[멀티미디어시스템] 멀티미디어 데이터

텍스트

텍스트의 표현 - 문자 집합과 인코딩

1. ASCII

가장 일반적으로 사용되는 문자의 인코딩 방법

미국 표준 연구소에서 개발한 7-비트의 인코딩 기호 체계

1. EBCDIC

IBM 360/370/390 시스템에 사용하기 위해 개발된 8 비트코드 체계

1. 서유럽 문자 집합

ASCII의 문제점(서유럽 문자에 대한 지원의 어려움) 을 해결하기 위해 개발

ISC 표준화

1. 한글 코드

한글과 영어는 다른 형태의 코드 체계가 필요

조합형과 완성형이 있다.

1. 유니코드

ASCII 가 갖는 문자 표현의 한계 때문에 개발

전 세계의 모든 문자를 표현 할 수 있도록 설계 된 산업 표준

• UTF-8 과 UTF-16 두개의 인코딩 방식

UTF-8

SCII 코드는 1바이트로 인코딩하고, 다른 문자들은 2바이트나 그 이상으로 인코딩 하는 방식

UTF-16

모든 문자를 2바이트를 사용하여 인코딩

• 마크업 텍스트

문서의 서식 작성(formatting)을 지정하거나 구조적인 경계를 밝히는 특수한 문자를 삽입하는 표현법

• 구조적 텍스트

문서의 논리적인 구조와 설계의 구조를 표현하는 데이터 구조.

이 구조는 데이터 구조의 트리 형태와 같다.

→ ODA(Office Document Architecture) : 문서표현에 있어서 논리적 구조와 설계구성 요소들의 구성 과 관계를 명시하는 국제 표준

• 하이퍼 텍스트

비선형으로 그래프와 같은 구조를 가지며 노드(node)는 텍스트의 작은 ’덩어리’이고, 링크로 연결

→ 연결된 링크를 따라 점프하여 원하는 정보를 검색할 수 있는 방법

텍스트, 소리, 영상, 그림 등과 같은 다양한 정보매체를 인터넷을 통해 쉽게 접근할 수 있게 됨 으로써 하이퍼미디어(hypermedia)라는 개념으로 발전

텍스트 파일 형식

1. TXT

• 기본적인 텍스트 편집기를 사용해서 만들어진 파일 형식
• 확장자는 *.txt
• 모든 텍스트 편집기에서 읽을 수 있고 단순한 텍스트 정보를 교환하기 위한 파일 형식

1. DOC

• DOC는 MS워드를 사용하여 작성된 문서 형식
• 확장자는 *.doc

1. HWP

• 한글 워드 프로세서를 이용하여 작성된 문서의 파일 형식
• 확장자는 *.hwp

1. RTF

• 마이크로소프트사가 중심이 되어 표준화 한 파일 형식
• IBM PC나 매킨토시와 같은 서로 다른 기종이나 운영체제에서 동작하는 프로그램 사이에 형식 화 된 텍스트 문서를 교환 할 수 있다.

1. HTML

• 인터넷 웹표준 형식
• RTF 형식보다 호환성이 높은 텍스트 문서 형식

1. XML

• 웹상에서 구조화 된 문서를 전송 가능하도록 설계 된 표준화 된 텍스트 형식
• HTML을 확장 보완 함
• HTML과 SGML의 장점을 모두 가지도록 규정됨

1. XHTML

• XHTML (eXtensible Hypertext Markup Language)은 HTML에 XML을 적용하여 재구성한 언어
• 다양한 목적에 사용되는 확장성과 이동성이 강한언어

1. PDF

• 어도비사가 개발한 전자 문서 형식
• 컴퓨터 환경에 관계없이 같은 표현을 하기 위한 목적으로 개발
• 대부분의 문서가 표현 가능하고, 암호화 및 압축 기술을 통해 내용의 변조가 어려우며, 사용권을 다양하게 부여할 수 있다는 점, 그리고 다양한 프로그램에서 지원 가능하다는 점이 장점

1. TeX/LaTeX

• 문서 정형 또는 조판 시스템으로 유닉스 상에서 개발된 일괄방식의 형식
• 수학이나 자연과학, 공학 등에서 사용되는 기호나 수식이 포함된 문서를 잘 정형하고 조판할 수 있다
• 수리 자연과학 공학 분야의 학술 논문이나 보고서를 개인이 직접 만들 수 있는 최적의 도구

사운드

사운드는 음파에 기초를 두고 있으며, 음파는 물리적인 진동 작용

일반적인 사운드는 매체 안에 있는 분자들의 진동에 의해서 생성된 파장을 통해 전달

1. 아날로그 사운드

사운드의 진폭, 주기, 주파수

• 진폭 - 파형의 최고점 또는 최저점과 중앙선과의 파장의 높이
• 주기 - 한 사이클이 발생하는 시간
• 주파수 - 단위 시간당 사이클의 수 (Hz)

음의 범위

• 음의 범위는 주파수로 구분
• 멀티미디어 시스템(오디오) 은 인간이 들을 수 있는 범위의 사운드만 사용
• 아날로그 사운드는 음색(톤), 음(소리)의 크기, 음(소리)의 높이로 구성

음색(톤)

• 사운드에서 가장 중요한 고유의 음 색깔
• 주파수와 진폭에 의해 결정

음의 크기

• 진폭 부분이 클수록 사운드의 크기도 크다.
• 데시벨(dB)- 소리의 크기를 나타내는 단위

음의 높이

• ‘주파수’ 라고 표기한 사이클이 1초에 반복되는 수
• Hz - 초당 사이클 수 (가청 주파수는 20Hz)

1. 디지털 사운드

• 아날로그 사운드가 디지털로 표현 및 저장된 형태
• 디지털 사운드는 양자화 과정을 거쳐 원음의 형태로 복원
• 디지털화 과정에서 발생된 음의 손실은 보정이 가능
• 디지털 사운드는 소스 제작 당시의 원음을 귀에 전달 가능

1. 아날로그 사운드의 디지털 사운드 변환

• 사운드의 변환이란 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 것
• ADC : 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 변환 장치
• 사운드의 변환 - 샘플링 , 양자화 , 부호화 과정을 거침

샘플링

파형을 일정한 간격으로 잘게 쪼개어 각 지점의 값을 하나하나 차례대로 끄집어내는 작업

양자화

어떤 값을 취할 수 있는 유한의 이산적인 값을 표현하는 조작

부호화

양자화된 아날로그 신호들을 디지털 형태의 2진 정보로 표현 하는 것

디지털 사운드를 수치적으로 나타내는 기준

• 샘플링 크기
  • 사운드의 크기(진폭) 를 디지털 수치로 표현
  • 샘플 크기의 비트 수가 클 수록 사운드의 크기를 세밀하게 표현
  • 8비트 샘플링 : 256개의 사운드 크기 차이로 구분
  • 16비트의 샘플링: 65,536개의 사운드 크기 차이로 구분
• 샘플링 비율
  • 시간에 따라 변하는 사운드를 1초에 몇 번을 샘플링 하는가 하는 빈도수
  • 샘플링 간격이 작을 수록 아날로그 파형은 더 정교
• 채널 수
  • 동시에 들리는 사운드의 개수
  • 채널에는 모노(한개 : mono) 와 스테레오(두개 : stero)

사운드의 변환 방법

PCM

아날로그 신호를 디지털 화 하는 대표적인 방법

입력된 값을 그대로 저장하는 방법으로, 아날로그 파형을 적은 시간 간격으로 연속적으로 나누어 각기 직사각형 형태의 크기로 표시한 후 이의 높이를 숫자화 한다.

DPCM

PCM 방식의 개선한 방식

이전의 값과의 차이를 저장하는 방식으로, PCM 방식에 비해 데이터 양이 줄어들게 된다.

ADPCM

DPCM 방식을 개선한 방식

과거의 음성신호를 기준으로 다음에 들어올 신호의 크기를 예측하고, 실제의 입력 신호로 부터 빼줌으로써 오차 신호를 발생시켜 이 오차 신호를 양자화하는 방식

디지털 오디오의 생성과 저장

디지털 오디오의 생성

• 마이크를 통해 WAVE 형식의 디지털 데이터로 전환 된다.

디지털 오디오 파일의 크기

• 샘플링 크기와 샘플링 비율에 따라 다름
• 오디오 파일의 크기 =채널의 수*샘플링 크기(바이트)*시간(초)*샘플링 비율(Hz)

디지털 오디오의 저장

1. WAV (WMA) *.wma

기본적으로 제공이 되는 파일 형식

압축되지 않으므로 파일 크기가 크다

1. AU 형식

썬마이크로시스템즈에서 만든 표준 오디오 파일 형식

샘플링률이 조금 작기 때문에 파일을 재생시켜 보면 WAV파일에 비해 음질이 떨어진다.

1. AIFF(AIF) *.aiff, *.aif

애플 사에서 개발된 MAC에서 많이 사용

웨이브 파일 형식처럼 샘플링 된 디지털 오디오 파일. (압축 x)

1. 리얼 오디오 파일 형식 *.ra, *.ram

인터넷 상에서 사운드가 실시간 전송하기 위한 용도로 만들어짐

확장자가 RA인 경우 다운로드 가능, 확장자가 RAM인 경우 다운로드가 안됨(실시간 전송용)

MIDI

MIDI의 개념 ∎MIDI : Musical Instrument Digital Interface ∎컴퓨터에 음악을 접목하기 위해 개발 ∎1982년 제정된 디지털 음악에 대한 국제 표준안 ∎음악 악기의 사운드 데이터를 녹음하고 교환하는데 있어 표준화된 형식 ∎실제 소리를 갖고 있는 것이 아니라 악기의 연주 방법에 대한 정보를 가짐 ∎음악 악기에 대한 정보를 포함하고 있어 음악 악기에 영향을 많이 받음 ∎일반적으로 미디를 통해 작곡된 결과를 웨이브 포맷으로 녹음

미디 파일 형식

☞ SMF(Standard MIDI File) ►미디 메시지가 컴퓨터 파일로 저장될 때의 표준 미디 파일형식 ►확장자는 *.mid 이다. ☞ RMI ►미디 파일 내용과 함께 곡에 대한 추가 정보를 기록할 수 있는 형식 ►확장자는 *.rmi ☞ MOD(MODules) ►미디용 파일처럼 음악을 연주하는 사운드 파일로서, ►미디처럼 악보 정보를 갖고 있을 뿐만 아니라 WAV 같은 음원도 함께 내장되어 있어 일반 사운 드카드에서 원곡의 재생이 가능하다

멀티미디어 데이터

1. 이미지

이미지를 표현하는 방법

픽셀 단위로 표현하는 래스터(Raster) 방식

기하적인 객체들로 표현하는 벡터(Vector) 방식

래스터 방식

• 이미지를 픽셀단위로 표현하고, 저장하는 방식으로 비트맵 방식이라 한다.
• 파일의 크기는 해상도에 비례하고, 특히 화면을 확대할 때 화질이 떨어지게 된다.

벡터 방식

• 대상체를 수학적으로 기술한 집합 형태로 만들고 저장
• 래스터 방식에 비해 더 작은 메모리를 차지
• 이미지의 해상도가 출력 장치에 대해 독립적- 크기가 변경되어도 손실이 일어나지 않음

컬러 모델

디지털 환경에서 컬러를 표현하는 방법으로, 컴퓨터에서 각 컬러를 규정 지어 재현할 수 있는 색 공간을 의미

색 공간이란 색의 세 가지 속성인 색상(hue), 명도(lightness), 채도(saturation)를 3 차원 공간의 좌표로 나타낸 것

RGB 모델

색상에 기초하여 컬러를 구현하는 모델

더할수록 명도가 올라가는 원리를 이용하기 때문에 가산혼합 방식이라고 함.

CMY

잉크에 기초한 색상 구현 원리를 사용하는 모델

색상을 혼합할수록 명도가 낮아지기 때문에 감산혼합 모델

HSV(HSB) 모델, HSL 모델, HSI 모델

인간의 직관적인 시각에 기초하여 만들어진 컬러 모델들이다.

HSV(HSB) 모델

색상(Hue), 채도(Saturation), 명도(Value)로 구성되며, HSB(Hue,Saturation, Brightness)라고도 한다.

색공간을 나타내는 좌표계로서 RGB 및 CMY와는 달리 원뿔 모양을 사용

HSL 모델

HSV 모델과 유사하며, 원뿔 두 개를 이용한 좌표계로서 색공간을 구성

HSI 모델

영상처리분야에서 주로 사용

SV 모델의 V 대신에 I(Intensity)를 사용하는 모델

YIQ 모델, YUV, 모델, YCbCr 모델

YIQ와 YUV 모델은 인간의 시각시스템이 채도보다는 휘도에 잘 반영한다는 점에 착안한 것이기 때문에 조명을 사용하는 TV 방송에 적합한 모델

이미지 처리

이미지 또는 영상 처리는 그림을 컴퓨터 기술로 다루는 학문 분야로 수많은 어플리케이션 에서 사용 되는 넓은 영역의 기술들에 대한 종합적인 표현

영상 처리 기법

• 포인트 처리
• 화소의 원래 값이나 위치를 기반으로 화소 값을 변경
• 영역 처리
• 화소의 원래 값과 이웃하는 화소의 값을 기반으로 화소 값을 변경
• 기하학적 처리
• 화소들의 위치나 배열을 변화 시키는 것
• 프레임 처리
• 두 개 이상의 영상들에 대한 연산을 기반으로 화소 값 생성

포인트 처리

영상 밝기 값 조절 ( 0 ~ 255)

히스토그램

영상처리의 가장 기본적인 방법

영상의 명암 값의 분포를 보여주는 도구로 사용

영역처리

입력 화소 주위의 화소들을 사용하는 기법

블러링 - 영상의 노이즈 혹은 세세한 부분을 제거하는데 쓰이는 기법

에지 추출 - 영상의 윤곽을 추출하는 방법

기하학적 처리

기하학적 변환을 이용하여 화소들의 배치를 변환 시키는 것

프레임 처리

두 개 이상의 서로 다른 영상에서 화소들에 대한 각종 연산을 통해 새로운 화소 값을 만들어 내는 기법

1. 그래픽

컴퓨터 그래픽스

시각적이고 기하학적인 정보를 계산 기법을 이용하여 처리하거나 조작하는 과정에 대하여 연구하는 분야

2D 그래픽스( 래스터 그래픽스)

연필과 종이를 이용하여 그림을 그리는 것을 컴퓨터에 적용하여 그림

3D 그래픽스(벡터 그래픽스)

스크린을 가상환경의 창으로 하고, 컴퓨터 프로그램을 이용하여 3차원 영상을 만들어내는 것

모델링과 렌더링으로 구분

모델링

대상의 물체를 3차원 좌표계를 사용하여 컴퓨터로 물체의 모양을 표현하는 과정

모델링의 방법

• 와이어 프레임 모델
  • 점과 선을 기반으로 물체의 골격을 구성
• 다각형 표현 모델
  • 삼각형이나 사각형 같은 면을 이용하여 물체 표현
• 솔리드 모델
  • 물체 내부가 꽉 차있는 형태로 입체를 구현 하는 방법
• 3차원 스캔에 의한 모델링
  • 모델링 도구를 이용하여 수작업으로 3D 모델을 완성하는 방법과는 달리,실제 대상 물체의 모양을 사용하는 방법

렌더링

모델링 된 물체를 실제 형태와 같은 영상으로 바꾸는 것

렌더링 기법

• 매핑 기법

물체의 사실감을 높이기 위해 텍스처를 사용하여 질감처리를 하는 것

• 쉐이딩 기법

물체에 입체감을 부여하는 것

• 은선 제거 기법

와이어 프레임 모델에서 보이지 않는 선을 제거하는 것

이미지와 그래픽 의 파일 형식

래스터 방식의 파일

BMP(비트맵) 파일 *.bmp

화면에 있는 그림을 바이트 단위로 읽어서 압축이나 다른 기법을 사용하지 않고 그대로 저장한 파일

ICO 파일 *.ico

마이크로소프트 윈도에서 사용되는 컴퓨터 아이콘을 위한 파일 형식

PCX 파일 *.pcx

z 소프트 사에서 개발 도스용 페인트브러시를 위한 파일 형식

GIF 파일 *.gif

IF 는 컴퓨서브 사에서 개발

인터넷에서 그래픽을 압축하여 빠르게 전송하는게 목적

PEG 파일에 비해 압축률은 떨어지지만 사이즈가 작아 전송속도가 빠르고 이미지의 손상도 적다는 장점

PNG 파일 *.png

컴퓨서브사를 중심으로 개발 JPG 나 GIF에 비해 작은 용량으로 이미지 표현이 가능

JPGE 파일 *.jpg *.jpge

컬러 정지 이미지에 대한 국제적인 압축 표준

GIF에 비해 화질 대비 압축률이 훨씬 좋으며, 압축률의 조정이 가능하여 압축률에 대한 화질의 정도를 선택할 수 있는 장점

TLFF파일

어도비와 마이크로소프트가 공동 개발한 파일 형식 디지털 이미지를 저장하는 데 있어 많이 사용

매킨토시와 IBM PC에서 공통으로 사용할 수 있는 최초의 파일 형식

WebP 파일

ebP(weppy)는 구글(Google)이 개발한 형식 웹사이트의 트래픽 감소와 로딩 속도의 단축을 겨냥

주로 사진 이미지 압축 효과가 높은 것으로 알려졌다.

벡터방식의 파일

CGM 파일

CGM(Computer Graphics Metafile)은 ISO/IEC에 의해 정의된 오픈 표준 형식

SVG 파일

2차원 벡터 그래픽을 표현하기 위한 XML기반의 형식

웹 브라우저 상에서 열람할 수 있고 문서 편집기 등에서 편집할 수 있다.

DXF 파일

DXF(Drawing exchange Format)는 오토 데스크사의 AutoCAD에서 사용하기 위해 개발한 형식

CAD 프로그램 간에 설계 도면 파일을 교환하는 데 사용되는 업계 표준

AI

어도비 일러스트레이터(Adobe Illustrator) 사용되는 파일 형식

CDR

코렐 드로우에서 사용되는 파일 형식

혼합방식의 파일

PDF 파일

PDF(Portable Document Format)는 어도비사에서 개발한 문서파일 형식

편집의 불편함이나 모니터에서의 가독성이 낮다는 단점

PICT 파일

PICT(picture)는 애플에서 만든 도형 파일 형식

매킨토시 그래픽과 페이지 레이아웃 애플리케이션들 간에 파일 전송을 위해 가장 많이 사용되고 있는 형식

SWT 파일

SWF(Shock Wave Flash)는 어도비사의 플래시에서 파일 형식

웹상의 벡터 그래픽 애니메이션 영역에서 대부분 사용되는 파일 형식