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등방성 AM-FM 하이브리드 디지털 하프토닝에 관한 연구
조청운 중앙대학교 첨단영상대학원 2017 국내박사
Digital halftoning is very important technology in the printing industries. Diverse researches and patents are produced for every year and very large amount of printing devices and monochrome display devices such as e-ink are used. Objective of our research is developing new AM-FM digital halftoning technique which is recent major research area of digital halftoning technology. First one is solving anisotropy of halftoing pattern produced in error diffusion method. Anisotropy of error diffusion is due to scanning method we will propose new solution method. And we will extend error diffusion method which is limited to one pixel processing to can handle multiple pixels. Second one is to develop digital halftoning method which is based on reaction-diffusion model. The reaction-diffusion model is developed mathematical model to explain about various animal skin texture pattern. In this research we take notice of pattern produced by this model shows continuous transition from spot pattern to stripe pattern and can control the size of produced dot pattern freely, this properties is useful as a AM-FM hybrid technique. In this dissertation we proposed two novel AM-FM hybrid techniques which is new area in digital halftoning technology. First one we proposed is error diffusion method which can generate random processing order. This randomly changing direction method is general technique is applicable not only to grouped pixel but also to non-square pixels. In second method we showed pattern generated by reaction-diffusion model can be applied to digital halftoning results. This method can control size of dot and distance between dots and unique pattern of continuous transition from spot to stripe which is tone-representing method differentiated from stippling method. In this thesis we proposed tow novel AM-FM hybrid digital halftoning techniques. One method applicable to error diffusion resolve anisotropy problem and another method based on reaction-diffusion model is free from anisotropy due to iterative process. All two methods can generate variable size of dots and we showed new techniques is possible in digital halftoning area. 디지털 하프토닝은 인쇄분야에 있어 매우 중요한 기술이다. 매년 매우 많은 연구 와 특허나 나오고 있으며 다양한 인쇄 장치와 e-ink와 같은 단색 디스플레이 장치 가 사용되고 있다. 본 연구의 목적은 최근의 디지털 하프토닝 방법의 주요 연구 분야인 AM-FM 하 이브리드 기법에 있어 새로운 기법을 개발하는 데 있다. 첫 번째는 오차 확산 하 프토닝 방법에서 발생하는 하프토닝 패턴의 비대칭성을 해결하고자 한다. 오차 확 산 방법에서의 비대칭성은 스캐닝 방법에서 기인한 것으로 이에 대한 해결 방안을 제시하고자 한다. 또한 한 픽셀 단위 위주로 되어 있는 오차 확산 방법을 여러 픽 셀 단위에 대해서도 적용할 수 있도록 확장하고자 한다. 두 번째는 반응-확산 모 델을 이용한 하프토닝 방법을 개발하고자 한다. 반응-확산 모델은 다양한 동물의 피부 무늬에 대한 형성을 설명하기 위해 개발된 수학적 모델이다. 본 연구에서는 이러한 모델에 의해 만들어지는 패턴이 점무늬에서 줄무늬까지 연속적으로 변하는 특성과 연속적인 2차원 공간에서 정의되기 때문에 크기의 제어가 자유롭다는 점 때문에 AM-FM 하이브리드 기법으로 유용할 것이라는 점에 착안했다. 본 논문에서는 디지털 하프토닝 기술에 있어 비교적 새로운 분야인 AM-FM 하 이브리드 기법에 대한 새로운 두 가지 기법을 제시한다. 첫 번째 방법은 오차 확 산 방법에 있어 랜덤한 처리순서를 생성할 수 있는 방법을 제안하였다. 임의의 방 향으로 처리순서를 생성하는 방법은 여러 개의 픽셀이 그룹된 경우뿐만 아니라 비 사각형 픽셀에도 적용가능한 범용적인 방법이다. 따라서 단일 픽셀에만 처리되던오차 확산 방법을 1보다 큰 AM에 적용할 수 있게 해준다. 또한 방향이 랜덤하게 바뀜으로 해서 하프토닝 패턴의 비대칭성을 해결할 수 있게 되었다. 두 번째 방법 은 반응-확산 모델에 의해서 생성되는 패턴을 이용하여 하프토닝의 결과를 만들 수 있음을 보였다. 점의 크기와 점의 거리를 제어하여 패턴을 만들 수 있으며 중 간 밝기구간에서는 점 무늬가 줄 무늬로 자연스럽게 전환되어 표현되어 점묘법과 는 다른 톤 표현 방법을 보여준다. 본 연구에서는 새로운 AM-FM 하이브리드 디지털 하프토닝 기법으로써 두 가지 방법을 제시하였다. 오차 확산에 적용할 수 있는 방법은 오차 확산 방법에서의 순 차 처리에 따른 비대칭 패턴 문제를 해결하였으며, 반응-확산 모델에 의한 방법은 반복법인 특성으로 인해 비대칭성이 나타나지 않게 된다. 두 방법 모두 다양한 크 기의 도트 패턴에 사용할 수 있으며 기존의 방법과 다른 새로운 방법으로 디지털 하프토닝을 할 수 있는 가능성을 보였다.
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디지털 시각 요소를 이용한 써피스 디자인의 표현 방법 연구
디지털은 현대 사회에서 쉽게 접할 수 있는 단어로, 그 언어가 뜻하는 의미는 사전적 의미를 뛰어넘어 현대인의 생활 습관을 바꾸어 놓는 것은 물론, 이들의 생활환경에도 많은 영향을 미치고 있다. 또한, 많은 디자이너들은 디지털 환경으로 인한 새로운 변화를 받아들이며 과학적, 기술적으로 디지털 도구의 적극적인 활용으로 디지털 기반 디자인을 확산시켜 나아가고 있다. 이에 현대 생활 속에서 디자인 전반에 기초가 되고 있는 텍스타일 디자인은 빠르게 발전하는 현대 사회에 발맞춰 나아가 현대인이 원하는 확장된 개념과 다양한 표현 재료 및 기법들의 효율적인 활용을 위한 디자인을 창출해야 한다. 이를 위해서는 새로운 개념의 써피스 디자인의 표현 방법에 관한 개발이 무엇보다도 중요하다. 이에 본 연구자는 픽셀, 아스키 코드, 디지털 하프토닝을 응용하여 디지털이 가지고 있는 각각의 요소들의 일반적 개념을 바탕으로 형태에서 오는 특징을 고려하여 써피스 디자인의 표현 방법을 연구하였다. 먼저, 분석을 위하여 기하학의 기본이 되는 원과 자연 모티프 중에 나뭇잎을 모티프로 선정하고, 형태 변화에 영향을 미치는 요인으로 크기, 기울기, 비율을 선정하여 변화를 측정 한 후, 형태적 효과를 연구하여 도출된 원과 나뭇잎의 형태를 비교 분석하였다. 이를 통하여 디지털 시각 요소인 픽셀, 아스키 코드, 디지털 하프토닝은 써피스 디자인의 다양한 모티프 개발에 적용이 되고, 더 나아가 각각의 형태들이 써피스 패턴의 리핏을 만들기 위한 배열에도 활용이 가능할 것이라는 결론을 얻었다. 또한, 앞으로 지속적인 연구를 통하여 디지털 원리를 토대로 한 본 연구의 표현 방법이 디지털 테크놀로지와 하나로 융합되어 시대성과 활용성을 겸비한 디자인으로 한걸음 다가서기를 기대한다. Digital has been significantly influencing on the living environment of people in the modern society as well as changing their life styles beyond its dictionary definition as the word which we can easily meet in our life. Furthermore, a number of designers has been expanding the digital-based design by actively using the digital tools on the scientific and technical aspects as accepting the new change caused by digital environment. Accordingly, the textile design, the basis of all kinds of design areas in the modern society, needs to create the design for effectively using a variety of expression concepts and techniques as well as expanded concepts which modern people desire in the rapidly changing modern society. To this end, it is the most important to develop the expression approaches of surface designs of new concepts. Accordingly, this study examined the surface design expression approaches using pixel, ASCII and digital image halftoning in consideration of the features based on the general concepts of each element in digital technology. First, leaves were selected as the motif among the basic motives of geometry, circle and natural motif, for the analysis. Size, gradient and ratio were selected as the elements which influenced on the change of form. After measuring the change, the circle and the form of leaves were compared and analyzed for the study on formative effects. On the basis of such results, it was concluded that pixel, ASCII and digital image halftoning, the digital visual elements, could be applied for the development of various motives in surface design and furthermore be utilized for the arrangement to make forms repeat surface pattern. In addition, it is expected that the expression approaches in this study could be the basis for further development of design combining temporal characteristics and usability along with the digital technology on the basis of the digital principles.
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