색인이 있는 색

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컴퓨팅에서 색인은 컴퓨터 메모리와 파일 저장 공간을 절약하고 디스플레이 새로 고침과 파일 전송을 고속화하기 위해 디지털 이미지의 색상을 제한적으로 관리하는 기술입니다.이것은 벡터 양자화 압축의 한 형태입니다.

이렇게 이미지가 인코딩되면 색상 정보는 이미지 픽셀 데이터에 의해 직접 전달되지 않고 색상 룩업 테이블(CLUT) 또는 팔레트(색상 사양 배열)라고 하는 별도의 데이터에 저장됩니다.배열 내의 모든 요소는 배열 내의 위치에 따라 색인화된 색상을 나타냅니다.각 이미지 픽셀에는 색상의 전체 사양이 포함되지 않고 팔레트에 대한 인덱스만 포함됩니다.이 기술은 색상이 간접적으로 처리되기 때문에^[1] 의사 프로토콜 또는 간접 ^[2]색상이라고 불리기도 합니다.

역사

프레임 버퍼와 컬러 룩업 테이블과 함께 8비트 인덱스 컬러를 사용한 초기 그래픽 디스플레이 시스템에는 Shoup의 SuperPaint(1973)와 1975년 Kajiya, Sutherland 및 Cheadle에 ^[3][4]의해 기술된 비디오 프레임 버퍼가 포함됩니다.이들은 256 RGB 색상 팔레트를 지원했습니다.SuperPaint는 시프트 레지스터 프레임 버퍼를 사용했지만 Kajiya 등 시스템은 랜덤 액세스 프레임 버퍼를 사용했습니다.

일부 초기 시스템에서는 3비트 색상을 사용했지만 일반적으로 비트를 CLUT의 인덱스가 아닌 독립된 빨간색, 녹색 및 파란색 온/오프 비트로 취급했습니다.

팔레트 크기

팔레트 자체에는 한정된 수의 구별되는 색상이 저장되어 있으며 4, 16 또는 256이 가장 일반적인 경우입니다.이러한 제한은 종종 대상 아키텍처의 디스플레이 어댑터 하드웨어에 의해 부과되므로, 이 숫자가 2 = 4, 2⁴ = 16⁸ 및 2 = 256의² 정확한 제곱이라는 것은 우연이 아닙니다.단일 8비트 바이트에 256개의 값을 넣을 수 있지만(및 단일 인덱스 색상 픽셀이 1바이트를 차지함), 16개(4비트, 니블) 이하의 색상을 가진 픽셀 인덱스는 단일 바이트(16개 색상을 사용하는 경우 바이트당 2니블, 4개 색상을 사용하는 경우 바이트당 2비트 픽셀)로 패킹할 수 있습니다.경우에 따라서는 1비트(2색) 값을 사용하여 최대 8개의 픽셀을 1바이트로 압축할 수 있습니다.이러한 이미지는 2진수 이미지(비트맵 또는 복층 이미지라고도 함)로 간주되며 인덱스된 컬러 이미지가 아닙니다.

색심도
1비트 흑백 8비트 그레이스케일 8비트 컬러 15비트 또는 16비트 컬러(하이 컬러) 24비트 컬러(트루컬러) 30비트, 36비트 또는 48비트 컬러(딥 컬러)
관련된
색인이 있는 색 팔레트 RGB 컬러 모델 웹 세이프 컬러
v t

심플한 비디오오버레이가 투과적인 색상으로 의도된 경우, 이 목적을 위해 특별히1개의 팔레트엔트리가 예약되어 있으며 사용 가능한 색상으로 할인됩니다.MSX 시리즈와 같은 일부 기계에는 하드웨어에 ^[5]의해 예약된 투명 색상이 있었습니다.

팔레트 크기가 256 엔트리를 넘는 인덱스 컬러 이미지는 거의 없습니다.실제 제한은 픽셀당 약 12비트이며, 4,096개의 다른 인덱스가 있습니다.인덱스된 16bpp 이상을 사용해도 인덱스된 컬러 이미지 성질의 이점을 얻을 수 없습니다. 바이트 단위의 컬러 팔레트 크기가 원시 이미지 데이터 자체보다 크기 때문입니다.또, 편리한 다이렉트 RGB 하이 컬러 모드를 15 bpp 이상부터 사용할 수 있습니다.

화상에 미묘한 색조가 많은 경우는, 색량화를 사용해 화상에 근사하기 위해서, 한정된 색의 레퍼토리를 선택할 필요가 있습니다.이러한 팔레트는 이미지를 정확하게 나타내기에는 불충분한 경우가 많습니다.구배와 같은 재현하기 어려운 기능은 블록처럼 보이거나 스트립(컬러 밴딩)으로 표시됩니다.이 경우, 다른 색상의 픽셀을 패턴에 혼합하는 디더링을 채용하는 것이 일반적이며, 인간의 시력이 주변의 픽셀을 함께 흐리게 하는 경향을 이용하여 시각적으로 원색에 가까운 결과를 얻을 수 있습니다.

다음은 일반적인 색인 256색 이미지와 자체 팔레트(스왓치 직사각형으로 표시됨)입니다.

색상 및 팔레트

지정된 인덱스된 컬러 이미지의 컬러 팔레트 맵 내에서 색상이 인코딩되는 방법은 대상 플랫폼에 따라 달라집니다.

초기 색채 기술

많은 초기 개인용 및 가정용 컴퓨터들은 매우 작은 색상 세트를 만들 수 있는 매우 제한된 하드웨어 팔레트를 가지고 있었다.이러한 경우 각 픽셀의 값은 이러한 색상 중 하나에 직접 매핑됩니다.잘 알려진 예로는 Apple II, Commodore 64 및 IBM PC CGA가 있으며, 모두 16가지 색상으로 구성된 고정 세트를 만들 수 있는 하드웨어를 포함하고 있습니다.이 경우 이미지는 각 픽셀을 4비트로 인코딩하여 사용할 색상을 직접 선택할 수 있습니다.그러나 대부분의 경우 디스플레이 하드웨어는 메모리 절약을 위한 유용한 기술인 단일 이미지에서 이러한 색상의 하위 집합만 사용할 수 있는 추가 모드를 지원합니다.예를 들어, CGA의 320×200 해상도 모드에서는 16가지 색상 중 4가지 색상만 동시에 표시할 수 있습니다.팔레트는 전유물이기 때문에 한 플랫폼에서 생성된 이미지를 다른 플랫폼에서 직접 볼 수 없습니다.

이 시대의 다른 기계들은 더 큰 색상 집합을 생성할 수 있었지만, 일반적으로 이러한 색상 중 일부만 하나의 이미지로 사용할 수 있었습니다.예를 들어 Atari 8비트머신의 256컬러 팔레트나 ReGIS 그래픽모드에서의 VT241 단말기의 4,096컬러가 있습니다.이러한 경우 이미지는 한 번에 총 색수의 작은 부분집합(Atari와 VT241에서는 한 번에 최대 16개까지)만 표시할 수 있습니다.일반적으로 이 시스템은 덜 색칠한 형제들에게 동일하게 작동하지만 중요한 차이점은 팔레트에 너무 많은 색상이 있어 직접 파이로 인코딩할 수 없다는 것입니다.비디오 메모리의 양이 한정되어 있는 xel 데이터.대신 컬러 룩업 테이블(CLUT)을 사용하여 각 픽셀의 데이터가 CLUT의 엔트리를 가리키고 CLUT가 프로그램 제어 하에 설정되었습니다.즉, 영상을 올바르게 재생성하려면 영상 CLUT 데이터를 원시 영상 데이터와 함께 저장해야 합니다.

RGB

YPbPr 등의 컴포넌트 비디오 컬러에 기초한 하드웨어 팔레트는 일반적으로 1980년대 중반에는 빨강, 초록, 파랑의 3원색을 서로 다른 양으로 혼합하여 소정의 색상을 얻을 수 있는 보다 유연한 RGB 컬러 모델로 대체되었다.색상의 총수는 프라이머리별 레벨 수와 하드웨어 구현(9비트 RGB는 512개의 조합을 지원, 12비트 RGB는 4,096 등)에 따라 다르지만 이 모델에서는 DAC(디지털/아날로그 컨버터)를 사용하여 색상을 생성할 수 있으며 하드웨어 설계를 심플하게 할 수 있습니다.추상적으로 사용되는 수준당 개수와 장치에 의존하지 않는 방식으로 RGB 색상을 관리합니다.색인화된 이미지 파일의 팔레트 내에 RGB 형식으로 저장된 색상을 사용하면 하드웨어 구현에서 사용되는 색 농도에 관계없이 모든 이미지를 적절한 변환을 통해 시스템에 표시할 수 있습니다.

현재 인덱스된 컬러 이미지를 처리하는 디스플레이 하드웨어 및 이미지 파일 포맷은 RGB 포맷의 색상을 거의 독점적으로 관리합니다.사실상의 표준 인코딩은 16,777,216개의 다른 색상을 가진 소위 Truecolor 또는 24비트 RGB입니다.단, 인덱스된 컬러 이미지는 실제로 24비트 RGB 컬러 인코딩으로 제한되지 않습니다.이미지 팔레트는 모든 종류의 컬러 인코딩을 유지할 수 있습니다.예를 들어 PDF 파일 형식에서는 다른 색상 영역(특히 CMYK)에서 인덱스된 색상을 지원하며 기본적으로 Adobe Distiller는 이미지 내의 총 색상 수가 256 이하일 때마다 이미지를 인덱스된 색으로 변환합니다.RGB 를 사용하는 경우, TIFF 파일 형식과 PNG 파일 형식에서는 옵션으로 16비트(컴포넌트당 65,536 레벨)의 정밀도로 RGB 트리플렛을 저장할 수 있으며, 픽셀당 총 48비트를 저장할 수 있습니다.TIFF 표준에^[6] 대한 확장 제안에서는 RGB 이외의 색상 팔레트를 사용할 수 있지만 기술적인 이유로 소프트웨어에는 구현되지 않았습니다.BMP 파일 포맷인덱스 컬러 모드의 컬러 맵테이블은 엔트리를 RGB가 아닌 BGR 순서로 저장하고 처리 중 32비트 워드 얼라인먼트에 준거하기 위해 패딩용 미사용 바이트를 추가하지만 기본적으로는 24비트 RGB 컬러 부호화입니다(이전 버전의 BMP 포맷에서는 3바이트 사용).24비트 컬러 맵테이블 엔트리에 따라 많은 파일이 아직 유통되고 있기 때문에 BMP 파일을 읽는 최신 프로그램의 대부분은 두 가지 버전을 모두 지원하고 있습니다.)

픽셀 비트 배열

해상도가 매우 낮은 그래픽 모드를 제외하고 초기 가정용 및 개인용 컴퓨터에서는 단일 픽셀을 사용 가능한 색상으로 개별적으로 변경할 수 있는 "올픽셀 주소 지정" 디자인을 거의 구현하지 않았습니다.이러한 제한은 별도의 색상 속성 또는 색상 RAM 영역을 사용하는 것이 원인이 되어 속성 간섭 효과가 발생하였습니다.또, 비디오 메모리의 픽셀 비트 및/또는 스캔 라인은, 일반적으로 비디오 제너레이터 하드웨어에 편리한 방법으로 배치되어 있습니다만(따라서, 코스트 경쟁력이 있는 시장에서의 하드웨어 코스트의 삭감이 가능), 때때로 그래픽 프로그램을 작성하는 사람에게는 곤란하게 됩니다.색인화된 색상의 모든 픽셀 주소 지정 가능한 이미지의 픽셀 비트가 비디오 메모리 또는 이미지 파일에서 항상 연속되는 것은 아닙니다(즉, 두꺼운 구성이 항상 사용되는 것은 아닙니다).IBM PC 호환용^[7] EGA(Enhanced Graphics Adapter) 및 VGA(Video Graphics Array) 또는 Amiga 비디오^[8] 버퍼의 16색 그래픽 모드와 같은 일부 비디오 하드웨어는 일련의 비트 플레인(planer라고 불리는 구성)으로 배열되어 있으며, 여기서 단일 픽셀의 관련 비트가 여러 독립된 비트맵으로 분할됩니다.따라서 픽셀 비트는 개념적으로 3D Z축을 따라 정렬됩니다.(여기서 말하는 '깊이'의 개념은 픽셀 깊이의 개념과는 다릅니다.)

PIC 등의 초기 이미지 파일 형식에서는 특정 머신의 비디오버퍼의 베어 메모리 덤프밖에 저장되지 않았습니다.

GIF(Graphics Interchange Format) 등의 인덱스 컬러 이미지 파일 형식에서는 이미지의 스캔 라인을 (선형 순서가 아닌) 인터리브 방식으로 배열할 수 있습니다.이것에 의해, 이미지의 저해상도 버전을 다운로드중에 화면에 표시할 수 있기 때문에, 컴퓨터 유저는 그 내용을 몇초간에 파악할 수 있습니다.그렇지 않으면 전체 이미지가 도착합니다.다음은 4단계로 이루어진 일반적인 수직 인터리브 다운로드의 예입니다.

여기서 알 수 있듯이 이미지는 4개의 라인 그룹으로 분할되어 있습니다.그룹 A는 모든 4행, 그룹 B는 그룹 A의 라인 바로 뒤에 라인, 그룹 C는 마찬가지로 그룹 B의 라인 바로 뒤에 라인, 그룹 D는 그룹 C의 라인(바로 위)과 그룹 A의 LI 사이에 있는 나머지 라인입니다.nes(아래쪽).이것들은 A, C, B, D 순으로 파일에 저장됩니다.이것에 의해, 파일이 송신될 때에, 제2 의 수신 라인 그룹(C)이 제1 그룹의 라인 사이에 배치되어 가능한 한 공간적으로 균일하고 인식할 수 있는 이미지를 얻을 수 있습니다.이 이미지는, 2 개의 라인 그룹만으로 구성되어 있습니다.동일한 기법을 더 많은 그룹(예: 8)에 적용할 수 있습니다. 이 경우 각 단계에서 전송되는 다음 그룹은 영상 데이터로 채워지지 않은 나머지 밴드의 중심 또는 그 근처에 있는 라인을 포함합니다.4~8개의 회선을 가진 이 방법은 1990년대 후반 초기 월드 와이드 웹에서 일반적으로 사용되었다.위 그림과 같이 배경(검은색)을 그대로 두는 것이 아니라, 그 아래의 공간을 다음에 수신한 이미지 라인까지 채우기 위해 각 라인을 복제하여 화면에 부분 이미지를 표시하는 경우가 많습니다.그 결과, 수직 해상도가 저하된 연속 이미지가 생성되어 이미지 데이터의 후반부가 도착하면 몇 초 동안 최대 해상도로 증가합니다.

이점

색인화된 색상은 메모리, 저장 공간 및 전송 시간을 크게 절약합니다. Truecolor를 사용하면 각 픽셀에 24비트 또는 3바이트가 필요합니다.일반적인 640×1600 VGA 해상도 Truecolor 비압축 이미지에는 640×1600×3 = 921,600바이트(900KiB)가 필요합니다.이미지 색상을 256으로 제한하면 모든 픽셀은 8비트 또는 각각 1바이트만 필요하므로, 이제 예제 이미지는 팔레트 맵을 원래 크기의 약 1/3인 약 640×1200×1 = 307,200바이트(300KiB)와 256×3 = 768바이트만 더하면 됩니다.작은 팔레트(4비트 16컬러, 2비트 4컬러)에서는, 픽셀을 한층 더(6분의 1 또는 12분의 1까지) 채울 수 있습니다.이것은, 확실히 색정도의 저하입니다.

인덱스된 색상은 초기 개인용 컴퓨터와 디스플레이 어댑터의 하드웨어에서 비용 절감(4~8MHz 정도의 제한된 전력의 CPU), 파일 스토리지(카세트 테이프 및 저밀도 플로피 디스크)를 통해 편리한 이미지 관리를 위해 널리 사용되었습니다.1980년대에 의사 초콜릿 팔레트를 광범위하게(또는 독점적으로) 사용한 주목할 만한 컴퓨터 그래픽 시스템으로는 CGA, EGA 및 VGA(IBM PC 호환용), Atari ST 및 Amiga의 OCS 및 AGA가 있습니다.

1990년대 초에 CompuServe 네트워크를 통해 교환된 이미지 파일은 GIF 형식으로 캡슐화되었습니다.나중에 HTML 웹 페이지는 제한된 색상의 이미지를 빠르게 교환하고 제한된 저장 공간에 저장하기 위해 PNG와 같은 다른 색인화된 색상의 파일 형식과 함께 GIF를 사용했습니다.

인덱스된 컬러 이미지를 지원하는 대부분의 이미지 파일 형식도 일반적으로 일부 압축 방식을 지원하므로 이미지를 더 작은 파일에 저장할 수 있습니다.

예를 들어 색칠된 세피아톤 화상의 색 팔레트를 변경함으로써 흥미로운 색칠 및 예술적 효과를 쉽게 얻을 수 있다.인덱스된 컬러 이미지의 관련 팔레트 요소는 별개이므로 잘못된 컬러 팔레트를 사용하여 그레이스케일 이미지를 잘못된 컬러로 다시 매핑하는 것이 이상적입니다.

투명 컬러 기술을 통해 간단한 비디오 오버레이를 쉽게 구현할 수 있습니다.

인덱스 컬러 그래픽 모드에서 디스플레이 어댑터의 컬러 하드웨어 레지스터(Color Lookup Table 또는 CLUT)를 조작하면 이미지를 다시 그릴 필요 없이 풀스크린 컬러 애니메이션 효과를 얻을 수 있습니다.즉, 낮은 CPU 시간 비용으로 레지스터 값을 한 번에 변경하면 화면 전체에 영향을 줍니다.컬러 사이클이라고도 하는 컬러 맵 애니메이션은 데모센에서 광범위하게 사용됩니다.Windows 95, 98, ME, 및 2000 Professional 의 Microsoft Windows 의 부트 로고 화면(모든 PC 의 최대 공통 분모이기 때문에 VGA 320 x 200 x 256 의 컬러 디스플레이 모드를 사용)에서는, 화면 하단의 스크롤 그라데이션 바에 이 기술을 채용하고 있습니다.초기화 후에는 픽셀이 고쳐지지 않습니다.ly 표시.커스텀 기동 화면 이미지는, 사이클 된 색을 탭 해 이미지의 다른 부분을 애니메이션 할 수 있습니다.

단점들

색인화된 색상을 사용할 때의 주요 단점은 이미지당 동시 색상 집합이 제한적이라는 것입니다.작은 4색 또는 16색 팔레트는 작은 이미지(아이콘)나 매우 단순한 그래픽스에서는 여전히 사용할 수 있지만 실제 이미지를 재현하려면 거의 쓸모가 없습니다.색정량화, 안티에일리어싱, 디더링 등의 기술을 조합하면 256색상의 색인이 있는 이미지를 허용 가능한 수준까지 생성할 수 있습니다.

4색	16색	256색	진색

색인화된 컬러 이미지는 자체 색상 팔레트에 크게 의존합니다.잘 알려진 고정 컬러 팔레트(Color Graphics Adapter(CGA; 컬러 그래픽 어댑터) 등)를 제외하고, 중간 매핑을 실시하지 않으면 다른 이미지 파일 간에 원시 이미지 데이터 및/또는 컬러 맵 테이블을 확실하게 교환할 수 없습니다.또한 특정 인덱스 화상의 원래 색상 팔레트가 손실되면 복원하기가 거의 불가능할 수 있습니다.다음으로 인덱스된 컬러이미지(이전 앵무새)가 잘못된 컬러 팔레트와 관련지어졌을 경우의 예를 나타냅니다.

디스플레이 어댑터의 인덱스 컬러 그래픽 모드에는 하드웨어에 의해 16색 또는 256색 제한이 있습니다.풍부하지만 호환되지 않는 팔레트가 있는 색인 컬러 이미지는 슬라이드 쇼에서처럼 한 번에 하나씩만 정확하게 표시할 수 있습니다.썸네일의 모자이크처럼 여러 이미지를 함께 표시할 필요가 있는 경우 공통 팔레트 또는 마스터 팔레트를 사용하는 경우가 많습니다.이 팔레트는 가능한 한 많은 다른 색조를 하나의 세트로 포함하므로 전체적으로 정확한 색상의 가용성이 제한됩니다.

다음 이미지는 6-8-5레벨 RGB의 단일 공유 마스터 팔레트와 16개의 추가 그레이를 사용하여 렌더링된 4가지 인덱스 컬러 이미지의 모자이크입니다.각 이미지에 사용되는 색상 범위는 한정되어 있으며, 사용되지 않은 팔레트 항목 수도 적어 둡니다.

대부분의 인덱스 컬러 디스플레이 디바이스는 풀 RGB 팔레트의 24비트 제한에 도달하지 않습니다.예를 들어 IBM PC용 VGA는 16-색인 및 256-색인 그래픽 모드에서 262,144개의 다른 색상을 가진 18비트 RGB 팔레트만 제공합니다.

일부 이미지 편집 소프트웨어에서는 색인화된 컬러 이미지 파일의 팔레트에 감마 보정을 적용할 수 있습니다.일반적으로 원래 RGB 색 값이 손실되므로 컬러 맵에 직접 감마 보정을 적용하는 것은 좋지 않은 방법입니다.감마 보정은 디스플레이 하드웨어(대부분의 최신 디스플레이 어댑터는 이 기능을 지원) 또는 원래 색상 값을 유지하는 색상 관리를 통해 렌더링 소프트웨어의 활성 중간 단계로 적용하는 것이 좋습니다.색인화된 컬러 이미지는 색상 보정이 없는 시스템을 위한 것이며 교차 플랫폼이 아닌 경우에만 색상 테이블 자체에 감마 보정을 적용할 수 있습니다.

인덱스된 색상을 지원하는 이미지 파일 형식

인덱스 컬러 모드를 지원하는 가장 대표적인 이미지 파일 형식입니다.이들 중 일부는 다른 모드(truecolor 등)를 지원하지만 여기에는 색인화된 색상 모드만 나열되어 있습니다.

메모: 대부분의 포맷은 특정 비트 깊이보다 적은 색상의 컬러 테이블도 지원합니다.

약자	풀네임	크리에이터	DOS 확장	1비트(2)	2비트(4)	3비트(8)	4비트(16)	5비트(32)	6비트(64)	7 비트(128)	8 비트 (256)	압축
PCX	PC 페인트 브러시 이미지 파일	Z소프트	.pcx	네.	네.	아니요.	네.	아니요.	아니요.	아니요.	네.	RLE
ILBM	인터리브 비트맵	일렉트로닉 아트	.lbm,.iff	네.	네.	네.	네.	네.	○* (EHB 모드, 64 색상)	네*	네*	비압축, RLE
GIF	그래픽스 교환 포맷	압축	.gif	네.	네.	네.	네.	네.	네.	네.	네.	LZW
TGA	TARGA 파일 형식	트루비전	.tga,.vda,.icb,.vst	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	네.	비압축, RLE
TIFF	태그 부착 이미지 파일 형식	알두스	.tif	네.	네.	네.	네.	네.	네.	네.	네.	비압축, DEFLATE, LZW, PackBits, CCITT Group 3 팩스, CCITT Group 4 팩스, JPEG, 기타 일반적이지 않음(*)
BMP	디바이스에 의존하지 않는 비트맵	마이크로소프트	.bmp,.dib,.rle	네.	아니요.	아니요.	네.	아니요.	아니요.	아니요.	네.	비압축, RLE (***)
PSD	포토샵 문서	어도비 시스템즈	.psd	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	아니요.	네.	팩 비트
PNG	휴대용 네트워크 그래픽스	PNG 개발 그룹	.png	네.	네.	아니요.	네.	아니요.	아니요.	아니요.	네.	감압

* 64-(EHB 이외), 128- 및 256-컬러 모드는 AGA Amiga 칩셋에서만 사용할 수 있습니다.

** 독자적인 압축 스킴을 네이티브로 지원.

*** RLE (옵션의 독자적인 Delta-leaps 포함)

메모들

「 」를 참조해 주세요.

• 팔레트(컴퓨팅)
• 색심도
• 팔레트 목록
• 비디오 하드웨어별 가정용 컴퓨터 목록

레퍼런스

• 훌리오 산체스와 마리아 P.광둥(2003년).PC 그래픽 핸드북CRC 프레스ISBN 0-8493-1678-2.

외부 링크

• 색인화된 컬러 이미지 소개