슈퍼개발자의 자격[1] - 당신 스마트폰의 해상도는 얼마인가?

 해상도에 관한 그리고 이미지와 동영상 압축 원리에 대한 질문

지금 사용 중인 스마트폰의 해상도는 얼마인가? 화면 캡처를 해서 bmp로 저장하면 용량이 어떻게 되는가? 그걸 png와 jpg로 저장하면 각각 용량이 어떻게 되는가? 동영상의 압축 원리는 무엇일까?

현재 갤럭시 S8+를 사용중이며, 갤럭시 S8+의 해상도는 FHD+로 2220*1080이었다.

갤럭시 S8+의 화면 해상도 설정

충격적인건 3년 가까이 휴대폰을 쓰면서도 화면 해상도 설정 화면을 처음들어왔다는 것이다...

(슈퍼개발자는 무슨, 개발자 자격이나 있나...)

아무튼, 실제 캡쳐파일은 .jpg로 압축되어있었지만 .bmp는 알다시피 압축되지 않은 그림파일 포맷이다.

압축되지 않은 그림파일의 크기는

가로 픽셀수 * 세로픽셀수 * 색상의 수(24 Bit=16,777,216색상 가지수)

즉, 내 휴대폰 해상도의 캡쳐화면 해상도는 2220*1080*24 Bit인데 보통 우리는 용량 표기를 Byte(8 Bit=1 Byte)로 하기 때문에 7,192,800 Byte가 되고, 우리가 흔히 이해하기 쉬운 MB(메가바이트) 표기로 하면 6.86MB가 된다.

그림 해상도의 구조 - 도식으로 나타내면 이렇다(무손실 압축 포맷 PNG로 저장해보았다)

응? 왜 갑자기 6.86이냐고? 컴퓨터의 킬로바이트(KB)와 메가바이트(MB)의 앞자는 SI단위의 킬로(kilo)와 메가(mega)에서 따온 글자는 맞지만 컴퓨터 아키텍쳐 단위가 흔히 2진수로 표현되는데 2의 10승이 1024로 1000과 비슷한 숫자여서 이렇게 쓰이게 되었다는 점을 참고하면 좋을 듯하다.

이제 첫번째 질문이 끝났고, 두번째 질문인 .png와 .jpg로 압축하면 각각 용량은 어떻게 되는가?

이 부분에 대해서는 자세히 알아본 적이 없었기에 공부가 필요했다.

우선 PNG는 Portable Network Graphics의 약자로 무손실 압축 그림 파일 포맷이고,

JPEG는 Joint Photograph Experts Group의 약자로 손실 압축 그림 파일 포맷이다.

이 둘을 자세하게 다룬 글들이 많으니 자세한 것은 생략하고, 특성을 보자면 PNG는 손실이 없는 압축 그림 방식이며, 32bit 색상을 지원한다. 32bit색상은 앞서 보여준 24bit색상에 0-255까지의 알파채널 8bit가 추가된 것이다.

JPEG는 사진에 적합한 포맷으로 사진 파일의 메타정보인 EXIF(EXchangable Image File format)이 들어가있다.

대충 생각해보면 사진은 웬만하면 모든 픽셀에 다른 색상들이 가득차있을테니 손실하더라도 압축하기 위한 JPEG가 적절할 것이고, 현재 이 모니터 화면 혹은 스마트폰 디바이스의 화면을 캡쳐했다고 생각해보면, 흰색화면이 많지 않은가? 고로 압축을 잘하고 손실이 없는 PNG가 적절할 것이다.

고로 두번째 질문에는 추상적 혹은 정성적으로밖에 답할 수가 없을 것 같은데, PNG로 압축하게 되면 같은 색상이 많으니 많이 압축될 것이고, JPEG는 PNG에 비하면 효율이 덜하겠지만 일관된 방식으로 압축하므로 유사한 수준의 용량을 나타내지 않을까? 실제로 각각 143KB와 152KB로 유사하게 나타났는데, 실제로 의미있는 값인지는 잘 모르겠다.

마지막 질문은 '동영상의 압축원리는 무엇인가?'이다.

우선 동영상이 연속된 그림의 조합이라는 것은 모두가 생각할 수 있을 것이다.

그렇다면 기본적으로 동영상 압축과 그림의 압축원리는 유사하게 적용이 가능할 것으로 유추할 수 있고, 그림의 압축원리는 유사한 색상들을 묶어 압축하는 방식이고 ZIP파일의 압축 방식과 유사하다고 한다.

그리고 동영상의 연속된 사진들은 붙어 있는 사진일수록 유사할 것이다. 고로, 변화량인 델타를 추출해서 저장하는 방식을 사용하면 시간 방향에 대한 압축을 할 수 있다.

또한 흔히 볼 수 있는 코덱(CODEC)이란 것이 있다. 코덱은 암호화(enCOder)와 복호화(DECoder)의 합성어로 압축하는 경우를 인코딩한다고 표현하고 압축을 해제하여 보여주는 것을 디코딩한다고 표현한다.

이 정도면 첫번째 질문 면접 통과할 수 있는 것인가?

더 깊게는 따로 들어가보도록 하고 슈퍼개발자의 자격 1탄은 여기서 끝.