컴운필기 [4과목] 컴퓨터그래픽스 (12/60)

컴퓨터그래픽스운용기능사 필기 과목은 산업디자인일반, 색채 및 도법, 디자인 재료, 컴퓨터그래픽스 4과목입니다.
100점 기준으로 전체문항이 60문제이니 1개문제당 배점은 1.67점입니다.  60점이상이 합격이니 산업디자인일반 33점 / 색채및도법 33점 / 디자인재료 13점 / 컴퓨터그래픽스 20점입니다.  컴퓨터 그래픽스는 교육을 통해 배운 내용외에도 하드웨어에 대한 부분이 나오니 세심히 보고 합격을 위해서는 컴퓨터그래픽스는 알아두세요.

필기시험 전체 60문항 ◆ 산업디자인일반(20) +33점 ◆ 색채 및 도법(20)  +33점 ◆ 디자인 재료(8)  +13점 ◆ 컴퓨터그래픽스(12) +20점

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컴퓨터그래픽스(12)

01 컴퓨터그래픽스 일반 02 컴퓨터그래픽스의 원리 03 컴퓨터그래픽스 시스템 구성 04 컴퓨터그래픽스 활용 05 기타 컴퓨터에 관한 지식

 

스풀(Spool): 입출력 데이터를고속의 보조 기억 장치에 일시저장해 두어 CPU가 지체없이 프로그램의 처리를 계속하게 하는 방법으로 특히,프린트 명령을 내리면 스풀기능으로필요할 때마다 조금씩 프린터로 보내는 방식으로 CPU 효율을 향상시킬 수 있다.

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Chapter 1  컴퓨터그래픽스 일반

 

01. 컴퓨터그래픽의 역사

제1세대	● 1950년대 진공관 시대 ●  세계 최초의 전자식 컴퓨터인 애니악(ENIAC) 탄생 ●  충격식 프린터 라인 프린터, 캘컴 드럼 플로터(프린터 보다 큰 프린터기) 출력
제2세대	●  1960년대  컴퓨터의 소자인 트랜지스터 시대 ●  CAD/CAM 시스템을 최초로 개발(IBM, GM)
제3세대	●  1970년대 직접회로(IC) 시대 ● 벡터 스캔형 CRT 보급 ●  CAD/CAM 전 분야 확대 ●  최초의 컴퓨터 애니메이션 ●  최초의 운영체제(OS) 유닉스(UNIX) 개발
제4세대	●  1980년대 고밀도 직접회로(LSI) 시대 ●  최초의 개인용 컴퓨터 애플 개발(1978) ●  보급형 개인용 컴퓨터 IBM(1981) 운영체제 DOS개발 ●  래스터 스캔형 CRT 등장 ●  전자출판 DTP
제5세대	●  1990년대 이후 현재까지. 바이오 소자, SVLSI ●  GUI(그래픽 유저 인터페이스) 명령어로 처리하지 않고,       그림아이콘을 클릭해서 처리하는 GUI 운영체제인 Window (1990) 출시 ●  멀티미디어, 인터넷, 인공지능(Ai), GUI 시대 ●  3D Studio 개발 Autodesk

 

■ 컴퓨터 소자에 따른 세대구분
1.진공관 → 2. 트랜지스터 → 3.집적회로(IC) → 4.고밀도 집적회로(LSI) →5.슈퍼초고밀도 직접회로(SVLSI)

 

 

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Chapter 2  컴퓨터그래픽스의 원리

 

 

01. 컴퓨터그래픽의 개념

■  처리속도, 기억용량의 단위

Bit → Byte → KB(1024 bytes) → MB → GB → TB → PB

1 Byte = 8 Bits
1 Kilo Byte = 1024 Bytes 
1 Mega Byte = 1024 KB

1 Giga Byte  = 1024 MB
1 Tera Byte  = 1024 GB

1 Pera Byte  = 1024 TB

■  비트(Bit. Binary Digit) : 2진수인 0,1의 조합. 컴퓨터의 최소 연산단위

■  바이트(Byte) : 숫자, 영문, 한글을 나타내는 최소단위. 한글은 2byte 가=ㄱ+ㅏ

 

 

■  필드< 레코드
● 필드 : 데이터 처리의 기본단위. 레코드를 구성하는 기본단위.
● 레코드 : 하나이상의 필드로 구성된 데이터의 묶음단위

 

 

■  컬러모드의 작업속도 :  LAB  > RGB > CMYK

● LAB 색공간 : RGB나 CMYK가 표현할 수 있는 모든 색역을 포함하며, 3차함수를 바탕으로 지각할 수 없는 색깔도 포함하고 있다.

 

 

■  좌표계 :  정확한 위치 직교좌표, 거리와 각도극 좌표
● 직교좌표계 :  각축의 교차점을 원점으로 X, Y, Z라고 함. 원점의 좌표는 0값. 정확한 위치를 표시
● 극 좌표계:  임의의 점 위치 원점으로 부터 거리와 각도를 사용한  좌표 표시

 

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02. 컴퓨터그래픽의 시스템구성

입력장치로 입력 이후에  중앙처리장치, 주기억장치, 기타 및 보조 기억장치 등으로 컴퓨터가 처리 저장 후 출력장치로 이어지는 프로세스상의 컴퓨터그래픽의 하드웨어 개념이다.

◆  입력 장치 : 키보드, 마우스, 디지타이저와 태블릿, 조이스틱, 스캐너, 카메라 등 정보를 컴퓨터에 전달하는 장치들.

■  중앙처리 장치 CPU : 기억, 제어 연산 3개기능 수행.  컴퓨터에서 가장 핵심적이고 중요한 장치. 클록의 주파수인 MHz 단위사용

■  주기억 장치 : ROM과 RAM 2가지 이다  

● 롬(ROM) : Read Only Memory 읽기전용 기억장치. 비휘발성 메모리.  전원을 꺼도 정보를 기억시켜 둔 것으로 기억된 정보를 읽어낼 수 있으나, 쓰거나 변경시킬 수 없는 메모리.

●  램(RAM) : Random Access Memory  일시적 휘발성 기억장치. 프로그램과 사용하는 데이터를  기록, 읽고, 쓰고 삭제, 저장하는 장치. 컴퓨터 전원이 켜져 있는 동안에만 유지되고 전원을 끄면 기억을 못한다.  

 

■  기타 기억 장치 :  가상메모리, 캐시메모리 2가지이다  

● 가상메모리 : Virtual Memory. 사용하는 메모리가 내장된 메모리 보다 커서 더 필요시에 하드디스크를 메모리 처럼 사용 장치
● 캐시메모리 : Cashes Memory. 느린 주 기억장치와 빠른 CPU 사이에서 원활한 정보교환을 위한 메모리 장치

처리속도는 CPU > Cashe > RAM > HDD 순서이니 기억해준다.

 

■  보조 기억 장치 :  하드디스크, 플로피디스크, 자기 테이프 및 디스크, CD, DVD, 플래시 메모리(USB) 등... 

● 하드디스크  : Hard Disk Drive HDD.  고정식 대용량 기억매체로 처리속도가 빠르며, 많은 자료를 처리할 수 있음.
● 플래시 메모리  : Flash Memory. USB내의 메모리. 소비전력이 적고 전원이 꺼져도 저장된 정보기억, 가벼워 이동성, 편리성 장점.

 

 

 

◆   출력 장치 : 모니터, 프린터, 플로터, 필름 레코더등 처리된 결과를 표시 및 종이로 인쇄하는 장치들.

● CRT모니터 :  PC도입기의  음극선관(Cathode-Ray Tube) CRT 모니터.  부피크고 백라이트가 있어서 전력많이 소모.
●  PDP 모니터 :  플라즈마 가스발광를 활용한 패널(Plasma Display Panel)로 화면표시. 고가이며 고전력, 열발생으로 사용안함.

●  LCD모니터  :  백라이트가 없는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display) 모니터. 액체-고체의 중간의 액정으로 화면표시하는 가장 일반적인 모니터.

● LED모니터 :  발광 다이오드(Light Emitting Diode) LED를 이용한 컴퓨터, 가전제품 전면판 표시에 사용되는 고가의 모니터.
● 잉크젯 프린터  :  4가지 노즐(호스)를 통해 잉크를 뿌려 프린트
● 플로터  :  도면,현수막 등 대형인쇄물 출력시  사용하는 출력장치인 프린터
● 필름레코더  : 모니터에 나타난 그림을  35mm슬라이드 필름에 저장하는 출력장치

 

 

 

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◆ 모아레(Moire)현상

각 색상의 스크린 각도가 일치하지 않아서 생기는 물결 모양의 간섭현상들을  일컫는다. 옛날 사진을 스캐너로 스캔하거나, 가는 줄무늬 의상촬영시, 하프톤 스크린이 설정되거나 복잡한 4원색 분해 인쇄 시에도 모아레 현상이 보여진다.  가우시안 블러 등의 필터효과로  모아레현상을 막을 수 있다.  모아레 현상이 적다는 것은 모니터의 품질도 높은 것이다.

 

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Chapter 3  컴퓨터그래픽스 시스템 구성

 

01. 디자인도구로서의 컴퓨터그래픽스

■ 하드웨어 - 입력장치, 출력장치 2가지로 구분하는 물리적인 장치

■ 운영체제 : 컴퓨터 시스템을 효율적인 관리, 편리한 사용을 도와주는 시스템소프트웨어
Operating System(OS) : Unix, DOS, Windows, MAX OS
● 유닉스(Unix)는 벨 연구소에서 AT&T 코드로 개발한 운영 체제로, 대부분의 현대적 컴퓨터 운영체제의 원형이 되었다. 

 

RAW - 화소 자체의 정보만을 담고 있는 그래픽 포맷
포토샵에서 CMYK 모드로 작업할 때 활성화되지 않아 실행 할 수 없는 필터인 [Lighting Effects ] 는 사용못한다. RGB 모드에서만 라이트 효과를 사용할 수 있다.

 

■   CAD(Computer-Aided Design) 컴퓨터로 지원하는 디자인. CAD를 통해 제품의 디자인 설계를 하는 방식

■   캘리브레이션(Calibration) : 모니터와 출력 시스템 간의 색상 차이를 보정하기 위한 작업

 

■ 픽셀(Pixel) : 모니터에 표현하는 이미지의 최소단위
■  해상도(Resolution) : 가로와 세로  1인치(2.54cm) 표현하는 픽셀의 수 Dot Per Inch. DPI

■  색상영역(Color Gamut) : 컬러 시스템이 표현할 수 있는 표현범위

■  듀오톤(Duotone) : 그레이스케일(Gray Scale) + 컬러를 추가한 색상 톤이란 뜻.

 

■   벡터(Vector) 이미지 : 대상체를 중심으로 하는 일러스트레이션 이미지로 객체 지향성 이미지
■   비트맵(Bitmap)이미지 : Raster 레스터이미지. 디지털 이미지에서 최소단위로 1bit, 즉 0과 1의 단순한 색상을 가지는 것
■ 벡터파일 포맷 :  AI, EPS, CDR(코렐드로우), SVG
■   알파 채널(Alpha Channel) : 검정색과 흰색의 이미지로 구성. 선택된 영역이 합성되지 않도록 막아주는 마스크 역할

◆ 레스터라이징(Rasterizing) : 벡터를 비트맵 전환시키거나 문서내 편집가능형식으로 바꾸는 작업.  Bitmap=Raster
◆ 이미지 트레이싱(Image Tracing) : 비트맵 이미지를 벡터로 변환시키는 작업

■  EPS : 벡터와 비트맵 그래픽 모두를 표현할 수 있는 포스트 스크립트 형식의 대표적인 포맷. CMYK컬러모드 완벽지원하여 전용 종이 출력을 위한 편집디자인의 기본 드로우계의 그래픽 포맷으로  Adobe사가 개발했고, 후속 발전된 PDF가 개발되었다.
■ PDF :  EPS의 발전된 버전으로 인쇄에 국한되었던 포스트스크립트를 조금 더 넓은 매체에서 수용가능한 포맷이다.  

02. 컴퓨터그래픽 색상모드

- RGB : 영상,홈페이지와 같이 화면 출력목적의 컬러모드. 

- CMYK : 지면 인쇄 목적의 4도분판 컬러모드
- HSB : 색을 인지하는 방식을 기초로한 색상,채도,명도로 색을 표현하는 컬러모드. 디자이너들이 쉽게 색을 혼합하여 사용하는 가장 일반적인 것으로 포토샵의 컬러픽커의 기본모드이다.
- Lab : 명도인 Lightness와  Red/Green의 색값을 ab로 색을 정의한 모드.  컬러모드 변경시 이미지 색상을 유지하기 위한 모드이다.

컬러픽커를 통한 다양한 색상모드

 

 

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Chapter 4  컴퓨터그래픽스 활용

 

2차원 평면 디자인

■ 일러스트레이터 - 대표적인 벡터 드로잉 응용프로그램
■ 포토샵 - 가장 일반적인 비트맵 방식의 사진편집 및 디자인 응용프로그램
■ 출력목적의 해상도 DPI : 72 화면출력 <  150 신문 및 저해상도 시안  <  300 사진이미지 및 잡지등 고급출판물

 

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3차원 형상모델링

■ 3D 작업과정 :  모델링 ↦ 투영 ↦ 은면소거 ↦ 쉐이딩 ↦ 매핑 ↦ 렌더링

3차원 모델의 처리속도  : 와이어프레임 ▶ 서페이스 ▶ 솔리드   

와이어 프레임   면을 철사같은 라인으로 보며 모델링. 처리속도가 빠르며, 겹친 면을 볼 수 있음.

서페이스  표면위에 추가 모델을 입히거나 Inset, Extrude하는 모델링

솔리드  전체적인 외형. 개체 내부까지 채워진 모델로 결과물이 가장 고급스러움. 제품디자인에 활용

 

● 파라메트릭 모델 : 독립적인 매개변수들로 구성한  속성(Paragraph)값에 따라 다른 결과물 표현. 복잡한 데이터

● 프랙탈 모델 : 산, 해안, 지형 등 표현을 위한 모델

 

 

● 파티클 모델 : 사실적인 연기, 불, 수증기 표현을 위한 시뮬레이선 표현방법이다.

 

렌더링-3차원 물체에 사실적인 색상, 음영, 질감을 입혀 최종결과물 Export 내보내서  광고디자인에 활용

 

  셰이딩(Shading)  면에 음영을 입혀 표현하는 기술  

▶플렛 쉐이딩 : 면과 면사이의  급격한 명암차를 주는 가장 단순한 쉐이딩 기법

▶고러드 쉐이딩 : 급격한 명암차 방지한 개선된 쉐이딩 기법

▶퐁쉐이딩 : 가장 사실적인 쉐이딩 기법으로 반사와 그림자를 표현한 실제감

▶메탈쉐이딩 : 반사율이 많은 금속재질 표현에만 적합한 쉐이딩 기법

 

 

  질감(Mapping)  반사기법   

▶이미지매핑 :  이미지, 질감을 느끼는 텍스쳐 를 오브젝트에 입히는 기법

▶범프매핑 :  Bump 튀어나오고 들어간 요철을 표현하기 위한 질감전사 방법

▶리플렉션 : Reflection. 면에 사물이 비춰지는 부분을 반사를 주는 일반적인 기법

▶광선추적법 : Ray Tracing. 반사광의 경로를 추적한 것까지 표현하는 가장 사실감을 주는 기법

 

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 Animation 전통적인 기법 

셀(Cell)- 투명필름위 수작업으로 채색해 레이어의 원리로 겹쳐서 편집, 촬영한 전통적인 기법(디즈니)
스톱모션(Stop Motion)- 찰흙, 클레이 인형을 조금씩 움직이며 프레임마다 촬영해 연결하는 기법(유령신부)
컷 아웃(Cut-Out)- 종이를 형태별로 잘르고 각 종이를 한장면씩 움직이며 촬영하는 기법
고우모션(Go Motion)- 기계장치 인형을 조금씩 움직이며 프레임마다 촬영해 연결하는 기법(터미네이터)
모핑(Morph)- 하나의 이미지를 다른 이미지로 전환시키는 변신장면에 주로 사용하는 기법(늑대인간)

Cut-Out Animaiton

 Animation 컴퓨터그래픽 기법 

◆◆◆◆ 프레임 방식(Frame)- 단계별로 프레임 마다 변화를 일일히 생성 (Frame By Frame 방식)
◆-----◆ 키 프레임 방식(Key Frame)-  시작과 끝의 변화를 갖는 프레임의 중간단계 자동생성. (Tweeing방식)

📺 로토스코핑(Lotoscoping)- 애니메이션 이미지를 실제 영상과 합성하는 기법으로 크로마키가 예이다.

 

 

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Chapter 5  기타 컴퓨터 관한 지식

 

🚎 버스(Bus) - 컴퓨터의 구성 요소 사이의 데이터연결해 전송하는 전자통로를 말하고 시스템에 연결시켜준다.

👩‍💻 안티 앨리어싱(Anti-Aliasing) : 저해상도에서 곡선이나 사선을 표현할 때 생기는  앨리어싱의 계단현상을 방지하기 위해 중간색으로 부드럽게 표현하는 그래픽기술

🦸‍♂️포스트스크립트 :  벡터와 레스터 데이터를  동시에 처리해서 고해상도 그래픽 표현해서전자출판(DTP)에 필수적인 그래픽처리기술로 Adobe에서 개발했다.  EPS, PDF 등이 예이다.