양자화(Quantization)를 통한 영상신호 압축

양자화는 주로 디지털 신호 처리, 이미지 처리, 음성 인식, 데이터 압축 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 이를 통해 데이터를 효과적으로 저장하고 전송하며, 계산 및 처리의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 양자화의 압축 방법을 통해 영상신호의 압축 과정을 이해 하도록 해보겠습니다.

 

 

1. 양자화(Quantization)

양자화(Quantization)는 디지털 신호나 데이터를 표현할 때 연속적인 값을 일정한 간격의 이산적인 값으로 근사화하는 과정을 말합니다. 이산화(discretization)라고도 불리며, 신호나 데이터를 더 작은 범위의 가능한 값들 중 하나로 할당하여 표현하는 것입니다. 

양자화는 크게 두 가지 측면에서 이루어집니다.

 

1) 양자화 수준(Quantization Level)

가능한 값의 개수로, 이는 이산화된 값의 정밀도를 결정합니다. 양자화 수준이 높을수록 원래 신호나 데이터를 정확하게 근사화할 수 있지만, 표현에 필요한 비트 수가 증가하게 되므로 저장 공간이나 전송 대역폭 측면에서 비효율적일 수 있습니다.

 

 

2) 양자화 오차(Quantization Error)

원래 신호나 데이터와 양자화된 값 사이의 차이를 의미합니다. 양자화는 연속적인 값을 이산적인 값으로 근사화하기 때문에 오차가 발생하게 됩니다. 오차의 크기는 양자화 수준과 양자화 알고리즘에 따라 달라지며, 적절한 양자화 알고리즘을 선택하여 오차를 최소화할 수 있습니다. 양자화는 신호 또는 데이터의 정확도와 효율성 사이의 트레이드오프를 고려하여 적절한 수준으로 설정되어야 합니다. 양자화 수준과 알고리즘 선택은 해당 애플리케이션의 요구사항과 제약사항을 고려하여 결정되어야 합니다.

 

양자화

 

 

2. 영상신호의 양자화

영상신호의 양자화는 CCD에서 표본화 주파수에 의해 밝기와 색신호가 아날로그 신호로 표본화된 후 디지털 신호로 변경할 때 명암과 색을 몇 단계로 나누어 표현할 것인지를 결정하는 것입니다. 

이 과정을 A/D변환 또는 양자화라 하며 단위는 비트(bit)를 사용합니다. 즉 양자화 되는 정보의 양은 밝기와 색신호의 세밀함을 결정하는 것이므로 영상으로 기록되는 화질에 많은 영향을 줍니다.