2. 디지털 데이터의 이해
1. 디지털 데이터의 이해
1) 디지털과 아날로그의 차이
• 사진으로 인쇄된 것이 아날로그, 컴퓨터 이미지 파일은 디지털 데이터
• 아날로그 정보
･ 연속적인 물리량으로 표현
･ 나타내고자 하는 자료와 유사한 형태로 표현
• 디지털 데이터
･ 0과 1의 조합으로 표현되며, 컴퓨터에서 사용
• 아날로그 정보에 대해 좀 더 자세히
･ 원래의 내용을 거의 그대로 간직(유사하다는 의미)
･ 연속적으로 변화하는 물리량을 나타냄 -> 자연의 데이터와 유사한 형태
･ ex) 책, 사진
• 디지털 데이터에 대해 좀 더 자세히
･ 0과 1의 조합으로 표현되며, 컴퓨터 데이터의 형태
･ 문자, 음성, 영상 등을 통합하는 멀티미디어를 가능하게 함
･ 매체 융합을 이끌어냄
･ 정보를 숫자로 변환하여 전송하는 것이며, 분절된 형태의 데이터임
• 아날로그 정보 vs 디지털 데이터 사례
･ 아날로그 정보는 LP 판의 음 파형대로 홈을 파놓은 것
･ 디지털 데이터는 CD에 0과 1을 이용하여 기록된 것
2) 정보의 디지털화: 샘플링
• 디지털화 개요
･ 정보를 숫자로 변환
･ 이미지, 사운드, 동영상 등을 컴퓨터가 이해할 수 있는 형태로 변환
: 이 과정에서 샘플링 수반
･ 디지털 데이터는 이진수(0, 1)로 표현
• 샘플링
･ 원래 정보를 일정한 단위로 나누어 부분적으로만 측정하는 과정
･ 디지털 데이터는 샘플링을 이용하여 생성
･ 원래 정보를 완전하게 표현하지 않고 부분적으로만 측정
• 샘플링을 어떻게 할 것인가?
･ 사운드에서는 높이를 측정
･ 이미지에서는 색상마다 숫자를 지정
• 샘플링된 데이터의 품질 결정 요소
･ 주로 샘플 데이터의 비트 수와 샘플링 비율에 의해 결정
• 데이터에 할당된 비트 수
･ 데이터의 다양성을 결정: 이진수로 표현된 데이터 하나의 크기에
따라
･ 이미지의 경우에는 색상의 종류를 결정
･ 사운드의 경우에는 사운드 파형의 높이 측정의 정밀성을 결정
• 비트 수에 따라 표현할 수 있는 정보의 다양성
• 샘플링을 어떻게 할 것인가?
･ 사운드에서는 높이를 측정
･ 이미지에서는 색상마다 숫자를 지정
• 샘플링된 데이터의 품질 결정 요소
･ 주로 샘플 데이터의 비트 수와 샘플링 비율에 의해 결정
• 데이터에 할당된 비트 수
･ 데이터의 다양성을 결정: 이진수로 표현된 데이터 하나의 크기에
따라
･ 이미지의 경우에는 색상의 종류를 결정
･ 사운드의 경우에는 사운드 파형의 높이 측정의 정밀성을 결정
• 비트 수에 따라 표현할 수 있는 정보의 다양성
3) 이미지의 디지털 전환
• 이미지의 디지털화: 주로 비트맵 방식과 벡터 방식으로 이루어짐
･ 비트맵 방식: 이미지를 픽셀 집합으로 나타냄
･ 벡터 방식: 도형의 특성을 코드화해서 나타냄
ex) 원의 중심점, 반지름을 이용해 원을 그림
• 이미지의 디지털화
･ 픽셀을 기본 단위로 사용
･ 비트맵 이미지의 품질과 파일 크기는 사용된 픽셀 수와 이미지에
사용된 색 종류에 따라 결정
･ 이미지를 디지털 데이터로 변환하려면 격자로 나누어진 각 픽셀에
대해 대표하는 색상 코드를 부여
• 이미지 파일의 크기 결정 요소
･ 해상도: 샘플링 비율에 의해 결정. 이미지를 얼마나 세밀하게 표현
하는지를 나타냄
･ 데이터에 할당된 비트 수: 픽셀을 표현하는 데이터의 비트 수(크기)
를 결정. 비트 수가 클수록 더 많은 색상을 표현
• 해상도
･ 이미지를 구성하는 픽셀의 수
･ 샘플링 비율이 높을수록 픽셀의 수가 많아지고 이미지가 선명해지며
해상도가 높아짐
• 색심도
･ 이미지에 사용된 색의 수
･ 픽셀 하나를 표현하는 데 이용되는 데이터의 비트 수(크기)에 따라
결정
• 이미지 파일
･ BMP: 윈도 3.0부터 지원한 기본 그래픽 포맷. 파일 크기가 크지만
압축을 하지 않음
･ GIF: 1987년 제안된 파일 전송용 포맷. 데이터 압축률이 우수하나
8비트 256 컬러만 지원. 애니메이션과 투명한 배경 가능
･ JPG: JPEG에서 지정한 손실압축기법을 사용하여 이미지를 압축.
웹에서 대표적으로 사용
･ PNG: GIF의 특허 문제를 해결하기 위해 개발. 8/24비트 가능.
GIF보다 압축률이 높고 트루컬러 지원. JPG보다 압축률이 낮지만
비손실 압축을 제공
4) 사운드의 디지털 전환
• 사운드의 기본 속성
･ 음악, 음성과 같은 소리를 공기의 진동으로 표현
･ 우리가 듣는 소리는 아날로그 파형으로 표시
• 사운드 파형의 기본 속성
･ 진폭은 파형의 크기를 나타냄
･ 주파수는 초당 진동의 수를 의미
･ 주파수는 각 사운드마다 다르며, 높은 음일수록 주파수가 높음
･ 인간의 귀로 들을 수 있는 범위는 20Hz에서 20,000Hz까지
• 사운드의 디지털화
･ 파형의 높이를 일정 간격으로 측정하는 과정을 의미
･ 일반적으로 PCM(Pulse Code Modulation) 기법 이용
사운드의 음질에 영향을 주는 것
･ 샘플링 비율, 데이터에 할당된 비트 수, 채널 수
• 샘플링 비율
･ 원음을 얼마나 자주 샘플링하는지를 나타냄
･ 높은 샘플링 비율일수록 파형이 더 정교하게 표현
･ 일반적 CD의 샘플링 비율은 44.1kHz(20kHz의 두 배)
• 데이터에 할당된 비트 수
･ 데이터에 할당된 비트 수가 클수록 높이가 더 정확하게 측정
･ 8비트, 16비트, 32비트, 64비트 등의 형태로 이용
• 최종 오디오 파일의 품질 결정 요인
･ 샘플링 비율, 데이터에 할당된 비트 수를 높임으로써 결정
• 사운드 파일 저장 방식
･ 디지털 오디오: PCM 기법 이용
･ 미디(MIDI): 음악의 정보를 기호화하여 나타낸 방식
• 디지털 오디오 파일 형식
･ WAV: 윈도용 파일 형식
･ MP3: 높은 압축률을 지님
･ WMA: MS 윈도 미디어 플레이어용
