컴퓨터그래픽스 시스템의 구성
컴퓨터그래픽스 시스템이란 CPU, 하드디스크, 기억장치(RAM, ROM), 입출력장치(플로피디스크, CD-ROM), 그래픽보드, 주변장치등과 같이 실제적으로 컴퓨터 시스템을 구성하는 전자 및 기계장치를 말한다.
CG시스템은 크게 컴퓨터 본체와 정보를 입력하는 입력장치, 결과를 출력하는 출력장치, 컬러를 지원해 주는 그래픽보드, 그래픽 기능을 모아서 쉽게 사용할 수 있도록 하는 그래픽 소프트웨어로 구성되어 있다.
주변장치로는 자판을 대신하는 마우스, 디지타이저, 터치스크린등이 있으며, 이미지를 입력하는 스캐너도 있다.
개인용 컴퓨터를 기준으로 한 CG시스템은 입력장치, 주컴퓨터, 그래픽보드, 출력장치로 구성되어 있다.
| 입력장치 |
→
|
출력장치 |
| 키보드 |
컴퓨터(CPU:중앙처리장치) |
모니터 필름레코드 비디오레코드 프린터 플로터 |
| . |
그래픽카드(VGA) |
. |
중앙처리장치(CPU)CPU(Central Processing Unit)는 사람의 두뇌로서 가장 중요한 구성요소로 마이크로 프로세서라고도 한다.
한번에 처리하는데 데이터의 크기에 따라 8bit,16bit, 32bit CPU등으로 나누어지며, PC의 속도는 이 CPU의 속도에 의해 좌우된다. CPU는 크게 기억, 제어, 연산장치로 구성된다.
1) 기억장치(memory storage)
① RAM(Random Access Memory)
데이터가 저장되어 있는 위치에 상관없이 같은 시간에 정보를 접근할 수 있는 기억장치를 말하며, 읽기 및 쓰기를 할 수 있는 기억장치로 전원이 중단되면 보조기억 장치에 저장하지 않으면 내용은 모두 지워짐.
② ROM(Read Only Memory)
읽기전용 기억장치로 수정이나 변경이 불가능하다. 단,전원이 중단 되어도 기억장소에 있는 내용은 지워지지 않는다.
③ 보조기억장치
- 플로피 디스크(Floppy Disk Drive): 한번 저장된 데이터는 언제든지 읽을 수 있고, 변경,삭제,추가등이 가능하다. 초창기에는 8인치,오늘날에는 5.25인치, 3.5인치가 사용된다.
- 디스크가 나오기 이전에는 MT(Magnetic Tape)라는 자기 테이프를 많이 사용하였다.
- 하드디스크(Hard Disk): 자성체로 코팅된 딱딱한 알루미늄 원판을 기록매체로 사용하여 자기적 성질을 이용하여 정보를 기록하는 장치로 하드디스크를 구분하는 기준은 크기와 속도이다. 용량이 클수록, 빠를수록 좋은 것이라 하겠다.
④ 메모리
- 레지스터(Register): CPU내 임시 기억장치로 컴퓨터의 중앙처리장치에서 사용되는 고속기억장치
- 캐시 기억장치(Cache Memory): 속도가 빠른 중앙처리장치에 비하여 상대적으로 속도가 느린 주기억장치 사이에서 원활한 정보교환을 위하여 주기억장치의 정보를 일시적으로 저장하는 고속기억장치
⑤ 기타
- Zip/Mega drive, CD-Rom, DVD-Rom, Flash Memory 등이 있다.
2) 제어장치
- 기억장치에 저장된 내용들을 불러내어 해독하고 각 장치에 명령을 내리거나 통제하는 기능
3) 연산장치
- 제어장치의 명령에 따라서 주로 계산을 담당,산술,관계,논리연산,데이터처리,실행, 중앙처리장치안에 있는 고속의 소용량 기억장치인 레지스터들로구성
- 연산단위 bit-byte-kilobyte-Megabyte-Gigabyte-Terabyte
| 단 위 |
내 용 |
| bit |
-가장 작은 단위로 0,1의 2가지 신호를 갖는다 |
| byte |
-1byte는 8bit,1byte는 2의 8승인 256가지의 신호를 갖는다 |
| Kilobyte |
-1Kilobyte는 2의 10승 byte(1024byte) |
| Megabyte |
-1Megabyte는 2의 10승 kbyte(1024Kbyte) |
| Gigabyte |
-1Gigabyte는 2의 10승Mbyte(1024Mbyte) |
| Terabyte |
-1Terabyte는 2의 10승Gbyte(1024Gbyte) |
그래픽카드(VGA:Video Graphics Array)
1) 해상도 :
- 화소의 수 : 화면에 그래픽을 얼마나 선명하게 표현할 수 있는지 결정
- Pixel(화소) : 화면을 구성하는 최소 단위, 작은점
2) 컬러 수 :
- 최대 1680만 색 표현가능
3) 컬러심도(Color Depth):
- 1비트 : 2 Color
- 4비트 : 16 Color
- 8비트 : 256 Color
- 16비트 : 65,536 Color
- 24비트 : 16,777,216 Color (full color, true color)
- 32비트 : 16,777,216 Color + Alpha Channel
4) 메모리 용량의 표기:
- 연산단위; bit<byte<Kilobyte<Megabyte<Gigabyte<Terabyte
* bit ; 연산의 기본단위
* byte ; 8bit가 모여서 한 개의 정보 표시 단위를 이루는 것. 한 byte에는 2진법으로
- 8자리 숫자 표시가 가능(2의 8제곱) 정수의 경우 0에서 255까지 표시가 가능
* KB ; 1024byte. 1024는 2의 10제곱에 해당
* MB ; 1048567byte. 이 숫자는 2의 20제곱에 해당함 (예 : 1MB = 1024KB)
* Gb와 Tb의 크기도 위와 같음
5) 비디오메모리(VRAM) 용량 :
VRAM은 컴퓨터의 화면에 표시하는 이미지를 저장하기 위한 전용 램으로 용량에 따라 화면에 표시되는 색상수가 달라 진다.
6) 그래픽카드의 종류: Link Site 참조
입력장치(input device)
1) 키보드(Keyboard) : 문자입력
2) 디지타이저(Digitizer, 타블렛) : 수직,수평의 좌표를 전자적으로 계산하는 것. 디지타이저는 어떤 디자인을 도형화하기 위해 사용되며,타원,원호 등과 같은 정규형태를 입력하기 위해 제공됨 이러한 입력장치는 CAD/CAM등과 같은 설계분야에서 많이 사용됨
3) 광펜(Light pen) : 터치스크린과 디지타이저를 합쳐 놓은 형태라고 할 수 있음. 모니터의 특정 부분을 펜으로 선택하면 그 내용이 화면에 나타나는 터치 스크린과 같은 방식임. 라이트 펜에서 선택된 위치가 하나의 좌표(절대좌표)로 변환되어 컴퓨터와 프로그램으로 입력
4) 마우스(Mouse) : 포인트장치라고도 함
컴퓨터좌표 입력장치 → 화면상에 하나의 점을 지정하거나 이점을 이동하여 다른 기능을 수행하는 데 필수적임. 종류는 2버튼, 3버튼, 휠마우스, 볼마우스, 광마우스 등이 있음
5) 조이스틱(Joystick) : 가변의 저항값을 이용하여 손잡이의 움직임을 신호로 바꾸어 컴퓨터에 입력하는 장치
6) 터치스크린(Touch screen) : 사용자가 모니터위에 표시된 메뉴를 손가락으로 누르기만 하면 입력이 되므로, 컴에 친숙하지 못한 사람들이 편리하고 간단하게 사용할 수 있는 입력장치. 따라서, 별도의 장치가 없어도 입력이 가능하다는 장점이 있음(은행의 현금인출기 화면)
7) 스캐너(Scanner) : 사진,그림등의 실체물체의 화상자료를 컴퓨터에서 포토샵,일러스트레이터등과 같은 프로그램을 이용할 수 있게 디지털 데이터로 입력 받을 수 있도록 하는 장치
(가)스캐너의 원리
시각적으로 인식되는 이미지를 빛의 반사를 통해 컴이 인식할 수 있는 숫자로 바꾸어 주는 역할을 하는 것입니다.스캐너는 반사된 빛을 측정하기 위해 CCD(Charge Coupled Device)라는 실리콘칩을 사용하는데,이 CCD내의 수많은 원소들은 빛에 의해 노출되었을 때 많은 개수의 원소를 방출하게 됩니다. 이 원소의 방출이 많으면 많을수록 영상의 해상도가 높아집니다. 해상도의 단위는 DPI임
(나)스캐너는 크게 해상도, 표현영역, 확대와 축소, 색상과 콘트라스트등 네가지의 일반적인 기능을 수행합니다
■ 해상도; 작은 색조를 입력하기 위하여 제공되는 여러크기의 해상도 중에서 필요한 한가지를 선택할 수 있어야 합니다
■ 표현영역; 입력된 파일의 크기를 작게 하거나 그림을 잘라내는 수단과 원하는 영역만을 표시하여 입력할 수 있는 간편한 기능도 제공
■ 확대와 축소; 충분한 정보에 의하여 크기를 입력한다면 더욱 효과적으로 작업 할 수 있음
■ 색상과 콘트라스트; 색상과 콘트라스트를 더욱 정확하게 조절하기 위해서는 감마보정이라는 방법을 사용①드럼스캐너 - 인쇄에 이용되는 필름을 만드는 곳에 이용하는 고급 스캐너
②평판스캐너 - 일반 사용자들이 많이 쓰는 스캐너
③슬라이드스캐너 - 슬라이드를 이용하여 컴퓨터상에서 사진을 합성하는 사진을 전문적으로 하는 사람들에게 많이 이용된다.
④핸드스캐너 - 가격이 저렴한 반면,손의 떨림에 의해 이미지가 손상될 수 있고 해상도가 떨어진다는 단점이 있다.
⑤3D스캐너 -제품디자인,게임제작 회사에서 많이 이용하고 있다.
출력장치(Output device)
1) 모니터
CRT(음극선관) 표시 화면을 갖춘 장치로 고밀도의 선명한 영상을 만들어내는 디스플레이 장치로 컬러 모니터의 형광면은 화소로 구성되어 있고 각 화소는 R,G,B의 색을 내는 3개의 형광 입자로 구성되어 있다. (수평 주파수: 빛이 방출하는 속도)
① CRT모니터 : 가장 많이 사용되는 일반적인 모니터로 TV와 동일한 브라운관 구조이며 LCD보다 디스플레이 속도 빠르며 가격 저렴하다. 단점은 화면이 커서 그래픽 작업 용이하나 눈이 피로가 많고 부피 크고 전력 많이 소모된다.
② LCD모니터 : 부피와 크기가 작아 휴대용 노트북, 멀티미디어 PC등에 많이 쓰인다. 전력이 적게 들어 작은 구조로도 가능하지만 화면이 각도와 빛의 밝기에 따라 다르게 보이므로 정밀한 작업에 어려움이 있다.
2) 필름레코더
필름에 영상을 맺게 하는 가장 간단한 방법은 화면에 표현된 영상을 직접 찍는 것입니다. 고정된 후드를 사용하여 반사와 외부의 빛을 최소화 함으로써 이루어 짐. 35m슬라이드 필름을 제작할 수 있는 장비를 말하며, 프리젠테이션 분야에 많이 사용. 비디오신호인 RGB를 분리하여 같은 필름에 각각 반복촬영 함.
3) 비디오레코더
비디오 출력장치는 완성된 애니메이션 효과를 비디오 테이프에 전달하므로서 얻어짐. VHS뿐만 아니라, 유매틱(U-matic)베타(beta)등 크기와 용량에 따라 종류가 다양. 많은 컬러출력장치들은 비디오 시스템의 산물이라 할 수 있음.
4) 프린터
①라인프린터(Line Printer) : 충격식 프린터로 LP라는 약자로 표기,속도가 비교적 빠르며,글자모양이 예쁘지 않다는 단점이 있다.
②드트메트릭스프린터(Dot Metrix Printer) : 작은 점들을 적절히 조합하여 문자와 그림을 인쇄한다. 소음이 많고, 색사용이 제한되며 인쇄 속도 느린 단점이 있다.
③잉트젯프린터(Ink-jet Printer) : 잉크를 분사시켜 인쇄를 하며 비충격식 프린터로 해상도 높고 소음이 적다, 그렇지만 유지비 많이 들고 잉크가 번지는 단점이 있다.
④레이저프린터(Laser Printer) : 이미지의 정보를 전기 신호로 변환시켜 레이저 신호를 받아 고품질 인쇄를 할때 쓰이며 비충격식 프린터로 해상도가 우수하며 출력 속도 빠르다. 단 가격이 비싸고 유지비 많이 든다.
5) 플로터
플로터는 주로 그래프나 도형, 건축용 CAD도면을 출력할 때 많이 활용되며, 가로, 세로 영역의 직선, 깨끗한 선등을 얻을 수 있다. 최고 16컬러를 표현할 수 있으며 도면 출력시 매우 효과적이다. 최근에는 잉크젯프린터의 대형화로 대형사이즈 도면도 풀칼라로 출력 할 수 있다.