[컴퓨터 비전] 디지털 영상/ 동영상의 기초

- 픽셀(pixel)

모든 디지털 이미지는 픽셀(pixels)로 이루어져있다.

pixel : picture element의 줄임말

어떠한 영상, 사진에대한 정보를 가지고 있는 가장 작은 단위.

각각의 픽셀은 여러개의 값을 가질 수도 있다. 물론 하나의 값도 가질 수 있다.

각각의 픽셀의 위치는 2차원 좌표로 표현이 된다.

이미지를 Zoom in했을 때

고퀄리티 영상을 표현하기 위해선 보다 많은 픽셀이 필요하다.

 

픽셀의 위치를 나타내는 2차원 좌표

컴퓨터 비전에서는 빛의 삼원색(RGB)으로 색상을 표현한다.

색상을 표현하기 위해선 각각의 픽셀이 3개의 값을 가지게 됨.

흑백영상에서는 각 픽셀이 1개의 값을 가진다.

 

 

- 디지털 비디오(digital video)

영상들의 집합으로 이루어져있다.

즉, 비디오는 짧은 간격으로 영상을 촬영하는 것과 동일함.

일반적으로 비디오에서 영상간의 간격은 33ms로, 1초에 30개의 영상이 존재한다는 의미.

-> frame rate : 1초에 촬영된 영상의 수. fps(frame per second)라는 단위 사용.

 동일한 대상을 촬영할때, frame rate가 높은것이 눈에 자연스럽게 보이지만, 초당 존대하는 영상의 수가 많기 때문에 데이터양이 증가하는 단점이 있다.

 

 

- Intensity level

각각의 픽셀이 가질 수 있는 값의 개수, 하나의 픽셀이 표현할 수 있는 값의 개수

보통 2의 지수승으로 존재.

하나의 픽셀에 해당하는 intesity level은 보통 256(2^8)

하나의 픽셀이 하나의 값을 가진다고 가정 했을 때, intesity level이 256이라면, 0~255 사이의 값을 가질 수 있다.

intensity level이 크면 클수록 촬영하는 피사체를 더 정교하게 표현할 수 있다.

동일한 피사체, intensity level이 다름(16,8,4,2)

좌 상단의 intensity level이 16으로 제일 높고, 우 하단의 intensity level이 2로 제일 낮다.

intensity level이 높을 수록 물체에 대한 디테일을 정교하게 표현할 수 있다.

 

 

- pixel resoultion (해상도)

하나의 영상을 구성하는데 사용되는 픽셀의 개수

해상도의 차이

동일한 영상이지만, 몇개의 픽셀을 쓰느냐에따라 결과가 다름

물체의 디테일을 잘 표현하기 위해선 픽셀의 수가 많은게 좋기 때문에, 해상도가 높은 게 좋다.

디스플레이	(가로픽셀수X세로픽셀수)
VGA	640X480
HD	1280X720 -> 1k
FHD	1920X1080 ->2K
QHK	2560X1440
UHD	3840X2160->4K

해상도와 인치 당 픽셀(PPI, Pixels Per Inch)이 영상 전체를 좌우한다.(= 눈에 보이는 화질을 결정한다)

스마트폰과 TV를 비교했을 때, 디스플레이는 TV가 크다. 

해상도(픽셀의 개수)가 동일할 경우, 인치 당 픽셀의 수(PPI)는 스마트폰이 높을 수 밖에 없다.

즉, 동일한 거리에서 시청한다고 했을 때, 스마트폰이 화질이 더 좋다고 느껴진다.

 

 

- 하나의 영상을 구성하는데 필요한 비트 수 계산법

M : 세로방향에 존재하는 픽셀 수

N : 가로방향에 존재하는 픽셀 수

k : 하나의 픽셀을 표현하기 위해 필요한 비트 수

-> b = M X N X K

 

Q ) Assume that you have a viedo that is

Color video

FHD pixel resoultion

1 Hour

30 fps

What is the total amount of bits?

=> 컬러영상이기 때문에 3bytes(24bits) -> 컬러 이미지는 rgb의 값을 가짐. 각 하나의 값의 intenstiy level은 보통 256(2^8)이므로, 8비트임

FHD -> 1920x1080

1시간 -> 60분 -> 3600초

30 fps -> 초당 30개 영상 이므로

b = 24x1920x1080x3600x30 (bits)

 

이 게시물은 한동대학교 황성수 교수님의 컴퓨터비전 강의를 공부하며 정리한 내용입니다.