방통대, 컴공, 컴활, 워드 등 대비 멀티미디어와 정보화 사회 핵심 요점 요약 정리 2. 디지털 데이터와 멀티미디어기술의 발전

2. 디지털 데이터와 멀티미디어기술의 발전

1. 디지털 데이터          
1) 디지털과 아날로그의 차이

- 우리가 사이버 공간에서 주고받는 정보는 디지털 정보.
- 디지털 정보와 아날로그 정보의 차이점을 우선 알아본다.
** 자료: 컴퓨터 화면에 떠 있는 사진과 같은 장면을 종이에 인쇄하여 프린트한 사진,

- 사진은 아날로그 형태의 정보이고 컴퓨터 화면에 불러온 사진 파일은 디지털 데이터이다.
- 보기에는 비슷하지만 이들 두 종류의 데이터는 본질적으로 다르다.
하나는 아날로그 형태로 되어있고 또 하나는 디지털 형태로 되어있다.
- 아날로그와 디지털 데이터의 차이를 정의 내려보면... (자막보고 설명)

아날로그와 디지털 데이터 1. 아날로그 데이터 : 원래의 데이터와 유사한 형태를 간직하는 정보. 연속적으로 변화하는 물리량 2. 디지털 데이터 : 0과 1의 조합으로 표현되는 컴퓨터 데이터의 표현형태

- Analog의 정의: 유사하다는 뜻을 지닌다
- 아날로그 형태의 자료 : 원래의 내용을 거의 그대로 간직하는 데이터의 표현형태.
0과 1이라는 신호 체계로 구성된 디지털과는 달리 전압이나 전류처럼
연속적으로 변화하는 물리량을 표현한다.
- 책이나 사진은 아날로그 형태의 자료이다. "아날로그"는 "비슷한"이라는 뜻을 지닌다.

- 디지털 형태의 자료 : 0과 1의 조합으로 표현되는 컴퓨터 데이터의 표현형태.
그림이나 문자를 디지털로 표현하게 되면 사진 속의 그림이 0과 1을 여러 개 나열해
놓은 형태의 자료가 됨
- ‘디지털’이라는 것은 숫자로 표현되어있다는 의미

2) 데이터의 샘플링 원리

- 디지털 데이터는 원래 정보를 완전하게 표현하는 것이 아니라 원래 정보를 일정한
단위로 나누어 일부분만을 측정하는 샘플링이라는 원리를 이용하여 생성된다.
- 즉, 디지털 데이터는 자연 상태의 데이터를 부분적으로만 측정한 데이터라는 의미
- 이것을 우리는 샘플링이라 부른다.

샘플링 자연에 존재하는 연속적인 형태의 데이터를 디지털 숫자로 변환할 때 원래 정보를 완전하게 표현하는 것이 아니라 원래 정보를 일정한 단위로 나누어 부분적으로만 측정한다는 것이다.

- 데이터를 디지털화 할 때 샘플링을 얼마나 자주 하는가, 그리고 각각의 샘플에 사용된
데이터의 크기가 얼마나 큰 가에 따라 그 데이터가 원래의 정보를 얼마나 잘
표현하느냐를 결정한다.
- 다시 말해, 데이터 품질의 기본 결정요소는 샘플의 크기와 샘플링 비율이다.

3) 아날로그 데이터의 디지털 전환 과정

- 아날로그 데이터는 자연에 존재하는 신호 또는 정보를 그대로 담기만 하면 됨
- 하지만 디지털 데이터는 정보를 부호화 하는 과정을 거쳐야 함
- 데이터를 숫자화 한다는 것은 정해진 규칙에 따라 정보를 숫자로 변환시킨다는 것을
의미함
- 문자, 그림, 사운드, 동영상 등의 데이터는 각각 정해진 규칙에 따라 데이터를
디지털화 하도록 되어있음

가. 사운드의 디지털화
- 음악, 음성, 음향효과 등의 사운드나 소리는 공기의 진동으로 표현된다.
- 우리가 듣는 소리 신호는 아날로그 파형으로 표시.

- 파형의 크기는 진폭
- 주파수: 1 초 동안에 발생하는 주기의 수, 즉 초당 진동의 수

- 사운드를 디지털화 한다는 것은 파형의 높이를 일정 간격으로 측정한다는 것
**

- 사운드의 디지털화에 사용되는 가장 기본적인 기법은 PCM(Pulse Code Modulation)이다.

- 사운드를 디지털화할 때 샘플의 크기, 즉 데이터 하나를 표현하는데 사용되는
비트 수와 샘플링 비율, 즉 사운드 파형을 얼마나 세밀하게 표현하는가 하는 것이
최종 음질을 정한다.

- 일반적으로 아날로그 신호가 갖는 주파수 보다 2배 이상을 샘플링 해야 하고 만약
고품질을 유지하려면 4배 정도가 요구됨.
- 샘플링 비율은 Hz 단위로 표현된다
- 44 KHz라는 하면 1 초를 44,000개의 작은 단위로 나누어 샘플을 했다는 의미
- 샘플의 크기는 비트 단위로 표현된다

** 3비트, 4비트의 샘플을 이용한 화면

** 디지털 오디오 파일 형식
- WAV: 윈도용 파일형식으로 윈도에서 제공되는 사운드 관련 소프트웨어를 이용하여 들을 수 있다
- MP3: 높은 압축률을 지니고 있어 파일의 크기가 적은, 인터넷에서 많이 이용되는 사운드 파일 형식.
- WMA (Windows Media Audio): 마이크로소프트의 윈도 미디어 플레이어용 오디오 파일로 인터넷에서 많이 이용되기도 한다.

나. 이미지의 디지털화

- 우리가 보통 보는 디지털 이미지는 다양한 형식으로 저장되어 있는 이미지이다.
- 그래픽과 이미지의 표현 방법은 비트맵 방식과 벡터 방식으로 구분된다.

그래픽과 이미지의 표현 방법 1. 비트맵 방식: 그림을 픽셀이라고 하는 점의 집합으로 나타내는 방식 2. 벡터 방식: 도형의 특성을 코드화해서 나타내는 방식

- 기본적으로 널리 이용되는 이미지의 종류는 비트맵 이미지.
- 비트맵 이미지의 기본 단위는 점, 즉 픽셀.
- 이미지를 디지털 데이터로 변환하기 위해서는 이미지를 가로 세로 일정한 개수만큼
세분화 하여 격자형으로 구분한 후 각각의 격자, 즉 픽셀을 분석하여 그 픽셀을 대표하는
색상 코드를 부여한다.

- 이미지를 디지털화 할 때 샘플의 크기, 즉 사용되는 비트 수는 그 이미지에 사용된
색상의 수를 결정하고 샘플링 비율, 즉 하나의 이미지를 얼마나 세밀한 점으로
나누었는가 하는 것은 이미지가 얼마나 세밀하게 표현되었는가 하는 것이 이미지의
최종 화질을 결정한다.
- 이미지에 사용된 색상이나 픽셀의 수가 많아질 경우 파일의 크기가 커지기 때문에
압축을 하기도 한다.
- 이미지 파일의 크기 및 화질에 영향을 주는 또 하나의 요소는 하나의 픽셀을 표현하는데
사용된 색상의 수가 얼마나 많은가 하는 것. 흑백, 칼라, 등의 개념으로 생각하면 됨.
- 사용할 수 있는 칼라의 수가 많을수록 더욱 세밀한 색상을 표현하는 것이 가능하고 이에
따라 이미지 파일의 크기도 커진다.

- 그래픽 파일의 저장 방식에 따라서 파일의 형태가 달라짐.
- 파일의 종류는 확장자를 보면 알 수 있다
- 웬만한 프로그램에서는 다양한 형식의 그래픽 파일을 읽고 저장할 수 있다
- 주로 비트맵 포맷이 많이 쓰이므로 이것을 다룰 것

** 주요 그래픽 파일 저장방식

주요 그래픽 파일 저장방식 1. BMP - 윈도 3.0부터 지원한 그래픽 포맷 - 압축하지 않는 포맷이기 때문에 파일 크기가 크다 - 윈도에서 광범위하게 이용되고 있다 2. GIF - Compuserve 통신 회사에서 파일의 전송을 목적으로 제안한 형식 - 네트워크에서 사용할 목적으로 만들어졌기 때문에 웹에서 많이 이용됨 - 데이터 압축률이 우수하나 256 컬러만을 지원함 3. WMF - 윈도에서 기본적으로 지원하는 형식 - 비트맵과 벡터 형식을 결합할 수 있다 4. JPG - 전문 사진작가 협회인 JPEG에서 지정한 압축을 사용하는 형식 - 손실압축기법을 사용 - GIF 와 함께 웹에서 대표적으로 사용된다

(1) BMP
- 윈도 3.0부터 지원한 그래픽 포맷
- 압축하지 않는 포맷이기 때문에 파일 크기가 크다
- 윈도에서 광범위하게 이용되고 있다

(2) GIF
- Compuserve 통신 회사에서 파일의 전송을 목적으로 제안한 형식
- 네트워크에서 사용할 목적으로 만들어졌기 때문에 웹에서 많이 이용됨
- 데이터 압축률이 우수하나 256 컬러만을 지원함

(3) WMF
- 윈도에서 기본적으로 지원하는 형식
- 비트맵과 벡터 형식을 결합할 수 있다

(4) JPG
- 전문 사진작가 협회인 JPEG에서 지정한 압축을 사용하는 형식
- 손실압축기법을 사용
- GIF 와 함께 웹에서 대표적으로 사용된다

다. 동영상의 디지털화

- 동영상의 경우 1 초당 적게는 15프레임에서 많게는 30프레임 정도를 표현해야
하기 때문에 파일의 크기가 기하급수적으로 늘어난다.
- 동영상의 디지털화에 있어서 가장 큰 관건은 파일의 크기이다.
- 따라서 동영상 데이터는 화면 자체를 작게 하거나 고도의 압축 기술을 사용하여
압축 비율을 높임으로써 파일 용량 문제를 해결하기도 한다.

- 비디오나 애니메이션을 다룰 때는 데이터를 실제의 크기보다 압축하여 저장하고,
저장된 데이터를 컴퓨터 내부에서 자료 전송을 한 후 이를 실제 크기로 복원하여야 함.

** 동영상의 특성

동영상의 특성 1. 파일 용량이 크다 2. 영상의 크기와 해상도는 파일 용량에 영향을 준다

1) 파일 용량이 크다
2) 영상의 크기와 해상도는 파일 용량에 영향을 준다.

- 비디오가 자연스러운 동영상으로 느끼기 위해서는 초당 15 프레임 이상을
연속적으로 보여주어야 함.
- 동영상을 캡처하기 위해서는 많은 저장용량이 요구되며, 따라서 압축과
복원 기술이 중요하다.

** 자료 화면: 비디오 화면 보여주기
- 애니메이션은 조금씩 변화하는 화면을 연속적으로 만들어 보여줌으로써 마치 움직이는
듯한 효과를 내는 것
**

** 동영상 파일 저장방식
- AVI(audio-video interleaved): 비디오 데이터의 파일 저장방식으로 가장 많이
사용되는 방식. 오디오와 비디오가 서로 번갈아(interleaved) 기록되어 있음.
기본 윈도 환경에서 수행되는 파일 형식

- MPEG(Motion Picture Expert Group): 전문 비디오 협회에서 제정한 형식으로 다양한
버전이 있으며 VCD, DVD 등의 동영상 파일 형식으로 이용되는 형식

라. 문자의 디지털화

- 문자의 디지털화는 정해진 코드표에 따라 각각의 문자를 숫자로 변환시키는
과정을 거친다.
- 문자를 디지털화하는 코드로는 영문의 경우 ASCII, 한글의 경우 조합형,
완성형, 유니코드 등이 이용된다.
- 전 세계적으로 보편적으로 사용되는 ASCII 영문 코드는 컴퓨터 자판의 모든 키에
정해진 숫자를 할당하여 놓은 코드이다.

** ASCII 문자코드표의 예

- 한글의 경우에는 8비트인 256개의 문자만으로는 모두 표현할 수 없기 때문에
16비트, 2 바이트 크기의 데이터로 표현된다.

** 한글에 이용되는 코드:

한글에 이용되는 코드 1. 조합형 : 한글 한 글자를 자음과 모음으로 각각 분리하여 분리된 초성, 중성, 종성에 따라 순서대로 코드로 표현하는 방식 2. 완성형 : 완성된 한글 한 글자당 2 바이트 크기의 코드를 부여하는 방식 3. 유니코드 :전 세계 각국의 다양한 언어로 작성된 텍스트를 서로 상호적으로 인식할 수 있도록 하기 위해 고안된 코드

** 한글에 이용되는 코드
(1) 조합형 코드:
- 한글 한 글자를 자음과 모음으로 각각 분리하여 분리된 초성, 중성, 종성에 따라 순서대로 코드로 표현하는 방식
- 컴퓨터 통신 등에 이용할 때에는 어려움이 있다
- 아래 한글에서 이용되는 코드이기 때문에 많이 보급되어 있음
(2) 완성형 코드:
- 완성된 한글 한 글자당 2 바이트 크기의 코드를 부여하는 방식
예: “가”를 하나의 코드로 인식
- 미리 정의된 한글 2,350자와 한자 4,888자 이외의 문자는 표현할 수 없다
- 한글 윈도에서 이용되는 코드
(3) 유니코드:
- 전 세계 각국의 다양한 언어로 작성된 텍스트를 서로 상호적으로 인식할 수 있도록
하기 위해 고안된 코드

4) 디지털 데이터의 장점
- 컴퓨터 기술의 발달에 따라 이렇게 디지털 형식으로 변환된 사운드, 이미지 등의
데이터는 인간의 귀나 눈으로 판단할 수 없을 정도로 아날로그 정보의 원형을
그대로 표현하기 때문에 각광을 받고 있다.
- 디지털 데이터의 장점을 살펴본다. (자막보며 설명)

** 디지털 데이터의 장점

디지털 데이터의 장점 1. 데이터 저장 및 전달의 안정성 2. 다양한 종류의 데이터 동시에 저장 3. 컴퓨터 처리기능 이용 가능 4. 쌍방향적 데이터 생성 가능

가. 데이터 저장 및 전달의 안정성
나. 다양한 종류의 데이터 동시에 저장
다. 컴퓨터 처리기능 이용 가능
라. 쌍방향적 데이터 생성 가능

2. 멀티미디어 기술의 발전        

1. 멀티미디어 개요

- ‘멀티’와 ‘미디어’의 합성. 즉, 두 가지 종류 이상의 정보가 동시에 제공되는 미디어가
멀티미디어
- 멀티미디어에서 사용하는 ‘미디어’의 개념은 문자, 소리, 음악, 그래픽, 동영상 등과 같은
‘정보의 종류’

- 멀티미디어는 아날로그 텔레비전과는 달리 디지털 형태로 된 데이터를 주고 받는다.

* 멀티미디어의 정의

멀티미디어의 정의 1. 텍스트, 그림, 사운드, 비디오, 애니메이션의 다섯 가지 미디어를 2. 디지털 형태로 변환하여 3. 컴퓨터의 처리기능을 이용하여 대화기능(interactivity)을 제공하는 것

ㄱ) 텍스트, 그림, 사운드, 비디오, 애니메이션의 다섯 가지 미디어를
ㄴ) 디지털 형태로 변환하여
ㄷ) 컴퓨터의 처리기능을 이용하여 대화기능(interactivity)을 제공하는 것.

* 멀티미디어의 특성

멀티미디어의 특성 - 정보의 디지털화 - 상호작용성

-
- 정보의 디지털화
- 상호작용성

2. 멀티미디어 관련 기술의 발전

가. 컴퓨터 성능의 향상
- 최초의 컴퓨터는 1945년 미국의 에커트에 의해 개발된 에니악(ENIAC)이란 컴퓨터로
약 18000개의 진공관으로 이루어진 기계였다.

** ENIAC 이미지

- 이후 몇 십년 동안 컴퓨터의 성능은 놀라운 발전을 거듭하게 됨
- 인텔의 창업자인 고든 무어는 1965년에 ‘무어의 법칙’을 주장, 컴퓨터 마이크로칩의
성능이 매년 2 배씩 증가한다고 했음. 하지만 1975년 이를 2년마다 두 배씩으로 수정함.

- 이처럼 컴퓨터의 기억용량과 정보처리속도가 급격히 향상되어 멀티미디어 정보를
손쉽게 다룰 수 있게 됨

나. 광매체의 발전
- 멀티미디어 발전에 기여를 한 기술로 광매체가 있음.
- 우리가 흔히 CD 또는 DVD라 부르는 매체
- 광매체는 많은 저장용량을 필요로 하는 멀티미디어 데이터를 저렴한 가격으로 저장할 수
있는 매체
- 오디오 CD로부터 시작하여 CD-ROM, DVD에 이르기까지 점점 더 많은 양의 데이터를
저장할 수 있게 됨
- 광매체는 저장 용량에 따라 CD와 DVD로 나뉘고 CD는 또 그 용도에 따라 오디오 CD,
CD-ROM, VCD 등으로 분류된다
- CD는 약 650~ 700 MB의 데이터를 저장할 수 있고 DVD는 일반적으로 약 4~8 GB, 최대 17 GB의 데이터를 저장할 수 있다.
- 650MB는 신문의 약 23만장에 해당됨
- DVD는 영화 한 편을 고해상도와 스테레오 사운드 수준으로 저장할 수 있는 용량을 가진 저장매체

다. 영상압축의 발전
- 멀티미디어 데이터의 용량이 방대하기 때문에 저장 및 전송에 어려움이 있다.
- 이러한 문제를 해결하는데 결정적 역할을 한 것이 정보의 압축 및 복원 기술.
- 비디오 데이터는 초당 약 27 Mb의 기억용량을 필요로 함. VCD 수준의 비디오 데이터를
CD-ROM에 보관하기 위해서는 1/100 정도로 압축해야만 1시간 정도의 내용을 기록할
수 있다.

- 특히 사진 및 비디오 압축에 대한 기술 및 표준이 개발되어 멀티미디어가 더욱 널리
보급됨.
- MPEG 형태로 저장된 DVD의 보급, MPEG 기술 중에서 사운드 부분만을 이용한 MP3의
개발로 사운드의 보급이 본격화, 인터넷 사운드 및 동영상 압축 기술의 개발로 인한
인터넷 멀티미디어의 개발
- 대표적인 압축 기술로는 이미지의 경우, 전문 사진인 단체에서 개발한 JPEG(.jpg),
비디오의 경우, 전문 영화인 단체에서 개발한 MPEG(.mpg) 기술, 그리고 사운드의 경우
MP3 기법이 있다.

** 대표적인 정보 압축 기법

대표적인 정보 압축 기법 - 이미지: JPEG (.jpg) - 비디오: MPEG (.mpg) - 사운드: MP3

라. 하이퍼미디어 보급의 확장
- 멀티미디어 정보를 더욱 손쉽게 이용할 수 있도록 하는데 기여한 기술은
하이퍼미디어 기술.
- 다양한 미디어를 연결하는 기능. 즉, 문자, 소리, 그림, 동영상 등이 서로 연결된 것.
- 하이퍼미디어는 특히 인터넷의 웹을 중심으로 활성화되어 널리 이용되고 있다.
- 하이퍼링크 기능을 이용하여 여러 종류의 미디어 콘텐츠를 연결시킨 월드 와이드 웹을 비롯한 다양한 쌍방향 멀티미디어 콘텐츠의 개발이 널리 보급되고 있다.

마. 멀티미디어 PC의 성장
-1990년대 상반기에는 멀티미디어 PC라는 표준 규격의 PC가 일반 사용자를 대상으로
보급되어 멀티미디어가 급속히 확산됨.
- 최근에 보급되는 컴퓨터는 기본적으로 소리를 내고 들을 수 있는 사운드 카드와 스피커,
동영상을 처리할 수 있는 고성능 비디오 카드, 인터넷을 할 수 있는 통신용 모뎀이나
랜카드 등이 내장되어 있음

- 주변 멀티미디어 기기들의 표준화로 더욱 그 사용이 편리해짐
- 뿐만 아니라 디지털 카메라나 스캐너 등의 컴퓨터와 주변 기기를 연결하는데 있어서도 USB 포트 등과 같이 손쉽게 컴퓨터에 연결하여 이용할 수 있는 호환성이 늘어남

바. 컴퓨터 네트워크의 등장
- 인터넷의 급성장으로 멀티미디어는 전 세계적으로 각광을 받았음.
- 인터넷용 멀티미디어의 성장에 큰 기여를 한 것은 통신 속도의 증가와 인터넷용
멀티미디어 데이터 전송 기술의 발달임
(리얼 오디오, 리얼 비디오, 윈도 미디어 플레이어 등)


아날로그 데이터 원래의 데이터와 유사한 형태를 간직하는 정보를 말하며,
디지털 데이터는 0과 1의 조합으로 표현되는 컴퓨터 데이터의 표현 형태를 말합니다.
디지털 데이터는 샘플링의 원리로 생성되는데,
샘플링은 자연에 존재하는 연속적인 형태의 데이터를 디지털 숫자로 변환할 때
원래 정보를 일정한 단위로 나누어 부분적으로만 측정하여 이뤄집니다.
문자, 그림, 사운드, 동영상 등의 데이터는 각각 정해진 규칙에 따라 데이터를 디지털화합니다.
사운드를 디지털화하는 것은 파형의 높이를 일정 간격으로 측정하는 것을 말하며
WAV, MP3, WMA 파일로 저장됩니다.
이미지의 경우는 비트맵 방식과 벡터 방식으로 표현되며
BMP, GIF, WMF, JPG 파일로 저장됩니다.
동영상을 디지털화하기 위해서는 화면 자체를 작게 하거나 고도의 압축 기술을 사용하며
AVI, MPEG 파일로 저장됩니다.
문자는 정해진 코드표에 따라 각각의 문자를 숫자로 변환시키는 과정을 거치며
영문은 ASCII, 한글은 조합형과 완성형, 유니코드로 이용됩니다.
디지털 데이터는 데이터의 저장과 전달이 안정적이며,
다양한 종류의 데이터를 동시에 저장할 수 있습니다.
또 컴퓨터 처리기능이 이용 가능하고, 쌍방향적 데이터 생성이 가능합니다.
멀티미디어는 텍스트, 그림, 사운드, 비디오, 애니메이션의 다섯 가지 미디어를
디지털 형태로 변환하고, 컴퓨터의 처리기능을 이용하여 대화기능을 제공하는 것을 말합니다.
멀티미디어는 정보를 디지털화하고, 상호작용성을 가진 게 특징이며,
컴퓨터 성능이 향상되고, CD와 DVD같은 광매체의 등장,
영상압축 기술과 하이퍼미디어의 보급, 컴퓨터 네트워크가 등장하면서 급속히 확산되어 왔습니다.

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