[컴퓨터] 그래픽스에 대해서

목차

Ⅰ. 컴퓨터 그래픽스
1. 컴퓨터 그래픽스의 응용

1-1 컴퓨터 그래픽스란?

1-2 - 캐드(Computer Aided Design)

1-3 - 프레젠테이션 그래픽스

1-4 - 가상현실(Virtual Reality)

1-5 - 미술

1-6 - 애니메이션 및 게임

1-7 - 교육 및 훈련( 컴퓨터 보조학습 : Computer Aided Instruction)

1-8 - 과학 분야의 가시화 ( 사이비즈 : SCI VIS - Scientific Visualization)

1-9 - 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI : Graphic User Interface)

2. 그래픽스 기술의 변천

2-1~5 1960~2000년대

3. 그래픽스 구성요소

Ⅱ 그래픽 하드웨어

1. 그래픽 하드웨어

1-1 하드웨어의 구성

1-2 컴퓨터 모니터의 기본 원리

2. 래스터 그래픽 장치

2-1 컬러모니터

2-2 주사선과 인터레이싱

2-3 래스터 장치의 기본구조

3. 벡터 그래픽 장치

3-1 벡터 그래픽 장치란

3-1 벡터 그래픽 장치의 특징

4. 그래픽 출력 장치

4-1 LCD( Liquid Crystal Display)

4-2 PDP(플라즈마 디스플레이: Plasma Display Panel)

4-3 입체영상

5. 그래픽 프로세서

5-1 그래픽카드의 필요성

5-2 그래픽 카드의 구조

Ⅲ 그래픽 컬러처리

1. 컬러이론

1-1 색상 명도 채도

1-2 컬러 매칭

2. 컬러모델

2-1 RGB 컬러모델

2-2 CMY 컬러모델

2-3 HSV 컬러모델

2-4 YUV 모델과 YIQ 모델

2-5 CIE L*a*b과 컬러호환

3. 컬러모드

3-1 RGB 컬러모드

3-2 인덱스 컬러모드

4. 하프 토우닝과 디더링

5. 감마수정

본문내용

의 색에 관한 모델이다. 따라서 RGB 모델의 축을 돌리면 CMY 모델이다. 둘은 같은 색을 표현한다.
반사된 빛의 색은 물체 자체의 색에 따라 달라진다. 따라서 CMY 모델은 주로 컬러프린터 등의 인쇄 장치에 적용된다.
백색광 RGB가 입사되면 물체 표면에서 보색만이 흡수되고 반사되는 나머지 광선이 모인 색깔이 눈에 보이게 된다.
CMYK 컬러모델 : CMY 컬러모델의 확장으로써 회색 농도 K를 포함하여 4가지 잉크를 사용한 모델을 CMYK 모델이라 한다. 직접 흑색 잉크를 칠함으로써 어떤 색 내부의 회색농도를 좀 더 정밀하게 표현할 수 있다. CMY 모델에서 완벽하게 보색을 차단하는 것이 어렵기 때문이다.
2-3 HSV 컬러모델
사람의 눈이 아니라 머릿속에서 인식하는 색과 유사하다. RGB 컬러모델은 RGB가 어떤색을 포함하는 데 각각 몇 퍼센트의 합으로 표시 되는지 알기 힘들기 때문이다. HSV 모델은 문자그대로 색상(Hue), 채도(Saturatuion), 명도(Value)를 명시함으로서 색을 지정하는 방법이다.
육각뿔 내부 좌표로 표현한다. 명도는 세로 축 으로써 V=0인 흑색에서 V=1인 백색으로 진행한다. 명도 축 주위를 돌아가면서 색상이 달라지고, 채도는 명도 축에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 의해 지정된다.
육각뿔을 단면도로 자른 HSV 단면도는 명도축과 적색을 통과하게 잘라서 색상은 적색으로 고정되고 아래에서 위로 향할수록 명도가 상승하고 오른쪽으로 갈수록 채도가 상승한다.
육각뿔을 원뿔로 바꿔 사용할 경우 임의의 명도에서 색상과 채도만 보이게 된다.
원뿔모델을 두개로 상하 대칭을 해서 사용하면 명도범위가 2배가 되므로 회색도가 더욱더 정밀해진다.
2-4 YUV 모델과 YIQ 모델
명도를 Y = (R+G+B)/3 으로 단순히 정의 할 수 있지만 눈은 삼원색에 대해 서로 다른 감도를 지녀서 녹색 적색 청색 순으로 민감도가 낮아지기 때문에 이런 민감도를 가중치로 적용하면
Y = 0.213R + 0.715G + 0.072G 로 나타내고 아날로그 TV 특성을 고려하면
Y' = 0.299R + 0.587G + 0.114B 이다.
YUV 컬러모델에서 Y는 명도 U,V 는 색상정보를 나타낸다.
U = 0.492 (B - Y') V = 0.877 (R - Y')
Y' 에 이미 G가 반영 되었으니 역산이 가능하다. 이를 이용해서 디지털 TV는 Y'CbCr 모델을 사용한다. 이는 밝기조절이 가능하고 생상이 감소된다. 이 모델에서 Cb, Cr의 값은
Cb = (B - Y')/1.772 + 0.5 Cr= (R - Y')/ 0.402 + 0.5
NTSC 한 미 등의 TV 표준은 민감도를 UV 대신 IQ에 의해 표현한다. 우리가 보는 TV 방식이며 컬러 , 흑백 모두 사용 가능하다.
2-5 CIE L*a*b*과 컬러호환
웨버의 법칙 : 자극이 강할수록 인간의 지각능력은 둔감해진다. 따라서 물체의 명도 I는 log(I)에 비례한다.
CIE 모델의 단점은 인간의 지각과는 별개라는 것이다. CIE 컬러 맵에서의 거리가 실제로 인식된 색의 차이를 의미 하지 않는다. 인간이 명암에 예민한데 비해 명암정보를 CIE 모델 자체가 직접적으로 수용하지 않기 때문이다.
CIE L*a*b 모델 ( 인지 컬러모델 ) 은 CIE를 변형하여 컬러 맵 상의 거리가 인식된 색차에 정비례하도록 한 것이다. 사람의 지각능력을 반영 한 것이다. L*는 명도를, a*는 녹색에서 적색 범주의 세기를 b*는 청색에서 황색 범주의 세기를 나타낸다.
컬러 호환성: 컬러모델, 장비특성에 따른 오차를 최소화하고 개별 장비의 컬러모델, 장비 특성을 프로필 형태로 나타낸다.장비에 무관한 컬러공간으로 사상된다.
프로필 연결공간 : 여기서 sRGB나 CIE L*a*b 는 색에 있어서 세계어의 역할을 한다.
3. 컬러모드
3-1 RGB 컬러모드
컬러모드란 컬러모델과는 별개의 개념으로 프레임 버퍼 내용이 직접적으로 RGB 값을 담고 있는 경우를 RGB컬러 모드라고 한다.
화소 당 비트수가 증가할수록 색 표현의 정밀도는 커지지만 그만큼 프레임 버퍼 메모리와 용량은 증가한다.
3-2 인덱스 컬러모드
RGB 컬러모드에 대응되는 것으로 프레임 버퍼의 비트 값은 R G, Bㅋ멀러 값을 의미 하지 않는다. 대신 컬러 보기표의 첫 칼럼인 인덱스 값을 의미한다.
컬러 팔레트: 인덱스 모드에서 컬러 보기표가 나타내는 색의 집합, 팔레트가 바뀌면 그림의 컬러가 바뀌는 것은 당연하다.
인덱스 컬러모드에서는 프레임 버퍼 내용은 인덱스일 뿐 stlf제 컬러를 의미하지 않는다. 즉 동일한 프레임 버퍼 내용이 팔레트 내용에 따라 달리 번역된다.
4. 하프 토우닝과 디더링
사람의 눈의 종합적 인식능력을 이용하여 어떤 색을 그 자체로 인식하는 것이 아니라 주변 영역에 걸쳐 있는 평균적인 명도를 인식한다. 컬러 화보일 경우에도 동일한 방식으로 색점의 크기를 다양화 하여 추가의 색을 느낄 수 있다.
하프 토우닝 기법
　화소 내부의 인점 크기를 수시로 바꿀 수는 없고 단지 인점을 활성화 하거나 비활성화 하는 수밖에 없다. 이런 경우는 디지털 하프 토우닝 이고, 인접 화소를 포함하는 확장영역에 착안하여 점의 크기 대신 개수를 조절해야 하프 토우닝 효과를 얻을 수 있다.
하프 토운 행렬 :
화소를 선택하는 순서를 행렬로 표시한 것.
디더링
하프토우닝 과는 엄밀하게 구별 되는 개념으로 근사화에 따른 시각적 오류를 최소화하기 위해 사용되는 것이 디더링이고 이 방법에서는 해상도가 동일하게 유지된다.
최종적인 화소값은 해당 화소의 정규화 값과 그에 상응하는 행렬요소 값을 비교함으로써 결정된다. 만약에 정규화 값이 크면 그 화소를 표현 가능한 가장 가까운 색으로 뿌리고 작으면 배경 색을 뿌리는 것이다.
5. 감마수정
모니터 표면의 인점을 자극하여 그것을 밝게 혹은 어둡게 만드는 것은 전자총에서 나가는 전자빔의양 즉, 전자 빔의 세기에 따라 좌우된다. 전자 빔의 세기는 회색도에 정비례한다. 인점의 명도는 전자 빔의 세기에 대해 비선형적인 반응을 보인다.
감마수정은 모니터의 이러한 문제를 수정하기 위한 작업이다.

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