2. 0과 1로 이미지를 표현해요

【언플러그드 활동】


1. 픽셀을 이진수로 표현하기

2. 이진수를 픽셀로 표현하기

3. 그림 저장원리 알기

1컴퓨터의 이미지는 어떻게 저장될까?

앞에서 우리는 컴퓨터가 0과 1만을 사용해서 자료를 저장한다고 배웠다. 컴퓨터는 0과 1 외의 다른 수를 사용하지 못하므로 이미지 역시 컴퓨터에 저장을 할 때는 0과 1의 이진수를 사용해서 이미지를 저장하여야 한다.


컴퓨터 모니터나 인쇄물에서 볼 수 있는 모든 디지털 이미지들을 아주 크게 확대하면, 그림의 경계선들이 연속된 곡선이 아니라 작은 사각형들이 붙어서 사각형들이 마치 계단같이 보이는 것을 알 수 있다. 이처럼 디지털 이미지들은 더 이상 쪼개지지 않는 네모 모양의 작은 점들이 모여서 전체 그림을 만든다.


이때 이미지를 이루는 가장 작은 단위인 이 네모 모양의 작은 점들을 ‘픽셀(Pixel)’이라고 한다. 픽셀은 영어로 그림(picture)의 원소(element)라는 뜻을 갖도록 만들어진 합성어로 우리말로는 ‘화소(畵素)’라고 번역한다. 화소의 수(픽셀의 수)가 많을수록 해상도가 높은 사진(그림)을 얻을 수가 있다. 같은 면적 안에 픽셀, 즉 화소가 더 조밀하게 많이 들어 있을수록 그림이 더 선명하고 정교하기 때문이다. 예를 들어 “이 그림은 해상도가 640픽셀×480픽셀이다.”라는 말은 이 그림 속에 작은 사각형 점(즉, 화소=픽셀)이 640×480=30만 7200개 들어 있다는 뜻이 된다. 이처럼 컴퓨터는 이미지를 표현할 때도 픽셀이 없다=0, 있다=1의 이진수를 사용한다.


이미지. 글자를 확대하여 픽셀 단위로 나타낸 모습. 글자 '특'을 확대하여 픽셀 단위로 글자 '특'을 나타낸다.
(출처-네이버 지식백과)

2스캐너와 프린터는 어떻게 이미지를 저장하고 출력할까?

가. 프린터는 컴퓨터에 이진수로 저장된 이미지를 그림으로 출력을 한다.

이미지. 이진수로 저장된 이미지가 프린터에서 그림으로 출력되는 모습. 이진수 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0이 프린터에서 집모양의 그림으로 출력된다.

나. 스캐너는 그림을 스캐너를 통해 컴퓨터에 이진수로 저장된다.

이미지. 집모양의 그림이 스캐너에서 이진수로 저장되는 모습. 집모양의 그림이 스캐너에서 이진수 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0으로 저장된다.

3이미지 표현 활동을 체험해 보자

활동
1
픽셀을 이진수로 표현하기

[활동목표]
픽셀을 이진수로 표현할 수 있다.
[활동안내]
그림이 컴퓨터에 저장되는 과정을 알아보는 활동을 한 후 그림을 이진수로 바꾸어보는 활동을 할 수 있다.
[활동]
그림을 보고 컴퓨터에 이미지가 저장되는 과정을 생각하면서 이진수로 표현할 수 있다. (검정 픽셀=1, 흰색 픽셀=0)
이미지. 표에 색칠한 이미지를 이진수로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 맨밑, 양옆 끝 테두리에는 검은색 픽셀, 나머지 부분은 흰색 픽셀이다. 이를 검은색 픽셀은 1로 흰색 픽셀은 0으로 표현하였다.
[준비물]
활동지(2-1), 오델로, 필기구
[활동팁]

1.전맹 학생의 경우 양감의 재료를 활용하여 만져서 구분할 수 있도록 판에 부드러운 재질과 까칠한 재질의 부직포를 사각형 형태로 잘라서 까칠한 부직포는 1, 부드러운 부직포는 0으로 정한 후 직접 놔보고 그에 맞는 숫자를 써보는 활동을 해본다.
2.픽셀을 그려보는 활동 외에도 포스트잇이나 양면테이프를 활용하여 붙이는 활동 등으로 대체하여 그림을 이진수로 바꾸는 활동을 할 수 있다.
3.오델로(8×8)를 활용하여 활동을 할 수 있다.
4.오델로 활용을 기본으로 활동을 구성하였으나, 학생의 수준에 따라 4×4, 5×5 등의 형태로 활용할 수 있도록 한다.

2-1
픽셀을 이진수 표현하기

보기를 보고 컴퓨터에 이미지가 저장되는 과정을 생각하면서 픽셀을 이진수로 표현해 보자. (검정 픽셀=1, 흰색 픽셀=0)

<보기>
이미지. 표에 색칠한 이미지를 이진수로 바꾼 이미지. 3 곱하기 3의 표에서 모서리와 중간 부분에는 검은색 픽셀, 나머지 부분은 흰색 픽셀이다. 이를 검은색 픽셀은 1로 흰색 픽셀은 0으로 표현하였다.

이미지. 표에 색칠한 이미지를 이진수로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 집모양으로 검은색 픽셀이 위치하며, 나머지 부분은 흰색 픽셀이다. 이를 검은색 픽셀은 1로 흰색 픽셀은 0으로 표현하였다.

이미지. 표에 색칠한 이미지를 이진수로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 리을모양으로 검은색 픽셀이 위치하며, 나머지 부분은 흰색 픽셀이다. 이를 검은색 픽셀은 1로 흰색 픽셀은 0으로 표현하였다.

활동
2
이진수를 픽셀로 표현하기

[활동목표]
이진수를 픽셀로 표현할 수 있다.
[활동안내]
픽셀을 이진수로 표현 활동을 한 후 반대로 이진수를 픽셀로 바꾸어보는 활동을 할 수 있다.
[활동]
컴퓨터에 이미지가 저장되는 과정을 생각하면서 이진수를 픽셀로 표현할 수 있다. (검정 픽셀=1, 흰색 픽셀=0)
이미지. 이진수 0과 1이 작성된 표를 이미지로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 알파뱃 Y자 모양으로 이진수 1 이 위치하며, 나머지 부분은 이진수 0이 위치한다. 이진수 1은 검은색, 이진수 0은 흰색으로 표현하였다.
[준비물]
활동지(2-2), 오델로, 필기구
[활동팁]

1.전맹 학생의 경우 양감의 재료를 활용하여 만져서 구분할 수 있도록 판에 부드러운 재질과 까칠한 재질의 부직포를 사각형 형태로 잘라서 까칠한 부직포는 1, 부드러운 부직포는 0으로 정한 후 직접 놔보고 그에 맞는 숫자를 써보는 활동을 해본다.
2.픽셀을 그려보는 활동 외에도 포스트잇이나 양면테이프를 활용하여 붙이는 활동 등으로 대체하여 그림을 이진수로 바꾸는 활동을 할 수 있다.
3.오델로(8×8)를 활용하여 활동을 할 수 있다.
4.오델로 활용을 기본으로 활동을 구성하였으나, 학생의 수준에 따라 4×4, 5×5 등의 형태로 활용할 수 있도록 한다.

2-2
이진수를 픽셀로 표현하기

보기를 보고 컴퓨터에 이미지가 저장되는 과정을 생각하면서 픽셀을 이진수로 표현해 보자. (검정 픽셀=1, 흰색 픽셀=0)

<보기>
이미지. 이진수 0과 1이 작성된 표를 이미지로 바꾼 이미지. 3 곱하기 3의 표에서 모서리와 중간 부분에는 이진수 1, 나머지 부분은 이진수 0이다. 이진수 1은 검은색, 이진수 0은 흰색으로 표현하였다.

이미지. 이진수 0과 1이 작성된 표를 이미지로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 알파뱃 X자 모양으로 이진수 1 이 위치하며, 나머지 부분은 이진수 0이 위치한다. 이진수 1은 검은색, 이진수 0은 흰색으로 표현하였다.

이미지. 이진수 0과 1이 작성된 표를 이미지로 바꾼 이미지. 8 곱하기 8의 표에서 숫자 2 모양으로 이진수 1 이 위치하며, 나머지 부분은 이진수 0이 위치한다. 이진수 1은 검은색, 이진수 0은 흰색으로 표현하였다.

활동
3
그림 저장원리 알기

[활동목표]
그림을 컴퓨터에 저장하는 과정을 알 수 있다.
[활동안내]
그림이 컴퓨터에 저장되는 과정을 알아보는 활동으로 이미지가 저장되는 과정을 체험할 수 있는 활동이다.
[활동]
다이아몬드 모양을 픽셀로 바꾸고 바꾼 픽셀 중 색칠된 부분은 이진수의 1, 빈칸은 이진수의 0으로 나타내면 아래와 같이 그림을 이진수로 저장할 수 있다.
이미지. 다이아몬드 모양을 이진수로 저장하는 과정을 나타낸 이미지. 다이아몬드 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠하고 검은색은 이진수 1, 흰색은 이진수 0으로 바꾸었다.
[준비물]
활동지(2-3), 오델로, 필기구
[활동팁]

1.전맹 학생의 경우 양감의 재료를 활용하여 만져서 구분할 수 있도록 판에 부드러운 재질과 까칠한 재질의 부직포를 사각형 형태로 잘라서 까칠한 부직포는 1, 부드러운 부직포는 0으로 정한 후 직접 놔보고 그에 맞는 숫자를 써보는 활동을 해본다.
2.픽셀을 그려보는 활동 외에도 포스트잇이나 양면테이프를 활용하여 붙이는 활동 등으로 대체하여 그림을 이진수로 바꾸는 활동을 할 수 있다.
3.오델로(8×8)를 활용하여 활동을 할 수 있다.
4.오델로 활용을 기본으로 활동을 구성하였으나, 학생의 수준에 따라 4×4, 5×5 등의 형태로 활용할 수 있도록 한다.

2-3
그림 저장원리 알기

보기를 보고 컴퓨터에 이미지가 저장되는 과정을 생각하면서 이미지를 이진수로 바꾸어보자.

<보기>
이미지. 다이아몬드 모양을 이진수로 저장하는 과정을 나타낸 이미지. 다이아몬드 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠하고 검은색은 이진수 1, 흰색은 이진수 0으로 바꾸었다.

이미지. 위쪽 화살표 모양을 이진수로 적기 위한 이미지. 위쪽 화살표 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠한 다음 이진수로 작성하자.

이미지. 방패 모양을 이진수로 적기 위한 이미지. 방패 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠한 다음 이진수로 작성하자.

이미지. 더하기 모양을 이진수로 적기 위한 이미지. 더하기 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠한 다음 이진수로 작성하자.

이미지. 별 모양을 이진수로 적기 위한 이미지. 별 모양을 8 곱하기 8의 표에서 검은색으로 칠한 다음 이진수로 작성하자.