이미지의 확대.축소.리샘플링

다양한 카메라로 촬영한 원본 이미지의 사용이 최적이지만, 이미지의 용도에 따라 확대 축소란 편집 과정을 거친다. 
예를 들어 Nikon D800  최고 해상도로 촬영하면 픽셀 치수 : 7,360×4912 pixels   해상도( resolution): 300 pixels / inch, 문서 크기(Document) : 62×41cm로 이미지가 찍힌다. 원본 이미지의 전체 픽셀 수치(pixel dimensions)가 103.4M로 상당히 크다.
촬영된 이미지를 블로그나 홈페이지 등에 올릴 가로 1000 픽셀 정도의  RGB 모드로 축소(down-sample) 크롭할것인가? 아니면 A4문서 크기의 CMYK모드로 화질을 어떻게 출력할 것인가에 따라서 이미지의 확대,축소,리샘플 방법이 달라진다.

인터넷상에는 비트맵 이미지의 축소,확대,리샘플링 방법들이 있으나 게시자의 주관적인 내용이 많아 헷갈린다.
포토샵 설명글을 중심으로 비트맵 이미지를 확대 축소 리샘플링할 때  화질의 변화를 최소한으로 하려는 방법들을 알아보자.

비트맵 이미지의 확대,축소,리샘플링은 포토샵의 이미지 크기( Image Size) 메뉴(Alt+Ctrl+i)에서 한다.
이미지 크기 대화창의 픽셀 치수(Pixel Dimensions)는 모니터에 보일 크기이고 문서 크기(Document Size)는 인쇄(프린트)시 크기를 보여준다.  이미지 크기( Image Size)대화상자에서 이미지의 축소와 확대 그리고 리샘플링 개념을 알아보자.

위 예시자료는 리샘플 이미지(Resample Image)를 비활성화하고, 해상도를 300dpi 와 72dpi와 으로 수정한 경우이다. 

예시 자료 그림과 같이 Resample Image를 비활성화 시키고 이미지의 해상도를 높이면 인쇄 크기는 작아지고, 해상도를 낮추면 인쇄 크기는 커진다. 픽셀로 보는 모니터상에서는 두 그림의 크기는 1000×667pixels로 동일하여 변화가 없다.
보통 1인치(25.4mm) 안에 표현되는 화소(Pixel)나 점(Dot)의 수로 해상도를 표현하는데 단위는 DPI와 PPI이다.
DPI(dots per inch)는 주로 인쇄 출력물 단위이고,  PPI(pixels per inch)는 영상 출력물 단위로 쓰인다.
300 DPI 라고 하면 1인치 안에 1/300 크기의 점이300개 들어간다는 뜻이고 , 72 DPI라고 한다면 같은 1인치 안에 1/72 크기의 점이 72개 들어간다는 뜻이다. 해상도가 높으면 더 작은 점으로 이미지를 구현하여 섬세하고 자연스럽게 표현된다.

포토샵에서 비트맵 이미지의 확대(up-sample), 축소(down-sample)하는 메뉴는 이미지 크기( Image Size) 대화상자의 리샘플 이미지(Resample Image) 이다.

예시 3과 예시 4는 예시1 상태에서 리샘플 이미지(Resample Image)를 활성화하고, 해상도를 72dpi와 300dpi으로 로  설정하니 문서 크기는 변하지 않고 픽셀 치수만 변해서 모니터 상의 크기가 달라졌다.

포토샵에서의 리샘플링은 이미지의 해상도(Resolution)나 픽셀 수(Pixel Dimensions)를 변화시켜서 이미지의 데이터 량이나 크기를 조절할 수 있다.
리샘플링이란  디지털 이미지의 규격을 변환하는 일종의 디지털 처리 작업으로 리샘플링에는 축소(down-sample), 확대(up-sample)두 가지가 있다.

축소(down-sample)샘플링은 픽셀의 수를 줄이는 것으로 기존의 이미지가 갖고 있는 픽셀 정보를 삭제하는 것이고  확대(up-sample) 샘플링은 새로운 픽셀을 추가하는 것이다.
원본을 리샘플링하면 정도의 문제일 뿐 이미지의 화질을 손상을 초래한다. 픽셀 수를 늘려 이미지를 확대하면 픽셀이 깨져 이미지는 정밀도와 선명도를 어느 정도 손실된다. 포토샵의 이미지 크기 대화창에는 이미지의 리샘플링 때 화질 손상을 어느정도 줄일수 있는 보간(補間Interpolation)방식을 지정할 수 있게 한다.
이미지의 확대나 축소시  원본 이미지에 들어있는 색상 값에 기초하여 새로운 픽셀에 색상 값을 입히는 보간(補間) 방법으로 리샘플링한다는 말이다.

아래 그림과 같이 보간 방식((포토샵 CS3의 경우)에는 몇 가지 선택이 있다.

Nearest Neighbor (Preserve hard edges): 파일 크기가 작고 안티 알리어싱이 되어 있지 않은, 선명한 외곽선을 유지할 필요가 있는 일러스트 풍의 이미지에 적당하다.

Bilinear:주위에 둘러싼 색상 값의 평균값으로 픽셀을 추가하는 방식으로 화질은 다른 옵션에 비해 중급 정도의 결과를 보인다.

Bicubic (best for smooth gradients):주위에 둘러싸인 픽셀을 값을 점검하여 필요한 픽셀을 만들어 내는 방식으로 작업시간은 오래 걸리지만, 좀 더 섬세한 방식이다. 좀 더 복합적인 연산을 사용하므로 위의Nearest Neighbor 나 Bilinear 보다 더욱 부드러운  연속 색조를 생성해준다.

Bicubic Smoother (best for enlargement): 위의 Bicubic 보간 방식에 기초하지만, 특히 이미지를 확대할 때, 보다 부드러운 결과를 얻을 수 있도록 디자인된 방식이다.

Bicubic Sharper (best for reduction): 위와 마찬가지로 Bicubic 방식에 기초한 방식인데, 선명도를 높이는데 최적화한 것으로 이미지를 축소할 때 쓰면 좋은 방식으로  리샘플링된 이미지의 정밀함을 그대로 유지하나 만약 이 방식으로 리샘플링해서 선명도가 과도하게 나타나면, 이 방식을 버리고 Bicubic 방식을 사용한다.

이미지의 확대 축소 리샘플잉을 바르게 이해하면 사진을 용도별로 바르게 활용할 수 있다.
Nikon D800  기종으로 최고 해상도 설정으로 준경묘의 금강송 미인송을 찍었는데  사진 한장의 데이터가 103.4 M이였다.
픽셀 치수 : 7,360×4912 pixels   해상도( resolution): 300 pixels / inch, 문서 크기(Document) : 62×41cm의 사진을 가로 1000픽셀   RGB 모드로 크롭(down-sample)하여 블로그에 올리고  A4문서 크기로 출력한다고 가정하여 원본 이미지를  확대,축소,리샘플하여 보자. 
 
1.원본 이미지 픽셀 치수,문서 크기,해상도 ,컬러 모드

2.  블로그용은 이미지 모드를 RGB그대로 Resample image를 활성화한 상태에서 픽셀치수(pixels dimension)의 폭(width)을 1000 pixels로 설정하면 높이(heiht)는 동일한 비율로 설정된다. 이렇게  필셀치수를 축소 크롭(down-sample)하면 해상도는 변하지 않고 문서 크기가 작아진다. 원본을 축소 또는 확대 리샘플링하면 정도의 문제일 뿐 이미지의 화질을 손상을 초래하기 마련이다.
이미지 크기 창에는 리샘플링 때 화질 손상을 어느정도 줄일수 있는 보간(補間Interpolation)방식을 지정할 수 있다.
이미지를 축소할 때 쓰면 좋은 보간 방식인 Bicubic Sharper (best for reduction)을 선택 적용하면 리샘플링된 이미지의 정밀함을 그대로 유지하나 만약 이 방식으로 리샘플링해서 선명도가 과도면, Bicubic (best for smooth gradients) 방식을 적용한다.

3.  준경묘의 금강송 미인송 원본은 픽셀 치수 : 7,360×4912 pixels , 해상도( resolution): 300 pixels / inch, 문서 크기(Document) : 62×41cm의 이미지 총 크기가 103.4 M이다. 원본 이미지를  A4(폭 21cm, 높이 31cm )크기로 출력을 하려고 할 때는 먼저 RGB원본 이미지 모드를 인쇄모드인 CMYK로 바꾸어 준 다음 Resample Image를 비활성화 시킨 후에 문서크기의 폭을 21cm로 설정하면 높이는 같은 비율로 설정된다.
문서 크기가 변화하면 픽셀치수와 해상도는 바뀐다. 594.118 DPI 해상도는 1인치 안에 1/594.118 크기의 점이 594.118개의 작은 점으로  이미지를 구현하여 섬세하고 자연스럽게 표현된다.