[독학사/컴공/컴퓨터그래픽스]2.컴퓨터그래픽스 시스템

가.그래픽스 하드웨어

구성:

CPU와 기억장치, 입력장치, 출력장치로 구성

 

1.CPU와 기억장치:

 - CPU(중앙처리장치):

  o 컴퓨터의 두뇌 역할을 하는 장치. 입력된 모든 정보와 자료를 분석하여 처리하는 장치로 속도의 단위는 MHz

  o 제어장치(CU): 컴퓨터의 시스템 및 입출력장치와 연산장치를 제어하며 입력된 명령어를 해독, 통제하는 기능

  o 연산장치(ALU): 주로 계산을 담당하는 장치로 산술,논리연산 등을 수행

 

 - 기억장치

  o 주기억장치

   RAM:

   휘발성 메모리로 읽기와 쓰기가 자유로운 반면 전원의 공급이 중단되면 저장된 정보와 데이터가 지워짐 (SRAM과 DRAM)

 

   ROM: 

   비휘발성 메모리로 데이터를 읽을 수만 있고 전원의 공급이 중단되더라도 데이터 유지

 

  o 기타기억장치

   가상메모리:

   주기억장치의 용량의 한계를 극복하기 위해 하드디스크와 보조기억장치 일부를 논리적으로 처리하여 주기억장치처럼 사용

 

   캐시메모리:

   속도가 빠른 CPU와 상대적으로 느린 주기억장치 사이에서 원활한 정보 교환을 위해 주기억장치 정보를 일시적으로 저장하는 메모리

 

  o 보조기억장치

  주기억장치의 용량이 부족할 경우 대체하여 사용하거나 자료의 보관,유지를 위하여 사용되는 기억장치로 영구적인 보관 가능

 

   하드디스크:

   대용량 기억장치로 내부의 얇은 금속성 디스크가 여러장 들어있음

   접근 속도가 빠르고, 기억 용량이 수십 GB로 크기 때문에 대량의 데이터나 파일을 저장 가능

 

   플로피디스크:

   얇은 플라스원판 표면에 자성체를 입혀 만든 기억장치

   기억 용량이 작으나, 휴대하기 편리하고 가격이 저렴

 

   CD-ROM:

   한장에 650MB 가량의 대용량데이터를 저장할 수 있으며 읽기만 가능

   손상이 쉽게 되지 않으므로 장기적인 데이터 보존이 용이

   한번 기록된 내용은 수정이 불가능하고, 연기나 먼지에 약함 

 

2.입력장치

 -키보드

 -마우스

 -디지타이징 태블릿

 -라이트펜

 -스캐너

 

3.출력장치

 -모니터

장치	장점	단점
CRT	해상도가 높다 표시속도가 빠르다 표시 화면이 넓다 가격이 저렴하다 어느 위치에서나 볼 수 있다	부피가 크다 화면의 떨림이 많아 눈이 쉽게 피로해진다 소비 전력이 높다 표면에 정전기가 많이 발생한다
LCD	휴대가 편리하다 화면의 떨림이 적다 소비 전력이 낮다 비발광체여서 눈에 부담이 적다	표시 속도가 느리다 표시 화면이 좁다 보는 위치에 따라 보이지 않을 수 있다
PDP	해상도가 높다 휴대하기 편리하다 CRT 디스플레이에 비해 눈에 부담이 적다	가격이 비싸다 소비 전력이 높다

 

 -프린터

  o 충격식 프린터

  활자나 프린터 헤드가 잉크 리본을 때려 글자를 인쇄하는 방식

   도트 매트릭스 프린터:

   프린터 헤드가 잉크 리본을 때려 종이에 인쇄하는 방식

   가격이 저렴하나, 인쇄 품질이 떨어지고 소음이 크다

   인쇄 속도 단위는 CPS를 사용, 평균 인쇄속도는 120~180CPS

 

   활자식 프린터:

   미리 만들어진 활자로 구성된 볼이 회전하면서 문자를 인쇄하는 방식

   고속 인쇄가 가능하다 활자가 없는 문자 인쇄 불가능

 

  o 비충격식 프린터

  열 또는 잉크의 분사, 자기력을 이용해 인쇄하는 방식

   레이저빔 프린터:

   레이저 빔을 감광에 비추어 문자나 그림을 인화한 후 토너를 묻혀 인쇄하는 복사기의 원리와 비슷

   해상도가 높고 인쇄 속도가 빠르며 소음이 적다

   가격이 비싸고 토너 가격이 비싸 유지 비용이 많이 든다

   인새 속도 단위는 PPM을 사용

 

   잉크젯프린터:

   가는 구멍(노즐)을 통해 잉크를 분사하여 인쇄하는 방식

   가격이 저렴하고 컬러 인쇄가 가능하여 개인용으로 많이 사용

   노즐이 막히거나 잉크가 번지는 단점이 있음

 

   열전사프린터:

   발열 소자로 이루어진 프린터 헤드가 잉크 리본에 열을 가해 인쇄하는 방식

   1회용 리본을 사용하므로 유지비가 많이 들고 인쇄 속도가 느림

 

나.비디오 디스플레이 장치

ㄱ.CRT디스플레이 장치의 기본

 -CRT ( 음극선관, 브라운관 ):

 전기신호를 전자빔으로 형광면에 쏘아 광학상으로 변환하여 표시하는 장치

 흑백 CRT의 경우 전자총이 1개

 컬러 CRT의 경우 적색, 청색, 녹색의 전자총이 각각 1개씩

 

 -음극선(Cathode Ray):

 음극에서 방출된 음의 전하를 띈 입자빔 ( 전자방출 )

 직선으로 진행

 전기장, 자기장에 의해 휘어질 수 있음

 진공 중에도 외부 회로에 전류가 흐르므로 전기적 양이 전달됨을 알 수 있음

 

 -CRT의 구성

 진공 튜브(진공관),

 형광 스크린,

 전자총,

 편향부(전자 빔 경로/에너지 조절)

 

ㄴ.래스터 그래픽 장치

정의:

화면이 화소단위로 구성된 모니터를 의미 (래스터 = 화소)

화소는 RGB의 색을 띈 인점으로 구성되어 있으며, 한 화소의 색상은 이 세가지 인점의 밝기를 합쳐 계산

트라이어드 방식과 스트라이프 방식으로 구성

 -트라이어드 방식 : 삼각형을 이루는 3개의 인점으로 구성

 -스트라이프 방식 : 좌우로 나란한 3점이 모여 화소를 이룸

 

해상도:

래스터 장치의 선명도, 화소의 수에 의해 결정

 

도트 피치:

동일한 색상의 인점사이의 거리

도트 피치가 작을수록 고해상도이다

 

주사선:

화면의 가로 방향 화소를 따라서 진행하는 선

화면을 만들어 낼 때 짧은 시간에 주사선을 여러개 그려서 만들어 내는 것이다

 

인터레이싱:

홀수번쨰 주사선과 짝수번째 주사선을 교대로 번갈아가며 그려내는 것

하드웨어의 부담을 줄여주며 화면의 깜박거림이 적고 화면출력속도가 빠르다

 

프레임버퍼(컬러버퍼):

래스터 장치의 화면 그림이 저장되어 있는 메모리

그래픽 프로세서에 내장된 메모리로 화소당 밝기를 저장하는 곳

 

ㄷ.백터 그래픽 장치

정의:

래스터 방식은 화소 단위로 표현되기에 대각선에서 계단현상(엘리어스)가 발생하는데, 이를 해결하고자 나온 방식

화소의 개념이 없으며, 그저 전자총이 닿는 곳 마다 빛이 밝혀지게 된다.

래스터에 비해 구현속도가 느리다

화면 그림을 저장하지 않아서 메모리가 적게 소모된다

 

대표적인 장비:

오실로스코프(효시),

레이더,

플로터 등

 

ㄹ.고급 디스플레이 장치

pass(가의 3 참조)

 

다.그래픽스 입출력장치

pass(가의 1,2 참조)

 

라.그래픽스 프로세서

정의:

그리기 명령어를 처리하는 CPU

드라이버 소프트웨어가 명령어를 해독하면 실행하는 프로세서

 

그래픽 처리기(GPU):

디스플레이 프로세서(2,3차원 단순처리)와 지오메트리 센서(3차원 기하처리)를 합친것

CPU가 시스템 버스를 통해 GPU로 명령어를 전달하면 이를 해독하고 실행

가속 그래픽 포트(AGP)를 사용하여 매우 빠른 속도로 데이터 이동

 

그래픽 메모리(VRAM):

2중 포트 형태로 읽기와 쓰기를 동시에 수행

 

마.그래픽스 소프트웨어

구성:

응용프로그램과 데이터베이스, 그래픽패키지로 구성

1.응용 프로그램:

 - 데이터에 의한 이미지를 모니터로 보여지는 역할을 수행

 - 디스플레이 장치의 기계적인 작동원리 및 좌표계 등을 그래픽 패키지에 의해 나타냄

 

2.데이터베이스:

 - 사진이나 그림 등 이미지가 저장되어 있는 부분

 

3.그래픽패키지:

 - 이미지나 글자가 원하는 대로 그리거나 쓸 수 있도록 해 주는 시스템

 - 입체 표현이 가능하도록 질감, 명암 등을 표현할 수 있게 해주는 역할