각각 256 명암도의 컬러 영상
  • 3 * 256KBytes = 768 Kbytes
• 초당 동영상의 데이터 양 = 정지 영상의 데이터 양 * 초당 프레임수
• example 1) 영상의 크기 512 * 512, 화소 당 256 명암도의 그레이 영상, 초당 30 프레임
  • 256 KBytes * 30 = 7,680 KBytes = 7.5 Mbytes
• example 2) 영상의 크기 512 * 512, 화소 당 R, G, B 각각 256 명암도의 컬러 영상, 초당 30 프레임
  • 7.5 MBytes * 3 = 22.5 MBytes

 

• 디지털 영상의 저장형식(무손실 압축 형식)
  • BMP 파일
    • 장치 종속적 비트맵(DDB: Device Dependent Bitmap): 영상의 출력 속도를 높일 수 있으나, 시스템에 따라 색이 다르게 표현된다.
    • 장치 독립적 비트맵(DIB: Device Independent Bitmap): 파일 헤더에 색 정보를 표현하므로 장치에 무관하게 항상 일정한 색으로 표현된다.
  • PCX 파일(PiCture eXchange)
    • Zsoft 사에서 제안
    • 영상 데이터는 라인 별로 Run Length Encoding 되어 있음.
  • TIFF 파일(Tagged Image File Format)
    • 데스크탑 퍼블리싱 소프트웨러를 위해 앨더스 사와 마이크로소프트 사가 공동 개발
    • 무손실 압축과 태그를 지원하는 최초의 영상 포맷
  • GIF 파일(Graphic Interchange Format)
    • 미국의 CompuServe 상에서 1987년 데이터 전송 및 화상 압축과 복구를 위해 규정한 방식
    • 최대 256 색까지 저장할 수 있는 무손실 압축 형식
    • 수정된 LZW 압축 방식 사용
    • 높은 압축률과 빠른 실행 속도가 장점
  • PNG 파일 (Portable Network Graphics)
    • 특허 문제를 가지고 있는 GIF 포맷의 문제를 해결하기 위해 고안
    • 인터넷 상의 이미지 표시를 염두해두고 개발