채널 (디지털 이미지)

색 디지털 이미지는 화소로 구성되며, 화소는 일련의 코드로 표현되는 원색의 조합으로 이루어진다. 이 맥락에서 **채널**(channel)은 이러한 원색 중 하나로만 구성된, 컬러 이미지와 같은 크기의 회색조 이미지이다. 예를 들어, 표준 디지털 카메라의 이미지는 빨강, 초록, 파랑 채널을 가진다. 회색조 이미지는 하나의 채널만 가진다.

지리 정보 시스템에서 채널은 종종 **래스터 밴드**라고 불린다. 또 다른 밀접하게 관련된 개념은 합성곱 신경망에서 사용되는 **피처 맵**이다.

## 개요
디지털 영역에서는 이미지를 구성하는 재래식 원색의 수가 얼마든지 있을 수 있다. 이 경우 채널은 그러한 재래식 원색을 기반으로 하는 회색조 이미지로 확장된다. 확장하면 채널은 원본 이미지와 동일한 차원을 가지며 원본 이미지와 관련된 모든 회색조 이미지이다.

채널은 이미지의 특정 구성 요소를 지칭하는 데 사용되는 일반적인 용어이다. 실제로는 어떤 이미지 형식도 이미지를 내부적으로 저장하기 위해 어떤 알고리즘이든 사용할 수 있다. 예를 들어, GIF 이미지는 실제로 각 화소의 색상을 색상 구성 요소 세 개가 저장된 테이블을 참조하는 인덱스 번호로 참조한다. 그러나 특정 형식이 이미지를 저장하는 방식에 관계없이 최종 색상 이미지를 렌더링할 수 있는 한, 개별 색상 채널은 항상 결정될 수 있다.

채널의 개념은 다중 스펙트럼 및 초분광 이미징에서 가시광선을 넘어 확장된다. 이 맥락에서 각 채널은 특정 파장 범위에 해당하며 분광 정보를 포함한다. 채널은 다양한 너비와 범위를 가질 수 있다.

세 가지 주요 채널 유형(또는 색 모델)이 존재하며, 각각의 장단점이 있다.

### RGB 이미지
RGB 이미지는 빨강, 초록, 파랑의 세 가지 채널을 가진다. RGB 채널은 눈 (인체)의 색 수용체를 대략적으로 따르며, 컴퓨터 디스플레이 및 이미지 스캐너에 사용된다.

RGB 이미지가 24비트(2005년 기준 업계 표준)라면, 각 채널은 빨강, 초록, 파랑에 대해 8비트를 가진다. 즉, 이미지는 세 개의 이미지(각 채널당 하나)로 구성되며, 각 이미지는 0에서 255 사이의 일반적인 밝기 강도를 가진 개별 화소를 저장할 수 있다. RGB 이미지가 48비트(매우 높은 색 깊이)라면, 각 채널은 화소당 16비트 색상, 즉 각 화소당 16비트의 빨강, 초록, 파랑을 가진다.

#### RGB 색상 샘플

파일:Channel digital image RGB color.jpg|24비트 RGB 이미지
파일:Channel digital image red.jpg|빨강 채널, 회색조로 표시됨
파일:Channel digital image green.jpg|초록 채널, 회색조로 표시됨
파일:Channel digital image blue.jpg|파랑 채널, 회색조로 표시됨

회색 나무들이 모든 채널에서 비슷한 밝기를 가지고 있고, 빨간 드레스가 다른 두 채널보다 빨강 채널에서 훨씬 밝게 보이며, 그림의 초록색 부분이 초록 채널에서 훨씬 밝게 보이는 것을 확인하라.

### YUV
YUV 이미지는 RGB 색 공간의 아핀 변환이며, 방송에서 유래했다. Y 채널은 인지된 강도와 대략적으로 상관관계가 있으며, U 및 V 채널은 색상 정보를 제공한다.

### CMYK
CMYK 이미지는 시안, 마젠타, 노랑, 키(검정)의 네 가지 채널을 가진다. CMYK는 감산혼합이 사용되는 인쇄의 표준이다.

32비트 CMYK 이미지(2005년 기준 업계 표준)는 시안, 마젠타, 노랑, 키 색상(일반적으로 검정)에 각각 하나씩, 네 개의 8비트 채널로 구성된다. CMYK 이미지에 대한 64비트 저장(채널당 16비트)은 흔하지 않다. 왜냐하면 CMYK는 일반적으로 장치 의존적인 반면, RGB는 장치 독립적인 저장의 일반 표준이기 때문이다.

#### CMYK 색상 샘플


파일:Channel digital image RGB color.jpg|32비트 CMYK 이미지 예시
파일:Channel digital image cyan.jpg|시안 채널
파일:Channel digital image magenta.jpg|마젠타 채널
파일:Channel digital image yellow.jpg|노랑 채널
파일:Channel digital image black.jpg|키(검정) 채널


### HSV
HSV, 또는 색상 채도 값은 RGB와 마찬가지로 세 개의 채널에 색상 정보를 저장하지만, 하나의 채널은 밝기 (값)에 할당되고 다른 두 채널은 색상 정보를 전달한다. 값 채널은 CMYK 검정 채널 또는 그 네거티브와 유사하다 (그러나 완전히 동일하지는 않다).

HSV는 손실 영상 압축에서 특히 유용하다. 이 경우 색상 정보의 손실이 사람의 눈에 덜 두드러진다.

## 알파 채널
알파 채널은 투명도 정보를 저장한다. 값이 높을수록 해당 화소는 더 불투명하다. 어떤 카메라나 스캐너도 투명도를 측정하지 않지만, 물리적 개체는 분명히 투명성을 가질 수 있다. 그러나 알파 채널은 디지털 이미지를 함께 영상합성하는 데 매우 유용하다.

크로마키 기술은 배우를 원색 배경 앞에서 촬영한 다음 해당 색상을 투명하게 설정하고 배경과 합성하는 것을 포함한다.

GIF 및 PNG 이미지 형식은 월드 와이드 웹에서 알파 채널을 사용하여 웹 페이지의 이미지를 병합하여 비균일한 배경에서도 임의의 모양을 가지는 것처럼 보이게 한다.

## 기타 채널
3차원 컴퓨터 그래픽스에서는 재료 렌더링에 대한 추가 제어를 위해 여러 채널이 사용된다. 예를 들어, 경면반사 등을 제어한다.

## 비트 깊이

이미지를 디지털화할 때 색상 채널은 숫자로 변환된다. 이미지는 수천 개의 화소를 포함하며 각 화소는 여러 채널을 가지므로 채널은 일반적으로 가능한 한 적은 비트로 인코딩된다. 일반적인 값은 채널당 8비트 또는 채널당 16비트이다. 인덱스 색상은 채널을 완전히 제거하여 예를 들어 3개의 채널을 8비트(GIF) 또는 16비트로 만든다.

## 최적화된 채널 크기
뇌가 각 채널의 구별을 다른 채널과 동일한 정도로 반드시 인식하는 것은 아니므로, 각 채널에 할당된 비트 수를 다르게 하면 더 최적의 저장 공간을 얻을 수 있다. 특히 RGB 이미지의 경우 파랑 채널을 가장 많이 압축하고 빨강 채널을 가장 적게 압축하는 것이 각 채널에 동일한 공간을 할당하는 것보다 나을 수 있다.

다른 기술 중 손실 압축 영상 압축은 크로마 서브샘플링을 사용하여 색상 채널(색상 및 채도)의 비트 깊이를 줄이는 동시에 모든 밝기 정보(HSV의 값)를 유지한다.

16비트 하이컬러는 빨강과 파랑을 5비트로, 초록을 6비트로 저장한다.

## 각주

분류:컴퓨터 그래픽스
분류:디지털 사진