컴퓨터 그래픽스의 원리(컴퓨터그래픽스운용기능사 필기)

디자인 도구로서의 컴퓨터 그래픽스

- 기술의 발달 중 컴퓨터라는 도구의 개발은 인간의 생활에 많은 변화와 발전을 가져왔다.

- 과거 손으로 하던 수작업에서 현재 컴퓨터로 처리하는 기술의 발전은 디자이너의 표현방법에도 커다란 영향을 주고 있다.

 

입력장치

- 과거 : 연필, 붓, 물감, 색연필 등

- 컴퓨터 : 마우스, 디지타이저, 라이트 펜 등

 

출력장치

- 과거 : 화판, 종이

- 컴퓨터 : 모니터, 프린터, 플로터 등

 

과거와 컴퓨터 세대의 결정적인 차이점

- 과거 : 전통적 수작업(가내수공업)에 의해 많은 시간과 노력, 노동력을 필요로 했다.

- 컴퓨터 : 정확하고 빠르게 디자인 작업 및 수정이 가능해졌다.

 

 

디자인 프로세스와 컴퓨터 그래픽스

이미지 표현의 요소

커서

- 컴퓨터의 지시나 특정 명령어의 수행 및 컴퓨터 내에서 마우스나 기타 표현 도구를 사용하여 명령어를 선택하거나 선택된 명령어의 위치를 알게 해준다.

 

윈도

- 화면 위에서 그림을 그리거나 채색하는 등의 장소를 드로잉 영역(작업영역)이라 하며, 윈도는 그림이 나타나는 부분을 뜻한다.

 

아이콘

- 각종 프로그램, 명령어, 또는 데이터 파일을 쉽게 저장할 수 있도록 하기 위해 각각 해당하는 조그만 그림 또는 기호를 만들어 화면에 표시하는 것이다.

 

픽셀

- 디지털 이미지의 기본 단위로서 화면을 구성하는 최소 단위이다.

 

포인터

- 마우스의 위치를 알려주는 작은 그림이다.

 

그래픽 메뉴

- 사용자가 사용하기 쉽게 제시된 일종의 기호체계이다.

 

- 페인트 메뉴 : 팔레트

- 드로잉 메뉴 : 연필, 붓, 에어브러시 등

- 기능 메뉴 : 작업을 처리해야 하는 표현 기능들

 

이미지 표현의 구조

- 이미지 구상 단계 → 드로잉을 위한 툴 선택 단계 → 색상 선택 단계 → 이미지 표현 단계

 

- 이미지 구상 단계 : 디자이너가 어떤 작업을 수행하기 위해 이미지를 구상하고 어떻게 작업할 것인가를 정하는 단계이다.

- 드로잉을 위한 툴 선택 단계 : 원하는 이미지 처리를 위해 축소, 확대, 반복 등의 툴을 선택하여 실제 그림을 그리는 단계이다.

- 색상 선택 단계 : 색상의 선택은 색상, 명도, 채도 등을 고려하여 원하는 색을 정확하게 사용하는 단계이다.

- 이미지 표현 단계 : 최종 디자인 이미지로 완성하는 단계이다.

 

디자인 작업을 위한 컴퓨터 그래픽스

 

기본 개념

해상도

- 모니터 내에 포함되어 있는 비트맵 이미지가 몇 개의 픽셀로 구성되어 있는가를 나타내는 것이다.

- 수평, 수직으로 Inch 또는 cm당 표시될 수 있는 점의 수를 뜻한다.

- 해상도가 높을수록 이미지의 질은 높아진다.

- 모니터의 해상도는 가로, 세로 1인치의 범위 안에 존재하는 도트의 수로서 DPI로 표기한다.

- 프린터의 해상도는 가로, 세로 1인치의 범위 안에 존재하는 망점의 수이다.

- 웹용 해상도 : 72dpi

- 출력용 해상도 : 300dpi

 

앨리어싱

- 저해상도에서 곡선이나 사선이 계단모양으로 나타나는 현상이다.

 

안티 앨리어싱

- 저해상도에서 곡선이나 사선을 표현할 때 생기는 계단 현상을 완화시키기 위해 사용하는 기법이다.

- 래스터 이미지는 모든 것이 점으로 표시되기 때문에 직선이 톱니모양으로 우둘투둘하게 보이는 현상이 일어난다.

- 이미지에서 톱니 모양의 거친 부분을 중간색으로 보완시켜 부드러운 직선으로 보이게 하는 기능이다.

 

DTP(Desktop Publishing)

- 전자출판, 탁상출판이라고도 하며 개인용 컴퓨터를 이용하여 출판물의 입력과 편집, 인쇄 등의 전 과정을 컴퓨터화한 전자 편집 인쇄 시스템이다. (출판편집디자인)

- 출판물을 저렴하고 빠르게 제작할 수 있게 한 것이다.

- 자료수집 → 아이디어 스케치 → 이미지 드로잉과 페인팅 → 이미지와 텍스트 편집 → 출력 → 인쇄

 

캘리브레이션(Calibration)

- 모니터와 실제 인쇄했을 때의 색상이 일치하지 않을 때 여러 시험을 통해 일치하도록 조정해주는 작업이다.

- 컴퓨터 그래픽스에서 컬러가 일정한 표준으로 나타나도록 장치의 컬러 상태를 조정하는 과정으로 보다 전문적으로 이미지의 입출력 및 처리과정에서 사용하는 모든 하드웨어 장치의 컬러 특성을 일치시킨다.

 

색상 영역(Color Gamut)

- 개멋이란 컬러 시스템이 표현할 수 있는 컬러대역(표현 범위)을 말한다.

- RGB 색상 시스템을 기본으로 한다.

- 색상 표현의 순서 : CIE Lab → RGB → CMYK

- 실제 인쇄될 작업물은 CMYK로 프린팅되어야 하기 때문에 RGB는 표현할 수 있는 수가 적어 처음부터 CMYK로 작업하는 것이 좋다.

 

 

이미지 처리

벡터 그래픽

- 벡터 방식은 각기 다른 도형의 특성이 수학적인 형태로 모델화되어 있어서 크기 조절, 회전, 선의 굵기, 색상 등의 특성을 변경시킬 수 있는 연산 등을 수행할 수 있다.

- 가장 일반적인 벡터 언어는 포스트스크립트라고 하며 드로잉 프로그램이다.

- 선 단위로 그림을 그리는 방식이며 부드럽고 뚜렷한 자연스러운 선을 표현하는데 적합하다.

- 해상도의 손실 없이 확대, 축소, 회전 등의 변환이 자유롭다.

- 포스트스크립트 방식은 이미지 출력 시 그 크기에 관계 없이 출력기가 갖는 최고의 해상도로 출력이 가능하다.

- 사용 분야 : 도면제도, 심벌 디자인, 로고, 캐릭터 등의 분야에 사용한다.

- 프로그램 : CAD, 일러스트레이터, 코렐드로우

 

래스터 그래픽

- 각 점(Pixel)들은 고유의 정보를 가지고 있어 고품질의 이미지 처리가 가능하다.

- 이미지의 축소, 확대, 반복, 이동이 가능하며, 에어브러시 기법에 의한 그라데이션 기능이다.

- 비트맵 방식이라고도 하며, 페인팅 프로그램이다.

- 비트맵 방식 이미지는 크기를 변화하면 해상도가 변한다.

- 픽셀(기본 단위)로 이루어져 있으며 일반적인 사진 이미지 합성작업에 사용한다.

- 사용분야 : 리터칭, 페인터, 코렐 포토 페인트

- 벡터 방식의 이미지를 비트맵 방식으로 전환시키는 과정을 래스터라이징이라고 하고, 비트맵 방식을 벡터 방식으로 전환시키는 과정을 벡터라이징이라고 한다.

 

색상 모드

컬러 모드

RGB 모드	- Red, Green, Blue의 3색으로 구성되어 있다. - 주로 영상 이미지, TV, 컴퓨터 그래픽 등에 사용한다. - 세 가지 색상을 사용하여 화면에 최대 16,700,000 색상을 재현할 수 있다. - 3채널 이미지이므로 픽셀당 24(8*3)비트가 들어 있는 색상 모델이다.
CMYK 모드	- Cyan(시안), Magenta(자주), Yellow(노랑), Black(검정)의 4색으로 구성된 모드이다. - 이미지 표현의 색상체계에서 실제로 인쇄 시 사용한다. - CMYK를 100%로 하여 %로 색상을 나타낸다.

 

특정 모드

① 비트맵 이미지

- 디지털 이미지에서 가장 작은 단위로 1Bit, 즉 0과 1의 단순한 색상이다.

 

② 그레이 스케일

- 0 ~ 255까지 8비트로 나타내며, 흑백사진처럼 흑과 백 그리고 중간에 회색을 넣는 색상 모드이다.

 

③ 듀오톤 모드

- 기본적으로 컬러 모드가 그레이스케일로 되어 있어야 사용 가능한 모드이다.

- 포토샵의 Image Mode 중 검정과 다른 색상 한 가지를 이중으로 사용하여 인쇄할 때 사용한다.

 

④ 인덱스 컬러 모드

- 24비트 컬러 중 정해진 8비트(256컬러표)를 사용하는 단일 채널 이미지로서 사용된 색은 256색 이하로 줄여야 한다.

- 컬러 색감을 유지하면서 이미지의 용량을 줄일 수 있어 웹, 게임 그래픽용 이미지를 제작하는데 사용한다.

- 부족한 컬러를 표현하기 위해 디더링 기법이 사용된다.

- 원본 이미지의 색상이 표에 없으면 색상표에서 가장 근접한 색상으로 표시한다.

 

⑤ 멀티채널 모드

- 멀티채널은 256단계(8비트)의 회색을 사용한다.

- 특수한 프린트를 목적으로 한다.

 

⑥ 팬톤 컬러 모델

- 프린트 잉크용으로써 사용되며 CMYK와 동등한 색상을 지정한다.

 

 

파일 포맷

벡터 포맷

AI	벡터 포맷 중 일반적으로 가장 많이 사용되며 어도비 일러스트레이터 포맷이다.
CDR	코렐드로우 파일 포맷이다.
EPS	4도 분판을 목적으로 하는 그래픽 포맷으로 비트맵이나 벡터 방식의 이미지 모드에서 사용할 수 있는 파일 포맷이다.
Post Script	어떤 출력장치에도 왜곡됨 없이 그래픽 이미지를 자유롭게 표현해 줄 수 있는 저장방식이다.

 

비트맵 포맷

PSD	포토샵에서 레이저와 알파채널 등을 모두 저장할 수 있는 파일 포맷이다.
GIF	- 최대 256가지 색으로 제한되는 단점은 있으나 파일의 압축률이 좋고 인터넷에서 아이콘이나 로고 등 간단한 그래픽 제작 시 유용하게 사용되는 포맷이다. - 온라인 전송을 위한 압축파일로 용량이 작고 투명도, 인터레이스, 애니메이션을 지원할 수 있는 그래픽 파일 포맷으로 비손실 압축 기법을 사용한다. - 주로 Indexed mode로 사용한다.
JPG	- 그래픽 파일 포맷 중에 압축률이 좋고 이미지 손실이 적다. - 인터넷이나 모뎀과 같은 통신상에서 트루컬러 그래픽 이미지의 질을 최대한으로 유지하면서 효율적으로 파일을 압착하는데 사용하는 가장 좋은 포맷으로 손실압축기법이다.
PNG	- GIF와 JPEG의 장점을 합친 것으로 8비트 컬러를 24비트 컬러처럼 저장할 수 있어 효율적이다. - 1600만 컬러 모드로 저장 가능하다. - 비손실 압축을 사용하여 이미지의 변형 없이 원래 이미지를 웹상에 그대로 표현할 수 있다. - 이미지의 투명성과 알파채널에서 향상된 기능을 제공한다.
PICT	TIFF와 마찬가지로 이미지를 활용한 편집을 하려고 할 때 효과적이다.
TIFF	- 편집 프로그램으로 보낼 때 사용하는 것으로 무손실 압축을 지원하는 포맷이다. - 기본적으로 OS에 의존하지 않고 사용할 수 있어서 해상도나 압축방식 등을 기술할 수 있으며 , 단색에서 컬러까지의 화상데이터를 보존하기 위한 포맷이다. - 어플리케이션과 컴퓨터 플랫폼 간에 파일을 교환할 때 사용하는 파일 포맷이다.
TGA	오랫동안 널리 사용되고 있는 파일 포맷으로서 알파채널을 지원한다.
BMP	- 마이크로소프트사에서 지원하는 파일 포맷이다. - 24비트 비트맵 파일 포맷으로 웹에서 사용 가능하지만 압축이 되지 않는다.
TXT	텍스트 표준으로 가장 널리 사용되고 있다.
PDF	- 문서 레이아웃이나 해상도를 화면상에서 그대로 유지하고자 하는 신문, 잡지, 단행본, 카탈로그 등의 디지털 문서에 유용하게 활용할 수 있는 정보 표현 포맷이다. - 포스트스크립트와 유사하다. - 벡터와 비트맵 그래픽 모두를 표현할 수 있다. - 어도비사의 아크로뱃에서 사용되는 문서 포맷이다. - 하이퍼텍스트 기능과 전자 목적 기능을 제공하고 인쇄상태 그대로를 컴퓨터에서 보여주므로 전자책과 디지털 출판에 적합하다.

 

사운드 포맷

AIFF	오디오 교환 파일 포맷 형식
WAV	윈도우즈(Windows)의 표준 사운드 포맷이며 직접 재생이 가능하다.
AU	유닉스에서 사용하는 포맷이다.
MID	표준 형식의 미디 파일이다.
MP3	음반 CD에 가까운 음질을 유지시키면서 기존 데이터를 압축한 포맷이다.

 

3D 파일 포맷

DWG	오토캐드용 도면 저장 포맷이다.
DXF	오토캐드용 3D 프로그램으로 전환 시에 저장되는 포맷이다.
3DS	오토데스크사의 3D 스튜디오의 3D 파일 포맷

 

컴퓨터 그래픽스 소프트웨어

2D 프로그램

포토샵(Photoshop)	- Adobe 사의 대표적인 프로그램으로 이미지 수정 프로그램이다. - 스캔받은 이미지의 명도나 색상을 바꿀 수도 있고 이미지를 합성하는 등의 다양한 작업을 할 수 있으며 효과를 줄 수 있다.
일러스트레이터(Illustrator)	- Adobe의 대표적인 프로그램으로 벡터 기반의 프로그램이다. - 일러스트레이션, 심벌, 로고 디자인 등에 사용한다.
페인터(Painter)	- 강력한 픽셀 방식의 페인터 프로그램이다. - 실제 페인팅 작업과 유사하다는 장점을 가지고 있다.
코렐드로우(Corel Draw)	미국 및 유럽에서는 매우 보편화되어 있는 드로잉 프로그램이다.
프리핸드(Freehand)	- 일러스트레이션 전문 프로그램이다. - 3차원 회전 등 다양한 특수 효과와 여러 종류의 파일 포맷을 지원한다.

 

3D 프로그램

마야(Maya)	- 보다 확장된 캐릭터 애니메이션을 제공하는 프로그램이다. - 붓과 조각 기술을 제어하고 혁신적인 인터페이스를 가지고 있다.
3D Max	- 3D 프로그램으로 대중적인 인기를 얻고 있다. - 동적 패닝, 줌 기능 등 다양한 뷰를 제공하는 장점이 있다.
셰이드(Shade)	- 간편한 모듈을 가지고 있는 모델링 애니메이션 프로그램 - 용량이 커서 실사 이상의 이미지 연출 또한 가능하다.
소프트	3D 컴퓨터 그래픽스 애니메이션 소프트웨어로 뛰어난 조작성과 풍부한 기능을 가지고 있다.
이미지	자동으로 작성하는 전용 툴 등에 의해 복잡한 형상을 모델링할 수 있다.
라이트	사실적인 표면 질감을 만들 수 있는 애니메이션 프로그램이다.
웨이브	현실과 사진을 통합한 애니메이션을 만들기에 적합하다.