지상 세미나　●CG/VR강좌 （６）	감수：CG-ARTS협회http://www.cgarts.or.jp/
Vol.6 화상 압축과 입출력 강좌

일반적으로, 화상 데이터는, 그대로는 사이즈가 크기 때문에, 입출력 처리나 데이터 송신, 교환등에 있어서 압축되는 경우가 많으며, 여러가지 압축 기술이 있습니다. 화상을 취급하는데 있어서, 그 특성을 알고 용도에 따라 가려 쓰는 것이 필수입니다. ●화상의 양자화 　그림이나 은염 필름 사진과 같은 아날로그 화상은 농담의 매끄러움이 무단계이지만, 이것을 디지털 화상으로 하는 경우, 격자 형상으로 분할해서 줄지어 선 표본점(화소)마다, 어느 정해진 단계에서 하나의 값을 할당합니다. 이와 같이 화소의 농담을 이산적인 수치로 나타내는 것을 양자화라고 합니다. 가장 단순한 양자화는, 백색 또는 흑색으로 2분하는 2진화로 되어, 예를 들면 256단계의 농담에서 값을 할당해 표현한 화상은 256층 구조가 됩니다. 농담의 단계가 많을수록 매끄러운 표현이 되고, 또 분할하는 표본화의 간격이 좁을수록 화상이 세밀하게 표현되며 데이터 사이즈는 크게 됩니다. ●해상도 　표본화 간격은, 단위 길이당 표본점수로 나타냅니다. 이 표본점수를 화소수로써 해상도가 결정됩니다. 예를 들면, 인쇄에 사용하는 경우, 입력 해상도를 350dpi(dots per inch)정도로 하는 것이 일반적이지만, 이것은 화상을 1inch당 350의 격자로 단락, 1개의 격자를 1개의 화소(픽셀 또는 도트)로 하는 것을 의미합니다. 예를 들면, 5inch×5inch의 사진을 350dpi로 입력하면 화상은, 1,750화소×1,750화소가 됩니다. 또한, 300만 화소의 디지털 카메라로 촬영한 2,048화소×1,536화소의 화상을 2L판(7inch×5 inch=178mm×127mm)으로 프린트하는 경우, 해상도는 장변2,048/7(inch)=약293dpi이지만, A4사이즈(297mm×210mm)로 늘여서 인쇄하는 경우, 장변297mm=297/25.4(mm)=11.7inch에 대해서 해상도는 2,048/11.7(inch)=175dpi가 됩니다. 　한편, 이 화상 데이터 사이즈는, 1화소당 256(=2의 8승)층 구조로 RGB각색의 농담을 나타낸 풀컬러에서는, 2,048×1,536×24(bit)=75,497,472bit(=9,437,184바이트)가 됩니다. 실제는 디지털 카메라등의 촬영 데이터는 JPEG형식등으로 압축되고 있습니다. ●가역／비가역 압축 방식 　화상의 압축, 즉 데이터량을 삭감하기 위해서는, 화소치를 부호로 치환하는 화상 부호화의 변환 처리가 진행됩니다. 부호화에는 여러가지 수법이 있지만, 분류 방법의 하나로써, 완전한 복원이 가능한가 아니가의 가역／비가역이 있습니다. 가역 압축 방식은, 원래 화상으로 복원 가능합니다. 비가역 압축 방식은, 압축율을 중시하여 인간이 지각하기 어려운 정보를 결손시키기 때문에, 일단 압축해서 복원하면 화질 열화가 생깁니다. 프로그램등의 수치 데이터는 가역 압축이 아니면 안되지만, 화상 데이터의 경우, 방대한 용량의 데이터에 대해서 가역 부호화를 적용해도 압축율의 한계가 있기 때무네, 바가역 압축이 다용됩니다. 　VR에서 사용할 텍스처등의 화상의 경우, 일정 화질을 유지하면서도 사이즈를 한계까지 가볍게 하는 작업이 불가결하게 됩니다. ●정지 화상 포맷 　주된 화상 파일 형식을 타나냅니다. 　또한, UC-win/Road가 대응하는 화상은 JPEG 및 BMP로, 텍스처 화상은 JPEG가 많고, 흑색 투과 설정을 하는 텍스처의 경우는 BMP를 사용합니다. 명칭 가역 설명 BMP (.bmp) ○ 비압축 방식이기 때문에, 화상 열화는 없지만, 데이터 사이즈가 거대하게 된다. Windows표준 화상 포맷. 복수의 양자화를 서포트. JPEG (.jp .jpeg) 통상 × 압축의 정도를 설정 가능. 저압축으로 하면 화질 열화가 적고, 고압축으로 하면 열화가 크다. 촬영 사진과 같은 자연 화상이나 그라데이션에 적절하고 있어, 대부분의 디지털 카메라가 탑재하고 있다. 압출율이 높고, 대응 소프트도 많이 보급되고 있다. 한번 압축하여 저장하면 원래의 품질로 되돌릴 수 없는 비가역 압축 방식. 후계로써 개발된 JPEG2000형식은 가역 압축이 가능하지만, Windows나 주된 브라우저 대응의 지연으로부터 보급이 진행되지 않는다. GIF (.gif) ○ 256색까지의 색수에 대응. 256색 이하의 로고, 단색으로 베타 색칠하기, 아이콘, 애니메풍의 일러스트등에 적합하다. 색수를 줄일수록 사이즈는 작아진다. 브라우저등에서 볼 수 있는 애니메이션 GIF나 투과색 설정이 가능. TIFF (.tif) ○ 열화가 없고, 기본적으로 비압축 방식. 고품질로의 저장이나, 데이터 변환등에 이용된다. 사이즈가 크지만, 압축 방식도 가능. PNG (.png) ○ 투명도를 지정하는 알파 채널을 서포트하고, 이론상 280조색(최대64bit：RGB각16bit+알파 채널16bit)에 대응 가능. 인터넷에서의 이용을 목적으로 개발된 가역 압축 방식. GIF보다 압축율이 높지만 애니메이션을 할 수 없고 풀컬러에서는 사이즈가 크다. Post Script (.ps) ○ 벡터 표현에 대응. 문자나 도형을 포함한 인쇄용 데이터의 표현에 널리 사용된다. 비압축 방식. PDF (.pdf) ○ × PostScript를 기반으로 컴퓨터에서의 열람을 목적으로써 개발되었다. 설정에 의해, 가역／비가역의 선택이 가능. 사이즈가 작고, 인쇄에도 적합하며, 하이퍼링크에 대응하고 있기 때문에, 배포 자료나 매뉴얼에 많이 이용되고 있다. ●동영상 포맷:주된 동영상 파일 형식을 나타냅니다. 명칭 설명 AVI (.avi) Windows표준 동영상 포맷. Windows Media Player에서 재생 가능. 많은 압축 방식이 이용되고 있다. WindowsMedia (.wmv) Windows Media Player에서 재생 가능. 오디오 데이터에 대응하며, Web에서의 동영상 송신에 적합하다. Real Media (.rm) 2RealPlayer에서 재생 가능. 오디오 데이터에 대응하고, Web에서의 동영상 송신으로써 널리 이용되고 있다. QuickTime (.mov) MPEG-4외 많은 압축 방식에 대응. 본래, MacOS에서의 멀티미디어 대응 소프트웨어군이지만, Windows에서의 이용도 가능. MPEG-1/-2 (.mpg) MPEG-1이나 MPEG-2에서 압축된 동영상 파일 포맷. 확장자는 동일. MPEG-4 (.mp4） MPEG-4에서 압축된 동영상 파일 포맷. QuickTime과 친화성이 높다. JPEG형식： 이 정도의 인쇄 사이즈의 경우, 별로 차이없이 볼 수가 있어, 데이터 사이즈를 대폭으로 작게 할 수 있다. 압축율을 올리면 한층 더 사이즈는 감소하지만, 얼룩이 생긴다. 원화상 출력：　UC-win/Road Ver3.4 VR데이터：　[해변의 경관-시탕의 경관」 　　　　　　　　(RoadDB 샘플 데이터/항만・공항으로부터) ▲원화상 BMP 3.8MB(1400×925픽셀) ▲125KB 고품질(화질85) ▲34KB 저품질(화질20） FORUM8인정・VR엔지니어 페이지 http://www.forum8.co.jp/product/ucwin/road/engtest/engtest.htm

참고 문헌：　・『비주얼 정보 처리 -CG・화상 처리 입문-』CG-ARTS협회, 2008년

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（Up&Coming '09 늦가을호 게재）

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