[CS50] 컴퓨터는 어떻게 이미지 파일을 구별할 수 있을까?

edwith CS50강의를 보며 정리했습니다.

 

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● 이미지 파일

추리물을 좋아하는 사람이라면, 혹은 소싯적 TV 프로그램을 많이 봤다면 누구나 아는 프로그램이 있다.

바로 CSI 프로그램이다. 해당 프로그램에서 자주 나오는 화면이 영상을 멈춰서 확대하는 장면이다.

 

위의 이미지를 확대하면,,?

현실은 다르다. 한정된 비트들로 이루어진 이미지를 확대하면 이렇게 이미지가 번지거나 깨지는 현상을 볼 수 있다. 이런 현상이 발생하는 이유는 무엇일까?

우리가 컴퓨터와 해온 상호작용들은 대체로 모니터, 키보드, 마우스 등으로 이루어졌다. (물론 사람마다 다르겠지만) 하드디스크나 파일과 상호작용을 하는 빈도는 비교적 적다. 

 

'파일'은 무엇일까? 위의 사진은 'JPEG'의 확장명을 가지고 있는데, 이러한 파일들은 특정 비트 패턴으로 식별된다.  JPEG, GIF, PNG, WORD, EXCEL 파일 간에 구분되는 점은 무엇일까? 서로 다른 비트 패턴을 사용한다는 것이다. 그러한 비트 패턴들은 보통 파일 초반부에 있다. 

우리가 컴퓨터에서 JPEG 파일이나 워드 문서를 열면 대체로 파일의 첫 비트들을 본다 만약 그 패턴을 인식하여 이미지라는 것을 알면 사용자에게 그래픽으로 보여준다. 만약 그 패턴이 doc 형식이라면 문서형식을 보여줄 것이다.

 

이미지

우리가 사진을 찍어 이미지에 저장하면 보통 JPEG라는 확장자를 가지며 이미지를 압축하여 저장한다. 이미지 파일 형식으로는 비트맵(.bmp), JPG(.jpg), PNG(.png), GIF(.gif) 등이 있다. 각 유형에는 장단점이 있으며 유형에 따라 파일의 크기도 달라진다. 즉, 파일의 비트 데이터들의 구조가 다르다.

예를 들어 JPEG 확장자를 가진 파일의 첫 부분에는 256 216 255 의 숫자로 시작한다. 

비트맵 (BMP) 파일 형식의 경우 압축을 하지 않고 저장을 하며 이미지를 가장 단순하게 저장한다.

 

JPEG 파일은 이미지를 압축하는 장점을 갖고 있으며, GIF 파일이 256색을 표시할 수 있는데 비해 JPEG는 1600만 색상을 나타낼 수 있어 고해상도를 나타내기에 적합합니다. GIF는 이미지의 전송을 빠르게 하기 위한 압축저장 방식을 사용합니다. JPEG보다 압축률은 낮지만 압축 시 이미지의 손상이 적다.

PNG는 GIF와 JPEG의 장점만을 합쳐 놓은 압축방식이다. GIF보다 압축률이 좋고 JPEG보다 원본에 손상이 적어 효과적이다.