[스크랩] 이미지 용량이 크면 화질도 좋은 걸까?

 

이미지파일의 용량과 화질과의 관계에 대한 고찰

  

 jpg, 600x395픽셀, 158kb

jpg라는 파일에 대해 알고 계십니까?

개인용 컴퓨터에서는 겨우 두 가지(우리나라에서는 허큘리스라는 그래픽 카드가 널리 쓰였습니다), 그리고 네 가지의 컬러만 표시될 수 있었던 CGA 모니터 시절을 지나 256색의 EGA, 그리고 자연색이라는 1670만 컬러를 표시할 수 있었던 VGA카드에 이르기까지. 컴퓨터를 통한 컬러와 이미지를 표시하는 기술이 발전함에 따라 이미지프로세싱 기술도 따라 발전했습니다. 아니, 사실은 이미 이미지프로세싱 기술은 발전해 있었지만 그것을 보여주는 디스플레이가 더디 발전했다고 하는 편이 맞을 겁니다.

BMP나 TIFF 파일을 아십니까? 유구한 역사와 전통을 자랑하는 이미지 파일의 형식입니다. BMP는 그렇다고 쳐도 사실 TIFF는 활용도면에서는 아주 막강한 기능을 자랑합니다. 다양한 압축기법을 골라 사용할 수도 있고, 여러 페이지로 구성될 수도 있습니다. 그리고 GIF가 만들어진 이후 JPG 파일이 나왔습니다. JPG가 등장하던 무렵 청계천의 컴퓨터 상가에는 화면에 여러가지 천연색 이미지를 보여주는 슬라이드 쇼가 단골처럼 디스플레이되곤 했습니다. VGA가 마악 등장하던 무렵이기도 했습니다.

JPG는 JPEG(Joint Pictures Expert Group)에서 만들어낸 이미지파일의 포맷입니다. 컴퓨터로 보여지는 이미지의 용량을 효과적으로 줄이기 위해 손실압축이라는 기법을 사용합니다. 그 덕택에 JPG는 이전에 사용되던 BMP, TIFF, GIF 등에 비해 월등히 좋은 이미지 전송 및 저장 효율을 자랑하게 됐고, 급격히 그리고 널리 사용되게 됐습니다.

우선, BMP는 이름에서도 알 수 있듯이 Bitmap의 형태 그대로를 가집니다. 가장 단순하고 완전한 형태의 이미지 데이터 그대로를 주욱 펼쳐놓은 것이 바로 BMP 파일입니다. 예를 들어 24비트 컬러의 100x100 픽셀짜리 BMP 파일이라면,

100x100x3 = 30,000

바이트의 용량을 그대로 가지게 됩니다. 3은 24비트를 8로 나눈 바이트 용량입니다.(물론 이미지파일로서는 헤더정보나 약간의 압축기법이 사용되기도 합니다)

이에 비해 TIFF(Tagged Image File Format)는 압축이 가능합니다. 압축하는 알고리즘의 선택도 가능합니다. 심지어 ZIP, LZW, Jpeg으로도 압축할 수 있습니다. 과거부터 가장 널리 사용된 알고리즘이 LZW이기때문에 지금도 TIFF라 하면 거의 LZW의 사용이 표준처럼 여겨지고 있습니다. ZIP이나 LZW는 비손실압축이고, Jpeg은 손실압축입니다.

GIF(Graphic Interchage Format)는 PC통신 시절에 미국의 제일가는 업체였던 컴퓨서브(Compuserve - 후에 AOL에 합병됨)에서 만들어낸 이미지 포맷입니다. 픽셀당 256컬러의 사용이 가능하고, 자체적 압축루틴을 통해 용량을 줄이는 포맷입니다. 비손실압축을 사용합니다.

비손실압축이란, 압축하였다가 다시 해제하면 원본상태로 돌아갈 수 있는 것을 말합니다. 워드 파일이라든가, 중요한 데이터라든가, 수식이라든가... 한 글자만 틀려도 완전히 다른 의미나 내용을 갖게 되는 치명적인 데이터인 경우를 압축하려면 비손실압축을 이용해야만 합니다. ZIP이나 RAR 등으로 압축하였다가 풀면 원래의 파일 그대로를 복원할 수 있습니다. 이들은 비손실압축 알고리즘입니다. 예를 들어 비손실 압축의 원조격 알고리즘인 PAK(packing)을 간단히 알아볼까요?

다음과 같은 데이터가 있습니다.

111111113333222222

예를 들어 이것은 183426 이라고 줄일 수 있습니다. 1이 8개, 3이 4개, 2가 6개입니다. 이 규칙만 정해뒀다 나중에 그대로 풀어주면 됩니다. 이게 바로 packing입니다. 이후에 나왔던 arc나 lzw, zip은 훨씬 더 복잡하고 효율 좋은 방식을 사용하고 있습니다. 만일 지금의 zip보다 두 배 효율이 좋은 압축 알고리즘을 개발할 수 있다면 요즘 시절이라면 아마 억만장자가 되는 일은 손쉬울 것입니다(물론 많은 난관이 있겠지만).

반면에 손실압축이란, 필요없는 정보는 과감히 버림으로서 용량을 현저히 줄이는 방식입니다. 압축을 다시 해제하였을 때 원본상태로는 되돌릴 수 없습니다. JPEG의 경우에는 사람의 눈으로 구별할 수 없을 정도의 색상변화나 패턴, 픽셀 배치 등을 교묘하게 버림으로써 더욱 높은 효율을 냅니다. 물론 이렇게 손실압축을 사용하더라도 어느 정도 이상으로 많이 압축하지 않는다면 우리 눈으로는 거의 화질 저하를 느낄 수 없습니다. 손실압축의 또 하나의 전형은 바로 mp3입니다. 우리 귀로 구분할 수 없는 비가청 영역이나 상쇄음, 패턴, 음의 변화 등을 과감히 버림으로써 용량을 더욱 줄입니다.

이렇게 손실압축이란 데이터의 실용성에 근거하는 압축 방식입니다.

여기서 생각해볼 것이 있습니다. 바로 압축은 "잘 되는" 파일과 "잘 안 되는" 파일이 있다는 점입니다.

압축이 잘 되는 파일, 잘 안 되는 파일

다음의 두 이미지를 보겠습니다. 이 두 이미지는 가로세로 픽셀수가 둘 다 600x395 픽셀로 동일합니다.

 

600x395픽셀, 247kb 
 

600x395픽셀, 64kb

둘 다 jpg파일이고, 가로세로 크기는 화면에서 보시듯이 똑같습니다. 그런데 용량 차이는 네 배나 납니다. 용량이 큰 파일은 화질이 좋아서 그런 걸까요?

그렇지 않습니다. 그것은 바로 "압축이 잘 되는지"의 여부때문입니다. 위의 사진은 무척 복잡하고 아래의 사진은 매끄럽고 단순합니다. 위의 packing 알고리즘을 머리속으로 떠올려본다면, 단순하고 반복됨이 많은 패턴이 훨씬 더 압축이 잘 될 것이라는 점을 어렴풋이 떠올려볼 수 있습니다.

물론, 이 두 파일을 BMP로 바꾸어 저장하면 둘 다 똑같이 696kb의 용량을 차지하게 됩니다. 압축 전의 용량입니다. 그러니 위의 파일은 Jpeg 압축 효율이 65%, 아래 파일은 90%가 넘습니다. 그만큼 압축이 "잘 된다"는 뜻입니다.

압축시의 효율

그렇다면 JPG의 손실압축은 우리 눈으로는 얼마나 구분될까요? 다음 그림을 차례대로 보겠습니다. 모두 같은 크기인 600x395픽셀이며 jpg 압축 효율만 다르게 했습니다. 압축효율을 정하는 방법으로는 포토샵에서 저장시 이미지 품질(quality)을 변화시켰습니다. 위에서부터 차례로 12, 10, 8, 6, 4, 2의 순서입니다.

 

 포토샵 이미지 품질 12, 328kb 

 포토샵 이미지 품질 10, 193kb

 

 포토샵 이미지 품질 8, 134kb

 

 포토샵 이미지 품질 6, 113kb

 

 포토샵 이미지 품질 4, 87kb

 

 포토샵 이미지 품질 2, 62kb

자세히 비교해보면 알 수 있지만, 대략 품질 8 정도까지는 눈으로 화질저하를 구별하기 참으로 어려움을 알 수 있습니다. 그 아래쪽으로 내려가면서는 급격히 화질저하를 발견할 수 있습니다. 12와 2의 용량 차이는 무려 다섯 배에 이릅니다. 품질 12는 JPG로서의 화질이 최고로 좋은 상태입니다. 그럼에도 불구하고 원래의 이미지 사이즈인 696kb보다 절반도 안 되는 용량으로 줄어 있습니다.

좋은 화질의 기준

이 글을 쓰는 목적은 필름 스캔시의 스캔 이미지의 용량에 대한 오해를 풀기 위함이기도 합니다. 따라서 화질이 좋은 스캔 이미지의 기준이 무엇인가를 생각해볼 필요도 있습니다. 아마도 화질은 용량이나 이미지의 사이즈(가로세로 픽셀 수: 화소수라고도 부를 수 있음)에 대해 복합적인 기준이 되어야겠죠. 물론 화질이라 함은 이미지의 선예도나 계조, 암부나 명부 등 원래의 필름으로부터 얼마나 좋은 데이터를 얻어낸 것이냐를 따질 수도 있겠지만, 여기에서는 용량과 사이즈만을 생각해보기로 합니다.

- 가로세로 픽셀 수(화소수)가 큰 파일
- 용량이 큰 파일

일수록 아마도 화질이 좋을 것입니다. 당연히 640x480의 이미지보다 1800x1200의 이미지가 더 큰 사진을 인화해도 선명할 것입니다. 그렇다면 (A) 640x480 픽셀에 500kb 용량의 이미지와, (B) 1800x1200픽셀에 500kb짜리 이미지는 어떤 것이 더 화질이 좋을까요? 다시 말해서, 어떤 이미지가 인화할 때 더 크게 해도 더 선명할까요?

답은 "이미지를 보기 전에는 모른다"입니다. 다만 (A)의 640x480 픽셀의 이미지가 500kb의 용량을 갖기 위해서는 압축이 많이 되지 않는 복잡한 이미지여야만 함을 미루어 짐작해볼 수 있습니다. 그렇다면 이 파일은 어떻게 생긴 파일일지 대충 짐작이 됩니다. (B)의 파일은 두 가지 가능성을 가지고 있습니다.

- 압축이 잘 되는 파일
- 품질을 많이 떨어뜨려 용량을 줄인 파일

그렇다면, 같은 이미지일 경우에는 어떨까요? 똑같은 사진을 이미지 사이즈만 줄인 것이라면 말입니다. 이 때에는 아마도, (B)의 이미지는 품질을 낮춘 것이기 쉽습니다. 역시 실제로 파일을 보거나 인화해서 비교해보아야만 어느 쪽이 더 화질이 좋을지 판단이 가능할 것입니다.

용량이 작다고 무조건 화질이 나쁜 건 아닙니다

그렇습니다. JPG파일의 용량이 작을 수 있는 건 다음과 같은 조건에 해당될 때입니다.

- 이미지 사이즈가 작거나
- 압축이 아주 잘 되거나
- 품질을 많이 떨어뜨렸거나

그러니까, 이미지 사이즈가 커도 압축이 잘 되는 파일이라면 용량이 작을 수 있다는 것입니다.

압축이 잘 되는 파일은 대체로 다음과 같은 조건을 가집니다.

- 복잡한 패턴이 적고
- 색변화가 단조롭고
- 대체로 매끈한 이미지

이제 다시 맨 위의 두 사진을 잠시 봅니다. 바로 이러한 조건으로 같은 크기에도 이미지 용량이 다른 것을 알 수 있습니다. 그러한 이유로 흑백 이미지가 컬러 이미지에 비해 상대적으로 용량이 작기도 합니다.

 

화질이 나쁜 게 아니라, 압축이 끝내주게 잘 되어서 용량이 작은 파일 하나를 보여드리죠. 바로 이런 파일입니다.

 

jpg, 600x401픽셀, 34.6kb

필름을 스캔할 때, 입자는

필름을 스캔할 때에는 특히 노출의 적정 여부나 혹은 감도 등에 따라 필름의 입자(grain)이 두드러지는 이미지를 얻을 때가 있습니다. 노출이 잘 이루어지고 저감도의 필름일 때에는 이러한 입자가 적고 매끄러운데 비해 노출부족이거나 고감도 필름을 사용했을 때는 입자가 거칠고 도드라집니다.

가만히 생각해봅니다. 어떤 파일이 더 압축이 잘 될까요? 물론 저감도 필름이나 고감도 필름이나 필름을 스캔해서 얻어지는 이미지의 사이즈(가로세로 픽셀수)는 같은 경우라고 가정합니다.

위에서 살펴본 것처럼, 매끄러운 이미지가 더 압축이 잘 됩니다. 입자들이 복잡하게 나타나는 거친 이미지는 압축이 잘 되지 않아 용량이 커집니다. 어느 파일이 화질이 좋다고 할 수 있을까요?

이런 점이 무조건 용량이 큰 이미지가 좋은 이미지이지는 않을 수 있는 이유이기도 합니다.

현상소에서 받는 스캔파일은

네, 1500x1100 정도이거나 혹은 1800x1200 정도의 이미지를 받을 것입니다. 그리고 용량도 생각했던 것보다 무척 작습니다. 몇백만화소의 디지털카메라로 촬영한 이미지가 수 mb에 이르는 데 비해 필름을 스캔한 이미지는 대개 1mb도 되지 않습니다. 좀 더 크게 스캔받아도 '애개'라고 할만큼 파일의 용량이 작을지도 모릅니다.

1800x1200이라면 약 270만화소입니다. 2백만화소나 3백만화소의 디지털카메라로 촬영한 이미지파일의 용량을 비교해보면 쉽게 알 수 있습니다. 실용적 수준에서의 적정 JPG 압축을 이용하고, 품질을 적정으로 유지하되 용량은 가장 효율적인 정도로 내놓기때문입니다. 6백만, 8백만화소의 디지털 카메라에서 얻어진 수mb짜리 이미지에 익숙해져 있기때문에 상대적으로 작게 느껴집니다.

1500x1100이라면 BMP용량으로는 4.9mb, 1800x1200은 6.4mb에 이릅니다. JPG 효율이 상당히 좋다는 것을 알 수 있습니다. 현상소에서 스캔용량을 결정할 때 몇 mb라고 이야기하면서  '포토샵에서 열면'이라는 단서를 다는 것도 같은 방법입니다. 이미지의 비트맵 크기를 말합니다.

그러나 이 스캔 파일을 포토샵에서 열어서 품질 12로 다시 저장해보세요. 같은 이미지가 용량만 엄청나게 늘어나는 것을 보실 수 있습니다. 그렇다면 화질이 좋아진 걸까요? 아닙니다. 압축만 덜 한 것일 뿐입니다. 아마도 용량이 작다고 이의를 제기하면 해당 현상소에서는 포토샵에서 열어서 다시 저장해주는 방법으로 "용량만" 늘려줄지도 모르겠습니다. ^^;

맺으며

이상에서 jpg 파일의 이미지사이즈, 화질과 용량과의 대략의 관계를 알아보았습니다. 중요한 것은, "같은 화질이라면 용량이 작은" 편이 유리하다는 것입니다. 물론 "같은" 화질이라는 것은 인간의 눈으로는 구별하지 못하는 차이를 말합니다.

필름으로 찍어도 결국은 디지털인 시대에 우리는 살고 있습니다. 디지털 이미지로서의 필름을 이해하는 일, 그 중의 아주 작은 주제 하나를 다뤄봤습니다.

 

jpg, 600x398픽셀, 흑백이라 겨우 111kb

 

 

출처 : 이루의 필름으로 찍는 사진

글쓴이 : 이루 원글보기

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